第07章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的按鍵與顯示

1、授課教師：左敬龍授課教師：左敬龍電話：電話：1382868066013828680660短號(hào)：短號(hào)：6801268012郵箱：郵箱：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用按鍵的分類編碼鍵盤 鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由專用的硬件編碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼號(hào)或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計(jì)算機(jī)鍵盤。非編碼鍵盤 靠軟件編程來(lái)識(shí)別的稱為非編碼鍵盤。 在單片機(jī)組成的各種系統(tǒng)中，用的最多的是非編碼鍵盤。例如在洗衣機(jī)控制面板上，用非編碼按鍵來(lái)設(shè)置洗衣機(jī)的功能。按鍵的抖動(dòng)按鍵的抖動(dòng) 圖圖7-1 7-1 按鍵與單片機(jī)的連接按鍵與單片機(jī)的連接 圖圖7-2 7-2 按鍵的抖動(dòng)過(guò)程按鍵的抖動(dòng)過(guò)程鍵盤的抖動(dòng)時(shí)間一般為鍵盤的抖動(dòng)時(shí)間一般為5

2、 510ms10ms，抖動(dòng)現(xiàn)象會(huì)引起抖動(dòng)現(xiàn)象會(huì)引起CPUCPU對(duì)對(duì)一次鍵操作進(jìn)行多次處理，從而可能產(chǎn)生錯(cuò)誤一次鍵操作進(jìn)行多次處理，從而可能產(chǎn)生錯(cuò)誤。消除抖動(dòng)的方法： 硬件去抖動(dòng) 采用RS觸發(fā)器去抖動(dòng)。 軟件去抖動(dòng) 檢測(cè)到按鍵按下后，軟件延時(shí)1020ms后再確認(rèn)該鍵是否確實(shí)按下，消除抖動(dòng)影響。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的按鍵與顯示獨(dú)立式按鍵1矩陣式按鍵2發(fā)光二極管3LED數(shù)碼管4獨(dú)立式按鍵1液晶顯示器5一、獨(dú)立式按鍵特點(diǎn): 1)各按鍵相互獨(dú)立，電路配置靈活； 2)軟件簡(jiǎn)單； 3)按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O線耗費(fèi)較多，只適 用于按鍵數(shù)量較少的場(chǎng)合。圖7-4 獨(dú)立式按鍵電路圖7-4(a) 獨(dú)立式按鍵掃描C語(yǔ)言程序

3、如下：#includevoid delay10ms(void);void processk0(void);void processk1(void);void processk2(void);void main()unsigned char key;while(1)P1=0 xff;keyP1;if（P1!=0 xff）delay10ms();key=P1; else continue;while(P1!=0 xff);switch(key)case 0 xfe: processk0();break;case 0 xfd: processk1();break;case 0 xfb: proces

4、sk2();break;default: continue;練習(xí)有三個(gè)獨(dú)立式按鍵的電路如圖74（a）所示，當(dāng)有按鍵P1.0按下時(shí)P0端口輸出100的二進(jìn)制值，P1.1按下時(shí)P0端口值加1，P1.2按下時(shí)P0端口值減1。二、矩陣式鍵盤特點(diǎn)：占用I/O線較少，適合按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合， 但軟件較復(fù)雜。常用的鍵盤工作方式有查詢方式和中斷方式。圖7-5 矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)1 查詢方式鍵盤掃描過(guò)程包括下列四個(gè)步驟（以圖7-5為例）： 判別鍵盤上有無(wú)按鍵按下。方法為列線(P1.4P1.7)置低電平，行線(P1.0P1.3)置輸入狀態(tài)（高電平“1”）。讀行線的狀態(tài)，若為全“1”，則鍵盤無(wú)按鍵按下；若不全為“1”，

