mcs-51单片机的人机界面接口技术
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MCS-51单片机的人机界面接口技术知识讲解
Y
图
输入键号
A
返回
-
图 8
6 定 时 扫 描 方 式 程 序 框 图
-
图 8
7 中 断 方 式 键 盘 接 口
3．键盘扫描方式 扫描法：在判定有键按下后逐列（或逐行）置 低电平，同时读入行（或列）的状态，如果行 （或列）的状态出现非全1状态，这时0状态的行、 列交点的键就是所按下的键。特点是逐列（或逐 行）扫描查询。这时相应行（或列）应有上拉电 阻接高电平。 反转法：只要经过两个步骤就可获得键值。反 转法原理如图8-8所示。
l 硬件译码器LED显示器接口（如图8-14所示） l 软件译码LED显示器接口（如图8-15 ~8-16所 示）
图8-14 利用硬件译码器的七段LED接口电路
图8-15 通过8155扩展I/O口控制的 8位LED动态显示接口
-
图 8 16 动 态 显 示 子 程 序 流 程 图
返回本节
8.2.2 LCD显示器接口
电路。每根I/O口线上按键的工作状态不会影响 其他I/O口线的工作状态。独立式按键电路如图 8-1所示。 2．独立式按键的软件结构
包括按键查询、键功能程序转移。FP0～FP7 为功能程序入口地址标号，PROM0～PROM7分 别为每个按键的功能程序。
图8-2为使用扩展I/O的独立式按键电路，按键 数量可多可少。
a b c d e f Rdpa b c d e f Rdp a b c d e f Rdp a b c d e f Rdp a b c d e f Rdp
…
3.8
3.8
3.8
3.1 N位LED显示器
I/O（1）
I/O（2）
I/O（3）
I/O（4）
第6章 MCS-51单片机的人机接口
名称
功能
地 电源 液晶驱动电压 寄存器选择 读/写选择 片选
0V 5V±10％ 保证VDD－VEE＝4.5～5V电压差 1：数据；0：命令 1：读；0：写 下降沿锁存数据
数据
和CPU进行数据传输
LCD模块命令
6.3.3 LCD模块与MCS-51的接口
D7～D0直接连接数据总线，即P0口 R/W#和RS分别连接系统地址总线低位的A1和
A0，即从地址锁存器输出的最低两位地址 片选E由最高位地址P2.7与单片机读写信号共
同确定
写命令寄存器地址为8000H 写数据寄存器地址为8001H 读状态寄存器地址为8002H 读数据寄存器地址为8003H 软件
初始化 显示字符
注意检查是否到行尾
显示字符串
行反转法
可加快按键的识别速度 行线和列线所连接的并行端口都应是双向端口 先让连接行线的并行口工作在输出方式，让连
接列线的并行口工作在输入方式。通过程序向 行线上全部送0，然后读入所有列线的值。若 有某键按下，必定某位列线值为0 之后，程序重新设置两个并行口的数据传输方 向，并将刚才读得的列线数据从列线所接并行 口输出，然后读入所有行线的值
6.2.2 LED数码显示器接口
七段LED的段选码
显示字符 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b
共阴极字型码 共阳极字型码
3FH
C0H
06H
F9H
5BH
A4H
4FH
B0H
66H
99H
6DH
92H
7DH
82H
07H
F8H
7FH
80H
6FH
90H
77H
88H
7CH
第15讲：MCS-51单片机系统的人机接口设计
?独立式键盘的硬件与编程?行列式键盘的硬件与编程?七段led的驱动原理与硬软件设计1非编码键盘?若干个按键组成的开关矩阵它是单片机最简单的信息输入装置操作员通过键盘向单片机系统输入数据或命令实现简单的人机通信按键是以开关的状态来设置控制功能和输入数据
单片机与控制技术
电气学院：胡学军
第06章：人机接口设计【教材第8章】
2、LED显示技术
LED显示器用于显示工业控制参数、 过程状态。 1）LED数码管 共阴极LED和共阳极LED 当LED字段引线与数据线连接，每个 显示字形对应一个字形码。
a
b
h
COM D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 h g f e d c b a
LED的字形码(字段码)
显示字符 共阴极 共阳极
本讲小结
