單片機人機交互系統(tǒng)的語言編程

單片機人機交互系統(tǒng)的語言編程第一頁，共八十一頁，2022年，8月28日教學提示

在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，經(jīng)常會涉及顯示器、鍵盤等人機交互設(shè)備。如何將它們與單片機的輸入/輸出端口相連并編程實現(xiàn)特定的功能是單片機應(yīng)用開發(fā)人員必須掌握的基本技術(shù)。常用的顯示器有LED數(shù)碼管顯示器、LED點陣顯示器、LCD顯示器；常用的鍵盤有非編碼鍵盤、編碼鍵盤。本章將重點介紹上述元器件與單片機的連接方式以及C51語言的編程方法。第二頁，共八十一頁，2022年，8月28日教學要求

了解單片機輸入/輸出端口的特點及使用注意事項；熟練掌握LED數(shù)碼管顯示器的使用方法；掌握LED點陣顯示器、LCD顯示器的使用方法；熟練掌握非編碼鍵盤的使用方法；掌握外部擴展存儲器的使用方法。第三頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.1單片機的輸入/輸出端口1.P0口2.P1口3.P2口4.P3口51系列單片機有4個8位的雙向并行輸入/輸出(I/O)端口，稱為P0口、P1口、P2口和P3口。各個端口既可以按字節(jié)輸入、輸出，也可以按位進行輸入、輸出。利用這4個I/O端口可以方便地實現(xiàn)單片機與外部數(shù)字設(shè)備或芯片的信息交換。下面簡要介紹單片機輸入/輸出端口的特點及使用注意事項。第四頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.2LED數(shù)碼管顯示器

5.2.1LED數(shù)碼管顯示器簡介5.2.2靜態(tài)顯示編碼5.2.3動態(tài)顯示編碼靜態(tài)顯示編程

第五頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.2.1LED數(shù)碼管顯示器簡介圖5.1通用7段LED數(shù)碼管圖5.2專用LED數(shù)碼管LED顯示器按用途可分為通用7段LED顯示器和專用LED顯示器，分別如圖5.1和圖5.2所示。本節(jié)重點介紹通用7段LED顯示器(以下簡稱為數(shù)碼管)。

第六頁，共八十一頁，2022年，8月28日圖5.3共陰極數(shù)碼管圖5.4共陽極數(shù)碼管數(shù)碼管由8個LED（a、b、c、d、e、f、g、h）構(gòu)成，按結(jié)構(gòu)分為共陰極和共陽極兩種，如圖5.3和5.4所示。要使LED數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的數(shù)字或字符，必須向其數(shù)據(jù)口輸入相應(yīng)的字形編碼。LED數(shù)碼管的常用字形編碼見表5-2。第七頁，共八十一頁，2022年，8月28日表5-2LED數(shù)碼管的常用字型編碼表第八頁，共八十一頁，2022年，8月28日續(xù)表5-2第九頁，共八十一頁，2022年，8月28日LED數(shù)碼管顯示器的外型結(jié)構(gòu)如圖5.5所示。LED數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式，在具體使用時，要求LED驅(qū)動電路能提供額定的LED導通電流，還要根據(jù)外接電源及額定LED導通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。圖5.5數(shù)碼管的外型結(jié)構(gòu)第十頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.2.2靜態(tài)顯示編程

靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時，相應(yīng)的LED恒定導通或恒定截止。靜態(tài)顯示時，各位數(shù)碼管是相互獨立的，每個數(shù)碼管的8個LED分別與一個8位I/O口地址相連，只要I/O口有字型碼輸出，相應(yīng)字符即顯示出來，并保持不變，直到I/O口輸出新的字型碼。采用靜態(tài)顯示方式，較小的電流即可獲得較高的亮度，且占用CPU時間少，編程簡單，顯示便于監(jiān)測和控制，但其占用的口線多，硬件電路復雜，成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場合。第十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日【例5.1】電路如圖5.6所示，單片機采用AT89C51，振蕩器頻率fOSC為12MHz，數(shù)碼管LED1、LED2采用7SEG-COM-CAT-GRN(共陰極，綠色)，兩位數(shù)碼管分別連接在AT89C51的P0口、P1口，按鍵K1接在引腳P2.3上，RP1為排阻。試編程實現(xiàn)下列功能。(1)開機顯示00。(2)按一次K1鍵，數(shù)字加1。(3)當計數(shù)到99時，再按一次K1鍵，又從00開始計數(shù)。第十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日圖5.6例5.1電路圖第十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.2.3動態(tài)顯示編程