5、則有按鍵按下。 去除按鍵的抖動(dòng)影響。方法是當(dāng)判別到有按鍵按下時(shí)，軟件延時(shí)一段時(shí)間（一般為10 ms左右）后，再判斷鍵盤狀態(tài)，如果仍為有按鍵按下狀態(tài)，則認(rèn)為有一個(gè)確定的按鍵被按下。 求鍵值（鍵號(hào)）。按照?qǐng)D7-5中的16個(gè)按鍵，每行的行號(hào)依次為：0、1、2、3，列號(hào)依次為0、1、2、3，則閉合按鍵的鍵號(hào)可以用公式計(jì)算獲得：鍵號(hào)=行號(hào)4+列號(hào)。 判斷按鍵是否釋放，按鍵閉合一次僅進(jìn)行一次按鍵功能操作，等按鍵釋放以后再將鍵號(hào)送入累加器A中，然后執(zhí)行按鍵指定的功能操作。實(shí)時(shí)查詢定時(shí)查詢#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsig

6、ned int/矩陣鍵盤按鍵特征碼表uchar code KeyCodeTable=0 x11,0 x12,0 x14,0 x18,0 x21,0 x22,0 x24,0 x28,0 x41,0 x42,0 x44,0 x48,0 x81,0 x82,0 x84,0 x88;void DelayMS(uint x)uchar i;while(x-) for(i=0;i120;i+);例：數(shù)碼管顯示例：數(shù)碼管顯示4X44X4矩陣鍵盤按鍵號(hào)矩陣鍵盤按鍵號(hào) 按下任意鍵時(shí)，數(shù)碼管都會(huì)顯示其鍵的序號(hào)，掃描程序首先判斷按鍵發(fā)生在哪一列，然后根據(jù)所發(fā)生的行附加不同的值，從而得到按鍵的序號(hào)。 /鍵盤掃描uch

7、ar Keys_Scan()uchar sCode,kCode,i,k;P1=0 xf0; if(P1&0 xf0)=0 xf0) return (-1);DelayMS(2); /若高4位出現(xiàn)0，則有鍵按下if(P1&0 xf0)=0 xf0) return (-1);sCode=0 xfe;/行掃描碼初值for(k=0;k4;k+) /對(duì)4行分別進(jìn)行掃描P1=sCode;if(P1&0 xf0)=0 xf0) sCode=_crol_(sCode,1);continue;kCode=P1;for(i=0;i16;i+) /查表得到按鍵序號(hào)并返回if(kCode=Ke

8、yCodeTablei) return i; /主程序void main()uchar i,P2_LED,P3_LED;uchar KeyNo=-1;/按鍵序號(hào)，-1表示無(wú)按鍵while(1) KeyNo=Keys_Scan();/掃描鍵盤獲取按鍵序號(hào)KeyNo if(KeyNo!=-1) P2_LED=0 xff;P3_LED=0 xff;for(i=0;i=KeyNo;i+) if(i=1;elseP2_LED=1;P3=P3_LED; /點(diǎn)亮條形LEDP2=P2_LED；2 中斷掃描 當(dāng)鍵盤上有按鍵閉合時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，單片機(jī)響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中判斷鍵盤中

9、閉合按鍵的鍵號(hào)，并做相應(yīng)的處理。特點(diǎn)：提高了單片機(jī)的工作效率。特點(diǎn)：提高了單片機(jī)的工作效率。圖圖7-6 7-6 中斷式鍵盤接口電路中斷式鍵盤接口電路三、三、 發(fā)光二極管發(fā)光二極管 （常用來(lái)顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)）（常用來(lái)顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)） 發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED）與普通的二極管一樣由一個(gè)PN結(jié)組成。當(dāng)正向連接時(shí)，即P接正極、N接負(fù)極時(shí)二極管導(dǎo)通；反之，二極管截止。這就是二極管的單向?qū)щ娞匦?。?dǎo)通時(shí)，若有足夠的正向電流通過(guò)發(fā)光二極管，發(fā)光二極管便會(huì)發(fā)光。 根據(jù)制造材料的不同可以發(fā)出紅、黃、綠、白等不同色彩的可見光來(lái)。圖圖7-7 7-7 發(fā)光二極管的圖形符號(hào)和實(shí)