1、非编码键盘（独立式、行列式）的硬件与编程 2、七段LED的显示原理（静态显示、动态显示） 3、掌握利用8155扩展键盘和显示器的方法！（教材实例） 4、掌握利用8255扩展键盘和显示器的方法！（课后习题T5）
课后习题：
P252
D1
D2
D3
D4
D5
a f g e c d h
COM COM COM
显示缓冲区 地址 内容
b
7AH 7BH 7CH 7DH 7EH 7FH
D0 D1 D2
显示缓冲区与多位LED对应关系：
显示程序 DIS： MOV R0，#7AH ；指向显示缓冲区起始单元 MOV R3，#01H ；字位码初值→R3 MOV A，R3 ；取字位码 DLP： MOV DPTR，#PAAR；指向字位口 (PA口) MOVX @DPTR，A ；输出字位码，显示其中1位 MOV A，@R0 ；取一个显示数据 ADD A，#0CH ；查表偏移量 MOVC A，@A+PC ；取出字形码 INC DPTR ；指向字段口(PB口) MOVX @DPTR，A ；输出字形码 ACALL DLY1MS ；延时1ms INC R0 ；指向显缓区下一单元 MOV A，R3 ；修改字位码 RL A ；显示下一位 MOV R3，A JNB ACC.6，DLP ；未显示到最右边LED，继续显示 RET ；全部扫描一遍，结束 DTAB：DB 0C0H，0F9H，0A4H ；字形表 DB 0B0H，99H， DLY1MS：… ；延时1ms子程序
单片机与控制技术
电气学院：胡学军
第06章：人机接口设计【教材第8章】
2、LED显示技术
LED显示器用于显示工业控制参数、 过程状态。 1）LED数码管 共阴极LED和共阳极LED 当LED字段引线与数据线连接，每个 显示字形对应一个字形码。
a
b
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COM D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 h g f e d c b a
LED的字形码(字段码)
显示字符 共阴极 共阳极
本讲小结
1、非编码键盘（独立式、行列式）的硬件与编程 2、七段LED的显示原理（静态显示、动态显示） 3、掌握利用8155扩展键盘和显示器的方法！（教材实例） 4、掌握利用8255扩展键盘和显示器的方法！（课后习题T5）
课后习题：
P252
D1
D2
D3
D4
D5
a f g e c d h
COM COM COM
显示缓冲区 地址 内容
b
7AH 7BH 7CH 7DH 7EH 7FH
D0 D1 D2
显示缓冲区与多位LED对应关系：
显示程序 DIS： MOV R0，#7AH ；指向显示缓冲区起始单元 MOV R3，#01H ；字位码初值→R3 MOV A，R3 ；取字位码 DLP： MOV DPTR，#PAAR；指向字位口 (PA口) MOVX @DPTR，A ；输出字位码，显示其中1位 MOV A，@R0 ；取一个显示数据 ADD A，#0CH ；查表偏移量 MOVC A，@A+PC ；取出字形码 INC DPTR ；指向字段口(PB口) MOVX @DPTR，A ；输出字形码 ACALL DLY1MS ；延时1ms INC R0 ；指向显缓区下一单元 MOV A，R3 ；修改字位码 RL A ；显示下一位 MOV R3，A JNB ACC.6，DLP ；未显示到最右边LED，继续显示 RET ；全部扫描一遍，结束 DTAB：DB 0C0H，0F9H，0A4H ；字形表 DB 0B0H，99H， DLY1MS：… ；延时1ms子程序
MCS-51单片机原理及接口技术
3. 以直接地址为目的的传送指令： MOV direct ，#data ; direct ← data MOV direct1,direct2 ; direct1 ←（direct2) MOV direct,A ; direct ←(A) MOV direct ，@Ri ; direct ←((Ri)) MOV direct,Rn ; direct ←（Rn)
•
数据传送和交换类指令主要有以下几种：
1. 2. 3. 4. 5. 6. 内部数据传递指令 数据指针赋值指令 片外数据传送指令 ROM数据访问指令 栈操作指令 数据交换指令
一、内部RAM单元间的数据传递
