第11章鍵盤(pán)與LED顯示器接口技術(shù)

1、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)第第1111章章 鍵盤(pán)與鍵盤(pán)與LEDLED顯示器接口技術(shù)顯示器接口技術(shù)鍵盤(pán)及其接口電路鍵盤(pán)及其接口電路 LED數(shù)碼顯示器及其接口電路數(shù)碼顯示器及其接口電路微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)9.1 9.1 鍵盤(pán)及其接口電路鍵盤(pán)及其接口電路9.1.1 鍵盤(pán)鍵盤(pán) 鍵盤(pán)按用途分為通用鍵盤(pán)和專(zhuān)用鍵盤(pán)。有機(jī)械按鍵，鍵盤(pán)按用途分為通用鍵盤(pán)和專(zhuān)用鍵盤(pán)。有機(jī)械按鍵，電容按鍵，導(dǎo)電橡膠按鍵，薄膜按鍵。電容按鍵，導(dǎo)電橡膠按鍵，薄膜按鍵。1 1、通用鍵盤(pán)：微機(jī)系統(tǒng)中、通用鍵盤(pán)：微機(jī)系統(tǒng)中8484鍵，鍵，101/102/104101/102/104鍵，鍵，107107鍵等。鍵等。內(nèi)含單片機(jī)，串行輸

2、出，雙字節(jié)掃描碼。內(nèi)含單片機(jī)，串行輸出，雙字節(jié)掃描碼。2、專(zhuān)用鍵盤(pán)：根據(jù)自己需要設(shè)計(jì)鍵盤(pán)。、專(zhuān)用鍵盤(pán)：根據(jù)自己需要設(shè)計(jì)鍵盤(pán)。 按照按鍵的識(shí)別方式分為編碼和非編碼鍵。按照按鍵的識(shí)別方式分為編碼和非編碼鍵。1、編碼鍵盤(pán)：通過(guò)硬件電路產(chǎn)生被按按鍵的鍵碼和一個(gè)選通、編碼鍵盤(pán)：通過(guò)硬件電路產(chǎn)生被按按鍵的鍵碼和一個(gè)選通脈沖，可作為脈沖，可作為CPU的中斷請(qǐng)求信號(hào)。的中斷請(qǐng)求信號(hào)。2、非編碼鍵盤(pán)：將按鍵排列成行、列矩陣，按鍵只是使相應(yīng)、非編碼鍵盤(pán)：將按鍵排列成行、列矩陣，按鍵只是使相應(yīng)接點(diǎn)接通或斷開(kāi)，在程序配合下產(chǎn)生被按鍵的編碼。接點(diǎn)接通或斷開(kāi)，在程序配合下產(chǎn)生被按鍵的編碼。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)9.

3、1.2 鍵盤(pán)的工作原理鍵盤(pán)的工作原理 1 1、線性鍵盤(pán)、線性鍵盤(pán) 每個(gè)鍵對(duì)應(yīng)每個(gè)鍵對(duì)應(yīng)I/OI/O端口的一位，沒(méi)有按鍵閉合時(shí)，各位均處于端口的一位，沒(méi)有按鍵閉合時(shí)，各位均處于高電位；當(dāng)某鍵被按下時(shí)，對(duì)應(yīng)位與地接通，則為低電位，高電位；當(dāng)某鍵被按下時(shí)，對(duì)應(yīng)位與地接通，則為低電位，而其他仍為高電位。因此，而其他仍為高電位。因此，CPUCPU通過(guò)讀入通過(guò)讀入I/OI/O端口數(shù)據(jù)并判斷端口數(shù)據(jù)并判斷哪一位為哪一位為“0”0”，即可知哪一個(gè)鍵被按下，從而轉(zhuǎn)到相應(yīng)功，即可知哪一個(gè)鍵被按下，從而轉(zhuǎn)到相應(yīng)功能的處理程序去執(zhí)行。能的處理程序去執(zhí)行。 線性鍵盤(pán)原理圖線性鍵盤(pán)原理圖 微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)按鍵

