第 十 章 单 片 机 应用系统 Single Chip Microcomputer 本章内容 人机接口 键盘接口 显示器接口

单片机电路有时候也需要键盘、显示等外设。 PC机除了主机以外还需要哪些部分呢？ 单片机电路有时候也需要键盘、显示等外设。

10.1 键盘接口 按键的特点及输入原理 独立式按键 矩阵式按键

按键的特点及输入原理 键输入原理： 通过按键的接通与断开，产生两种相反的逻辑状态 低电平“0”与高电平“1”。 键功能的实现： 对于一组键或一个键盘，需通过接口电路与单片机相连。可采用查询或中断方式测试有无键按下，再确定是哪一个键按下，将该键号送入累加器ACC，然后判断是数字键还是功能键，若是数字键，则将键号对应的数字送入相关输入缓冲区；若是功能键，则通过跳转指令转入执行该键的功能程序，执行完后再返回主程序。

键盘接口需要解决的问题 按键识别： 是否有键按下 求键号 键抖动及消除： 机械按键抖动时间在5ms～10ms之间 消除方法： 硬件方案——双稳态去抖电路 键抖动及消除： 机械按键抖动时间在5ms～10ms之间 消除方法： 软件方案——延时10ms～20ms后再次判断

----扫描（判断哪个键按下）、去抖动、判断按键是否抬起（以防止重复进行键处理）。 键释放 闭合稳定 前沿抖动 后沿抖动

独立式按键 接口电路： 特点：一线一键，按键识别（编程）简单；但占用较多口线，适合8键以下使用。

原理----当任何一个键被按下时，与其相连的输入线被置成 “0”，平时该线为“1”。 键处理程序 ORG 2000H START：MOV A ，#0FFH ；先置P1口为“1” MOV P1，A MOV A，P1 ；输入键状态 JNB ACC.0， P0F ；查询0号键 JNB ACC.1， P1F ；查询1号键 JNB ACC.2， P2F ；查询2号键 键盘扫描 JNB ACC.3， P3F ；查询3号键 JNB ACC.4， P4F ；查询4号键 JNB ACC.5， P5F ；查询5号键 JNB ACC.6， P6F ；查询6号键 JNB ACC.7， P7F ；查询7号键 LJMP START

P0F：LJMP PROM0 ；入口地址表 P1F：LJMP PROM1 …… P6F：LJMP PROM6 P7F：LJMP PROM7 PROM0：………………….. ；0号键功能程序 ………………….. LJMP START ；0号键处理完返回键盘扫描 . . PROM7：………………….. ；7号键功能程序 ………………….. LJMP START ；7号键处理完返回键盘扫描

例1：用P1口检测三个按键的状态并完成相应的功能 解： 资源分配： 用P1口的低3位检测3个按键的输入，为1则表示按键没有按下，为0则表示相应按键被按下。 流程图：

编程(1)：按三个按键中的任一键都对应一个特定功能。 ORG 2000H KB: MOV P1,#0FFH MOV A,P1 CPL A ANL A,#0FH JZ KBACK LCALL D10MS CJNE A,#01H,KB01 LCALL PGM1 SJMP KBACK KB01: CJNE A,#02H,KB02 LCALL PGM2 KB02: CJNE A,#04H,KB LCALL PGM3 KBACK: LJMP KB END 编程(1)：按三个按键中的任一键都对应一个特定功能。 若判断键释放应如何修改？

矩阵式按键 关键：如何判断键号？ 接口电路： 特点：按键识别应采用扫描法或线路反转法 编程较为复杂，节省口资源，8键以上使用 MCS-51 P1.4 P1.3 P1.0 MCS-51 P1.7 P1.6 P1.5 P1.2 P1.1 矩阵式按键 +5V 3 2 1 4 7 6 5 11 10 9 8 15 14 13 12 特点：按键识别应采用扫描法或线路反转法 编程较为复杂，节省口资源，8键以上使用

键盘扫描子程序一般包括以下内容： 1.判别有无键按下； 2.扫描获取闭合键的行、列值； 3.用计算法或查表法得到键值； 4.判断闭合键释放否，如没释放则继续等待； 5.保存闭合键号。

键按下/释放判断 KS：MOV P1，#0FH MOV A，P1 ；读入P1口状态 CPL A ；变正逻辑，高电平表示有键按下 ANL A,#0FH ；取低4位 RET ；返回，A≠0表示有键按下

