显示和键盘接口技术
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一种实用的动态显示及键盘接口技术
收稿日期： !""#$"!$%& 作者简介： 侯 立功 （%’#( ) * ） ， 男， 山西新绛人， 无锡职业技术学院工程 师。
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侯立功： 一种实用的动态显示及键盘接口技术
第0 期
图 !" 动态显示及键盘接口控制原理图 " " （# ） 首 先发送 “ 数 码管 选通信 号” ， 低 电平 有效。 比 如本次准 备选择 数码管 $ ， 应发 送 $%$!!!!!!! 至 &’()， 等待数据发送完毕 （*+ , ! ） ； （- ） 再发送被选通数码管 应该显 示字 符所对 应的 段 码值， 等待数 据发送完毕 （ *+ , ! ） ； （. ） 至 此， 所 有 控制 信 号 已 全部 到 位， 对单片机的 /01 2 引脚清零 （ /01 2 , “$ ” ） ， 重新打开显示； （3 ） 被选择的数码管此时正确显示指定的字符； （2 ） 同时， 利用每次只有一条数码管选通信号线为低 电平的情况， 通过读取 键扫描线的状态， 可 以实现对按 键 的判断与处理。具体键扫描线的连接可视 按键的数量 而 定。本文作为示范， 采 用最 大化键 盘阵 列， 处 理 3- 个 按 键。假如只有 4 个按键， 则只需 /! 口的任意 一根键扫描 线即可。 经过笔者 实际试 验， 最终选 择 0 毫秒 的定时 周期轮 流显示， 相当于 每个数 码管每 !3 毫 秒被点 亮一次， 每次 点亮时间为 0 毫秒， 显示数据非常稳定， 达到 了静态显示 的效果。在笔者后来 所从事 的单 片机 控制产 品开 发上， 简易的人机交互接口 全部采 用这 种控制 方式， 性 能稳定 可靠， 同时极大地节约了单片机资源和 外设的硬 件开销， 降低了成本。 主程序控制流程图如图 0 ： 本文采用 *$ 作为 0 毫秒定 时器， 处理 显示及 按键。 控制流程图如图 #：
《单片机应用技术》000-9(周君芝)课件 项目四 显示器与键盘接口技术的应用
单片机应用技术
（第 2 版）
目录
项目1 项目2 项目3 项目4 项目5 项目6 项目7
C语言基础知识 单片机开发软件及硬件系统的认识
中断系统与定时/计数器的应用 显示器与键盘接口技术的应用
串行接口技术的应用 A/D与D/A转换技术的应用
单片机综合实践
显示器与键盘接口技术 的应用
项目导读
单片机应用系统在运行时需要与外部设备交换 信息，其中显示器与键盘是实现人机交互不可或 缺的设备。
共阳极LED数码管显示器的结构 原理如图所示，由于所有段的阳 极均连接高电平，因此在使用时， 需要在相应段上加低电平，才能 使其发光。
bit 变量名 = 变量值;
4.1.1 LED数码管显示器
如果说我们国家是块闪闪发光的显示器，那么我们 每个人都是属于这块显示器的一个“数码管”，是 这块显示器不可缺少的部分。所谓“天生我材必有 用”，随着国家的蓬勃发展，各行各业都亟须专业 人才。我们作为新时代的青年，应当正视自己，发 挥自己的优势，学成一技之长，为祖国的发展贡献 自己的力量。
4.1.1 LED数码管显示器
2．LED数码管显示器的字形码
LED数码管显示器只要控制LED段的亮与灭即可显示相应的字符。当LED数码管显 示器的连接方式确定时，若要显示某一特定字符，其控制字形是固定不变的。控制字 形控制的是LED数码管显示器上要显示的字符形状，称为字形代码，简称为字形码。
LED数码管显示器八段的各代码位与显示段的对应关系如表所示。
【确定方法】
➢ 在共阴极连接中，要点亮的段为高电平， 不点亮的段为低电平，则各显示段的状态 如表所示。
显示段 dp g f e d c b a 各段状态 0 1 1 1 1 1 0 1
（第 2 版）
目录
项目1 项目2 项目3 项目4 项目5 项目6 项目7