動態(tài)顯示是逐位地輪流點亮各位數(shù)碼管，這種逐位點亮顯示器的方式稱為位掃描。通常，各位數(shù)碼管的相應(yīng)LED選線并聯(lián)在一起，由一個8位的I/O口控制；各位的位選線(公共陰極或陽極)由另外的I/O口線控制。動態(tài)方式顯示時，各數(shù)碼管分時輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示必須采用掃描方式，即在某一時刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的字型碼，在另一時刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的字型碼，依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符，雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人同時顯示的感覺。第十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日采用動態(tài)顯示方式比較節(jié)省I/O口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時，CPU要依次掃描，占用CPU較多的時間。【例5.2】電路如圖5.7所示，單片機采用AT89C51，振蕩器頻率fosc為12MHz，數(shù)碼管LED1、LED2采用7SEG-COM-CAT-GRN(共陰極，綠色)，兩位數(shù)碼管分別連接在AT89C51的P0口、P1口，按鍵K1接在引腳P2.3上，RP1為排阻。試編程實現(xiàn)下列功能。(1)開機顯示00。(2)按一次K1鍵，數(shù)字加1。(3)當計數(shù)到99時，再按一次K1鍵，又從00開始計數(shù)。第十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日圖5.7例5.2電路圖第十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.3LED數(shù)碼管點陣顯示器