10、物圖發(fā)光二極管的圖形符號(hào)和實(shí)物圖八只發(fā)光二極管組成的驅(qū)動(dòng)電路四、四、 LEDLED數(shù)碼管數(shù)碼管 （可以顯示各種數(shù)字和字符）（可以顯示各種數(shù)字和字符） 常用的LED數(shù)碼管是七段LED數(shù)碼管，由八個(gè)發(fā)光二極管組成。LED數(shù)碼管分為共陰極和共陽(yáng)極兩種。 為了顯示數(shù)字或字符，必須對(duì)數(shù)字或字符進(jìn)行編碼。七段數(shù)碼管加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，共計(jì)8段。因此為L(zhǎng)ED顯示器提供的編碼正好是一個(gè)字節(jié)，通常稱為段選碼（顯示代碼）。段選碼與數(shù)據(jù)位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:圖7-10 數(shù)碼管顯示字段排列順序LED數(shù)碼管工作原理最低位最高位LED數(shù)碼管顯示段碼表1、LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示所謂靜態(tài)顯示，是指數(shù)碼管顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的 發(fā)光二極

11、管恒定導(dǎo)通或恒定截止，公共端恒定接地 （共陰極）或接正電源（共陽(yáng)極）。優(yōu)點(diǎn)：顯示控制程序簡(jiǎn)單，顯示亮度大，占用CPU時(shí) 間少，顯示穩(wěn)定可靠。：靜態(tài)顯示占用的I/O口線較多，或者需要增 加額外的硬件電路，硬件成本較高。 1位靜態(tài)顯示電路如下：編寫10秒倒計(jì)時(shí)顯示程序。練習(xí)：三位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路74LS377為八位鎖存器，用于鎖存顯示代碼。例：設(shè)在內(nèi)部RAM30H單元中存儲(chǔ)一個(gè)十進(jìn)制數(shù)D（D255）。編寫程序?qū)⒃摂?shù)的百分位顯示在左邊的數(shù)碼管上，十分位顯示在中間的數(shù)碼管上，個(gè)分位顯示在右邊的數(shù)碼管上。2 LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示 動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪

12、一位數(shù)碼管有效。動(dòng)態(tài)顯示實(shí)際上是逐個(gè)地循環(huán)點(diǎn)亮各個(gè)數(shù)碼管，但由于LED具有余輝特性以及人眼也有視覺(jué)暫留特性，使人看起來(lái)就好像在同時(shí)顯示不同的字符一樣。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)化硬件線路。 缺點(diǎn)：比靜態(tài)顯示要暗一點(diǎn)，消耗單片機(jī)較多的運(yùn)行 時(shí)間。圖7-13 LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路首先掃描該位五、液晶顯示 液晶顯示（Liquid Crystal Display，LCD）是一種體積小、重量輕、功耗低的顯示器件，被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。目前已廣泛應(yīng)用在各種顯示領(lǐng)域，尤其在袖珍儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。段型：像七段LED一樣，顯示內(nèi)容由顯示段組成，其顯示方式和接口形式與七段LED數(shù)碼管相似。主要用于批量大、顯示內(nèi)容固

13、定的產(chǎn)品。字符型：主要由LCD控制器、LCD驅(qū)動(dòng)器和LCD顯示器三部分組成，常將他們稱為液晶顯示模塊。他們一般都自帶ASCII碼點(diǎn)陣字庫(kù)，顯示時(shí)只需提供顯示字符的ASCII代碼即可，硬件接口和軟件編程都很簡(jiǎn)單。：點(diǎn)陣信息的組合顯示指定內(nèi)容。更加靈活方便，可顯示字符、漢字、圖形等內(nèi)容，但控制也較為復(fù)雜，一般用于圖像顯示場(chǎng)合。1 1、 LCD1602LCD1602液晶顯示模塊液晶顯示模塊http:/offwww.go- 0選指令寄存器選指令寄存器IRIR，1 1選數(shù)據(jù)寄存器選數(shù)據(jù)寄存器DRDR0505R/WR/W0 0寫操作，寫操作，1 1讀操作讀操作0606E E下降沿使能有效下降沿使能有效07

