1、江輝 由由PC機(jī)組成的測(cè)控系統(tǒng)充分利用機(jī)組成的測(cè)控系統(tǒng)充分利用PC機(jī)機(jī)的顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理、打印、網(wǎng)絡(luò)通信的顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理、打印、網(wǎng)絡(luò)通信能力，使測(cè)控系統(tǒng)的性能和靈活性得到大大能力，使測(cè)控系統(tǒng)的性能和靈活性得到大大提高。由于提高。由于PC機(jī)與外部測(cè)控接口電路的數(shù)機(jī)與外部測(cè)控接口電路的數(shù)據(jù)交換是通過(guò)據(jù)交換是通過(guò)PC機(jī)的各種總線進(jìn)行，故主機(jī)的各種總線進(jìn)行，故主機(jī)電路通常分：機(jī)電路通常分： 內(nèi)插式內(nèi)插式 外接式外接式 混合式混合式 由由PC機(jī)組成的測(cè)控系統(tǒng)充分利用機(jī)組成的測(cè)控系統(tǒng)充分利用PC機(jī)的顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理、打印、網(wǎng)絡(luò)機(jī)的顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理、打印、網(wǎng)絡(luò)通信能力，使測(cè)控系統(tǒng)的性能和靈

2、活性得通信能力，使測(cè)控系統(tǒng)的性能和靈活性得到大大提高。由于到大大提高。由于PC機(jī)與外部測(cè)控接口機(jī)與外部測(cè)控接口電路的數(shù)據(jù)交換是通過(guò)電路的數(shù)據(jù)交換是通過(guò)PC機(jī)的各種總線機(jī)的各種總線進(jìn)行，故主機(jī)電路通常分：進(jìn)行，故主機(jī)電路通常分：內(nèi)插式內(nèi)插式外接式外接式混合式混合式內(nèi)插式接口電路一般使用的是內(nèi)插式接口電路一般使用的是PC機(jī)的機(jī)的PCI總線總線、ISA總線總線、VESA總線總線、AGP總線總線。特點(diǎn)：構(gòu)成簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低；但特點(diǎn)：構(gòu)成簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低；但由于由于PC機(jī)擴(kuò)展槽數(shù)量有限，因而靈活性差。機(jī)擴(kuò)展槽數(shù)量有限，因而靈活性差。顯示器打印機(jī)鍵盤(pán)測(cè)量電路鼠標(biāo)控制電路PC主機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展槽 輸入

3、和輸出接口電路通過(guò)外部總線（如：輸入和輸出接口電路通過(guò)外部總線（如：RS232C、IEEE488、USB、IEEE1394等）等）與與PC機(jī)傳遞數(shù)據(jù)。這種方式構(gòu)成的測(cè)控系統(tǒng)機(jī)傳遞數(shù)據(jù)。這種方式構(gòu)成的測(cè)控系統(tǒng)靈活方便。靈活方便。顯示器打印機(jī)鍵盤(pán)測(cè)量電路鼠標(biāo)控制電路PC主機(jī)系統(tǒng)外接電箱 混合式是混合式是內(nèi)插式與內(nèi)插式與外接式的外接式的結(jié)合，這結(jié)合，這種方式靈種方式靈活方便、活方便、適用范圍適用范圍廣，可組廣，可組成復(fù)雜的成復(fù)雜的測(cè)控系統(tǒng)。測(cè)控系統(tǒng)。顯示器打印機(jī)鍵盤(pán)測(cè)量電路鼠標(biāo)控制電路PC主機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展槽外接電箱單片機(jī)的主機(jī)電路主要是指：?jiǎn)纹瑱C(jī)的主機(jī)電路主要是指：存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路外接外接I