4、抖動(dòng)按鍵抖動(dòng)按鍵就是無(wú)鎖開(kāi)關(guān)，由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)的抖動(dòng)和接觸按鍵就是無(wú)鎖開(kāi)關(guān)，由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)的抖動(dòng)和接觸的不穩(wěn)定，按鍵在按下和釋放時(shí)有抖動(dòng)。的不穩(wěn)定，按鍵在按下和釋放時(shí)有抖動(dòng)。按鍵過(guò)程 前跳沿 后跳沿 識(shí)別區(qū) 按按鍵過(guò)程圖鍵過(guò)程圖 按鍵時(shí)間大于按鍵時(shí)間大于100mS100mS前跳沿和后跳沿小于前跳沿和后跳沿小于20ms20ms：抖動(dòng)過(guò)程一般持續(xù)：抖動(dòng)過(guò)程一般持續(xù) 5 510ms10ms軟件去抖：軟件去抖：避免抖動(dòng)常用軟件延遲來(lái)讓過(guò)抖動(dòng)區(qū)，此消除抖避免抖動(dòng)常用軟件延遲來(lái)讓過(guò)抖動(dòng)區(qū)，此消除抖動(dòng)的方法為軟件去抖。動(dòng)的方法為軟件去抖。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)2 2、矩陣鍵盤(pán)、矩陣鍵盤(pán) 當(dāng)較多的按鍵需要識(shí)別

5、時(shí)，常將按鍵設(shè)計(jì)成陣列形式。當(dāng)較多的按鍵需要識(shí)別時(shí)，常將按鍵設(shè)計(jì)成陣列形式。 一般地，一個(gè)鍵盤(pán)陣列可以有一般地，一個(gè)鍵盤(pán)陣列可以有N N行和行和M M列，共有列，共有N NM M個(gè)按鍵，稱個(gè)按鍵，稱為為N N* *M M鍵盤(pán)陣列，或鍵盤(pán)陣列，或N NM M鍵盤(pán)矩陣。鍵盤(pán)矩陣。 識(shí)別識(shí)別矩陣鍵盤(pán)上的閉合鍵矩陣鍵盤(pán)上的閉合鍵的方法通常有行的方法通常有行掃描法掃描法和和反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法。第1列 第2列 第3列 第4列矩陣鍵盤(pán)原理圖矩陣鍵盤(pán)原理圖微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)行掃描法行掃描法 將行線接一并行口，輸出方式；將列線也接并行口，將行線接一并行口，輸出方式；將列線也接并行口，輸入方式，輸入方式，行掃

6、描法識(shí)別按鍵分兩步：行掃描法識(shí)別按鍵分兩步：識(shí)別是否有鍵按下：識(shí)別是否有鍵按下：先將所有行線置為低電平，先將所有行線置為低電平，讀取列線值，若此時(shí)列線值全為讀取列線值，若此時(shí)列線值全為1 1，說(shuō)明無(wú)鍵按下；，說(shuō)明無(wú)鍵按下；否則說(shuō)明有鍵按下。否則說(shuō)明有鍵按下。判別是哪一個(gè)鍵按下：判別是哪一個(gè)鍵按下：編程改變行掃描碼，使行編程改變行掃描碼，使行線逐行為線逐行為0 0，其余行為，其余行為1 1，然后讀取列值，看是否，然后讀取列值，看是否有列線變成有列線變成0 0，逐行掃描。當(dāng)讀到某一列線的值為，逐行掃描。當(dāng)讀到某一列線的值為0 0時(shí)，說(shuō)明行與列線相交的位置上的鍵被按下，可時(shí)，說(shuō)明行與列線相交的位置上

7、的鍵被按下，可以退出掃描，根據(jù)此時(shí)的行掃描碼和列線值，便以退出掃描，根據(jù)此時(shí)的行掃描碼和列線值，便能識(shí)別閉合的到底是哪一個(gè)鍵。能識(shí)別閉合的到底是哪一個(gè)鍵。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)行掃描法行掃描法8255A微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)鍵盤(pán)接口電路應(yīng)用舉例鍵盤(pán)接口電路應(yīng)用舉例例：設(shè)上圖電路中，例：設(shè)上圖電路中，8255A的地址為的地址為200h-203h，利用行掃描，利用行掃描法編寫(xiě)按鍵識(shí)別程序，將按下鍵的行號(hào)與列號(hào)的編碼存于法編寫(xiě)按鍵識(shí)別程序，將按下鍵的行號(hào)與列號(hào)的編碼存于BX中。中。分析：分析：82558255的的A A口用作輸出口，口用作輸出口，B B口用作輸入口，口用作輸入口，AHAH

