第16讲键盘及显示器接口
数据采集系统 教学大纲
《数据采集系统》教学大纲Data Acquisition System课程编码：12A08100 学分：2.5 课程类别：专业课计划学时：48 其中讲课：36 实验或实践：12 上机：0适用专业：电子信息科学与技术推荐教材：李念强等，《数据采集技术与系统设计》，机械工业出版社，2009年参考书目：曹玲芝，《现代测试技术及虚拟仪器》，北京航空航天大学出版社，2004年课程的教学目的与任务本课程是电子信息类本科生的一门主要的专业课。
本课程的教学目的是使学生通过学习数据采集系统基本知识和设计方法，熟悉简单的传感器，信号的调理，A/D转换，D/A转换，人机接口，抗干扰和数据处理等技术，能够结合应用环境和功能要求，选择最适合的软硬件设计方案，实现基本的数据采集系统设计。
课程的主要任务是通过本课程的学习，使学生掌握以单片机为核心的数据采集系统的基本原理和软件开发方法，掌握数据采集系统的分析方法和设计方法，为今后进行系统的软硬件设计及项目开发打下坚实的基础。
课程的基本要求1、使学生在掌握模拟电子技术，数字电子技术，单片机技术和C语言程序设计等课程的基本理论、基本设计方法的基础上，能够按照数据采集系统的设计原则，根据系统的应用环境和功能要求，选用高性价比的传感器，采用适宜的接口方案及数据处理方法，完成简单数据采集系统的设计。
2、通过课堂讲解、讨论和课内实验，使学生能掌握数据采集系统的设计原则，能够利用网络，图书等资源选择适合的电路器件和设计方法，提高学生的工程实践能力。
3、要求学生在学完本课程后，能运用所学基本理论和接口电路，独立地完成小型数据采集系统的综合设计。
各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）第一章数据采集与系统设计基础建议学时：4 [教学目的与要求] 了解数据采集系统的结构形式及采集信号的处理基础。
[教学重点与难点] 数据采集系统的结构形式。
[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
1-单片机键盘与显示电路设计
独立式按键 单片机控制系统中，往往只需要几个 功能键，此时，可采用独立式按键结构。 1．独立式按键结构 独立式按键是直接用I/O口线构成的单 个按键电路，其特点是每个按键单独占 用一根I/O口线，每个按键的工作不会影 响其它I/O口线的状态。独立式按键的典 型应用如图９-３所示。
V CC
P 1.0 P 1.1 P 1.2 P 1.3 P 1.4 P 1.5 P 1.6 P 1.7
P1口某位结构
P1口电路中包含有一个数据输出锁存器、一个三态数据输入缓冲器 、一个数据输出的驱动电路。 P1口的功能和驱动能力
P1口只可以作为通用的I/O口使用；
P1可以驱动4个标准的TTL负载电路； 注意在P1口作为通用的I/O口使用时，在从I/O端口读入数据时，应 该首先向相应的I/O口内部锁存器写“1”。 举例：从P1口的低四位输入数据 MOV MOV P1,#00001111b ;;先给P1口底四位写1 A,P1 ;;再读P1口的底四位
依此规律循环，即可使各位数码管显 示将要显示的字符。虽然这些字符是在不 同的时刻分别显示，但由于人眼存在视觉 暂留效应，只要每位显示间隔足够短就可 以给人以同时显示的感觉。 采用动态显示方式比较节省I/O口，硬 件电路也较静态显示方式简单，但其亮度 不如静态显示方式，而且在显示位数较多 时，CPU要依次扫描，占用CPU较多的时 间。
矩阵式按键 单片机系统中，若使用按键较多时，通 常采用矩阵式（也称行列式）键盘 1.矩阵式键盘的结构及原理 矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位 于行、列线的交叉点上，其结构如下图9-4 所示。
＋5 V 0 4 8 12 0 1 5 9 13 1 2 6 10 14 2 3 7 11 15 3 0 1 2 3
键盘显示器及功率接口
6.1.4 BCD码拨盘接口