C语言基础知识 单片机开发软件及硬件系统的认识
中断系统与定时/计数器的应用 显示器与键盘接口技术的应用
串行接口技术的应用 A/D与D/A转换技术的应用
单片机综合实践
显示器与键盘接口技术 的应用
项目导读
单片机应用系统在运行时需要与外部设备交换 信息，其中显示器与键盘是实现人机交互不可或 缺的设备。
共阳极LED数码管显示器的结构 原理如图所示，由于所有段的阳 极均连接高电平，因此在使用时， 需要在相应段上加低电平，才能 使其发光。
bit 变量名 = 变量值;
4.1.1 LED数码管显示器
如果说我们国家是块闪闪发光的显示器，那么我们 每个人都是属于这块显示器的一个“数码管”，是 这块显示器不可缺少的部分。所谓“天生我材必有 用”，随着国家的蓬勃发展，各行各业都亟须专业 人才。我们作为新时代的青年，应当正视自己，发 挥自己的优势，学成一技之长，为祖国的发展贡献 自己的力量。
4.1.1 LED数码管显示器
2．LED数码管显示器的字形码
LED数码管显示器只要控制LED段的亮与灭即可显示相应的字符。当LED数码管显 示器的连接方式确定时，若要显示某一特定字符，其控制字形是固定不变的。控制字 形控制的是LED数码管显示器上要显示的字符形状，称为字形代码，简称为字形码。
LED数码管显示器八段的各代码位与显示段的对应关系如表所示。
【确定方法】
➢ 在共阴极连接中，要点亮的段为高电平， 不点亮的段为低电平，则各显示段的状态 如表所示。
显示段 dp g f e d c b a 各段状态 0 1 1 1 1 1 0 1
键盘显示器接口
THANK YOU
感谢聆听
HDMI和DisplayPort
HDMI和DisplayPort也是新型的接口技术，广泛应用于 高清视频传输。然而，这些接口技术的普及也面临一些 挑战，如连接线缆的长度限制、设备兼容性和成本等。
兼容性与标准化的挑战
兼容性
随着新型接口技术的出现，键盘显示器接口的兼容性 面临挑战。不同品牌和型号的设备可能采用不同的接 口技术，导致用户在连接时遇到兼容性问题。
HDMI接口
总结词
HDMI接口是一种高清晰度多媒体接口，主要用于连接高清视频源和显示设备。
详细描述
HDMI接口采用小的方形插头，能够传输高质量的音频和视频信号。它支持高分辨率显示，如1080p和4K，并具 有较好的兼容性和易用性。HDMI接口广泛应用于电视、显示器、投影仪等显示设备以及游戏机、DVD播放器等 音视频源设备。
标准化
标准化是推动键盘显示器接口发展的关键因素之一。 缺乏统一的标准化协议可能导致不同设备之间的互操 作性受限，影响用户体验。因此，推动接口技术的标 准化进程对于促进其发展和应用至关重要。
06
总结与展望
键盘显示器接口的重要性和应用价值
重要性和应用价值
键盘显示器接口是计算机系统中的重要组成部分，它能够实现计算机和外部设备之间的数 据传输和控制。键盘显示器接口的应用价值主要体现在人机交互、数据输入输出、远程控 制等方面，对于提高计算机使用效率和用户体验具有重要意义。
会议记录
在会议中，键盘显示器接口用 于实时记录会议内容，方便后 续整理和查阅。
游戏场景中的应用
实时操作
在游戏中，键盘显示器接口用于控制游戏角色行动， 实现精准操作。
竞技对抗
在竞技游戏中，键盘显示器接口用于快速响应，提高 游戏水平。
计算机控制系统的接口技术
计算机控制系统的接口技术接口有通用和专用之分，外部信息的不同，所采纳的接口方式也不同，一般可分为如下几种：人机通道及接口技术一般包括：键盘接口技术、显示接口技术、打印接口技术、软磁盘接口技术等。
检测通道及接口技术一般包括：A/D转换接口技术，V/F转换接口技术等。
掌握通道及接口技术一般包括：F/V转换接口技术，D/A转换接口技术，光电隔离接口技术，开关接口技术等。
系统间通道及接口技术一般包括：公用RAM区接口技术，串行口技术等。
一、并行输入/输出接口并行接口传输的是数字量和开关量。
输入/输出(I/O) 接口有二种寻址方式：存储器寻址方式和输入输出口寻址方式。