5.3.1字母、數(shù)字及圖形的顯示5.3.2中文字符的顯示LED數(shù)碼管點陣顯示器是由LED按矩陣方式排列而成的，按照尺寸大小，LED點陣顯示器有5×7、5×8、6×8、8×8等多種規(guī)格；按照LED發(fā)光顏色的變化情況，LED點陣顯示器分為單色、雙色、三色；按照LED的連接方式，LED點陣顯示器又有共陰極、共陽極之分。第十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日在使用時，只要點亮相應(yīng)的LED，LED點陣顯示器即可按要求顯示英文字母、阿拉伯數(shù)字、圖形以及中文字符等。LED點陣顯示器廣泛地應(yīng)用于股票顯示板、活動信息公告板、活動字幕廣告板等場合。ProteusISIS中只提供了單色的5×7、8×8兩種LED點陣顯示器，如圖5.8所示。(a)5×7LED點陣顯示器(b)8×8LED點陣顯示器圖5.8LED點陣顯示器第十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.3.1字母、數(shù)字及圖形的顯示單個的西文字母或阿拉伯數(shù)字通常采用5×7點陣顯示，圖5.9所示為字母“A”的5×7字形點陣示意圖。值得注意的是，字形并不是唯一的，應(yīng)根據(jù)具體需要而定。圖5.9字母A的5×7字形點陣示意圖第十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.3.1字母、數(shù)字及圖形的顯示【例5.3】電路如圖5.11所示，單片機采用AT89C51，振蕩器頻率fOSC為12MHz，LED-DOT為8×8共陽極LED點陣顯示器(MATRIX-8×8-GREEN)。試編程實現(xiàn)下列功能：循環(huán)顯示字符0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。電路中采用帶輸出鎖存器的8位串入并出移位寄存器74HC595作為列驅(qū)動器，目的是為了解決列掃描過程中列數(shù)據(jù)準備與列數(shù)據(jù)顯示之間的矛盾問題。圖5.1074HC595原理圖第二十頁，共八十一頁，2022年，8月28日圖5.11例5.3電路圖第二十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日字符數(shù)據(jù)碼字符數(shù)據(jù)碼03EH,41H,41H,41H,3EH,00H,00H,00H836H,49H,49H,49H,36H,00H,00H,00H111H,21H,7FH,01H,01H,00H,00H,00H979H,49H,49H,49H,7FH,00H,00H,00H223H,45H,49H,51H,21H,00H,00H,00HA1FH,24H,44H,24H,1FH,00H,00H,00H322H,49H,49H,49H,36H,00H,00H,00HB7FH,49H,49H,49H,36H,00H,00H,00H40CH,14H,24H,7FH,04H,00H,00H,00HC3EH,41H,41H,41H,22H,00H,00H,00H57AH,49H,49H,49H,4EH,00H,00H,00HD41H,7FH,41H,41H,3EH,00H,00H,00H67FH,49H,49H,49H,4FH,00H,00H,00HE7FH,49H,49H,49H,49H,00H,00H,00H720H,40H,40H,40H,7FH,00H,00H,00HF7FH,48H,48H,48H,48H,00H,00H,00H表5-3字符0～9、A～F的5×7數(shù)據(jù)碼假設(shè)所有字符均以5×7點陣在顯示器的左下角顯示，則各字符的數(shù)據(jù)編碼見表5-3。第二十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日利用LED點陣顯示器，可以方便地顯示各種圖形，如正方形、三角形、菱形等，圖5.12所示為一個4×4正方形。通過編程，還可以實現(xiàn)圖形的動態(tài)顯示。圖5.12用8×8LED點陣顯示器顯示自定義圖形第二十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日圖形數(shù)據(jù)碼8×8正方形FFH,81H,81H,81H,81H,81H,81H,FFH7×7正方形FEH,82H,82H,82H,82H,82H,FEH,00H6×6正方形FCH,84H,84H,84H,84H,FCH,00H,00H5×5正方形F8H,88H,88H,88H,F8H,00H,00H,00H4×4正方形F0H,90H,90H,F0H,00H,00H,00H,00H3×3正方形E0H,A0H,E0H,00H,00H,00H,00H,00H2×2正方形C0H,C0H,00H,00H,00H,00H,00H,00H1×1正方形80H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H表5-4自定義圖形編碼【例5.4】在例5.3的基礎(chǔ)上，編程實現(xiàn)下列功能：以顯示器的左上角為原點，依次循環(huán)顯示表5-4所定義的各種圖形。第二十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.3.2中文字符的顯示利用LED點陣顯示器可以方便地實現(xiàn)中文字符的顯示，由于國標漢字是用16×16點陣（256個像素）來表示的，因此需要用4塊8×8的LED點陣顯示器組合成16×16LED點陣顯示器，才可以完整地顯示一個漢字。圖5.13所示為漢字“電”的16×16字形點陣示意圖。值得注意的是，字形并不是唯一的，應(yīng)根據(jù)具體需要而定。第二十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日圖5.13“電”的16×16字形點陣示意圖為了使用8位的51系列單片機控制漢字的顯示，通常把一個漢字分成上、下兩個部分，如圖5.13所示。單片機從上半部左側(cè)開始，掃描完上半部的第1列后，繼續(xù)掃描下半部的第1列；然后又從上半部的第2列開始掃描，掃描完上半部的第2列后，繼續(xù)掃描下半部的第2列；……以此類推，直到掃描下半部右側(cè)最后一列為止。第二十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日漢字“電”的掃描代碼第二十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日【例5.5】用4塊8×8的紅色LED點陣顯示器構(gòu)成1塊16×16的LED電子廣告屏，用來顯示圖形和漢字字符。具體要求如下：開機以卷簾出的形式出現(xiàn)一個笑臉，然后以左跑馬的形式出現(xiàn)“零五智能電子班是最棒的！”，再以下滾屏的形式出現(xiàn)“零五智能電子是最棒的！”。最后再以卷簾入的形式出現(xiàn)另一個笑臉。接著不斷循環(huán)上面的步驟。第二十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日(a)總電路圖圖5.14例5.5電路圖第二十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日(b)16×16LED點陣顯示器內(nèi)部接線圖圖5.14例5.5電路圖第三十頁，共八十一頁，2022年，8月28日圖5.15例5.5程序流程圖根據(jù)題目要求，主程序的流程圖如圖5.15所示。第三十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.4液晶顯示器