BCD码十进制拨盘是向单片机应用系统输入数据的设 备，是一种硬件设置数据的设备。使用拨盘输入的数据具 有不可变性，却又易于修改。十进制输入，BCD输出的拨 盘是最常使用的一种。图6-7所示是一个4位BCD码拨盘组 结构和连接示意图。每位拨盘有0～9十个拨动位置，每个 位置有相应的数字表示，分别代表拨盘输入的十进制数。 所以，一位拨盘可以代表一位十进制数，可以根据设计的 需要，用多位BCD码拨盘组成多位十进制数。
判断是否有键下的方法是，查询哪一根接按键的I/O线为 低电平时，便知此键按下。独立式非编码键盘的优点是电路结 构简单。缺点是当键数较多时，占用的I/O口线多。例如编写 图6-4所示的键处理程序如下：
图 6-4 独立式非编码键盘
程序清单 START：MOV A，#0FFH ； 输入时先置P1口为全1 MOV P1，A MOV A，P1 ；键状态输入 JNB ACC.0，P0F ；0号键按下转POF标号地址 JNB ACC.1，P1F ；1号键按下转P1F标号地址 JNB ACC.2，P2F ；2号键按下转P2F标号地址 JNB ACC.3，P3F ；3号键按下转P3F标号地址 JNB ACC.4，P4F ；4号键按下转P4F标号地址 JNB ACC.5，P5F ；5号键按下转P5F标号地址 JNB ACC.6，P6F ；6号键按下转P6F标号地址 JNB ACC.7，P7F ；7号键按下转P7F标号地址 SJMP START ；无键按下返回
图 6-7 4位BCD码拨盘结构和连接
BCD码盘有一个输入控制线A，4个BCD码输出信号线。拨盘的各个 不同的位置，使输入控制线A分别与4根BCD码输出线中的某几根接通， 使BCD码输出线的状态与拨盘所显示的值一致，并使该编码信号输入单 片机的CPU。BCD码拨盘的输入输出状态如表6-2所示。
第5章 MCS–51单片机的接口与应用 99页 5.8M
(1) 用键盘连接的I/O线的二进制组合表示键码。例如用4行、
4列线构成的16个键的键盘，可使用一个8位I/O口线的高、低4 位口线的二进制数的组合表示16个键的编码，如图5.4(a)所示。 各键相应的键值为88H、84H、82H、81H、48H、44H、42H、 41H、28H、24H、22H、21H、18H、14H、12H、11H。这种键 值编码软件较为简单直观，但离散性大，不便安排散转程序的 入口地址。
第5章 MCS–51单片机的接口与应用 JNB ACC.2，K2 JNB ACC.3，K3 JNB ACC.4，K4 JNB ACC.5，K5 JNB ACC.6，K6 ；检测2号键是否按下，按下转 ；检测3号键是否按下，按下转 ；检测4号键是否按下，按下转 ；检测5号键是否按下，按下转 ；检测6号键是否按下，按下转
；0号键功能程序
；0号键功能程序执行完返回 ；0号键功能程序
JMP START
……………………… PROM7： ……………………… JMP START …
；1号键功能程序执行完返回
；7号键功能程序 ；7号键功能程序执行完返回
第5章 MCS–51单片机的接口与应用
5.1.4 行列式键盘
行列式键盘又叫矩阵式键盘。用I/O口线组成行、列结构， 按键设置在行列的交点上。例如4×4的行列结构可组成16个键 的键盘。因此，在按键数量较多时，可以节省I/O口线。 1．行列式键盘的接口 行列式键盘的接口方法有许多，例如直接接口于单片机的 I/O口上；利用扩展的并行I/O接口；用串行口扩展并行I/O口接 口；利用一种可编程的键盘、显示接口芯片8279进行接口等。 其中，利用扩展的并行I/O接口方法方便灵活，在单片机应用系
MOVX @DPTR，A
了解电脑中常见的输入输出设备及其连接方式
了解电脑中常见的输入输出设备及其连接方式电脑是现代社会不可或缺的工具，而其中的输入输出设备则是其功能得以实现的核心部分。
了解电脑中常见的输入输出设备及其连接方式，可以帮助我们更好地使用电脑，提高工作效率。
本文将介绍常见的键盘、鼠标、显示器、打印机以及连接方式等内容，帮助读者全面了解电脑的基本操作和配置。
一、键盘键盘作为电脑最常用的输入设备，用于输入文字、命令等信息。