1．无条件传送2．查询式传送3．中断式传送4．8255A可编程并行接口芯片(1) 8255A内部结构1) 数据总线驱动器图1 8255A内部结构图2) 并行I/O端口3) 读/写掌握规律4) A组和B组掌握（2）8255A工作方式8255A有3种工作方式，端口A可以工作在方式0、方式1和方式2，端口B只能工作在方式0和方式1。
1）方式0：基本输入/输出方式。
2）方式1：选通输入/输出方式。
3）方式2：双向选通输入/输出方式。
（3）8255A编程8255A的编程是通过对掌握端输入掌握字的方式实现的。
二、数/模(D/A) 转换接口D/A转换器是指将数字量转换成模拟量的电路，它由权电阻网络、参考电压、电子开关等组成。
图2 DAC0832原理图三、模/数(A/D)转换接口A/D转换器是将模拟电压转换成数字量的器件，它的实现方法有多种，常用的有逐次靠近法、双积分法。
图3 ADC0809结构框图应用案例：基于51单片机的车用数字仪表设计与实现此案例是一种以MCS 51单片机为主控器，以ADC0809为核心，以气压、油压、温度、霍尔元件等传感器为主要外围元件的车用数字仪表（VDI）的设计框图。
应用此方案，能使汽车仪表系统具有显示直观、精确，使用便利牢靠等优点，代表了车用仪表的最新进展趋势。
第三章 人机接口技术
无显示
39H 5FH 79H 71H BFH 86H DBH CFH E6H … FFH 00H
C6H A1H 86H 84H 40H 79H 24H 30H 19H … 00H FFH
七 段 字 符 的 段 选 码
2 3 4 5 6 7 8 9 A B
(二)LED接口技术
LED显示器有静态显示和动态显示两种方式. 1.LED静态显示方式 N位静态显示器要求有N×8根I/O口,占 有I/O资源较多,故在位数较多时往往采 用动态显示方式。
2、计算机控制系统的人机交互通道
2.1人机接口的功能和类型
2.2人机交互通道的特点
1、人机接口的功能和类型
计算机控制中,人对系统状态的了解、掌握和指挥 依赖于人机通道中数据的传递，这里包括人对系 统的了解和干预、控制参数的输入、系统状态的 打印汇报等等内容。人机交互通道的主要形式如 图3-1所示。 按键键盘
a b c d e f g dp
COM
显示字符
共阴极段选码
共阳极段选码
显示字符
共阴极段选码
共阳极段选码
0 1
3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 77H 7CH
C0H F9H A4H B0H 99H 92H 82H F8H 80H 90H 88H 83H
C D E F 0． 1． 2． 3． 4． … 8．
dp g f e d c b a
dp g f e d c b a
dp g f e d c b a
dp g f e d c b a
LED 1 COM
LED 2 COM
LED 3 COM
LED 4 COM
图 6-5 LED静态显示硬件译码接口电路
39H 5FH 79H 71H BFH 86H DBH CFH E6H … FFH 00H
C6H A1H 86H 84H 40H 79H 24H 30H 19H … 00H FFH
七 段 字 符 的 段 选 码
2 3 4 5 6 7 8 9 A B
(二)LED接口技术
LED显示器有静态显示和动态显示两种方式. 1.LED静态显示方式 N位静态显示器要求有N×8根I/O口,占 有I/O资源较多,故在位数较多时往往采 用动态显示方式。
2、计算机控制系统的人机交互通道
2.1人机接口的功能和类型
2.2人机交互通道的特点
1、人机接口的功能和类型
计算机控制中,人对系统状态的了解、掌握和指挥 依赖于人机通道中数据的传递，这里包括人对系 统的了解和干预、控制参数的输入、系统状态的 打印汇报等等内容。人机交互通道的主要形式如 图3-1所示。 按键键盘
a b c d e f g dp
COM
显示字符
共阴极段选码
共阳极段选码
显示字符
共阴极段选码
共阳极段选码
0 1