4、/O接口（即接口（即I/O口擴(kuò)展）電路口擴(kuò)展）電路 微 處 理 器 MPU AB DB CB 內(nèi) 存 I/O 接口 1 I/O 接口 n 外設(shè) 1 外設(shè) n 主機(jī) 微機(jī)系統(tǒng) 微型計(jì)算機(jī)的控制核心是微處理器MPU（Microprosessor Unit），實(shí)際上，人們并不嚴(yán)格區(qū)分CPU和MPU的叫法，往往統(tǒng)稱為CPU。通常MPU、內(nèi)存和I/O接口是做在一塊印刷電路板上的（也有做在幾塊印刷電路板上的，如STD總線控制機(jī)），MPU一般是通過(guò)I/O接口與外部設(shè)備聯(lián)系，輸入/輸出操作往往是在CPU直接控制下完成的，如圖1-2所示。 微型計(jì)算機(jī)的組成微型計(jì)算機(jī)的組成 單片微型計(jì)算機(jī)的核心是微處理器MPU，

5、與一般微型計(jì)算機(jī)所不同的是它將微處理器、內(nèi)存、I/O接口、中斷邏輯、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等集成到一個(gè)集成電路芯片上，有的單片機(jī)還集成了A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等電路，如圖1-3所示。這種結(jié)構(gòu)特別適用于測(cè)控領(lǐng)域，因此，也稱其為微控制器（Microcontroller），簡(jiǎn)寫(xiě)為MCU，但國(guó)內(nèi)大多數(shù)人習(xí)慣上都叫單片機(jī).單片微型計(jì)算機(jī)的組成單片微型計(jì)算機(jī)的組成單單片片機(jī)機(jī)單單片片機(jī)機(jī)系系統(tǒng)統(tǒng) 作為單片機(jī)的一個(gè)典型系列，MCS-51是Intel公司1980年推出的8位單片機(jī)，長(zhǎng)期以來(lái)一直是單片機(jī)的主流機(jī)型，國(guó)內(nèi)應(yīng)用十分普遍。除MPU以外，其內(nèi)部集成了4個(gè)8位雙向并行接口，1個(gè)全雙工串行接口，23個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)

6、數(shù)器，1個(gè)兩級(jí)5個(gè)中斷源的中斷邏輯，128256字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM，一定容量的程序ROM（個(gè)別機(jī)型無(wú)片內(nèi)程序ROM）。其組成框圖如圖所示。 MCS-51系列單片機(jī)的組成系列單片機(jī)的組成 中斷控制邏輯 MPU 總線控制 振蕩電路 并行接口4個(gè) ROM RAM 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 串行接口1個(gè) MCS-51系列單片機(jī)組成原理系列單片機(jī)組成原理 MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) Intel公司推出的MCS-51系列單片機(jī)采用模塊式結(jié)構(gòu)，其基本型為8051，這一系列各種加強(qiáng)型單片機(jī)都是以8051為內(nèi)核，增加一定的新功能后組成的，所以它們與8051完全兼容。8051是MCS-51系列單片機(jī)中較

7、早的典型產(chǎn)品，它包括三種形式的芯片：8031、8051、8751。這三種形式的區(qū)別在于8031無(wú)片內(nèi)ROM、8051有片內(nèi)掩膜ROM、8751有片內(nèi)EPROM。 1微處理器微處理器 CPU由運(yùn)算器和控制器組成。運(yùn)算器（即算術(shù)邏輯單元ALU）負(fù)責(zé)執(zhí)行所有的算術(shù)邏輯運(yùn)算，控制器負(fù)責(zé)對(duì)指令代碼進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生各種控制信號(hào)，從而完成指令操作。2輸入輸入/輸出接口輸出接口 8051內(nèi)部共有4個(gè)雙向8位并行I/O接口P0P3，1個(gè)全雙工串行接口（借用并口P3引腳）。通常P0口為數(shù)據(jù)/地址低8位分時(shí)復(fù)用，P1口為通用I/O接口，P2口為地址高8位，P3口為雙功能接口，這4個(gè)并行口都具有內(nèi)部鎖存器。串行接口內(nèi)帶