通常由字母、数字、符号、功能键等组成，常见的键盘布局有QWERTY、AZERTY、DVORAK等多种类型。
目前，大多数键盘都采用USB接口连接电脑，只需将键盘插入电脑的USB接口即可开始使用。
二、鼠标鼠标是用于控制光标在电脑屏幕上移动的输入设备，方便用户进行选择、点击、拖动等操作。
常见的鼠标有有线鼠标和无线鼠标两种类型。
有线鼠标需要通过USB接口或PS/2接口连接到电脑，而无线鼠标则通过蓝牙或无线接收器与电脑进行连接。
三、显示器显示器是电脑的输出设备，用于显示电脑处理后的图像、文字等信息。
常见的显示器有液晶显示器（LCD）和LED显示器等。
一般情况下，显示器通过VGA接口、DVI接口、HDMI接口或DisplayPort接口与电脑相连，在连接时需要注意接口类型的匹配。
四、打印机打印机作为电脑的输出设备，用于将电脑中的文字、图像等信息通过打印输出到纸张上。
常见的打印机有喷墨打印机和激光打印机两种类型。
打印机可以通过USB接口、以太网接口或Wi-Fi接口等方式与电脑相连，实现打印功能。
五、连接方式除了上述输入输出设备，电脑还可以通过其他方式与外部设备进行连接。
其中，USB接口是目前最常用的连接方式之一。
USB接口具有通用性强、传输速度快的特点，可以连接键盘、鼠标、显示器、打印机等各类设备。
同时，HDMI接口也是常用的连接方式之一，主要用于连接显示器、电视等设备，通过HDMI接口可以传输高清图像和声音信号。
除此之外，还有用于连接显示器的VGA接口、DVI接口以及用于连接音频设备的3.5mm耳机插孔等。
MCS-51与键盘.ppt
工作过程：
（1）在键盘扫描子程序中，先判断有无键按下。
方法：PA口8位输出全0，读PC口低4位状态，若PC0～ PC3为全1，则说明键盘无键按下；若不全为1，则说明 键盘可能有键按下。
2020/10/22
（2）用软件来消除按键抖动的影响。如有键按下，则 进行下一步。 （3）求按下键的键号。 （4）等待按键释放后，再进行按键功能的处理操作。 2. 定时扫描工作方式
LJMP PKEY3
;S3按下，转PKEY3处理
KEY4: CJNE A,#17H,KEY5 ;S4键未按下，转KEY5
LJMP PKEY4
;S4按下，转PKEY4处理
KEY5: CJNE A,#0FH,PASS ;S5未按下，转RETURN
LJMP PKEY5
;S5按下，转PKEY5处理
RETURN:RET
2020/10/22
识别键盘有无键被按下的方法，分两步进行：
第1步：识别键盘有无键按下； 第2步：如有键被按下，识别出具体的按键。
把所有列线置0，检查各行线电平是否有变化，如 有变化，说明有键按下，如无变化，则无键按下。
上述方法称为扫描法，即先把某一列置低电平， 其余各列为高电平，检查各行线电平的变化，如果某 行线电平为低，可确定此行列交叉点处的按键被按 下。 b. 线反转法
MOV A,＃00H
；0行有键闭合,首键号0→A
AJMP LKP
；跳LKP，计算键号
LONE：JB Acc.1,LTW0 ；1行线为高，无键闭合，跳LTW0，
1．动态显示程序设计 8031内部RAM 6个显示缓冲单元：79H～7EH，存
放要显示的6位数据。 8155H的PB口输出相应位的段码，依次改变PA口
单片机原理及接口技术(C51编程)单片机的开关检测、键盘输入 与显示的接口设计
5.2.1 开关检测案例1
图5-3 开关、LED发光二极管与P1口的连接
5.2.1 开关检测案例1
参考程序如下： #include <reg51.h> #define uchar unsigned char void delay( ) {
uchar i,j; for(i=0; i<255; i++) for(j=0; j<255; j++); }
5.1.2 I/O端口的编程举例
03 用循环左、右移位函数实现
OPTION
使用C51提供的库函数，即循环左移n位函数和循环右
移n位函数，控制发光二极管点亮。参考程序：
#include <reg51.h> #include <intrins.h> 函数的头文件 #define uchar unsigned char void delay( ) {