1. 以累加器为目的的传送指令： MOV A，#data ; A ← data MOV A,direct ; A ←（direct) MOV A,Rn ; A←（Rn) MOV A,@Ri ; A←((Ri))
30H
Eg:MOV 30H,#33H 33H
30H
XX 30H
33H
30HLeabharlann 31HEg:MOV 30H,31H
55H
XX
55H
A
Eg:MOV 30H,A
30H XX
地址
30H 33H
33H
R0
Eg:MOV 30H,@R0 55H
55H
取出
30H 78H 30H
78H
30H XX
R3
Eg:MOV 30H,R3 33H
例：加数存放在内部RAM的41H（高位）和 40H（低位），被加数存放在43H（高位）和42H （低位），将它们相加，和存放在46H~44H中。 程序： CLR C MOV A， 40H ADD A， 42H MOV 44H，A MOV A， 41H ADDC A， 43H MOV 45H，A CLR A ADDC A， #00H MOV 46H，A
MCS-51单片机第七章 人机交互通道配置及其接口技术
DELAY: MOV R7, #10 DEL0: MOV R6, #200 DEL1: MOV R5, #250 DEL2: DJNZ R5, DEL2 DJNZ R6, DEL1 DJNZ R7, DEL0 RET END
显示红黄绿灯程序
Beijing Institute of Petro-chemical Technology
单个LED通常是通过用亮、灭来 指示系统运行状态和用快速闪烁 来报警。
图7-2 LED a)外形 b)电气符号
Beijing Institute of Petro-chemical Technology
7.2.1 发光二极管及其应用
例1 通过MCS-51的P1.0驱动一个LED每隔一秒闪烁发光 来指示系统运行正常。（晶振12MHz）
…
WTAB： DB 3FH，06H，5BH
…
P1.0～1.7 MCS-51
aa
bf
b
g
he
c
dh
；指向字形码表首地址 ；取显示缓冲区中数据 ；查表显示译码 ；输出显示
；字形码表
COM
Beijing Institute of Petro-chemical Technology
7.2.2 LED数码管及其应用
Beijing Institute of Petro-chemical Technology
7.2.1 发光二极管及其应用
发光二极管是由半导体发光 材料做成的PN节，只要在发光二 极管两端通过正向电流5-20mA就 能达到正常发光。LED发光颜色通 常有红、绿、黄、白，它的外形 和电气符号如图7-2所示。
g
he
c
dh
ab
h
MCS-51系列单片机的接口技术
7.2 MCS-51单片机显示器接口技术
7.2.1 概述
1、LED显示器结构与原理
图7.5 七段显示块管脚与结构图
2、显示内容与显示代码的转换问题：查表法
表7.1 七段LED的段选码
显示字符 0 1 2 3 4
共阴极段 选码 3FH
06H 5BH 4FH 66H
共阳极段 选码 C0H
F9H A4H B0H 99H
KEY4：MOV MOV MOV MOVX ANL
A,2FH DPTR，#0BCFFH DPTR，#0BDFFH A，@DPTR A,#03H
；A口逐行扫描 ；读列值 ；屏蔽掉无用位
MOVX @DPTR,A
CJNE
MOV JNB
A,#03H,KEY3
A,2FH ACC.7，KEYEND
；找到被按键所在的列
KEYTAB1:LJMP K0 LJMP K1 LJMP K2 ………… LJMP K15 KEY5： INC R7 DJNZ R6，KEY6 KEYEND:RET KEYTAB:DB 0EEH,0EDH,0EBH,0E7H DB 0DEH,0DDH,0DBH,0D7H DB 0BEH,0BDH,0BBH,0B7H DB 7EH,7DH,7BH,77H
JMP START
K0：AJMP PROM0 K1：AJMP PROM1
；无键按下返回，再顺次检测
；入口地址表 K7：AJIMP PROM7
…
PROM0：………………………
……………………… JMP START PROM1：……………………… ………………………
；0号键功能程序
；0号键功能程序执行完返回 ；1号键功能程序