8、有緩沖器。3片內(nèi)存儲(chǔ)器片內(nèi)存儲(chǔ)器 8051片內(nèi)有128字節(jié)的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器SDAM作為片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用，字節(jié)地址為00H7FH。還有21個(gè)特殊功能寄存器（SFR），用于各種編程控制，字節(jié)地址為80HFFH（占用其中21個(gè)地址）。 4定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 8051單片機(jī)片內(nèi)具有兩個(gè)16位加法計(jì)數(shù)器，分別為T0和T1。用于各種定時(shí)和對(duì)外部事件計(jì)數(shù)。5中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng) 8051單片機(jī)內(nèi)的中斷邏輯具有5個(gè)中斷源，兩個(gè)優(yōu)先級(jí)。每個(gè)中斷源都被設(shè)置了固定的入口地址，響應(yīng)中斷時(shí)能自動(dòng)轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)中斷源的入口地址執(zhí)行程序，使編程得到簡(jiǎn)化。6其他電路其他電路 8051單片機(jī)內(nèi)部含有振蕩電路，只需外接適當(dāng)頻

9、率的晶體振蕩器作為振蕩源，振蕩信號(hào)經(jīng)內(nèi)部電路整形作為單片機(jī)的主頻信號(hào)。當(dāng)然，也可用外部脈沖信號(hào)作為主頻信號(hào)。 2.3 MCS-51系列單片機(jī)引腳功能系列單片機(jī)引腳功能 MCS-51系列單片機(jī)大多數(shù)采用40引腳雙列直插式（DIP）封裝形式 ，采用 CHMOS 工藝制造的80C51/80C31還有44引腳的方形封裝形式。 MCS-51引腳配置引腳配置 MCS-51邏輯框圖邏輯框圖 I/O引腳和引腳和I/O端口端口 P0.7P0.0：P0口是一個(gè)漏極開(kāi)路型準(zhǔn)雙向I/O口。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是數(shù)據(jù)總線和地址總線低8位分時(shí)復(fù)用的接口；在EPROM編程時(shí)，它接收指令字節(jié)；在驗(yàn)證程序時(shí)，輸出指令字節(jié)，并

10、要求外接上拉電阻。P1.7P1.0：P1口是帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，它是通用I/O端口。在EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低8位地址。P2.7P2.0：P2口是帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址；在對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收高8位地址。P3.7P3.0：P3口是帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，它是雙功能I/O端口。除基本輸入/輸出功能外，每個(gè)引腳還有專用功能，其專用引腳功能見(jiàn)書(shū)上表2-2所示。 復(fù)位引腳復(fù)位引腳RST/VPD（1）復(fù)位功能RST：?jiǎn)纹瑱C(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的。在振蕩信號(hào)正常運(yùn)行情況下，只要RST引腳保持兩個(gè)機(jī)器周期以

11、上時(shí)間的高電平，系統(tǒng)就能復(fù)位。（2）備用電源功能VPD：當(dāng)Vcc掉電時(shí)，在Vcc下降到操作系統(tǒng)允許極限之前，RST/ VPD引腳接上備用電源，向內(nèi)部RAM供電，這時(shí)系統(tǒng)處于一種低功耗方式。 時(shí)鐘引腳：時(shí)鐘引腳：XTAL1和XTAL2是MCS-51系列單片機(jī)的時(shí)鐘引腳。主電源引腳主電源引腳1Vcc：+5V工作電壓。正常工作時(shí)Vcc引腳接+5V電源電壓。2Vss：接地端。正常工作時(shí)Vss引腳接地。ALE： 地址鎖存允許控制信號(hào)PSEN：片外程序存儲(chǔ)器讀控制信號(hào)RD：片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀控制信號(hào)WR：片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)控制信號(hào)EA：程序存儲(chǔ)器選擇 本節(jié)介紹本節(jié)介紹8051單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)，主單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)

12、展技術(shù)，主要介紹一下要介紹一下2點(diǎn)：點(diǎn)： 1、存儲(chǔ)器的擴(kuò)展、存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 2、 I/O接口擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)接口擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 地址總線：P0低低8位位 P2高高8位位數(shù)據(jù)總線：P0控制總線：RD、WR、 ALE、 PSEN ( 讀、 寫(xiě)、 地址鎖存允許、 外部ROM讀選通）MCS51單片機(jī)的P0口，是一個(gè)地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口。即在某些時(shí)鐘周期時(shí)， P0口傳送低八位地址，這時(shí)ALE為高電平有效 ； 而在其它時(shí)鐘周期時(shí)傳送數(shù)據(jù)， 這時(shí)ALE為無(wú)效的低電平。利用P0口輸出低八位地址和ALE同時(shí)有效的條件，即可用鎖存器（74LS373）把低八位地址鎖存下來(lái)。所以系統(tǒng)的低八位地址是從鎖存器輸出端送出的. 而P