5.1.2 I/O端口的编程举例
#include <reg51.h> #define uchar unsigned char uchar tab[ ]={ 0xfe , 0xfd , 0xfb , 0xf7 , 0xef , 0xdf , 0xbf , 0x7f , 0x7f , 0xbf , 0xdf , 0xef , 0xf7 , 0xfb , 0xfd , 0xfe }; /*前8个数据为左移点亮 数据，后8个为右移点亮数据*/ void delay( ) {
// P1口为输入 // 读入P1口的状态，送入state // 屏蔽P1口的高6位
5.2.2 开关检测案例2
switch (state) {
// 判P1口低2位开关状态
第9章 MCS-51与键盘、显示器的接口设计
MCS-51与键盘、显示器的接口设计9.1LED显示器接口原理9.2 键盘接口原理9.1 LED显示器接口原理单片机应用系统中使用的显示器主要有:⏹发光二极管显示器，简称LED(Light Emitting Diode)；⏹液晶显示器，简称LCD(Liquid Crystal Display)；⏹CRT显示器LED 数码管的结构：①共阳与共阴＠单片机系统扩展LED 数码管时多用共阳LED:0”)点亮的,要求驱动功率很小；而共阴数码管段笔画是用高电平(“0”)点亮的，要求驱动功率较大。
公共阳极h g f e d c b aa b c dg ef h公共阴极h g f e d c b aa b c dg ef hh g f …… a h g f …… a高电平点亮低电平点亮接高电平LED 显示器结构和字段码关系D7D6D5D4D3D2D1D0dp g f e d c b a当LED 显示器与单片机连接时，一般是将LED 各发光二极管的引脚a 、b 、…g 、dp 顺序接到单片机的一个并行I/O 口上。
共阳LEDa b cdg ef hP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5VAT89C51显示字形dp g f e d c b a共阳极段选码共阴极段选码0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F “灭”1100000011111001101001001011000010011010100100101000001011111000100000001001000010001000100000111100011010100001100001101000111011111111C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88H83HC6HA1H86H8EHFFH3FH06H5BH4FH06H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H00H 共阴极和共阳极7段LED段选码(字型码)二、LED显示器工作原理⏹在微机应用系统中使用LED显示块构成N位LED显示器。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
•七段码LED显示器字型码表
第16讲键盘及显示器接口
• LED数码显示器的接口方法与接口电路 1.LED数码显示器的接口方法 单片机与LED数码显示器有以硬件为主以 软件为主的两种接口方法。 • 1)以硬件为主的接口方法 •
第16讲键盘及显示器接口
•以硬件为主的LED显示器接口电路
第16讲键盘及显示器接口
• 2)以软件为主的接口方法 这种接口方法的电路，它是以软件查表 代替硬件译码,不但省去了译码器,而且还 能显示更多的字符。但是驱动器是必不 可少的,因为仅靠接口提供不了较大的电 流供LED显示器使用。
第16讲键盘及显示器接口
•以软件为主的LED显示器接口电路
第16讲键盘及显示器接口
第16讲键盘及显示器接口
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/25
