計算機控制(第三章,鍵盤,LED)

1、一、鍵盤接口一、鍵盤接口（一）概述（一）概述 鍵盤是由一組按鈕開關鍵盤是由一組按鈕開關鍵（一般為常開型）的組合，是計鍵（一般為常開型）的組合，是計算機的輸入設備，為計算機系統(tǒng)普遍使用的人機交互設備。用戶通算機的輸入設備，為計算機系統(tǒng)普遍使用的人機交互設備。用戶通過鍵盤可以向過鍵盤可以向CPU輸入數據、地址和命令等。輸入數據、地址和命令等。 鍵盤按其結構形式可分為：獨立式和矩陣式。鍵盤按其結構形式可分為：獨立式和矩陣式。 鍵盤按功能可分為：編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤兩類。鍵盤按功能可分為：編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤兩類。 編碼鍵盤能自動識別按下的鍵和提供該鍵所代表的信息代碼，編碼鍵盤能自動識別按下的

2、鍵和提供該鍵所代表的信息代碼，并以并行或串行信號輸給并以并行或串行信號輸給CPU。鍵盤電路中設有專用的鍵盤編碼器，。鍵盤電路中設有專用的鍵盤編碼器，并具有防抖和解決重鍵的功能。功能強，響應快，結構復雜。并具有防抖和解決重鍵的功能。功能強，響應快，結構復雜。 非編碼鍵盤是一種便宜而廣泛用于單片機系統(tǒng)的輸入設備。這非編碼鍵盤是一種便宜而廣泛用于單片機系統(tǒng)的輸入設備。這種鍵盤通常采用軟件的方法，掃描鍵盤是否有鍵被按下，并用計算種鍵盤通常采用軟件的方法，掃描鍵盤是否有鍵被按下，并用計算或查表的方式得到該鍵的鍵值，然后再送給或查表的方式得到該鍵的鍵值，然后再送給CPU。 鍵的功能分為字符鍵和控制鍵。鍵的

3、功能分為字符鍵和控制鍵。 鍵盤設計時需主要解決的以下幾個問題：鍵盤設計時需主要解決的以下幾個問題： 按鍵的識別（按鍵的有無和位置）；按鍵的識別（按鍵的有無和位置）； 重鍵和連擊的處理；重鍵和連擊的處理； 按鍵抖動信號波形按鍵抖動信號波形如何消除鍵的抖動（硬件和軟件消抖方法）：如何消除鍵的抖動（硬件和軟件消抖方法）：（二）少量功能鍵的接口技術（二）少量功能鍵的接口技術即獨立式非編碼鍵盤即獨立式非編碼鍵盤 在控制對象比較專一，控制功能簡單時，需要按在控制對象比較專一，控制功能簡單時，需要按鍵較少，可用鍵較少，可用獨立式鍵盤接口獨立式鍵盤接口。 獨立接口方式，每個按鍵接一根輸入線，各鍵的獨立接口方式

4、，每個按鍵接一根輸入線，各鍵的工作狀態(tài)互不影響。采用硬件中斷或軟件查詢的方法工作狀態(tài)互不影響。采用硬件中斷或軟件查詢的方法實現其鍵盤接口。實現其鍵盤接口。 電路簡單，占用電路簡單，占用I/O口線較多，鍵盤處理程序較簡口線較多，鍵盤處理程序較簡單?？芍苯佑脝纹瑱C的單?？芍苯佑脝纹瑱C的I/O口或用口或用8155、8255并行并行I/O接口芯片。接口芯片。 如下圖的八功能鍵中斷方式接口電路：如下圖的八功能鍵中斷方式接口電路：主程序如下：主程序如下：ORG 0000HAJMP MAIN ；上電后自動轉向主程序；上電后自動轉向主程序ORG 0003H ；外部中斷；外部中斷0入口地址入口地址AJMP KE