13、0口本身則又可直接傳送數(shù)據(jù)。高八位地址總線則是直接由P2口組成的。CPU的每一條控制信號(hào)引腳的組合，即構(gòu)成了控制總線。8位位地址鎖存器地址鎖存器 74LS373、8282一.擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器電路：8031擴(kuò)展2KB EPROMIntel 2716 常用EPROM芯片：Intel 2716(2K8位)、2732(4KB)、2764(8KB)、27128(16KB)、27256(32KB)、27512(64KB)。INTEL公司62系列MOS型靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器產(chǎn)品有：6264，62128，62256，62512等 在在8051單片機(jī)外部擴(kuò)展單片機(jī)外部擴(kuò)展8K字節(jié)程序存儲(chǔ)器字節(jié)程序存儲(chǔ)器2764的連接圖

14、的連接圖在在8051單片機(jī)外部擴(kuò)展一片單片機(jī)外部擴(kuò)展一片8K字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264的連接圖的連接圖系統(tǒng)擴(kuò)展選址方法系統(tǒng)擴(kuò)展選址方法1、線選法：、線選法：利用單片機(jī)的一根空閑高位地址線利用單片機(jī)的一根空閑高位地址線(通常采用通常采用P2的的某根口線某根口線)選中一個(gè)外部擴(kuò)展選中一個(gè)外部擴(kuò)展I/O端口芯片，若要端口芯片，若要選中某個(gè)芯片工作，將對(duì)應(yīng)芯片的片選信號(hào)端設(shè)選中某個(gè)芯片工作，將對(duì)應(yīng)芯片的片選信號(hào)端設(shè)為低電平，其它未被選中芯片的片選信號(hào)端設(shè)為為低電平，其它未被選中芯片的片選信號(hào)端設(shè)為高電平，從而保證只選中指定的芯片工作。高電平，從而保證只選中指定的芯片工作。 優(yōu)點(diǎn)：不需要地址譯

15、碼器，可以節(jié)省器件，減小優(yōu)點(diǎn)：不需要地址譯碼器，可以節(jié)省器件，減小 體積，降低成本體積，降低成本 缺點(diǎn)：可尋址的器件數(shù)目受到很大限制，而且地缺點(diǎn)：可尋址的器件數(shù)目受到很大限制，而且地 址空間不連續(xù)，這些都會(huì)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)址空間不連續(xù)，這些都會(huì)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái) 不便。不便。線選法進(jìn)行外部擴(kuò)展舉例線選法進(jìn)行外部擴(kuò)展舉例 6264的地址范圍：的地址范圍：高高8位位地址變化范圍地址變化范圍 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 1 1 0 低低8位位地址變化范圍：地址變化范圍：P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 由此可

16、得由此可得6264的地址范圍為：的地址范圍為：C000HDFFFH。8255的地址范圍：的地址范圍： 高高8位地址變化范圍位地址變化范圍 ：P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 1 0 1 1 1 1 1 1低低8位地址變化范圍：位地址變化范圍：P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 1 1 1 1 1 1 由此可得由此可得8255的地址范圍為：的地址范圍為：BFFCHBFFFH。0832的地址：的地址：高高8位地址變化范圍：位地址變化范圍： P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1

17、P2.0 0 1 1 1 1 1 1 1 低低8位地址變化范圍：位地址變化范圍： P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 1 1 1 1 1 1 1 1由此可得由此可得0832的地址為：的地址為：7FFFH。 2、地址譯碼法 對(duì)于容量較大的存儲(chǔ)器或I/O端口較多的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行外部擴(kuò)展，當(dāng)芯片所需要的片選信號(hào)多于可利用的高位地址線時(shí)，就需要采用地址譯碼法。地址譯碼法必須采用地址譯碼器，常用的地址譯碼器有3-8譯碼器74LS138、雙2-4譯碼器74LS139等。擴(kuò) 展 器 件片內(nèi)字節(jié)地址數(shù)地址編碼62648K0000H1FFFH825543FFCH3