8、存放輸出給存放輸出給A A口的口的內(nèi)容，內(nèi)容，ALAL存放從存放從B B口讀入的列的內(nèi)容。口讀入的列的內(nèi)容。逐行輸出逐行輸出0 0識(shí)別不同按鍵的過(guò)程是：識(shí)別不同按鍵的過(guò)程是：先將先將AHAH的的D0D0位置位置0 0，其余位，其余位置置1 1，即，即AH=0feh,AH=0feh,并將并將AHAH的內(nèi)容輸出給的內(nèi)容輸出給PAPA口的行線，使鍵盤(pán)陣列口的行線，使鍵盤(pán)陣列的第的第1 1行輸出為行輸出為0 0，然后從，然后從PBPB口讀入列線狀態(tài)放在口讀入列線狀態(tài)放在ALAL中，若中，若ALAL不不為全為全1 1，說(shuō)明第，說(shuō)明第1 1行有鍵按下。例如，若第行有鍵按下。例如，若第1 1行第行第1 1列

9、交叉點(diǎn)的鍵列交叉點(diǎn)的鍵按下，則讀入到按下，則讀入到ALAL的內(nèi)容為的內(nèi)容為0feh(AL0feh(AL的的D0D0位為位為0 0，其余，其余位位為為1)1)，則該鍵按下時(shí)，則該鍵按下時(shí)，AHAH和和ALAL的內(nèi)容就可組成一個(gè)行與列的編碼為的內(nèi)容就可組成一個(gè)行與列的編碼為AHAL=fefehAHAL=fefeh。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù) 當(dāng)行線的第當(dāng)行線的第1 1行輸出行輸出0 0時(shí)，如果從時(shí)，如果從PBPB口讀入的內(nèi)容為全口讀入的內(nèi)容為全1 1，說(shuō)，說(shuō)明第明第1 1行無(wú)鍵按下，這時(shí)將行無(wú)鍵按下，這時(shí)將AHAH寄存器的寄存器的0 0左移一位，使左移一位，使AH=0fdhAH=0fdh，再輸出

10、給，再輸出給PAPA口的行線，第口的行線，第PAPA口的第口的第2 2行輸出為行輸出為0 0，仿第一行的方法，可判別第二行是否有鍵按下。每個(gè)按鍵的仿第一行的方法，可判別第二行是否有鍵按下。每個(gè)按鍵的編碼都是唯一的。編碼都是唯一的。 因共有因共有4 4行按鍵，所以，在識(shí)別過(guò)程中從行按鍵，所以，在識(shí)別過(guò)程中從PAPA口最多輸出口最多輸出4 4行行0 0。用用CXCX作為行輸出計(jì)數(shù)器，將作為行輸出計(jì)數(shù)器，將CXCX的初值設(shè)為的初值設(shè)為4 4，表示共需從，表示共需從PAPA口輸出口輸出4 4行行0 0，每從，每從PAPA口輸出一行口輸出一行0 0，就將，就將CXCX內(nèi)容就減內(nèi)容就減1 1，當(dāng)，當(dāng)CXC

11、X減至減至0 0時(shí)，就從時(shí)，就從PAPA口輸出完口輸出完4 4行行0 0。 在程序設(shè)計(jì)時(shí)，將各個(gè)鍵對(duì)應(yīng)的代碼放在一個(gè)表中，程序通在程序設(shè)計(jì)時(shí)，將各個(gè)鍵對(duì)應(yīng)的代碼放在一個(gè)表中，程序通過(guò)查表來(lái)確定具體按下的為哪一個(gè)鍵。過(guò)查表來(lái)確定具體按下的為哪一個(gè)鍵。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)按鍵識(shí)別程序按鍵識(shí)別程序PORTAEQU 200HPORTBEQU 201HPORTDEQU 203Hmov dx,PORTD；控制口地址送；控制口地址送dxmov al,10000010B ；8255的的A口和口和B口工作在方式口工作在方式0；A口出，口出，B口入口入 out dx,al；向；向8255寫(xiě)控制字寫(xiě)控制字

12、nokey: mov dx,PORTA mov al,0 out dx,al ；從；從8255的的A口輸出全口輸出全0給鍵盤(pán)陣列行線給鍵盤(pán)陣列行線 mov dx,PORTBin al,dx ；從；從8255的的B口讀入鍵盤(pán)陣列的列線狀態(tài)口讀入鍵盤(pán)陣列的列線狀態(tài)or al,0f0h ；將與鍵盤(pán)列線無(wú)關(guān)的高；將與鍵盤(pán)列線無(wú)關(guān)的高4位行線置位行線置1cmp al,0ffh ；比較從列線讀入的是否為全；比較從列線讀入的是否為全1je nokey ；是全；是全1，則無(wú)鍵按下，轉(zhuǎn)，則無(wú)鍵按下，轉(zhuǎn)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù) mov cx, 1000again: loop again ；延時(shí)去抖動(dòng)；延時(shí)去抖