5、YJMP ；指向鍵處理中斷服務程序；指向鍵處理中斷服務程序ORG 0100HMAIN：SETB IT0 ；選擇邊沿觸發(fā)方式；選擇邊沿觸發(fā)方式SETB EX0 ；允許外部中斷；允許外部中斷0SETB EA ；允許；允許CPU中斷中斷MOV DPTR，#0EF00H ；指向；指向8155命令口命令口MOV A，#02H ；控制字；控制字MOVX DPTR， A ； 控制字寫入命令寄存器控制字寫入命令寄存器HERE：AJMP HERE ；模擬主程序；模擬主程序中斷服務程序為：中斷服務程序為：ORG 0200HKEYJMP： MOV R3， #08H ； 設循環(huán)次數設循環(huán)次數MOV DPTR， #0E

6、F01H ； 指向指向8155A口口MOV R4，00H ；計數寄存器清零；計數寄存器清零MOVX A，DPTR ；讀入狀態(tài)字；讀入狀態(tài)字KYAD1：RRC AJNC KYAD2 ；PA00，轉向，轉向KYAD2INC R4 ；計數器加；計數器加1DJNZ R3，KYAD1RETIKYAD2： MOV DPTR，JMPTABLMOV A，R4RL AJMP ADPTR ；轉到響應功能鍵入口地址表指針；轉到響應功能鍵入口地址表指針JMPTABL：AJMP SB0 ；分別轉到；分別轉到8個功能鍵響應入口地址個功能鍵響應入口地址 AJMP SB1 AJMP SB7鍵盤矩陣結構示意圖鍵盤矩陣結構示意圖

7、行掃描線列掃描線（三）矩陣非編碼式鍵盤工作原理（三）矩陣非編碼式鍵盤工作原理 矩陣式鍵盤實際上是由排列成矩陣形式的一系列按鍵開關矩陣式鍵盤實際上是由排列成矩陣形式的一系列按鍵開關組成，下圖所示。常應用于按鍵數目比較多的系統(tǒng)中。組成，下圖所示。常應用于按鍵數目比較多的系統(tǒng)中。 矩陣鍵盤與微機的連接，常采用矩陣鍵盤與微機的連接，常采用I/O接口芯片，如接口芯片，如8255、8155等。等。 非編碼式鍵盤處理程序，關鍵是如何識別按鍵鍵碼。非編碼式鍵盤處理程序，關鍵是如何識別按鍵鍵碼。 采用采用“掃描掃描”的方法，過程步驟是：的方法，過程步驟是：（1）測試有無鍵按下，包括消抖；）測試有無鍵按下，包括消

8、抖；（2）行（列）掃描法尋找按鍵位置，計算鍵值；）行（列）掃描法尋找按鍵位置，計算鍵值；（3）等待鍵釋放，運行相應的鍵處理程序。）等待鍵釋放，運行相應的鍵處理程序。 掃描方法又分為幾種，主要有行掃描法，線反轉法掃描方法又分為幾種，主要有行掃描法，線反轉法 1。程控掃描法。程控掃描法下圖用下圖用8255A連接的連接的48鍵盤。鍵盤。 通過某行線發(fā)出低電平信號通過某行線發(fā)出低電平信號, 如果該行線所連接的鍵沒有按如果該行線所連接的鍵沒有按下的話下的話, 則列線所接的端口得到的是全則列線所接的端口得到的是全“1”信號信號, 如果有鍵按下的如果有鍵按下的話話, 則得到非全則得到非全“1”信號。信號。

9、為了防止雙鍵或多鍵同時按下為了防止雙鍵或多鍵同時按下, 往往從第往往從第 0 行一直掃描到最行一直掃描到最后后 1 行行, 若只發(fā)現若只發(fā)現 1 個閉合鍵個閉合鍵, 則為有效鍵則為有效鍵, 否則全部作廢。否則全部作廢。 找到閉合鍵后找到閉合鍵后, 讀入相應的鍵值讀入相應的鍵值, 再轉至相應的鍵處理程序。再轉至相應的鍵處理程序。 軟件程序流程圖見后面。軟件程序流程圖見后面。程程控控掃掃描描法法程程序序流流程程圖圖實例實例 鍵盤接口電路鍵盤接口電路 采用采用8155的鍵盤接口電路的鍵盤接口電路 下面的程序是用行掃描法進行鍵掃描的程序下面的程序是用行掃描法進行鍵掃描的程序, 其中其中KS1為判為判鍵