18、FFFH083217FFFH825549FFCH9FFFH地址譯碼進(jìn)行外部擴(kuò)展舉例CE地址（AD7AD0）A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0寄 存 器X X X X X 0 0 0X X X X X 0 0 1X X X X X 0 1 0X X X X X 0 1 1X X X X X 1 0 0X X X X X 1 0 1 *內(nèi)部命令/狀態(tài)寄存器 A口（PA7PA0） B口（PB7PB0） C口（PC5PC0） 定時(shí)器低8位 定時(shí)器高6位和2位計(jì)時(shí)器方式位MIO/三、三、8155的的RAM和和I/O口尋址口尋址8155在8051系統(tǒng)中的RAM和I/O口是按外部存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址的

19、,為16位地址。其高8位提供 和 輸入信號(hào)。低8位地址由8051的P0口送到8155芯片地址線AD0AD7確定。當(dāng) 為0時(shí)，單片機(jī)對(duì)8155RAM讀/寫(xiě)，RAM低8位編址為00HFFH；當(dāng) 為1時(shí)，單片機(jī)對(duì)I/O口進(jìn)行讀寫(xiě)，8155內(nèi)部I/O及定時(shí)器的低8位編址如表MIO/MIO/MCS51MCS51芯片和芯片和 81558155的連接和編程的連接和編程1、連接方法、連接方法P2.7*P2.4P2.7*P2.42764地址：地址：0000H1FFFH，8KB6116（1）地址：）地址：8000H87FFH， 2KB6116（2）地址；）地址；9000H97FFH， 2KB8155地址：地址：I

20、/O口：口：0100H0103H，4B RAM：0000H00FFH，256B微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)通常都要有人機(jī)對(duì)話微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)通常都要有人機(jī)對(duì)話功能，這個(gè)功能有兩方面的含義：一是功能，這個(gè)功能有兩方面的含義：一是操作人員能向微機(jī)發(fā)布命令和輸入數(shù)據(jù)；操作人員能向微機(jī)發(fā)布命令和輸入數(shù)據(jù)；二是微機(jī)能向操作人員報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)和二是微機(jī)能向操作人員報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果。前一功能主要是通過(guò)測(cè)控系運(yùn)行結(jié)果。前一功能主要是通過(guò)測(cè)控系統(tǒng)操作面板上的鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，后一功統(tǒng)操作面板上的鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，后一功能主要是通過(guò)顯示、記錄和報(bào)警等裝置能主要是通過(guò)顯示、記錄和報(bào)警等裝置實(shí)現(xiàn)的。本節(jié)介紹微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)的人實(shí)現(xiàn)的。本節(jié)

21、介紹微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)的人機(jī)接口及程序。機(jī)接口及程序。 測(cè)控系統(tǒng)中常用的顯示器件有：發(fā)光二測(cè)控系統(tǒng)中常用的顯示器件有：發(fā)光二極管（簡(jiǎn)稱極管（簡(jiǎn)稱LED）和液晶顯示器（簡(jiǎn)稱）和液晶顯示器（簡(jiǎn)稱LCD），在不帶微機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)中，這），在不帶微機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)中，這些數(shù)字顯示器通常與些數(shù)字顯示器通常與BCD碼輸出的碼輸出的A/D轉(zhuǎn)換器連接，而在微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)換器連接，而在微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)中，這些數(shù)字顯示器通常與微機(jī)接口連接。這些數(shù)字顯示器通常與微機(jī)接口連接。 LEDLED（發(fā)光二極管）顯示器件的工作電壓低、功耗（發(fā)光二極管）顯示器件的工作電壓低、功耗小、工作溫度范圍寬（小、工作溫度范圍寬（3030858