14、-1407-14D0-D7D0-D78 8位雙向數(shù)據(jù)總線，位雙向數(shù)據(jù)總線，4 4位傳送時(shí)使用高位傳送時(shí)使用高4 4位位1515BLABLA背光正極背光正極1616BLKBLK背光負(fù)極背光負(fù)極2、LCD1602工作原理核心控制芯片：HD44780由指令寄存器IR、數(shù)據(jù)寄存器DR、字符發(fā)生器CGROM、自定義字符發(fā)生器CGRAM和顯示緩沖區(qū)DDRAM等功能部件組成。IR用來(lái)存放由微控制器送來(lái)的指令代碼，如光標(biāo)歸位、清除顯示等；DR用來(lái)存放欲顯示的數(shù)據(jù)。顯示的次序是先把要存放數(shù)據(jù)的地址寫入IR，再把要顯示的數(shù)據(jù)寫入DR，DR就會(huì)自動(dòng)把數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的DDRAM或CGRAM地址。字符發(fā)生器CGROM存儲(chǔ)

15、了不同的點(diǎn)陣字符圖形。包括數(shù)字、大小寫英文字母、常用的符號(hào)和日文字符等。每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，如表所示。 DDRAM DDRAM有有8080個(gè)單元，但第個(gè)單元，但第1 1行僅用行僅用00H00H0FH0FH單單元，第元，第2 2行僅用行僅用40H40H4FH4FH單元。如上圖所示。單元。如上圖所示。DDRAMDDRAM單元存放的是要顯示字符的單元存放的是要顯示字符的ASCIIASCII編碼，編碼，控制器以該編碼為索引，到控制器以該編碼為索引，到CGROMCGROM或或CGRAMCGRAM中中取點(diǎn)陣字形送液晶板顯示。取點(diǎn)陣字形送液晶板顯示。LCD1602的操作命令LCD1602的操作命令

16、（1）命令1：清屏。光標(biāo)回到屏幕左上角，地址計(jì)數(shù)器設(shè)置為0。命令2：光標(biāo)歸位。光標(biāo)回到屏幕左上角，顯示內(nèi)容不變。命令3：輸入模式設(shè)置，每寫入一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，光標(biāo)及字符的移動(dòng)設(shè)置。I/D=0，S=0時(shí)，光標(biāo)左移一格且地址計(jì)數(shù)器減1；I/D=1，S=0時(shí)，光標(biāo)右移一格且地址計(jì)數(shù)器加 1；I/D=0，S=1時(shí)，屏幕內(nèi)容全部右移一格，光標(biāo)不動(dòng)；I/D=1，S=1時(shí)，屏幕內(nèi)容全部左移一格，光標(biāo)不動(dòng)。命令4：顯示與不顯示設(shè)置。D=1：開啟顯示屏，D=0：關(guān)閉顯示屏。C=1，開啟光標(biāo)，C=0，關(guān)閉光標(biāo)。B=1，光標(biāo)閃爍，B=0，光標(biāo)不閃爍。命令5：光標(biāo)或屏幕內(nèi)容移位選擇。S/C=1，移動(dòng)屏幕內(nèi)容，S/C=0

17、，移動(dòng)光標(biāo)。R/L=1，右移，R/L=0，左移。命令6：功能設(shè)置。DL=0，設(shè)為4位數(shù)據(jù)接口，DL=1，設(shè)為8位數(shù)據(jù)接口。N=0，單行顯示，N=1，雙行顯示。F=1，510字形，F(xiàn)=0，57字形。命令7：CGRAM地址設(shè)置，地址范圍00H3FH（共64個(gè)單 元，對(duì)應(yīng)8個(gè)自定義字符）。命令8：DDRAM地址設(shè)置，地址范圍00H7FH。命令9：讀忙標(biāo)志和計(jì)數(shù)器地址。BF=1，表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，BF=0，表示不忙,可以接收送來(lái)的數(shù)據(jù)或指令。命令10：寫DDRAM或CGROM。要配合地址設(shè)置命令。命令11：讀DDRAM或CGROM。要配合地址設(shè)置命令。LCD1602的操作命令（2）3 3、LCD1602LCD1602應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例單片機(jī)與LCD1602模塊的接口電路如圖所示。LCD1602LCD1602編程思路編程思路初始化:清屏、顯示方式（單雙行、5*7、5*10）、光標(biāo)閃爍移動(dòng)、字符閃爍移動(dòng)等檢查“忙”標(biāo)志BF。寫入顯示地址位