10、閉合的子程序。有鍵閉合時（鍵閉合的子程序。有鍵閉合時（A）=0。DIR為數碼顯示器掃描為數碼顯示器掃描顯示子程序顯示子程序, 執(zhí)行一遍的時間約執(zhí)行一遍的時間約6ms。程序執(zhí)行后。程序執(zhí)行后, 若鍵閉合若鍵閉合, 鍵鍵值存入值存入A中中, 鍵值的計算公式是鍵值的計算公式是: 鍵值鍵值=行號行號8+列號列號; 若無鍵閉若無鍵閉合合, 則則A中存入標志中存入標志FFH。 KEY1:LCALL KS1 ; 檢查有無閉合鍵檢查有無閉合鍵 JNZ LK1 ; （A）=0, 有鍵閉合則轉有鍵閉合則轉 LJMP KEY1 ; 無閉合鍵則返回無閉合鍵則返回 LK1: LCALL T12MS ; 延時延時 12

11、ms LCALL KS1 ; 清抖，再檢查有鍵閉合否清抖，再檢查有鍵閉合否? JNZ LK2 ; 有鍵閉合則轉有鍵閉合則轉 LJMP KEY1 ; 無鍵閉合則返回無鍵閉合則返回 LK2: MOV R4, 00H ; 首首列號列號初值送初值送R4 MOV R2, 0FEH ; 首首行掃描初值行掃描初值字送字送R2LK4: MOV DPTR, 0101H ; 指向指向 8155 口口A MOV A, R2 ; 行掃描值送行掃描值送A MOVX DPTR, A ; 掃描掃描 1 行行 INC DPTR INC DPTR ; 指向指向 8155 口口C MOVX A, DPTR ; 讀入列值讀入列值

12、JB ACC.0，LONE MOV A，#00H LJMP LKPLONE：JB ACC.1，LTWOMOV A, #08H ；（；（A）為）為行號值行號值LJMP LKPLTWO：JB ACC.2，LTHRMOV A，#10HLJMP LKPLTHR：JB ACC.3，NEXTMOV A，#18HLKP：ADD A，R4 ；行號和列號值相加和得到；行號和列號值相加和得到鍵值鍵值PUSH ACCLK3：LCALL KS1JNZ LK3POP ACCRETNEXT：INC R4 MOV A，R2JNB ACC.7，KNDRL AMOV R2，ALJMP LK4KND：LJMP KEY1KS1:

13、MOV DPTR, 0101H ; 判鍵子程序判鍵子程序 MOV A, 00H ; 全掃描信號全掃描信號 MOVX DPTR, A ; 發(fā)全掃描信號發(fā)全掃描信號 INC DPTR INC DPTR ; 指向指向8155口口C MOVX A, DPTR ; 讀入列值讀入列值 ANL A,#0FH ORL A, 0F0H ; 高高4位取位取“1”保持低保持低4位位 CPL A ; 取反取反, 無鍵按下則（無鍵按下則（A）=全全“0” RET 2、定時掃描法、定時掃描法 由由CPU隔一定時間執(zhí)行鍵盤掃描程序一次。隔一定時間執(zhí)行鍵盤掃描程序一次。3、中斷掃描法、中斷掃描法 中斷掃描方式原理圖見下圖中斷

14、掃描方式原理圖見下圖 按鍵時由外部中斷按鍵時由外部中斷0向向CPU中斷申請，中斷申請，CPU開始執(zhí)行鍵盤開始執(zhí)行鍵盤掃描程序一次，大大提高計算機的工作效率。掃描程序一次，大大提高計算機的工作效率。4、線反轉法、線反轉法二、二、LED顯示接口技術顯示接口技術（一）概述（一）概述 常見顯示器有：常見顯示器有：CRT顯示器；顯示器；LED顯示器；顯示器；LCD顯顯示器。各自的特點、應用示器。各自的特點、應用 在嵌入式單片機系統(tǒng)中，主要應用的是在嵌入式單片機系統(tǒng)中，主要應用的是LED顯示器顯示器和和LCD顯示器，我們本課程主要介紹顯示器，我們本課程主要介紹LED數碼管顯示器數碼管顯示器 LED顯示器常