22、5）、壽命長(zhǎng)、）、壽命長(zhǎng)、成本低、機(jī)械強(qiáng)度高、亮度中等、易于與成本低、機(jī)械強(qiáng)度高、亮度中等、易于與TTLTTL數(shù)字?jǐn)?shù)字邏輯電路連接。邏輯電路連接。7 7段段LEDLED顯示器的段排列結(jié)構(gòu)如圖顯示器的段排列結(jié)構(gòu)如圖a a所示，圖所示，圖b b、c c給給出共陰及共陽(yáng)極出共陰及共陽(yáng)極7 7段段LEDLED顯示電路。對(duì)于共陰顯示電路。對(duì)于共陰LEDLED來(lái)來(lái)說(shuō)，如果當(dāng)某個(gè)字段的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字說(shuō)，如果當(dāng)某個(gè)字段的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。若陽(yáng)極為低電平，則該字段不亮。對(duì)段就點(diǎn)亮。若陽(yáng)極為低電平，則該字段不亮。對(duì)于共陽(yáng)于共陽(yáng)LEDLED則剛好相反。利用則剛好相反。利用7 7段段LEDLED

23、顯示器顯示數(shù)顯示器顯示數(shù)字或字母，需要設(shè)計(jì)一個(gè)字型碼。字或字母，需要設(shè)計(jì)一個(gè)字型碼。1.1.段碼式段碼式LEDLED顯示原理與接口顯示原理與接口結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 由由7個(gè)個(gè)LED構(gòu)成的構(gòu)成的“日日”字形字形7段（或段（或8段）顯示段）顯示器器;由由12個(gè)個(gè)LED構(gòu)成的構(gòu)成的“田田”字形顯示器字形顯示器;由由16個(gè)個(gè)LED構(gòu)成的構(gòu)成的“米米”字形顯示器等。字形顯示器等。LED數(shù)碼字符顯示器由數(shù)個(gè)數(shù)碼字符顯示器由數(shù)個(gè)LED組成一個(gè)陣列組成一個(gè)陣列,封封裝于一個(gè)管殼內(nèi)。裝于一個(gè)管殼內(nèi)。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回工作原理工作原理 為了適用于不同的驅(qū)動(dòng)方式為了適用于不同的驅(qū)動(dòng)方式,每種結(jié)構(gòu)每種結(jié)構(gòu)形式又有共陽(yáng)極和共陰極

24、兩種產(chǎn)品類型。形式又有共陽(yáng)極和共陰極兩種產(chǎn)品類型。(b) 共陽(yáng)極共陽(yáng)極 (a) 共陰極共陰極 (c) 外型及引腳外型及引腳下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 如下表所示，字型碼是單字節(jié)結(jié)構(gòu)，對(duì)于如下表所示，字型碼是單字節(jié)結(jié)構(gòu)，對(duì)于共陰極共陰極7段段LED顯示器而言，數(shù)字顯示器而言，數(shù)字0的字型碼為的字型碼為3FH，數(shù)字，數(shù)字1的字型碼為的字型碼為06H。D7D6D5D4D3D2D1D0DPgfcdcba段碼位與顯示段碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系LEDLED顯示宇符與段碼的關(guān)系顯示宇符與段碼的關(guān)系字符字符共陰極共陰極段碼段碼共陽(yáng)極共陽(yáng)極段碼段碼字符字符共陰極共陰極段碼段碼共陽(yáng)極共陽(yáng)極段碼段碼0 03FH3FHC0HC0HA A

25、77H77H88H88H1 106H06HF9HF9HB B7CH7CH83H83H2 25BH5BHA4HA4HC C39H39HC6HC6H3 34FH4FHB0HB0HD D5EH5EHA1HA1H4 466H66H99H99HE E79H79H86H86H5 56DH6DH92H92HF F71H71H8EH8EH6 67DH7DH82H82HH H76H76H09H09H7 707H07HF8HF8HP P73H73H8CH8CH8 87FH7FH80H80HU U3EH3EHC1HC1H9 96FH6FH90H90H滅滅00H00HFFHFFH下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 14段段LED顯示