3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 77H 7CH
C0H F9H A4H B0H 99H 92H 82H F8H 80H 90H 88H 83H
C D E F 0． 1． 2． 3． 4． … 8．
dp g f e d c b a
dp g f e d c b a
dp g f e d c b a
dp g f e d c b a
LED 1 COM
LED 2 COM
LED 3 COM
LED 4 COM
图 6-5 LED静态显示硬件译码接口电路
第七章80C51的显示器及键盘
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。
矩 阵 式 按 键
关键：如何 判断键号？
P1.7 P1.6 P1.5
+5V
P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0
12 13 14 15 0 4 8 1 5 9 2 6 3 7
10 11
MCS-51
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
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。
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 软件方案——延时10ms～20ms后再次判断
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。
接口电路：
PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7 PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5
单片机原理及接口技术单片机的开关检测键盘输入与显示的接口设计
单片机原理及接口技术单片机的开关检测键盘输入与显示的接口设计单片机是一种集成了中央处理器、存储器和输入/输出接口的微型电子计算机，其核心是一个集成电路芯片。
它简单、灵活，用于控制电子设备和执行各种任务。
单片机有很多种，其中C51单片机是一种非常常用的型号。
在C51编程中，开关检测、键盘输入和显示是非常常见的接口设计。
接下来，将分别介绍它们的原理和实现方法。
1.开关检测：开关检测是指通过单片机检测开关的状态，以实现对开关的控制。
常见的开关检测方法有两种，一种是使用外部电阻和开关，通过检测电流或电压来判断开关状态；另一种是使用内部电阻和开关，通过检测电阻的值来判断开关状态。
具体实现方法如下：a.外部电阻和开关：检测开关状态的方法是连接一个电阻到开关，并将另一端连接到单片机的输入引脚。
当开关打开时，电阻与单片机输入引脚之间形成一条路径，使得输入引脚接收到高电平信号；当开关关闭时，电阻与单片机输入引脚之间断开，使得输入引脚接收到低电平信号。
b.内部电阻和开关：单片机的引脚通常具有内部上拉或下拉电阻。
当引脚配置为输入模式时，可以选择使能内部上拉或下拉电阻。
通过连接一个开关到引脚，并将另一端连接到电源或地，从而完成开关状态的检测。
当开关打开时，引脚被拉高，输入引脚接收到高电平信号；当开关关闭时，引脚被拉低，输入引脚接收到低电平信号。
2.键盘输入：键盘输入是指通过单片机接收和处理来自键盘的输入信息。
键盘通常是一种矩阵按键结构，可以通过多行多列的方式进行编码。
键盘输入的实现需要通过接口电路将键盘连接到单片机，并在程序中编写相应的扫描算法。
具体实现方法如下：a.键盘连接方式：键盘的行和列线分别连接到单片机的输出和输入引脚上。
行线和列线可以使用独立的引脚，也可以使用矩阵开关编码的方式进行连接。
b.扫描算法：扫描算法是通过逐行扫描和逐列检测的方式来实现键盘输入的。
具体步骤如下：1)将所有行引脚置为高电平，所有列引脚配置为输入模式。
9 接口技术II键盘接口
P.168
b. 线反转法
