单片机原理与接口技术(C语言版)9

本章要点
在单片机应用系统中，键盘、显示器、模拟 信号设备、开关信号设备等，都是重要的常用 设备。 本章主要讨论人机交互设备矩阵键盘、数码 管显示器、LCD显示器及接口技术；以并行、 串行方式接口的D/A、A/D数字与模拟量转换接 口技术，以及常见的开关量输出接口技术。 通过本章学习，为单片机应用开发打下基础。
// 16个按键的键值与行列组合值的对应关系
9.1.2 键盘结构及处理程序
unsigned char row, col, k=0xff, i; //定义行、列、返回值、循环控制变量 P1=0xf0; if(P1==0xf0) return k; //无键按下，返回-1 delay15ms(); //延时去抖 if(P1==0xf0) return k; //抖动引起，返回-1 P1=0xf0; //行输出全0 col=P1&0xf0; //读取列值 P1=col|0x0f; //输出读入的列值 row=P1&0x0f; //读取行值
9.1 键盘接口
主要内容
9.1.1 键盘基本问题 9.1.2 键盘结构及处理程序 9.1.3 中断扫描方式
9.1.1 键盘基本问题
1、键的识别
当按键K未被按下 时，P1.0输入为高电 平；当K闭合时，P1.0 输入为低电平。
89C52 +5V
10k
K
P1.0
图9-1 按键电路
9.1.1 键盘基本问题
9.2.1 LED显示器结构原理
单片机通常使用7段LED构成字型为 “8”且加一个小数点的数码管，以显示数字、 符号及小数。常见数码管如下图。
9.2.1 LED显示器结构原理
数码管有共阴极和共阳极两种。发光二极管的 阳极连在一起的称为共阳极显示器，阴极连在一 起的称为共阴极显示器。 当在某段发光二极管上施加一定的正向电压时， 对应段点亮；不加电压则暗。 对共阴极发光二极管，某段的阳极加上正电压， 则对应的段点亮。 对共阳极发光二极管，某段的阴极接低电位， 则对应的段点亮。
10k*8
键 +5V 号
0 1 2 3 4 5 6 7
优点：电路简单； 缺点：键数较多时，要占用较多的I/O线。
图9-3 独立式键盘
9.1.2 键盘结构及处理程序
例9-1 设计一个独立式按键的键盘接口，并编 写键扫描程序，电路原理图如图9-3所示，键号从上 到下分别为0～7。
C语言程序清单： #include<reg52.h> void key() { unsigned char k; P1=0xff; k=P1; if(k==0xff) return; delay10xms(2);
b c
c 66
e
c
07
c
共阴极数码管显示代码
9.2.1 LED显示器结构原理
表9-1 共阴极和共阳极7段LED显示字型编码表
显示字符 共阴极段码 共阳极段码 显示字符 共阴极段码 共阳极段码 0 3F C0 9 6F 90 1 06 F9 A 77 88 2 5B A4 B 7C 83 3 4F B0 C 39 C6 4 66 99 D 5E A1 5 6D 92 E 79 86 6 7D 82 F 71 8E 7 07 F8 40 BF 8 7F 80 灭 00 FF
9.1.2 键盘结构及处理程序
4.行列反转法识别按键子程序
C语言程序代码：
#include<reg52.h> unsigned char key() { char code keycode[]={0xee,0xde,0xbe,0x7e, 0xed,0xdd,0xbd,0x7d, 0xeb,0xdb,0xbb,0x7b, 0xe7,0xd7,0xb7,0x77};
9.1.1 键盘基本问题
2、键的抖动
由于机械触点的弹性作用，按键在闭合时不会马 上稳定地接通，在断开时也不会一下子断开。在闭 合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，如图9-3所 示。
抖动时间一般为5～10ms。抖动会引起一次按 键被误读多次。为确保CPU对键的一次闭合仅做一 次处理，必须去除键抖动。
//行扫描 //扫描值送P1 //列线不全为1， //查按键所在列 //不是该列，列号+1 //计算键值
//等待键释放 //返回键值
9.1.2 键盘结构及处理程序
行列不能独立操作
3.行列反转法识别按键
判别键盘中有无键按下(方法 同行扫描法)
行列反转输出、输入 各行输出0、各列输出1，只输入列值（或输 入的各行清0）； 各列输出读入的列值、各行输出1，只输入行 值（或输入的各列清0） 。 合并行、列值，得到所按下键的唯一的行列值， 由行列值查表确定其键值。
第 第 第 第 0 1 2 3 列 列 列 列
列号 +5V 10kΩ
1 5 9 D
2 6 A E
3 7 B F
第 0行 第 1行 第 2行 第 3行 行号