26、器的段排列如顯示器的段排列如圖所示。經(jīng)適當(dāng)?shù)慕M合，可顯示圖所示。經(jīng)適當(dāng)?shù)慕M合，可顯示數(shù)字和數(shù)字和26個(gè)英文字母的大寫(xiě)與小個(gè)英文字母的大寫(xiě)與小寫(xiě)。字形代碼需占用雙字節(jié)，如寫(xiě)。字形代碼需占用雙字節(jié)，如表所示。表所示。14段段LED顯示器也分為顯示器也分為共陰極與共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。對(duì)于共陰極與共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。對(duì)于共陰極共陰極14段段LED顯示器而言，數(shù)顯示器而言，數(shù)字字8的字形代碼為的字形代碼為813FH，字符，字符M的字形代碼為的字形代碼為0A36H。onmlkjihdpfedcba段碼式段碼式LEDLED顯示與接口顯示與接口(1)(1)靜態(tài)顯示方式靜態(tài)顯示方式靜態(tài)顯示系統(tǒng)在每一次顯示輸出后能夠保持

27、顯示不變靜態(tài)顯示系統(tǒng)在每一次顯示輸出后能夠保持顯示不變,僅在待顯數(shù)碼需要改變時(shí)僅在待顯數(shù)碼需要改變時(shí),才更新其數(shù)字顯示器中鎖才更新其數(shù)字顯示器中鎖存的內(nèi)容。存的內(nèi)容。 顯示某一字符時(shí)顯示某一字符時(shí),相應(yīng)段的相應(yīng)段的LED恒定導(dǎo)通或截止恒定導(dǎo)通或截止,使所使所顯示字符的字段連續(xù)發(fā)光。顯示字符的字段連續(xù)發(fā)光。每位數(shù)碼管都應(yīng)有各自的驅(qū)動(dòng)器件每位數(shù)碼管都應(yīng)有各自的驅(qū)動(dòng)器件,往往選擇帶鎖存往往選擇帶鎖存功能的器件功能的器件,用以鎖存各自待顯示數(shù)碼。用以鎖存各自待顯示數(shù)碼。功耗大功耗大,當(dāng)顯示的位數(shù)較多時(shí)當(dāng)顯示的位數(shù)較多時(shí),占用的占用的I/O口較口較多多優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)亮度高亮度高,控制程序簡(jiǎn)單控制程序簡(jiǎn)單,顯示

28、穩(wěn)定可靠顯示穩(wěn)定可靠缺點(diǎn)缺點(diǎn)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回LED靜態(tài)顯示電路原理圖靜態(tài)顯示電路原理圖下 頁(yè)上 頁(yè)返 回(2)(2)動(dòng)態(tài)顯示方式動(dòng)態(tài)顯示方式所有位的段選線并聯(lián)起來(lái)所有位的段選線并聯(lián)起來(lái),由一個(gè)由一個(gè)8位位I/O口控制口控制,而各而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的I/O線控制線控制,形成形成各位的輪流選通各位的輪流選通,即即LED顯示器分時(shí)輪流工作顯示器分時(shí)輪流工作,每次只每次只能使一個(gè)器件顯示能使一個(gè)器件顯示1ms5ms。由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)。由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象和發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)象和發(fā)光二極管的余輝效應(yīng),仍感覺(jué)所有的器件都在仍感覺(jué)所有的器件都在同時(shí)顯示同時(shí)顯

29、示,達(dá)到穩(wěn)定的視覺(jué)效果。達(dá)到穩(wěn)定的視覺(jué)效果。 在實(shí)際應(yīng)用中常采用定時(shí)中斷掃描方式,這種方式是每隔一定時(shí)間(如1 ms) 讓一位數(shù)碼管顯示,假設(shè)有8位數(shù)碼管,顯示掃描周期為8ms。程序控制掃描和定時(shí)中斷掃描。實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)方法下 頁(yè)上 頁(yè)返 回LED動(dòng)態(tài)顯示電路（1）共陰極接法）共陰極接法（2）P1：段碼；：段碼； （3） P3.4-P3.7：位碼：位碼（4）經(jīng)）經(jīng)74LS244提供提供LED相應(yīng)段的驅(qū)動(dòng)電流相應(yīng)段的驅(qū)動(dòng)電流,送到各個(gè)顯示器的段碼送到各個(gè)顯示器的段碼(5)經(jīng)經(jīng)6反向驅(qū)動(dòng)器反向驅(qū)動(dòng)器75LS04,使位碼使位碼1有效。有效。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回靜態(tài)顯示（各位同時(shí)顯示）動(dòng)態(tài)顯示（逐位輪流顯