采用线反转法的键盘行线、 列线端口各自应当可以在输 入与输出方式间切换！ 如图:高四位与低四位均可 独立改变其输入或输出方式
实验板4×4键盘 实验板 × 键盘 连接82C55的端口线 连接 的端口线 PC3 PC2 PC1 PC0 PC4 PC5 PC6 PC7
图10-10线反转法原理图 10-10线反转法原理图 第1步：列线输出为全‘0’ ，随后输入行线电平如有‘0’，则 线输出为全‘ 随后输入行线电平如有‘ ， 所在的行就是闭合的按键所在行； 则无键闭合。 ‘0’所在的行就是闭合的按键所在行；无‘0’则无键闭合。 所在的行就是闭合的按键所在行 则无键闭合 随后输入列线电平如有‘ ， 第2步：行线输出为全‘0’ ，随后输入列线电平如有‘0’，则 线输出为全‘ 则无键闭合。 所在的列就是闭合的按键所在列； 则无键闭合 ‘0’所在的列就是闭合的按键所在列；无‘0’则无键闭合。 所在的列就是闭合的按键所在列 结合上述两步，可确定按键所在行和列。 结合上述两步，可确定按键所在行和列。
键盘扫描子程序---3 TEST2011.ASM 键盘扫描子程序--3 KN:MOV MOV MUL MOV JMP A,61H B,#05H AB DPTR,#K0 DPTR,#K0 @A+DPTR ;根据查表获得的键号00H～0FH之一转向相应处理程序 根据查表获得的键号00H～0FH之一转向相应处理程序 00H ;转移表中每个键号处理程序占 转移表中每个键号处理程序占5 ;转移表中每个键号处理程序占5个地址单元
键盘扫描子程序---1 TEST2011.ASM 键盘扫描子程序--1 KEY:MOV 键盘扫描子程序（反转法） KEY:MOV A,#81H ;键盘扫描子程序（反转法） MOV DPTR,#0FEFFH ;C口先初始化为高 位输出驱行线、 口先初始化为高4 MOVX @DPTR,A ;C口先初始化为高4位输出驱行线、低4位输入列线 MOV DPTR,#0FEFEH 键盘行线 行线( 输出驱动全 驱动全'0' MOV A,#00H ;键盘行线(高4位)输出驱动全'0' MOVX @DPTR,A A,@DPTR 输入键盘列线电平 列线电平( 60H单元 MOVX A,@DPTR ;输入键盘列线电平(低4位)存60H单元 MOV 60H,A ;C口改初始化为高 位输入行线、 口改初始化为高4 MOV A,#88H ;C口改初始化为高4位输入行线、低4位输出驱列线 MOV DPTR,#0FEFFH MOVX @DPTR,A MOV DPTR,#0FEFEH 键盘列线 列线( 输出驱动全 驱动全'0' MOV A,#00H ;键盘列线(低4位)输出驱动全'0' MOVX @DPTR,A 行线电平( 输入键盘行线电平 MOVX A,@DPTR ;输入键盘行线电平(高4位)在A中 ANL 60H,#0FH ;列线电平值保留所在的低4位 列线电平值保留所在的低4 行线电平值保留所在的高4 ANL A,#0F0H ;行线电平值保留所在的高4位 ;两次输入的列线电平值 行线电平值组合成 两次输入的列线电平值、 合成8 ORL 60H,A ;两次输入的列线电平值、行线电平值组合成8位行列码
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第6章 显示与键盘接口技术
本章要点:
LED数码管及编码方式 静态显示方式及其典型应用电路 动态显示方式及其典型应用电路 键盘去抖动和连接、控制方式 矩阵式键盘及其接口电路 键盘、显示接口电路应用举例
显示和键盘接口技术
§6-1 显示接口
为了便于人机交互，通常需要用一种显示器作 为单片机的输出设备，用来显示单片机系统的键 输入设定值、中间信息以及系统运行结果等。
特点：编程较简单，但占用I/O口线多，一般适用 于显示位数较少的场合。
⑵ 动态显示方式，在某一瞬时显示一位，依次循环 扫描，轮流显示，由于人的视觉滞留效应，人们看到 的是多位同时稳定显示。
特点：占用I/O口线少，电路较简单，编程较复杂， CPU要定时扫描刷新显示。一般适用于显示位数较多 的场合。