按键识别——扫描法 原理： 在某一时刻只让一条列线处于低电平，其余列线均处于高电平，则当这一列有键按下时，该键所在的行电平将会由高电平变为低电平，可判定该列相应的行有键按下。 流程： 当第0列处于低电平时，逐行查找是否有行线变低，若有，则第0列与该行的交叉点按键按下；若无，则表示第0列无键按下，再让下一列处在低电平，依此循环，这种方式称为键盘扫描。

接口电路 例2：键盘扫描程序 SERCH: MOV R2,#0EFH MOV R3,#00H LINE0: MOV A,R2 MOV P1,A MOV A,P1 JB ACC.3,LINE1 MOV A,#00H AJMP TRYK LINE1: JB ACC.2,LINE2 MOV A,#04H AJMP TRYK LINE2: JB ACC.1,LINE3 MOV A,#08H 接口电路

AJMP TRYK LINE3: JB ACC. 0,LINE4. MOV A,#0CH. AJMP TRYK LINE4: INC R3 AJMP TRYK LINE3: JB ACC.0,LINE4 MOV A,#0CH AJMP TRYK LINE4: INC R3 MOV A,R2 RL A JNB ACC.0,BACK MOV R2,A AJMP LINE0 TRYK: ADD A,R3 BACK: RET 接口电路

矩阵式按键 关键：如何判断键号？ 接口电路： 特点：按键识别应采用扫描法或线路反转法 编程较为复杂，节省口资源，8键以上使用 MCS-51 P1.4 P1.3 P1.0 MCS-51 P1.7 P1.6 P1.5 P1.2 P1.1 矩阵式按键 +5V 3 2 1 4 7 6 5 11 10 9 8 15 14 13 12 特点：按键识别应采用扫描法或线路反转法 编程较为复杂，节省口资源，8键以上使用

定时扫描方式 定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部的定时器产生一定时间（例如10 ms）的定时，当定时时间到就产生定时器溢出中断。CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键按下时识别出该键，再执行该键的功能程序。

中断扫描方式 为提高CPU工作效率，可采用中断扫描工作方式。其工作过程如下：当无键按下时，CPU处理自己的工作，当有键按下时，产生中断请求，CPU转去执行键盘扫描子程序，并识别键号。

10.2 显示器接口技术 LED的结构和显示原理 静态显示方式 动态显示方式 动态显示的实现 动态显示方式

问题引入： LED显示器如何显示出指定数字/字符？ com

例：模拟产品计数显示电路

编 程 STAR：MOV TMOD，#60H ；定时器T1工作在方式2计数 MOV TH1，#00H ；T1置初值 MOV TL1，#00H ORG 1000H STAR：MOV TMOD，#60H ；定时器T1工作在方式2计数 MOV TH1，#00H ；T1置初值 MOV TL1，#00H MAIN：MOV P1，#0C0H ；数码管显示0 DISP： JB P3.3，DISP ；监测按键信号 ACALL DELAY ；消抖延时 JB P3.3，DISP ；确认低电平信号 DISP1：JNB P3.3，DISP1 ；监测按键信号 ACALL DELAY ；消抖延时 JNB P3.3，DISP1 ；确认高电平信号 SETB TR1 ；启动计数器

编 程 DISP2：MOV A，TL1 MOVC A，@A+DPTR ；查表获取数码管显示值 MOV P1，A ；数码管显示计数值 CJNE A，#8EH，DISP2 LJMP STAR TAB：0C0H，0F9H，0A4H … … DELAY：MOV R2，#14H DELAY1：MOV R3，#0FAH DJNZ R3，$ DJNZ R2，DELAY1 RET END

静态显示方式 连接 特点 原理简单；显示亮度强，无闪烁；占用I/O资源较多。 所有LED的位选均共同连接到+VCC或GND，每个LED的8根段选线分别连接一个8位并行I/O口，从该I/O口送出相应的字型码显示字型。 特点 原理简单；显示亮度强，无闪烁；占用I/O资源较多。

动态显示方式 连接 所有LED的段选线共同连接在一起共用一个 8位I/O口，而每个LED的位选分别由一根相应的I/O口线控制。因此必须采用动态扫描显示方式，每一个时刻只选通其中一个LED，同时在段选口送出该位LED的字型码。

动态显示基本原理 注意：字型码通常通过查表指令MOVC来求得 电路的接法决定了必须采用逐位扫描显示方式。 即从段选口送出某位LED的字型码，然后选通该位LED， 并保持一段延时时间。然后选通下一位，直到所有位扫 描完。 注意：字型码通常通过查表指令MOVC来求得

课堂练习 8031 试编制程序，要求当其中某一按键压下时与其对应的二极管将被点亮。 ＋5V P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3