15、見有：七段顯示器常見有：七段“8”字型字型LED數碼管；數碼管；14段段“米米”字型字型LED數碼管；數碼管；mn矩陣式顯示器矩陣式顯示器 制造材料的不同，可發(fā)出紅、黃、藍、紫等顏色，制造材料的不同，可發(fā)出紅、黃、藍、紫等顏色，使使LED顯示器有單色和彩色之分。顯示器有單色和彩色之分。（二）（二）LED數碼管的結構及顯示原理數碼管的結構及顯示原理七段LED數碼顯示器 各段碼位的對應關系如下各段碼位的對應關系如下: （a段為最低位，段為最低位，dp點為最高位）點為最高位）LED顯示字形編碼表：顯示字形編碼表： （當然還能顯示其它一些字母、符號等）（當然還能顯示其它一些字母、符號等）eVCCfdg

16、ch+ibA aB VCRLEDVSSC8031P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7abcdfgdp(a)(b)單片機與單片機與1位位LED數碼管的連接，有位選線和段選線之分數碼管的連接，有位選線和段選線之分（三）（三）LED數碼管的顯示方式和接口數碼管的顯示方式和接口1、多位、多位LED數碼管的顯示方式數碼管的顯示方式靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示 動態(tài)顯示動態(tài)顯示 多位多位LED的顯示，每位的顯示，每位LED數碼管有位選線和段選線數碼管有位選線和段選線兩種顯示方式的各自特點：兩種顯示方式的各自特點： 靜態(tài)顯示方式，各位顯示相對獨立，各位顯示需經靜態(tài)顯示方式，各位顯示相對獨立，

17、各位顯示需經8位位鎖存器鎖存字型碼，編程簡單，管理容易，占用口線較多鎖存器鎖存字型碼，編程簡單，管理容易，占用口線較多（尤其在顯示位數很多時）。亮度較動態(tài)顯示的大。（尤其在顯示位數很多時）。亮度較動態(tài)顯示的大。 動態(tài)顯示占用口線較少，線路簡單，但程序復雜，微機動態(tài)顯示占用口線較少，線路簡單，但程序復雜，微機必須不斷地執(zhí)行顯示程序，才能保持必須不斷地執(zhí)行顯示程序，才能保持LED的顯示，占用的顯示，占用CPU機時較多，不宜應用于工業(yè)控制等復雜控制系統(tǒng)中。機時較多，不宜應用于工業(yè)控制等復雜控制系統(tǒng)中。（3）接口注意問題：鎖存、驅動、譯碼、限流等問題）接口注意問題：鎖存、驅動、譯碼、限流等問題 按譯碼

18、方法的不同分為軟件譯碼和硬件譯碼按譯碼方法的不同分為軟件譯碼和硬件譯碼 現成的集鎖存器、譯碼器、驅動器和顯示器四位一體的現成的集鎖存器、譯碼器、驅動器和顯示器四位一體的顯示器件較多。顯示器件較多。 動態(tài)和靜態(tài)的動態(tài)和靜態(tài)的LED顯示接口電路又有并行和串行接口顯示接口電路又有并行和串行接口2、動態(tài)顯示的串行接口電路、動態(tài)顯示的串行接口電路 串行口工作于方式串行口工作于方式0，用了串入并出，用了串入并出的移位寄存器的移位寄存器74LS1643、動態(tài)顯示及其接口電路、動態(tài)顯示及其接口電路 目前國內的許多單片機開發(fā)系統(tǒng)和仿真器均采用目前國內的許多單片機開發(fā)系統(tǒng)和仿真器均采用LED的動的動態(tài)顯示。以下著

19、重講解并行接口動態(tài)顯示電路及程序設計。態(tài)顯示。以下著重講解并行接口動態(tài)顯示電路及程序設計。 一個典型實例見下圖，它為常用的并行一個典型實例見下圖，它為常用的并行6位動態(tài)顯示電路位動態(tài)顯示電路,6位位LED均連接為共陰顯示方式。均連接為共陰顯示方式。 74LS07為為6位驅動器，七段位驅動器，七段LED數碼管需用數碼管需用2片進行驅動。片進行驅動。75452為為2位緩沖器位緩沖器/驅動器，有驅動器，有反相驅動作用，反相驅動作用，6位位LED需用需用3片提供位選信號。動態(tài)顯示亮度片提供位選信號。動態(tài)顯示亮度除與導通電流有關外除與導通電流有關外,還與點亮時間占空比例有關還與點亮時間占空比例有關(如位