第16讲键盘及显示器接口
LED数码显示器接口
• 1. LED数码显示器的结构 • LED数码显示器是一种由LED发光二
极管组合显示字符的显示器件。它使用 了8个LED发光二极管,其中7个用于显示 字符,1个用于显示小数点,故通常称之为7 段(也有称作8段)发光二极管数码显示器。
第16讲键盘及显示器接口
•7段LED数码显示器
•WAIT: JNB RI,WAIT
；未接收完一帧，循环等待
•
CLR RI
；清RI标志，准备下次接收
第16讲键盘及显示器接口
•MOV •MOV •INC •DJNZ •DJNZ •
A,SBUF ；读入数据
@R0,A
；送至RAM缓冲区
R0
；指向下一个地址
R1,RXDATA ；未读完一组数据，继续
R7,START ；5组数据未读完重新并行置入
键盘接口举例
第16讲键盘及显示器接口
第16讲键盘及显示器接口
键盘扫描的程序（采用查询方法）
• KS： • • • • • • • • • • KSK1： • • • • • • •
MOV DPTR，#7FFFH
；键扫描程序
CLR P1.0
；先扫描第1行
MOVX A，@DP第16讲键盘及显示器接 口
2020/11/25
第16讲键盘及显示器接口
第16讲键盘及显示器接口
8155引脚图
第16讲键盘及显示器接口
• 2）用74LSTTL电路扩展并行I/O口
• 利用74LS273和74LS244，将P0口扩展成简单的输 入、输出口的电路。 • 74LS273输出端接8个LED发光二极管，以显示8个按 •钮开关状态，某位低电平时二极管发光。 • 74LS244是缓冲驱动器，扩展输入口，接8个按钮开 关。 •
•
第16讲键盘及显示器接口
• 1.静态显示 • 所谓静态显示,就是在同一时刻只显示1种
字符,或者说被显示的字符在同一时刻是 稳定不变的。其显示方法比较简单,只要 将显示段码送至段码口,并把位控字送至 位控口即可。
第16讲键盘及显示器接口
• 2.动态显示 • 如果要在同一时刻显示不同的字符,从电
路上看,这是办不到的。因此只能利用人 眼对视觉的残留效应,采用动态扫描显示 的方法,逐个地循环点亮各位数码管,每位 显示1ms左右，使人看起来就好象在同时 显示不同的字符一样。 •
• 单片机系统中普遍使用非编码式键盘。 这类键盘应主要解决以下几个问题：
•
(1)键的识别;
•
(2)如何消除键的抖动;
•
(3)键的保护。
• 在以上几个问题中，最主要的是键的识 别。
第16讲键盘及显示器接口
• 非编码式键盘的结构与工作原理 • 1.非编码式键盘的结构
•
第16讲键盘及显示器接口
• 2.非编码式键盘的工作原理 非编码式键盘识别闭合键通常有两种方法：
；取下一个数 ；未完，发完从子程序返回
第16讲键盘及显示器接口
键盘接口
• 键盘实际上是由排列成矩阵形式的一系 列按键开关组成的，它是单片机系统中 最常用的人机联系的一种输入设备。用 户通过键盘可以向CPU输入数据、地址 和命令。
• 键盘按其结构形式可分为编码式键盘和 非编码式键盘两大类。
•
第16讲键盘及显示器接口
•MOV R0,#20H ；设置内部RAM数据区首址
•START: CLR P1.0
；并行置入数据，S/L*=0
•
SETB P1.0
；允许串行移位，S/L*=1
•
MOV R1,#02H ；设置每组字节数，即外扩
•
；74LS165的个数
•RXDATA: MOV SCON,#10H ；设串口方式0，允许接收，启动
……
；对数据进行处理
第16讲键盘及显示器接口
•用74LS164扩展并行输出口. •74LS164：8位串入并出移位寄存器。
•下图是利用74LS164扩展二个8位并行输出口的接 •口电路。
第16讲键盘及显示器接口
•例 编写将内部RAM单元30H、31H的内容经串行口
•
由74LS164并行输出子程序。
KS9 ；8～F键也不存在操作则跳 A，@DPTR；再读按键状态
•
CPL A
•
JNZ KS1 ；按键没有松开，则等待松开
•
MOV A，37H ；查询有键操作的键号