5.4.1點陣字符型LCD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)5.4.2點陣字符型LCD的指令系統(tǒng)5.4.3點陣字符型LCD應(yīng)用舉例液晶顯示器(LCD)由于功耗低、抗干擾能力強等優(yōu)點，日漸成為各種便攜式產(chǎn)品、儀器儀表以及工控產(chǎn)品的理想顯示器。LCD種類繁多，按顯示形式及排列形狀可分為字段型、點陣字符型、點陣圖形型。單片機應(yīng)用系統(tǒng)中主要使用后兩種。第三十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日本節(jié)重點介紹1602點陣字符型LCD（ProteusISIS中的LM016L），16代表每行可顯示16個字符；02表示共有2行，即這種LCD顯示器可同時顯示32個字符，如圖5.16所示。圖5.161602點陣字符型LCD第三十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.4.1點陣字符型LCD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖5.171602點陣字符型LCD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖1602點陣字符型LCD顯示模塊(LCM)由LCD控制器、LCD驅(qū)動器、LCD顯示裝置(液晶屏)等組成，主要用于顯示數(shù)字、字母、圖形符號及少量自定義符號，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5.17所示。第三十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日高4位低4位0000(CGRAM)0010001101000101011001110000(1)0@P\p0001(2)!1AQaq0010(3)”2BRbr0011(4)#3CScs0100(5)＄4DTdt0101(6)%5EUeu0110(7)&6FVfv0111(8)＇7GWgw表5-5字符發(fā)生器中部分常用的5×7點陣字符代碼第三十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日1000(1)(8HXhx1001(2))9IYiy1010(3)*:JZjz1011(4)+;K[k{1100(5)，<L￥l|1101(6)ˉ=M]m}1110(7)·>N^n→1111(8)/?O—o←續(xù)表5-5字符發(fā)生器中部分常用的5×7點陣字符代碼第三十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日圖5.191602點陣字符型LCD的顯示地址編碼第三十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.4.2點陣字符型LCD的指令系統(tǒng)點陣字符型液晶顯示模塊是一個智能化的器件，所有的顯示功能都是由指令實現(xiàn)的。點陣字符型LCD的指令系統(tǒng)共有11條指令，下面分別介紹。第三十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日控制信號指令編碼ERSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0100000000011.清屏指令編碼：01H。指令功能：用字符代碼為20H的“空格”刷新屏幕，同時將光標移到屏幕的左上角。第三十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日控制信號指令編碼ERSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01000000001×2.光標返回原點指令編碼：02H或03H。指令功能：將光標移到屏幕的左上角，同時清零地址計數(shù)器AC，而DDRAM的內(nèi)容不變?！啊痢北硎驹撐豢梢詾?或1(下同)。第四十頁，共八十一頁，2022年，8月28日控制信號指令編碼ERSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0100000001I/DS3.設(shè)置字符/光標移動模式指令編碼：04H～07H。指令功能：(1)I/D=1，表示當讀或?qū)懲暌粋€數(shù)據(jù)操作后，地址指針AC加l，且光標加1(光標右移1格)；I/D=0，表示當讀或?qū)懲暌粋€數(shù)據(jù)操作后，地址指針AC減1，且光標減1(光標左移1格)。(2)S=1，表示當寫一個數(shù)據(jù)操作時，整屏顯示左移(I/D=1)或右移(I/D=0)，以得到光標不移動而屏幕移動的效果；S=0，表示當寫一個數(shù)據(jù)操作時，整屏顯示不移動。第四十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日控制信號指令編碼ERSR/WD7D6D5D4D3D2D1D010000001DCB4.顯示器開/關(guān)控制指令編碼：08H～0FH。指令功能：(1)D=0，顯示器關(guān)閉，DDRAM中的顯示數(shù)據(jù)保持不變；D=1，顯示器打開，立即顯示DDRAM中的內(nèi)容。(2)C=1，表示在顯示屏上顯示光標；C=0，表示光標不顯示。(3)B=1，表示光標出現(xiàn)后會閃爍；B=0，表示光標不閃爍。第四十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日控制信號指令編碼ERSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01000001S/CR/L××5.光標或字符移位指令編碼：10H～1FH。指令功能：(1)S/C=1，表示顯示屏上的畫面平移1個字符位；S/C=0，表示光標平移1個字符位。