13、動(dòng)mov cx,4 ；有鍵按下，；有鍵按下，A口共有口共有4行逐行輸出行逐行輸出0mov al,0feh ；首先從；首先從A口的口的D0位輸出位輸出0mov ah,al ；行輸出的值存于；行輸出的值存于ah中中next: mov dx,PORTAout dx,al ；從行線輸出；從行線輸出mov dx,PORTBin al,dx ；讀入列線狀態(tài)；讀入列線狀態(tài)or al,0f0h ；將與列線無(wú)關(guān)的高；將與列線無(wú)關(guān)的高4位置位置1cmp al,0ffh ；判；判8255PB口讀入的是否為全口讀入的是否為全1jne findkey ；不為全；不為全1，說(shuō)明有鍵按下，說(shuō)明有鍵按下rol ah,1 ；否

14、則行輸出的；否則行輸出的0移至下一行移至下一行mov al,ahloop next ；4行查完否，未完繼續(xù)行查完否，未完繼續(xù)jmp nokey ；4行查完未發(fā)現(xiàn)有鍵按下行查完未發(fā)現(xiàn)有鍵按下findkey: mov BX,AX；將；將AH和和AL中的行碼和列碼存于中的行碼和列碼存于BX中中微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)9.2 LED數(shù)碼顯示器及其接口電路數(shù)碼顯示器及其接口電路9.2.1 LED的工作原理的工作原理 常用的常用的LED器件：七段數(shù)碼管和器件：七段數(shù)碼管和“米米”字?jǐn)?shù)碼管，如下圖字?jǐn)?shù)碼管，如下圖所示。它們是由若干只發(fā)光二極管做在一起所示。它們是由若干只發(fā)光二極管做在一起組成字型組成字型

15、構(gòu)成的，構(gòu)成的，可可加一小數(shù)點(diǎn)。每位加一小數(shù)點(diǎn)。每位LEDLED驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)電流5 530mA30mA。1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:24-Jul-2004Sheet of File:C:Documents and Settingsyyc桌 面 protel圖 片 7.21yao524.ddbDrawn By:a bcdefgdpabcdefgdpGNDGND七段LED外形圖12345678910abcdefghijklmndpbkcomajifcomhdmeghcomdpcl123456789LED1011121314151617

16、18I/O接口b0b1b2+5I/O接口+5Va0a1a2a3b0b1b2I/O接口+5Va0a1a2a3b0b1b2線性鍵盤(pán)原理圖(a)行描法原理圖行反轉(zhuǎn)法原理圖（a）七段）七段LED外形圖外形圖 （b）米字?jǐn)?shù)碼管）米字?jǐn)?shù)碼管 微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)LED的工作原理的工作原理若要使若要使LED顯示信息，那么對(duì)于共陽(yáng)極顯示信息，那么對(duì)于共陽(yáng)極LED，其公，其公共端應(yīng)接高電平（或共端應(yīng)接高電平（或+5V），而對(duì)于共陰極），而對(duì)于共陰極LED，其公共端應(yīng)接地。其公共端應(yīng)接地。 七段七段LED原理圖原理圖“米米”字字LED原理圖原理圖微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)9.2.2 LED數(shù)碼顯示器接口

17、電路數(shù)碼顯示器接口電路微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)多位顯示問(wèn)題的解決（動(dòng)態(tài)顯示）多位顯示問(wèn)題的解決（動(dòng)態(tài)顯示） 實(shí)際使用時(shí)，往往要用幾個(gè)顯示管實(shí)現(xiàn)多位顯示。實(shí)際使用時(shí)，往往要用幾個(gè)顯示管實(shí)現(xiàn)多位顯示。這時(shí)，如果每一個(gè)這時(shí)，如果每一個(gè)LED占用一個(gè)獨(dú)立的輸出端口，占用一個(gè)獨(dú)立的輸出端口，那么，所占用的輸出通道就太多了，而且，驅(qū)動(dòng)電那么，所占用的輸出通道就太多了，而且，驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)目也很多。路的數(shù)目也很多。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中常用的辦法：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中常用的辦法： LED一般用動(dòng)態(tài)掃描，一般用動(dòng)態(tài)掃描，硬件上用公用的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)各顯示管，每位硬件上用公用的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)各顯示管，每位LED驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)電