显示和键盘接口技术
单片机应用系统中，常用的显示器主要有 LED(发光二极管显示器)和LCD(液晶显示器)。这 两种显示器具有耗电小、配置灵活、线路简单、 安装方便、耐振动、寿命长等优点。
显示和键盘接口技术
一、LED数码管
显示和键盘接口技术
LED数码管分类： 按其内部结构可分为共阴极型和共阳极型。 按显示颜色也有多种形式，主要有红色和绿色。 按亮度强弱可分为超亮、高亮和普亮。 正向压降一般为1.5～2V，额定电流为10mA，
(1)将98除以10，商(9)就是十位数，余数(8)就是个位数。 (2)查表5－1可得，9的显示字段码为0x90,而8的的显示字
段码为0x80。
显示和键盘接口技术
三、静态显示方式及其典型应用电路
LED数码管显示分类：静态显示方式和动态显示方式。
⑴ 静态显示方式，每一位字段码分别从I/O口（或输 出锁存器）输出，保持不变直至显示数据更新。
最大电流为40mA。
显示和键盘接口技术
二、LED数码管编码方式
表5-1 共阴和共阳LED数码管几种八段编码表
显示
共阴顺序小数点暗
共阳顺序小数点暗
数字 Dp g f e d c b a 16进制 Dp g f e d c b a 16进制
0 0 0 1 1 1 1 1 1 0x3F 1 1 0 0 0 0 0 0
0x80
9 0 1 1 0 1 1 1 1 0x6F 1 0 0 1 0 0 0 0
0x90
显示和键盘接口技术
显示数转换为显示字段码的步骤：
⑴ 从显示数中分离出显示的每一位数字 方法是将显示数除以十进制的权
⑵ 将分离出的数字转换为显示字段码 方法是采用数组查表
【例】已知要显示的数为98，试将其转换为2位共阳字段 码（顺序）。
显示和键盘接口技术
显示和键盘接口技术
显示和键盘接口技术
显示和键盘接口技术
显示和键盘接口技术
(三)、绘制电路原理图并仿真
1、用Keil编译器编译连接产生调试文件(.hex文件)
2、打开Proteus Professional软件。 3、从Proteus元件库中选取元器件。
[AT89C51(单片机) 、 CAP(电容) 、 CRYSTAL(晶振)、
由于在动态显示方式下，每位显示时间比较短， 为了达到足够的亮度，需要较大的瞬时电流，所以必 须加接驱动电路，如7406\7407\ULN2003A等或用分立 元件三极管作为驱动器。动态显示时，一般在每位上
持续点亮1～2ms，每隔20ms左右重复点亮一遍，重
复扫描时间不能超过40ms，这样就可实现稳定显示多
四、动态显示方式
动态显示电路 连结形式： ① 显示各位的所有 相同字段线连在一起， 共8段，由一个8位 I/O口控制。 ② 每一位的公共端 （共阳或共阴COM） 由另一个I/O口控制。
显示和键盘接口技术
多位LED数码管有字段码输入端a、b、c、d、e、 f、g、dp和位码输入端com1、com2…，只有在相应 位位码输入有效的前提下，相应位的字符才可被点亮。
0xC0
1 0 0 0 0 0 1 1 0 0x06 1 1 1 1 1 0 0 1
0xF9
2 0 1 0 1 1 0 1 1 0x5B 1 0 1 0 0 1 0 0
0xA4
3 0 1 0 0 1 1 1 1 0x4F 1 0 1 1 0 0 0 0
0xB0
4 0 1 1 0 0 1 1 0 0x66 1 0 0 1 1 0 0 1
1、并行扩展静态显示电路
注意：74LS377为带输出允许控制的8位锁存器，OE端为低电平， 且CLK端上升沿时，D端数据被锁存，从相应的Q端输出。
显示和键盘接口技术
2、BCD码输出静态显示电路
显示和键盘接口技术
注意：CD4511 是一个用于驱动 共阴极 LED 显示 器的BCD码-锁存/ 7段译码/驱动器， 其输入为数字的 8421 BCD，输出 为相应数字的显 示字段码， LE为 锁存控制端，低 电平有效。
位字符。
显示和键盘接口技术
LED动态显示实例