(2)R/L=1，表示右移；R/L=0，表示左移。第四十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日控制信號指令編碼ERSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0100001DLNF××6.設(shè)置功能指令編碼：20H～3FH。指令功能：(1)DL=1，表示采用8位數(shù)據(jù)接口；DL=0，表示采用4位數(shù)據(jù)接口，使用D7～D4位，分兩次送入1個完整的字符數(shù)據(jù)。(2)N=1，表示采用雙行顯示；N=0，表示采用單行顯示。(3)F=1，表示采用5×10點陣字符；F=0，表示采用5×7點陣字符。第四十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日控制信號指令編碼ERSR/WD7D6D5D4D3D2D1D010001××××××7.設(shè)置CGRAM地址指令編碼：40H～7FH。指令功能：設(shè)定下一個要讀/寫數(shù)據(jù)的CGRAM地址，地址由(D5～D0)給出，可設(shè)定00～3FH共64個地址。第四十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日控制信號指令編碼ERSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01001×××××××8.設(shè)置DDRAM地址指令編碼：80H～FFH。指令功能：設(shè)定下一個要讀/寫數(shù)據(jù)的DDRAM地址，地址由(D6～D0)給出，可設(shè)定00～7FH共128個地址。當N=0時單行顯示(參見6：設(shè)置功能)。D6～D0的取值范圍為00～0FH(參見圖5.19)；當N=1時雙行顯示(參見6：設(shè)置功能)，首行D6～D0的取值范圍為00H～0FH，次行D6～D0的取值范圍為40H～4FH(參見圖5.19)。第四十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日控制信號指令編碼ERSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0101BF×××××××9.忙碌標志位BF或AC的值忙碌標志位BF用來指示LCD目前的工作情況，當BF=1時，表示正在進行內(nèi)部數(shù)據(jù)的處理，不接收單片機送來的指令或數(shù)據(jù)；當BF=0時，表示已準備接收命令或數(shù)據(jù)。當程序讀取此數(shù)據(jù)的內(nèi)容時，D7表示BF，D6～D0的值表示CGRAM或DDRAM中的地址。至于是指向哪一個地址，則根據(jù)最后寫入的地址設(shè)定指令而定。第四十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日控制信號指令編碼ERSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0110××××××××10.寫數(shù)到CGRAM或DDRAM先設(shè)定CGRAM或DDRAM地址，再將數(shù)據(jù)寫入D7～D0中，以使LCD顯示出字形，也可以使用戶自定義的字符圖形存入CGRAM中。第四十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日控制信號指令編碼ERSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0111××××××××11.從CGRAM或DDRAM中讀數(shù)先設(shè)定CGRAM或DDRAM地址，再讀取其中的數(shù)據(jù)。第四十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.4.3點陣字符型LCD應(yīng)用舉例液晶顯示模塊與單片機的連接方式有兩種：一種為直接訪問方式(總線方式)，另一種為間接控制方式(模擬口線方式)。直接訪問方式是將液晶顯示模塊的接口作為存儲器或I/O設(shè)備直接掛在單片機總線上，單片機以訪問存儲器或I/O設(shè)備的方式控制液晶顯示模塊的工作。間接控制方式是單片機通過自身的或系統(tǒng)中的并行接口與液晶顯示模塊連接，單片機通過對這些接口的操作，實現(xiàn)對液晶顯示模塊的控制。間接控制方式的特點是電路簡單，節(jié)省單片機外圍的數(shù)字邏輯電路，控制時序由軟件產(chǎn)生，可以實現(xiàn)高速的單片機與液晶顯示模塊的接口。本節(jié)將通過實例介紹間接控制方式的使用方法。第五十頁，共八十一頁，2022年，8月28日【例5.6】電路如圖5.20所示，單片機采用AT89C51，振蕩器頻率fOSC為12MHz，顯示器采用16×2的字符型LCD(ProteusISIS中的LM016L)。試編寫程序，讓顯示器顯示兩行字符串，第1行為“ZhuHaiChengShi”，共15個字符；第2行為“JiShuXueYuan”，共14個字符。第五十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日圖5.20例5.6電路圖第五十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日【例5.7】電路如圖5.21所示，單片機采用AT89C51，振蕩器頻率fosc為12MHz，顯示器采用16×2的字符型LCD(ProteusISIS中的LM016L)。試編寫程序，在LCD的左上角顯示鍵名，如按A鍵顯示字符“A”。第五十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日(a)主機部分(b)按鍵、顯示部分圖5.21例5.7電路圖第五十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.5非編碼鍵盤