20、數多時亮如位數多時亮度降低度降低)。 用用8155的的PA口輸出口輸出8位字型碼，位字型碼，6位位PB口線輸出位選碼?？诰€輸出位選碼。 設顯示緩沖區(qū)為地址設顯示緩沖區(qū)為地址30H35H。 用軟件譯碼的方式查表字型碼。用軟件譯碼的方式查表字型碼。 讀后面的程序流程圖和相應的程序讀后面的程序流程圖和相應的程序動態(tài)顯示子程序清單如下：動態(tài)顯示子程序清單如下：ORG 3000HDISPLY：MOV A，#03H ；設置；設置8155A、B口均為輸出方式口均為輸出方式MOV DPTR，#0FD00HMOVX DPTR，AMOV R0，#30H ；顯示緩沖區(qū)地址送；顯示緩沖區(qū)地址送R0MOV R2，#20

21、H ；位選碼指向最左一位；位選碼指向最左一位DISPY1：MOV A，R0 ；取出要顯示的數；取出要顯示的數MOV DPTR，#SEGTAB ；指向換碼表首址；指向換碼表首址MOVC A， A+DPTR ； 取出顯示碼取出顯示碼MOV DPTR，#0FD01H ；從；從8155A口輸出顯示碼口輸出顯示碼MOVX DPTR， AMOV A，R2 ；從；從8155B口輸出位選碼口輸出位選碼INC DPTRMOVX DPTR， AACALL D1MS ； 延時延時1msMOV A，R2JNB ACC.0，DISPY2 ；6位都顯示完了嗎？未完，繼續(xù)顯示位都顯示完了嗎？未完，繼續(xù)顯示RETDISPY2

22、：INC R0 ；求下一位待顯示的數的存放地址；求下一位待顯示的數的存放地址 MOV A，R2 ：求下一個位選碼：求下一個位選碼 RRC A MOV R2，A AJMP DISPY1D1MS：MOV R3， #7DH ； 延時延時1msDL1： NOP NOPDJNZ R3，DL1 RETSEGTAB：DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H， 6DH， 7DH DB 07H，7FH，6FH，77H，7CH，39H，5EH，79H，71H 該動態(tài)顯示子程序該動態(tài)顯示子程序DISPLY僅是一次掃描而已僅是一次掃描而已,欲使字欲使字符穩(wěn)定顯示符穩(wěn)定顯示,需不斷連續(xù)調用該子程序需不斷連續(xù)調用該子

23、程序.4、靜態(tài)顯示及其接口電路、靜態(tài)顯示及其接口電路 一個典型實例見下圖，它為常用的一個典型實例見下圖，它為常用的6位位BCD碼的靜態(tài)并碼的靜態(tài)并行顯示電路。（圖中省略了行顯示電路。（圖中省略了RAM和和EPROM的擴展）的擴展）6位位LED均連接為共陰顯示方式。均連接為共陰顯示方式。 74LS144為總線驅動器，為總線驅動器，6位數字顯示公用同一組總線。位數字顯示公用同一組總線。WR和和P2.7同時為低電平時由同時為低電平時由P0口傳送出數據?？趥魉统鰯祿?。 每位每位LED配用一個鎖存器配用一個鎖存器74LS377，鎖存待顯示數據，鎖存待顯示數據，受控于譯碼器受控于譯碼器74LS138的輸出。的輸出。 讀圖知讀圖知6位位LED顯示器從左到右的地址為：顯示器從左到右的地址為： 4000H，4100H，4200H，4300H，4400H，4500H靜態(tài)顯示方式，只有送來新的數據時，顯示值才更新。靜態(tài)顯示方式，只有送來新的數據時，顯示值才更新。與動態(tài)顯示方式相比，節(jié)省與動態(tài)顯示方式相比，節(jié)省CPU的機時。的機時。 讀后面的靜態(tài)顯示程序讀后面的靜態(tài)顯示程序 說明：顯示緩沖區(qū)單元中為壓縮說明：顯示緩沖區(qū)單元中為壓縮BCD碼數