第6章 單片機(jī)的常用外圍接口電路

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1、第6章單片機(jī)的常用外圍接口電路6.1鍵盤接口6.2顯示接口6.3顯示接口6.1單片機(jī)與鍵盤的接口技術(shù)鍵盤：單片機(jī)系統(tǒng)中完成控制參數(shù)輸入及修改的基本輸入設(shè)備。鍵盤的分類：按編碼方式可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤。按鍵組連接方式可分為獨(dú)立連接式鍵盤與矩陣連接式鍵盤。6.1.1概述鍵盤輸入的主要對象：各種按鍵或開關(guān)。1．獨(dú)立連接式鍵盤每鍵相互獨(dú)立，各自與一條I/O線相連，CPU可直接讀取該I/O線的高/低電平狀態(tài)。其優(yōu)點(diǎn)是硬件、軟件結(jié)構(gòu)簡單，判鍵速度快，使用方便；缺點(diǎn)是占I/O口線多。適用場合：多用于設(shè)置控制鍵、功能鍵。適用于鍵數(shù)少的場合獨(dú)立連接式鍵盤連接圖如右圖所示。當(dāng)沒有鍵被按下時(shí)，所有的數(shù)據(jù)

2、輸入線都為高電平；當(dāng)有任意一個(gè)鍵被按下時(shí)，與之相連的數(shù)據(jù)輸入線將變?yōu)榈碗娖?；通過相應(yīng)指令，可以判斷是否有鍵按下。2.矩陣連接式鍵盤鍵按矩陣排列,各鍵處于矩陣行/列的結(jié)點(diǎn)處,CPU通過對連在行(列)的I/O線送已知電平的信號,然后讀取列(行)線的狀態(tài)信息。逐線掃描,得出鍵碼。其特點(diǎn)是鍵多時(shí)占用I/O口線少,硬件資源利用合理，但判鍵速度慢。適用場合：多用于設(shè)置數(shù)字鍵，適用于鍵數(shù)多的場合。4行4列矩陣式鍵盤連接圖如右圖所示。這種鍵盤適合采取動態(tài)掃描的方式進(jìn)行識別。掃描方式：低電平掃描（回送線必須被上拉為高電平）、高電平掃描（回送線需被下拉為低電平）。右圖中給出了低電平掃描的電路。3.薄膜開關(guān)特

3、點(diǎn)：不需要進(jìn)行導(dǎo)線與開關(guān)間的焊接，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、防塵、防水、防有害氣體侵蝕、壽命長、可靠性高。應(yīng)用：與按鍵式鍵盤類似，多個(gè)薄膜開關(guān)也可按照獨(dú)立式或矩陣式設(shè)計(jì)內(nèi)部電路，其原理與普通鍵盤相同。（1）開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入。必須消除鍵抖動?？梢圆捎糜布蛙浖煞N方法，硬件方法就是在按鍵輸入通道上添加去抖動電路；軟件方法則采用延遲10～20ms（2）鍵盤狀態(tài)的監(jiān)測方法——中斷方式還是查詢方式。（3）鍵盤編碼方法。（4）鍵盤控制程序的編制。。6.1.3鍵盤接口功能：對鍵盤上所按下的鍵進(jìn)行識別。分類：（1）編碼鍵盤：采用專用的編碼/譯碼器件，被按下的鍵由該器件譯碼輸出相應(yīng)的鍵碼/鍵值。其特點(diǎn)是增加了

4、硬件開銷，編碼固定，但編程簡單。適用于規(guī)模大的鍵盤。6.1.2使用鍵盤時(shí)必須解決的問題（2）非編碼鍵盤：采用軟件編/譯碼的方式，通過掃描，對每個(gè)被按下的鍵判別輸出相應(yīng)的鍵碼/鍵值。其特點(diǎn)是不增加硬件開銷，編碼靈活，但編程較復(fù)雜，占CPU時(shí)間。適用于小規(guī)模的鍵盤，特別是單片機(jī)系統(tǒng)。鍵盤。1．鍵盤接口的工作原理對于矩陣式鍵盤，如上頁圖所示，鍵盤的行線X0～X3通過電阻接+5V，當(dāng)鍵盤上沒有鍵閉合時(shí)，所有的掃描線和回送線都斷開，無論掃描線處于何種狀態(tài)，回送線都呈高電平。當(dāng)鍵盤上某一鍵閉合時(shí)，則該鍵所對應(yīng)的掃描線和回送線被短路，可以確定，變?yōu)榈碗娖降幕厮途€與掃描線相交處的鍵閉合。CPU對鍵盤掃描

5、的方式：程序控制的隨機(jī)方式（CPU空閑時(shí)掃描鍵盤）、定時(shí)控制方式（定時(shí)掃描鍵盤）、中斷方式。CPU對鍵盤上閉合鍵的鍵號確定方法：根據(jù)掃描線和回送線的狀態(tài)計(jì)算求得，或根據(jù)行線和列線的狀態(tài)查表求得。2．鍵輸入程序的設(shè)計(jì)方法（1）判斷鍵盤上是否有鍵閉合；（2）消除鍵的機(jī)械抖動；（3）確定閉合鍵的物理位置；（4）得到閉合鍵的編號；（5）確保CPU對鍵的一次閉合只做一次處理3．鍵盤接口方式（1）獨(dú)立式鍵盤接口（靜態(tài)方式）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，每個(gè)按鍵接單片機(jī)的一條I/O線，通過對輸入線的查詢，可以識別每個(gè)按鍵的狀態(tài)。[例題]在MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)一個(gè)含8個(gè)按鍵的獨(dú)立式鍵盤。解：在MCS-51中

6、，含8個(gè)按鍵的獨(dú)立式鍵盤的線路連接如下頁圖所示，8個(gè)按鍵經(jīng)上拉電阻拉高后分別接到MCS-51單片機(jī)P1口的8條I/O線上（P1.0～P1.7）。在無鍵按下的情況下，P1.0～P1.7線上輸入均為高電平。當(dāng)有鍵按下時(shí)，與被按鍵相連的I/O線將得到低電平輸入，其他位按鍵的輸入線上仍維持高電平輸入。P1口8條I/O線經(jīng)與非門74LS30實(shí)現(xiàn)邏輯與非后，再經(jīng)過1個(gè)非門74LS04進(jìn)行信號變換，然后接至MCS-51的引腳上，可通過中斷的方式處理鍵盤。在中斷服務(wù)程序中，先延時(shí)20ms消除鍵抖動，再對各鍵進(jìn)行查詢，找到所按鍵，并轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理程序中去。主程序如下：ORG0000HLJMPMAINORG

7、0003H;外部中斷0中斷服務(wù)入口地址LJMPINT;轉(zhuǎn)中斷服務(wù)ORG0100HMAIN:SETBEA;開總中斷允許SETBEX0;開INT0中斷SETBIT0;下降沿有效……中斷服務(wù)程序清單如下：INTICALLD20;延時(shí)去抖動MOVP1,#0FFH;P1口送全1值MOVA,P1;讀P1口各引腳CJNEA,#0FFH，CLOSE;驗(yàn)證是否確實(shí)有鍵閉合AJMPINT0;無鍵按下CLOSE:JNBACC.7,KEY7;查詢7號鍵JN