本例是应用AT89C51单片机实现秒表功能。设计要求：采 用4位共阳极LED设计4位数的LED动态显示电路，其功能为 0.1秒计时，从0开始，加到999.9秒时，自动归0片机采用AT89C51，系统时钟fosc=12MHz，LED显示器 为4位共阳极数码管，P0口为字段码输出，P2口为位码输出， 低电平有效，其具体参考电路如下图所示。
0x99
5 0 1 1 0 1 1 0 1 0x6D 1 0 0 1 0 0 1 0
0x92
6 0 1 1 1 1 1 0 1 0x7D 1 0 0 0 0 0 1 0
0x82
7 0 0 0 0 0 1 1 1 0x07 1 1 1 1 1 0 0 0
0xF8
8 0 1 1 1 1 1 1 1 0x7F 1 0 0 0 0 0 0 0
7、单击仿真启动按钮，全速运行程序。
8、观察并记录4位数码管的计时现象，注意观察是否能实现所
CAP-ELEC(电解电容)、RES(电阻)、 RESPACK-8 (排阻)、
7406 、7SEG-MPX4-CA (4位共阳极数码管) ]。
4、放置元器件、电源和地并连线。
5、设置元器件属性。按电路所需设置元器件的属性值。
6、加载目标代码文件。注意将Clock Frequency栏中的频率设
为12MHz。
本章要点:
LED数码管及编码方式 静态显示方式及其典型应用电路 动态显示方式及其典型应用电路 键盘去抖动和连接、控制方式 矩阵式键盘及其接口电路 键盘、显示接口电路应用举例
显示和键盘接口技术
§6-1 显示接口
为了便于人机交互，通常需要用一种显示器作 为单片机的输出设备，用来显示单片机系统的键 输入设定值、中间信息以及系统运行结果等。
特点：编程较简单，但占用I/O口线多，一般适用 于显示位数较少的场合。
⑵ 动态显示方式，在某一瞬时显示一位，依次循环 扫描，轮流显示，由于人的视觉滞留效应，人们看到 的是多位同时稳定显示。
特点：占用I/O口线少，电路较简单，编程较复杂， CPU要定时扫描刷新显示。一般适用于显示位数较多 的场合。
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单片机应用系统中，常用的显示器主要有 LED(发光二极管显示器)和LCD(液晶显示器)。这 两种显示器具有耗电小、配置灵活、线路简单、 安装方便、耐振动、寿命长等优点。
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一、LED数码管
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LED数码管分类： 按其内部结构可分为共阴极型和共阳极型。 按显示颜色也有多种形式，主要有红色和绿色。 按亮度强弱可分为超亮、高亮和普亮。 正向压降一般为1.5～2V，额定电流为10mA，
(1)将98除以10，商(9)就是十位数，余数(8)就是个位数。 (2)查表5－1可得，9的显示字段码为0x90,而8的的显示字
段码为0x80。
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三、静态显示方式及其典型应用电路
LED数码管显示分类：静态显示方式和动态显示方式。
⑴ 静态显示方式，每一位字段码分别从I/O口（或输 出锁存器）输出，保持不变直至显示数据更新。
最大电流为40mA。
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二、LED数码管编码方式
表5-1 共阴和共阳LED数码管几种八段编码表
显示
共阴顺序小数点暗
共阳顺序小数点暗
数字 Dp g f e d c b a 16进制 Dp g f e d c b a 16进制
0 0 0 1 1 1 1 1 1 0x3F 1 1 0 0 0 0 0 0
0x80
9 0 1 1 0 1 1 1 1 0x6F 1 0 0 1 0 0 0 0
0x90
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显示数转换为显示字段码的步骤：
⑴ 从显示数中分离出显示的每一位数字 方法是将显示数除以十进制的权