18、流1030mA。在軟件上用掃描方法來(lái)實(shí)。在軟件上用掃描方法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示，使硬件電路簡(jiǎn)單，發(fā)光效率高；但發(fā)現(xiàn)數(shù)碼顯示，使硬件電路簡(jiǎn)單，發(fā)光效率高；但發(fā)光控制復(fù)雜。光控制復(fù)雜。 微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)LED與微機(jī)接口電路與微機(jī)接口電路74HC273D7D6D5D4D3D2D1D0Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0CLKSEGDIS74HC273D7D6D5D4D3D2D1D0Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0DIGDISCLKD7D6D5D4D3D2D1D0A7A6A5A4A3A2A1A0G1G2Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0I6I5I4I3I2I1I0O6O5O4O3O2O1O0MC141

19、374HC244HGFEDCBALED與微機(jī)接口電路與微機(jī)接口電路1101108 8微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)例：設(shè)上圖中例：設(shè)上圖中CPU采用采用8088，顯示器為共陰極，顯示器為共陰極LED數(shù)碼管。段數(shù)碼管。段驅(qū)動(dòng)采用驅(qū)動(dòng)采用74HC244（8位三態(tài)緩沖器），位驅(qū)動(dòng)采用位三態(tài)緩沖器），位驅(qū)動(dòng)采用MC1413 （7位反相輸出）位反相輸出） 。SEGDIS為段鎖存器，口地址為段鎖存器，口地址211H；DIGDIS為位鎖存器，口地址為位鎖存器，口地址210H（可由譯碼電路決（可由譯碼電路決定其地址值）。試用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示。定其地址值）。試用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示。 編程設(shè)計(jì)思路：利用編程設(shè)計(jì)思路：

20、利用8253的定時(shí)器的定時(shí)器0輸出輸出OUT0通過(guò)總線中通過(guò)總線中的的IRQ2（8259A輸入端），每隔輸入端），每隔20ms定時(shí)向定時(shí)向CPU發(fā)中斷，發(fā)中斷，每進(jìn)一次中斷將每進(jìn)一次中斷將4個(gè)數(shù)碼管都顯示一次。即每秒顯示個(gè)數(shù)碼管都顯示一次。即每秒顯示50次。次。 設(shè)設(shè)8253CLK0的頻率為的頻率為250KHz,則定時(shí)器則定時(shí)器0的時(shí)間常數(shù)的時(shí)間常數(shù)N0=500082538259A250KHZIR2OUT0CLK0GATE0+5v微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)INT00EQU 20H ；8259A偶端口地址偶端口地址INT01EQU 21H ；8259A奇端口地址奇端口地址TIME0 EQU 2

21、00H ；8253定時(shí)器定時(shí)器0端口地址端口地址TCTLEQU 203H ；8253控制口地址控制口地址SEGDEQU 211H ；LED段段端口端口地址地址DIGDEQU 210H ; LED位位端口端口地址地址；堆棧段；堆棧段; 數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段 DISM DB 4 DUP (10H) ; 顯示緩沖區(qū)顯示緩沖區(qū)DTBL : DB 3FH , 06H , 5BH , 4FH , 66H , 6DH , 7DH , 07H DB 7FH , 67H , 77H , 7CH , 39H , 5EH , 79H , 71H DB 00H , 40H , 46H , 73H , 76H , 38H ,

22、3EH , 37H DB 21H , 0CH , 03H , 18H , 31H , 63H , 5CH , 0FH微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)；代碼段（部分）；代碼段（部分）CODE SEGMENT START: ; 段基址賦值段基址賦值MOVDISM , 14H ;MOVDISM+1 , 0EH ;MOVDISM+2 , 15H ; MOVDISM+3 , 15H ；初始顯示信息；初始顯示信息HELL（HELLO） ;初始化初始化8253CLIMOVDX , TCTLMOVAL,00110100 ; 定時(shí)器定時(shí)器0，方式，方式 2 OUTDX,ALMOVDX, TIME0MOVAX,5000OUTDX,ALMOVAL,AH OUTDX,AL 微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù) ;0AH號(hào)中斷向量設(shè)置（略）號(hào)中斷向量設(shè)置（略）MOV DX,INT01IN AL,DXAND AL,0FBH ;開(kāi)放開(kāi)放IRQ2中斷對(duì)應(yīng)的屏蔽位中斷對(duì)應(yīng)的屏蔽位OUT DX,ALSTIAGAN: MOV CX,5000;延時(shí)等待硬件中斷延時(shí)等待硬件中斷TT:LOOP TTMOV AH,01HINT 16H ;BIOS中斷鍵盤(pán)功能，判斷是否有鍵被按下中斷鍵盤(pán)功能，判斷是否有鍵被按下JZ AGAN;無(wú)鍵，轉(zhuǎn)無(wú)鍵，轉(zhuǎn)CLIMOV DX,INT01IN AL,DXOR AL,04H ;