•
JB ACC.0，KS2 ；不是第1个键，则跳
•
MOV 37H，#00H；赋键初值
•
AJMP KS10
第16讲键盘及显示器接口
• KS2： JB ACC.1，KS3；不是第2个键，则跳
的弹性及电压突跳等原因,往往在触点闭 合或断开的瞬间会出现电压抖动。 • 软件去抖：调用延迟子程序 • 硬件去抖：加锁存器
第16讲键盘及显示器接口
• 4.键的保护 • 键的保护问题指的是当有双键或多
键同时按下时会出现什么问题以及如何 加以解决。一旦出现这样情况,一般作为 废键处理。
第16讲键盘及显示器接口
• LED数码显示器的显示方法
• 对于多位数码显示器来说,为了简化线路、 降低成本,往往采用以软件为主的接口方法, 即不使用专门的硬件译码器,而采用软件程 序进行译码。
• 如前所述,由于各位数码管的显示段码是互 相并联的,因此在同一时刻只能显示同一种 字符。对于这种接口电路来说,其显示方法 有静态显示和动态显示两种。
•
MOV 37H，#01H；赋键初值
•
AJMP KS10
•
……
• KS9： SETB ACC.7
•
AJMP KS11
• KS10 : MOV A,37H
•
ANL A,#07H
•
JNB P1.0 KS11
•
SETB ACC.3
• KS11: ORL P1,#03H
•
MOV 37H,A
•
RET
第16讲键盘及显示器接口
；反复连续执行
第16讲键盘及显示器接口
• 3）用MCS-51的串行口扩展并行口 • 用74LS165扩展并行输入口
第16讲键盘及显示器接口
串行口控制寄存器SCON
第16讲键盘及显示器接口
•例： 从16位扩展口读入5组数据（每组二个字节）， •节并把它们转存到内部RAM 20H开始的单元中。
•MOV R7,#05H ；设置读入组数
；暂存按键状态
CPL A
；
JZ KSK1
；0～7号键没有键操作，则跳
LCALL DL20
；0～7号键有操作，则延时去抖
MOVX A，@DPTR ；再读键状态
XRL A，37H
；和延时前的状态一样吗？
JZ KS1
；一样，则转去查询键号
SETB P1.0
；开始扫描第2行
CLR P1.1
MOVX A，@DPTR ；读入按键状态
第16讲键盘及显示器接口
第16讲键盘及显示器接口
•编写程序把按钮开关状态通过图中的发 •光二极管显示出来。程序如下：
•DDIS: →DPTR
MOV DPTR,#0FEFFH ；输入口地址
••LMPO:VX
MOVX A,@DPTR
；按钮开关状态读入A
@DPTR,A ；A中数据送输出口
•SJMP LP
第16讲键盘及显示器接口
LED数码显示器有两种连接方法： (1)共阳极接法。
把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳 极，使用时公共阳极接+5V,每个发光二 极管的阴极通过电阻与输入端相连。 (2)共阴极接法。 • 把发光二极管的阴极连在一起构成公共 阴极，使用时公共阴极接地。每个发光 二极管的阳极通过电阻与输入端相连。
第16讲键盘及显示器接口
• 2. LED数码显示器的显示段码 • 为了显示字符,要为LED显示器提供显示
段码(或称字形代码)，组成一个“8”字形 字符的7段,再加上1个小数点位,共计8段, 因此提供给LED显示器的显示段码为1个 字节。各段码位的对应关系如下：
段码 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位 显示 dp g f e d c b a 段
第16讲键盘及显示器接口
第16讲键盘及显示器接口
• 74ls273:是带有清除端的8D触发器，只有 在清除端保持高电平时，才具有锁存功 能，锁存控制端为11脚CLK，采用上升 沿锁存。 CPU 的ALE信号必须经过反相 器反相之后才能与74LS273的控制端 CLK 端相连。
第16讲键盘及显示器接口
•START: MOV R7,#02H ；设置要发送的字节个数
•
MOV R0,#30H ；设置地址指针
•
MOV SCON,#00H ；设置串行口为方式0