1、行扫描法工作原理
9.1.2 键盘结构及处理程序
判别键盘中有无键按下。向行线输出全0，读入列 线状态。如果有键按下，总有一列线被拉至低电平， 从而使列输入不全为1。 查找按下键所在的行。依次给各行线送低电平， 查列线状态。全为1，则所按下的键不在此行；否则按 下的键必在此行。 查找按下键所在的列。在上面读入的列值从第0位 开始逐位判断，找出为0的位号，即为按下键的列号。 按键编码（编号、键号、键值）：为了方便找到 所按下按键及功能，对按键进行编码、即编号。 键号 = 行首号 + 列号 = 行号×4 + 列号 键号要与键名相区分；一般编号与键号相同
单片机原理与接口技术
（C语言版）
第9章 单片机人机交互接口技术
主 编：周国运
清华大学出版社
第9章 单片机应用系统接口技术
目 录
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 键盘接口技术 LED显示器及接口技术 LCD显示器及接口技术 D/A转换器及接口技术 A/D转换器及接口技术 开关量输出接口技术
9.2.1 LED显示器结构原理
以共阴极显示器为例，当a、b、c三段送1时， 数码管显示数字7。
g f GNDb a 10 9 8 7 6 a f g b c d
a b
K0
a b g dp
+5V
…
…
g dp
e K0
dp 1 2 3 4 5 c d GNDe dp
（a）共阴极
（b）共阳极
（c）引脚配置外形图
2.键盘扫描子程序
判 断 是 否 有 键 按 下
9.1.2 键盘结构及处理程序
C语言程序清单： #include<reg52.h> unsigned char key(void) { unsigned char row,col=0, k=0xff; //定义行、列、返回值 P1=0xf0; //各行输出0 ,各列输出1 if(P1==0xf0) return k; //无键按下返回0xff delay10xms(2); //延时20ms去抖动 if(P1==0xf0) return k; //无键按下返回0xff
//输入前P1口输出全1 //读取按键状态 //无键按下，返回 //有键按下，延时去抖
9.1.2 键盘结构及处理程序
k=P1; if(k==0xff) return; while(P1!=0xff); switch(k) { case 0xfe: … break; case 0xfd: … break; … … case 0x7f: … break; } }
//确认键按下 //抖动引起，返回 //等待键释放 //识别、执行按下的键
//0号键按下时执行程序段
//1号键按下时执行程序段
//7号键按下时执行程序段
9.1.2 键盘结构及处理程序
+5v 89C52 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 0 4 8 C 1 2 5 6 9 A D E 3 7 B F 10kΩ×4
段选(P0口)
（
位选（ P2口 ）
图9-7 6位LED动态显示接口电路
9.2.2 LED显示器接口及显示方式
各位扫描显示：由于6位LED所有段选线皆由 P0口控制，要想每位显示不同的字符，就必须采 用扫描方法轮流点亮各位LED，在每一瞬间只使 某一位显示字符。
段选码、位选码控制：P0口输出相应字符段选 码，P2口对该显示位送选通电平，保证该位显示 相应字符，如此轮流。 扫描延时：段选码、位选码每送一次后至少延 时1ms，保证每位有一定亮度，因人眼的视觉暂留 效应，看上去每个数码管总在亮。
一．行列式键盘
为了减少键盘与单 片机接口时所占用I/O线 的数目，在键数较多时， 常将键盘排列成行列矩 阵形式。在水平线（行 线）与垂直线（列线） 的交叉处放置按键来连 通。
N条行线和M条列线，可组成N×M个按键的键盘
9.1.2 键盘结构及处理程序
图 9 | 4
4 × 4 矩 阵 键 盘 接 口
行首 键号 89C52 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 0 4 8 C
9.2.1 LED显示器结构原理
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
h g
a f e g d FF a f g b b c f e a b d c 06 b c
f e d c b a
a g e d 5B a b f b
a
g b c
h
d
4F a g d 6F
3F
a
f c g d 7D
f
g
d 6D
74LS21
INT0
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7