5.5.1線性非編碼鍵盤

5.5.2矩陣非編碼鍵盤

鍵盤是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的輸入設(shè)備，通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，可以實現(xiàn)簡單的人機對話。鍵盤有編碼鍵盤和非編碼鍵盤之分。目前，單片機應(yīng)用系統(tǒng)中普遍采用非編碼鍵盤。按照鍵開關(guān)的排列形式，非編碼鍵盤又分為線性非編碼鍵盤和矩陣非編碼鍵盤兩種。第五十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.5.1線性非編碼鍵盤線性非編碼鍵盤的鍵開關(guān)(K1、K2、K3、K4)通常排成一行或一列，一端連接在單片機I/O口(P1)的引腳(P0.0、P0.1、P0.2、P0.3)上，同時經(jīng)上拉電阻接至+5V電源，另一端則串接在一起作為公共接地端，如圖5.22所示。線性非編碼鍵盤的工作原理是：當無按鍵被按下時，引腳P0.0、P0.1、P0.2、P0.3為高電平；當按下某個按鍵時，對應(yīng)的I/O口引腳為低電平。單片機只要讀取I/O口引腳的狀態(tài)，就可以獲得按鍵信息，識別有無鍵被按下、哪個鍵被按下。第五十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日在編寫鍵盤處理程序時要考慮如何消除按鍵抖動的問題。具體方法是：首先讀取I/O口狀態(tài)并第1次判斷有無鍵被按下，若有鍵被按下則等待10ms，然后讀取I/O口狀態(tài)并第2次判斷有無鍵被按下，若仍然有鍵被按下則說明某個按鍵處于穩(wěn)定的閉合狀態(tài)；若第2次判斷時無鍵被按下，則認為第1次是按鍵抖動引起的無效閉合。圖5.22線性非編碼鍵盤的應(yīng)用(a)主機、顯示部分(b)鍵盤部分第五十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日線性非編碼鍵盤的狀態(tài)掃描及鍵值處理流程圖如圖5.23所示。圖5.23線性非編碼鍵盤按鍵處理流程圖第五十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日【例5.8】電路如圖5.22所示，單片機采用AT89C51，振蕩器頻率fOSC為12MHz，在P1口接有8只發(fā)光二極管D1～D8。試編寫程序?qū)崿F(xiàn)下列要求。(1)開機D1～D8全亮。(2)僅按下K1鍵時，依次點亮D1～D8，時間間隔為50ms。(3)僅按下K2鍵時，依次點亮D8～D1，時間間隔為50ms。(4)僅按下K3鍵時，D8～D1閃爍，時間間隔為50ms。(5)僅按下K4鍵時，熄滅D1～D8。第五十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.5.2矩陣非編碼鍵盤矩陣非編碼鍵盤的鍵開關(guān)處于行線與列線的交叉點上，每個鍵開關(guān)的一端與行線相連，另一端與列線相連。圖5.24所示是一個4×3的矩陣非編碼鍵盤。圖5.24矩陣非編碼鍵盤第六十頁，共八十一頁，2022年，8月28日矩陣非編碼鍵盤鍵代碼的確定通常采用逐行掃描法，其處理流程如圖5.25所示。圖5.25矩陣非編碼鍵盤按鍵處理流程第六十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日【例5.9】基于圖5.26所示的硬件電路，試編寫程序，用7段數(shù)碼管顯示矩陣非編碼鍵盤的鍵名。例如，按1鍵則顯示“1”。圖5.26所示是4×4矩陣非編碼鍵盤與單片機的典型連接方式。4根行線分別與單片機P1口的P1.0～P1.3引腳相連，稱為行掃描口；4根列線分別與單片機P1口的P1.4～P1.7引腳相連，稱為列檢測口。16個按鍵的鍵名分別為0～9、A～F。第六十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日(a)主機、顯示部分(b)鍵盤部分圖5.26矩陣非編碼鍵盤的應(yīng)用第六十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日根據(jù)矩陣非編碼鍵盤逐行掃描法處理流程，鍵盤掃描程序應(yīng)包括以下內(nèi)容：(1)查詢是否有鍵被按下首先單片機向行掃描口輸出掃描碼F0H，然后從列檢測口讀取列檢測信號，只要有一列信號不為“1”，即P1口的值不等于F0H，則表示有鍵被按下；否則表示無鍵被按下。(2)查詢閉合鍵所在的行列位置若有鍵被按下，單片機將得到的列檢測信號取反，列檢測口中為1的位便是閉合鍵所在的列。