主讲：胡宜芬 邮箱：huyifen@
7 MCS-51单片机人机界面接口技术
7MCS-51单片机的人机界面接口技术7.1 键盘及其接口7.2 显示器接口7.3 8279可编程键盘／显示接口芯片7.4 打印机接口7.1 键盘及其接口7.1.1 概述7.1.2 独立式键盘接口7.1.3 行列式键盘7.1.1 概述键盘是由若干按键组成的开关矩阵，它是微型计算机最常用的输入设备，用户可以通过键盘向计算机输入指令、地址和数据。
一般单片机系统中采用非编码键盘，非编码键盘是由软件来识别键盘上的闭合键，它具有结构简单，使用灵活等特点，因此被广泛应用于单片机系统。
按键开关的抖动问题组成键盘的按键有触点式和非触点式两种，单片机中应用的一般是由机械触点构成的。
如图7－1所示。
由于按键是机械触点，当机械触点断开、闭合时，会有抖动，P1.0输入端的波形如图7－2所示。
常用去抖动方法：（1）硬件方法增加去抖动电路。
（2）软件方法采用软件延时(10ms)躲过抖动7.1.2 独立式键盘接口独立式按键是指直接用I/O口线构成的单个按键电路。
每根I/O口线上按键的工作状态不会影响其他I/O口线的工作状态。
独立式按键电路如图7－3所示。
7.1.3 行列式键盘1．键盘工作原理在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，行列式键盘电路原理如图7－4所示。
列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O 口(P1.4-P1.7)作为输出端，而列线所接的I/O口(P1.0-P1.3)则作为输入。
当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表无键按下。
行线输出是低电平时，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读输入线的状态就可得知是否有键按下了。
2．键盘扫描方式行扫描法行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法。
(1)判断键盘中有无键按下将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。
只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。
第7章 MCS-51系列单片机接口技术
LED 数码管的显示方式有静态显示方式和动态显示方式两种。 1. 静态显示方式
静态显示方式是指当显示器显示某个字符时，相应的字段(发光二极管)一直导通或截
止，直到显示另一个字符为止。数码管工作在静态显示方式时，其公共端直接接地(共阴极)
或接电源(共阳极)。每位的字段选线(a～g，Dp)与一个 8 位的并行接口相连，要显示字符，
如图 7.5 所示接口电路的译码方式为软件译码，外部没有接硬件译码芯片。在编写显 示程序前，首先建立一个字段码表 TAB，在表中依次存入所能显示的字段码。然后在片内 RAM 中设置一个显示缓冲区(假设有 4 个数码管，显示缓冲区为 60H～63H)，显示缓冲区 中各单元分别对应各个位的数码管，当需要执行显示程序或要更新显示内容时，必须先向 显示缓冲区中写入要显示的内容，再调用显示子程序。
式，主要有红色和绿色，亮度强弱可分为超亮、高亮和普亮。数码管的正向压降一般为 1.5～
2V，额定电流为 10mA，最大电流为 40mA。
由显示数字或字符转换到相应字段码的方式称为译码方式。数码管是单片机的输出显
示器件，单片机要输出显示的数字或字符通常有两种译码
方式：硬件译码方式和软件译码方式。
硬件译码方式是指用专门的显示译码芯片来实现字符
同一时刻 4 个数码管可以显示不同的字符。
静态显示接口电路在位数较多时，电路比
较复杂。如 N 位静态显示器要求有 N×8 根 I/O
接口线，占用 I/O 接口线较多或者需要的接口
图 7.3 4 位数码管静态显示图
芯片较多，成本也较高。因而在实际应用中常
常采用动态显示方式。
2．动态显示方式
LED 动态显示是将所有数码管的字段选线(a～g，Dp)都并接在一起，接到一个 8 位的 I/O 接口上，每个数码管的公共端(称为位线)分别由相应的 I/O 接口线控制，图 7.4 是一个 8 位数码管动态显示图。