計(jì)算機(jī)控制(第三章,鍵盤,LED)81856課件

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

第三章人機(jī)交互接口技術(shù)一、鍵盤接口（一）概述

鍵盤是由一組按鈕開關(guān)——鍵（一般為常開型）的組合，是計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)普遍使用的人機(jī)交互設(shè)備。用戶通過(guò)鍵盤可以向CPU輸入數(shù)據(jù)、地址和命令等。鍵盤按其結(jié)構(gòu)形式可分為：獨(dú)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。編碼鍵盤能自動(dòng)識(shí)別按下的鍵和提供該鍵所代表的信息代碼，并以并行或串行信號(hào)輸給CPU。鍵盤電路中設(shè)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(qiáng)，響應(yīng)快，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。非編碼鍵盤是一種便宜而廣泛用于單片機(jī)系統(tǒng)的輸入設(shè)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(jì)算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。鍵盤設(shè)計(jì)時(shí)需主要解決的以下幾個(gè)問(wèn)題：①按鍵的識(shí)別（按鍵的有無(wú)和位置）；②重鍵和連擊的處理；按鍵抖動(dòng)信號(hào)波形③如何消除鍵的抖動(dòng)（硬件和軟件消抖方法）：主程序如下：ORG0000HAJMPMAIN；上電后自動(dòng)轉(zhuǎn)向主程序ORG0003H；外部中斷0入口地址AJMPKEYJMP；指向鍵處理中斷服務(wù)程序ORG0100HMAIN：SETBIT0；選擇邊沿觸發(fā)方式SETBEX0；允許外部中斷0SETBEA；允許CPU中斷MOVDPTR，#0EF00H；指向8155命令口MOVA，#02H；控制字MOVX＠DPTR，A；控制字寫入命令寄存器HERE：AJMPHERE；模擬主程序中斷服務(wù)程序?yàn)椋篛RG0200HKEYJMP：MOVR3，#08H；設(shè)循環(huán)次數(shù)MOVDPTR，#0EF01H；指向8155A口MOVR4，＃00H；計(jì)數(shù)寄存器清零MOVXA，＠DPTR；讀入狀態(tài)字KYAD1：RRCAJNCKYAD2；PA0＝0，轉(zhuǎn)向KYAD2INCR4；計(jì)數(shù)器加1DJNZR3，KYAD1RETIKYAD2：MOVDPTR，＃JMPTABLMOVA，R4RLAJMP＠A＋DPTR；轉(zhuǎn)到響應(yīng)功能鍵入口地址表指針JMPTABL：AJMPSB0；分別轉(zhuǎn)到8個(gè)功能鍵響應(yīng)入口地址AJMPSB1………AJMPSB7