第六十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日列號確定后，還需要進行逐行掃描以確定行號。單片機首先向行掃描口輸出第1行的掃描碼FEH，接著讀列檢測口，若列檢測信號全為“1”，則表示閉合鍵不在第1行。接著向行掃描口輸出第2行的掃描碼FDH，再讀列檢測口，……。以此類推，直到找到閉合鍵所在的行，并將該行的掃描碼取反保存。如果掃描完所有的行后仍沒有找到閉合鍵，則結(jié)束行掃描，判定本次按鍵是誤動作。第六十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日(3)對得到的行號和列號進行譯碼，確定鍵值根據(jù)圖5.26所示的硬件電路，1、2、3、4行的掃描碼分別為0xfe、0xfd、0xfb、0xf7；1、2、3、4列的列檢測數(shù)據(jù)分別為0xe0、0xd0、0xb0、0x70。設(shè)行掃描碼為HSM，列檢測數(shù)據(jù)為LJC，鍵值為KEY，則有例如，“0”鍵處在第1行第1列，其HSM=0xfe，LJC=0xe0，代入上式，可得“0”鍵的鍵值為第六十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日鍵名鍵值鍵名鍵值00x1180x1410x2190x2420x41A0x4430x81B0x8440x12C0x1850x22D0x2860x42E0x4870x82F0x88表5-64×4矩陣非編碼鍵盤的鍵值根據(jù)上述算法，可計算出所有按鍵的鍵值，見表5-6。第六十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日(4)按鍵防抖動處理當用手按下一個按鍵時，一般都會產(chǎn)生抖動，即所按下的鍵會在閉合位置與斷開位置之間跳動幾下才能達到穩(wěn)定狀態(tài)。抖動持續(xù)的時間長短不一，通常小于10ms。若抖動問題不解決，就會導致對閉合鍵的多次讀入。解決的方法是：在發(fā)現(xiàn)有鍵按下后，延時10ms再進行逐行掃描。因為鍵被按下時的閉合時間遠遠大于10ms，所以延時后再掃描也不遲。第六十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.6本章小結(jié)1.51系列單片機有4個8位的雙向并行輸入/輸出(I/O)端口，稱為P0口、P1口、P2口和P3口。各個端口既可以按字節(jié)輸入、輸出，又可以按位進行輸入、輸出。利用這4個I/O端口可以方便地實現(xiàn)單片機與外部數(shù)字設(shè)備或芯片的信息交換。2.LED數(shù)碼管顯示器按用途可分為通用7段LED數(shù)碼管顯示器和專用LED數(shù)碼管顯示器。通用7段LED數(shù)碼管顯示器按內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分，數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種。數(shù)碼管的控制方式分為靜態(tài)和動態(tài)兩種。第六十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日3.LED數(shù)碼管點陣顯示器是由LED按矩陣方式排列而成的，按照尺寸大小，LED點陣顯示器有5×7、5×8、6×8、8×8等多種規(guī)格；按照LED發(fā)光顏色的變化情況，LED點陣顯示器分為單色、雙色、三色；按照LED的連接方式，LED點陣顯示器又有共陰極、共陽極之分。4.液晶顯示器由于功耗低、抗干擾能力強等優(yōu)點，日漸成為各種便攜式產(chǎn)品、儀器儀表以及工控產(chǎn)品的理想顯示器。LCD種類繁多，按顯示形式及排列形狀可分為字段型、點陣字符型、點陣圖形型。單片機應(yīng)用系統(tǒng)中主要使用后兩種。第七十頁，共八十一頁，2022年，8月28日5.液晶顯示模塊與單片機的連接方式有兩種：一種為直接訪問方式，另一種為間接控制方式。6.鍵盤是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的輸入設(shè)備，通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，可以實現(xiàn)簡單的人機對話。鍵盤有編碼鍵盤和非編碼鍵盤之分。編碼鍵盤除了鍵開關(guān)外，還需去鍵抖動電路、防串鍵保護電路以及專門的、用于識別閉合鍵并產(chǎn)生鍵代碼的集成電路(如8255、8279等)。編