⑵ 将分离出的数字转换为显示字段码 方法是采用数组查表
【例】已知要显示的数为98，试将其转换为2位共阳字段 码（顺序）。
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(三)、绘制电路原理图并仿真
1、用Keil编译器编译连接产生调试文件(.hex文件)
2、打开Proteus Professional软件。 3、从Proteus元件库中选取元器件。
[AT89C51(单片机) 、 CAP(电容) 、 CRYSTAL(晶振)、
由于在动态显示方式下，每位显示时间比较短， 为了达到足够的亮度，需要较大的瞬时电流，所以必 须加接驱动电路，如7406\7407\ULN2003A等或用分立 元件三极管作为驱动器。动态显示时，一般在每位上
持续点亮1～2ms，每隔20ms左右重复点亮一遍，重
复扫描时间不能超过40ms，这样就可实现稳定显示多
四、动态显示方式
动态显示电路 连结形式： ① 显示各位的所有 相同字段线连在一起， 共8段，由一个8位 I/O口控制。 ② 每一位的公共端 （共阳或共阴COM） 由另一个I/O口控制。
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多位LED数码管有字段码输入端a、b、c、d、e、 f、g、dp和位码输入端com1、com2…，只有在相应 位位码输入有效的前提下，相应位的字符才可被点亮。
0xC0
1 0 0 0 0 0 1 1 0 0x06 1 1 1 1 1 0 0 1
0xF9
2 0 1 0 1 1 0 1 1 0x5B 1 0 1 0 0 1 0 0
0xA4
3 0 1 0 0 1 1 1 1 0x4F 1 0 1 1 0 0 0 0
0xB0
4 0 1 1 0 0 1 1 0 0x66 1 0 0 1 1 0 0 1
1、并行扩展静态显示电路
注意：74LS377为带输出允许控制的8位锁存器，OE端为低电平， 且CLK端上升沿时，D端数据被锁存，从相应的Q端输出。
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2、BCD码输出静态显示电路
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注意：CD4511 是一个用于驱动 共阴极 LED 显示 器的BCD码-锁存/ 7段译码/驱动器， 其输入为数字的 8421 BCD，输出 为相应数字的显 示字段码， LE为 锁存控制端，低 电平有效。
位字符。
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LED动态显示实例
本例是应用AT89C51单片机实现秒表功能。设计要求：采 用4位共阳极LED设计4位数的LED动态显示电路，其功能为 0.1秒计时，从0开始，加到999.9秒时，自动归0片机采用AT89C51，系统时钟fosc=12MHz，LED显示器 为4位共阳极数码管，P0口为字段码输出，P2口为位码输出， 低电平有效，其具体参考电路如下图所示。
0x99
5 0 1 1 0 1 1 0 1 0x6D 1 0 0 1 0 0 1 0
0x92
6 0 1 1 1 1 1 0 1 0x7D 1 0 0 0 0 0 1 0
0x82
7 0 0 0 0 0 1 1 1 0x07 1 1 1 1 1 0 0 0
0xF8
8 0 1 1 1 1 1 1 1 0x7F 1 0 0 0 0 0 0 0
7、单击仿真启动按钮，全速运行程序。
8、观察并记录4位数码管的计时现象，注意观察是否能实现所
CAP-ELEC(电解电容)、RES(电阻)、 RESPACK-8 (排阻)、
7406 、7SEG-MPX4-CA (4位共阳极数码管) ]。
4、放置元器件、电源和地并连线。
5、设置元器件属性。按电路所需设置元器件的属性值。
6、加载目标代码文件。注意将Clock Frequency栏中的频率设
为12MHz。