矩陣鍵盤與微機(jī)的連接，常采用I/O接口芯片，如8255、8155等。非編碼式鍵盤處理程序，關(guān)鍵是如何識(shí)別按鍵鍵碼。采用“掃描”的方法，過(guò)程步驟是：（1）測(cè)試有無(wú)鍵按下，包括消抖；（2）行（列）掃描法尋找按鍵位置，計(jì)算鍵值；（3）等待鍵釋放，運(yùn)行相應(yīng)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(zhuǎn)法1。程控掃描法 下圖用8255A連接的4×8鍵盤。通過(guò)某行線發(fā)出低電平信號(hào),如果該行線所連接的鍵沒有按下的話,則列線所接的端口得到的是全“1”信號(hào),如果有鍵按下的話,則得到非全“1”信號(hào)。為了防止雙鍵或多鍵同時(shí)按下,往往從第0行一直掃描到最后1行,若只發(fā)現(xiàn)1個(gè)閉合鍵,則為有效鍵,否則全部作廢。找到閉合鍵后,讀入相應(yīng)的鍵值,再轉(zhuǎn)至相應(yīng)的鍵處理程序。軟件程序流程圖見后面。程控掃描法程序流程圖下面的程序是用行掃描法進(jìn)行鍵掃描的程序,其中KS1為判鍵閉合的子程序。有鍵閉合時(shí)（A）=0。DIR為數(shù)碼顯示器掃描顯示子程序,執(zhí)行一遍的時(shí)間約6ms。程序執(zhí)行后,若鍵閉合,鍵值存入A中,鍵值的計(jì)算公式是:鍵值=行號(hào)×8+列號(hào);若無(wú)鍵閉合,則A中存入標(biāo)志FFH。KEY1:LCALLKS1;檢查有無(wú)閉合鍵JNZLK1;（A）=0,有鍵閉合則轉(zhuǎn)LJMPKEY1;無(wú)閉合鍵則返回LK1:LCALLT12MS;延時(shí)12msLCALLKS1;清抖，再檢查有鍵閉合否?JNZLK2;有鍵閉合則轉(zhuǎn)LJMPKEY1;無(wú)鍵閉合則返回LK2:MOVR4,＃00H;首列號(hào)初值送R4MOVR2,＃0FEH;首行掃描初值字送R2LK4:MOVDPTR,＃0101H;指向8155口AMOVA,R2;行掃描值送AMOVX@DPTR,A;掃描1行INCDPTRINCDPTR;指向8155口CMOVXA,@DPTR;讀入列值JBACC.0，LONEMOVA，#00HLJMPLKPLONE：JBACC.1，LTWO MOVA,#08H；（A）為行號(hào)值 LJMPLKPLTWO：JBACC.2，LTHR MOVA，#10H LJMPLKPLTHR：JBACC.3，NEXT MOVA，#18HLKP：ADDA，R4；行號(hào)和列號(hào)值相加和得到鍵值 PUSHACCLK3：LCALLKS1 JNZLK3 POPACC RETKS1:MOVDPTR,＃0101H;判鍵子程序MOVA,＃00H;全掃描信號(hào)MOVX@DPTR,A;發(fā)全掃描信號(hào)INCDPTRINCDPTR;指向8155口CMOVXA,@DPTR;讀入列值A(chǔ)NLA,#0FHORLA,＃0F0H;高4位取“1”保持低4位CPLA ;取反,無(wú)鍵按下則（A）=全“0”RET2、定時(shí)掃描法由CPU隔一定時(shí)間執(zhí)行鍵盤掃描程序一次。3、中斷掃描法中斷掃描方式原理圖見下圖按鍵時(shí)由外部中斷0向CPU中斷申請(qǐng)，CPU開始執(zhí)行鍵盤掃描程序一次，大大提高計(jì)算機(jī)的工作效率。4、線反轉(zhuǎn)法（二）LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及顯示原理七段LED數(shù)碼顯示器各段碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:（a段為最低位，dp點(diǎn)為最高位）LED顯示字形編碼表：（當(dāng)然還能顯示其它一些字母、符號(hào)等）單片機(jī)與1位LED數(shù)碼管的連接，有位選線和段選線之分2、動(dòng)態(tài)顯示的串行接口電路串行口工作于方式0，用了串入并出的移位寄存器74LS1643、動(dòng)態(tài)顯示及其接口電路目前國(guó)內(nèi)的許多單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)和仿真器均采用LED的動(dòng)態(tài)顯示。以下著重講解并行接口動(dòng)態(tài)顯示電路及程序設(shè)計(jì)。一個(gè)典型實(shí)例見下圖，它為常用的并行6位動(dòng)態(tài)顯示電路,6位LED均連接為共陰顯示方式。74LS07為6位驅(qū)動(dòng)器，七段LED數(shù)碼管需用2片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。75452為2位緩沖器/驅(qū)動(dòng)器，有反相驅(qū)動(dòng)作用，6位LED需用3片提供位選信號(hào)。動(dòng)態(tài)顯示亮度除與導(dǎo)通電流有關(guān)外,還與點(diǎn)亮?xí)r間占空比例有關(guān)(如位數(shù)多時(shí)亮度降低)。用8155的PA口輸出8位字型碼，6位PB口線輸出位選碼。設(shè)顯示緩沖區(qū)為地址30H～35H。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(yīng)的程序動(dòng)態(tài)顯示子程序清單如下：ORG3000HDISPLY：MOVA，#03H；設(shè)置8155A、B口均為輸出方式MOVDPTR，#0FD00HMOVX@DPTR，AMOVR0，#30H；顯示緩沖區(qū)地址送R0MOVR2，#20H；位選碼指向最左一位DISPY1：MOVA，＠R0；取出要顯示的數(shù)MOVDPTR，#SEGTAB；指向換碼表首址MOVCA，＠A+DPTR；取出顯示碼MOVDPTR，#0FD01H；從8155A口輸出顯示碼MOVX＠DPTR，AMOVA，R2；從8155B口輸出位選碼INCDPTRMOVX＠DPTR，AACALLD1MS；延時(shí)1msMOVA，R2JNBACC.0，DISPY2；6位都顯示完了嗎？未完，繼續(xù)顯示RETDISPY2：INCR0；求下一位待顯示的數(shù)的存放地址 MOVA，R2：求下一個(gè)位選碼 RRCA MOVR2，A AJMPDISPY1D1MS：MOVR3，#7DH；延時(shí)1msDL1：NOPNOP DJNZR3，DL1RETSEGTAB：DB3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DHDB07H，7FH，6FH，77H，7CH，39H，5EH，79H，71H該動(dòng)態(tài)顯示子程序DISPLY僅是一次掃描而已,欲使字符穩(wěn)定顯示,需不斷連續(xù)調(diào)用該子程序.4、靜態(tài)顯示及其接口電路一個(gè)典型實(shí)例見下圖，它為常用的6位BCD碼的靜態(tài)并行顯示電路。（圖中省略了RAM和EPROM的擴(kuò)展）6位LED均連接為共陰顯示方式。74LS144為總線驅(qū)動(dòng)器，6位數(shù)字顯示公用同一組總線。WR和P2.7同時(shí)為低電平時(shí)由P0口傳送出數(shù)據(jù)。每位LED配用一個(gè)鎖存器74LS377，鎖存待顯示數(shù)據(jù)，受控于譯碼器74LS138的輸出。讀圖知6位LED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(lái)新的數(shù)據(jù)時(shí)，顯示值才更新。與動(dòng)態(tài)顯示方式相比，節(jié)省CPU的機(jī)時(shí)。讀后面的靜態(tài)顯示程序說(shuō)明：顯示緩沖區(qū)單元中為壓縮BCD碼數(shù)，一個(gè)字節(jié)單元中為兩位BCD碼數(shù)，需用兩位LED數(shù)碼管顯示。每個(gè)377相當(dāng)于擴(kuò)展的一個(gè)簡(jiǎn)單輸出接口。ORG8000HSIXDPY：MOVR0，#30HMOV33H,#03HMOVDPTR,#4000HLOOP：MOVA,@R0ANLA,#0F0HRRARRARRARRAADDA,#10HMOVCA,@A+PCMOVX@DPTR,AMOVA,@R0ANLA,#0FHINCDPHADDA,#08HMOVCA,@A+PCMOVX@DPTR,AINCR0INC.DPHDJNZ33H,LOOPRETSEGTAB：DB3FH,06H,5BH,4FH，66H,6D,7DH,07HD