30、示）每位LED顯示塊的段選端分別接一個(gè)8位鎖存器/驅(qū)動(dòng)器。應(yīng)并接到同一個(gè)8位I/O口或鎖存器/驅(qū)動(dòng)器各位LED顯示塊的位選端應(yīng)連在一起共陽(yáng)極時(shí)固定接+5V共陰極時(shí)固定接地 （2）從要顯示數(shù)字的BCD碼轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的段選碼（稱為譯碼）的方式譯碼方式硬件譯碼軟件譯碼微機(jī)輸出顯示數(shù)字的BCD碼通過(guò)查表軟件得到的段選碼顯示器段選端接口鎖存器/譯碼器/驅(qū)動(dòng)器鎖存器/驅(qū)動(dòng)器(無(wú)譯碼器)3、LED顯示器接口電路 硬件譯碼接口軟件譯碼接口靜態(tài)顯示段選端接口每位各接一組“鎖存器/譯碼器/驅(qū)動(dòng)器”每位各接一組“鎖存器/驅(qū)動(dòng)器”位選端接口共陽(yáng)極時(shí)各位位選端都接+5V，共陰極時(shí)各位位選端都接地動(dòng)態(tài)顯示段選端接口各位共接

31、一組“鎖存器/譯碼器/驅(qū)動(dòng)器”各位共接一組“鎖存器/驅(qū)動(dòng)器”位選端接口每位位選端各接“譯碼器/驅(qū)動(dòng)器”的一位驅(qū)動(dòng)端4、常用接口器件：、常用接口器件：（1）段選端接口器件）段選端接口器件BCD-7段譯碼器段譯碼器MC14558BCD-7段譯碼段譯碼/驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器MC14547BCD-7段鎖存段鎖存/譯碼譯碼/驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器MC14513、MC14495以及以及9368，并行輸入并行輸入4位位LED靜態(tài)顯示鎖存靜態(tài)顯示鎖存/譯碼譯碼/驅(qū)動(dòng)器接口芯片驅(qū)動(dòng)器接口芯片ICM7212串入并出移位寄存器串入并出移位寄存器74LS164(適用于軟件譯碼適用于軟件譯碼) （2）動(dòng)態(tài)顯示位選端接口器件）動(dòng)態(tài)顯示位選

32、端接口器件 3-8譯碼器譯碼器74LS138(3) 動(dòng)態(tài)顯示動(dòng)態(tài)顯示(段選位選段選位選)接口器件接口器件串行輸入串行輸入4位位LED動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)接口芯片動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)接口芯片MC14499 8155 發(fā)光二極管在適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電流作用下，才能得發(fā)光二極管在適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電流作用下，才能得到需要的亮度。到需要的亮度。LED是恒壓元件，正向電壓一般為是恒壓元件，正向電壓一般為1.22.4V。調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路即選取限流電阻。調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路即選取限流電阻R，應(yīng)使，應(yīng)使LED的工作電流在的工作電流在1020mA。也可用試驗(yàn)方法，。也可用試驗(yàn)方法，改變限流電阻，得到適合亮度。發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)改變限流電阻，得到適合亮度。發(fā)

33、光二極管的驅(qū)動(dòng)方式有兩種。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方法：對(duì)要顯示段始終通以方式有兩種。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方法：對(duì)要顯示段始終通以額定電流。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方法：對(duì)要顯示段通以矩形脈額定電流。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方法：對(duì)要顯示段通以矩形脈沖電流。為保證足夠的顯示亮度，應(yīng)施加脈沖電流沖電流。為保證足夠的顯示亮度，應(yīng)施加脈沖電流幅度為額定電流的數(shù)倍。為實(shí)現(xiàn)這種顯示方式，各幅度為額定電流的數(shù)倍。為實(shí)現(xiàn)這種顯示方式，各位位LED數(shù)碼管的段選端應(yīng)并接在一起，由同一個(gè)數(shù)碼管的段選端應(yīng)并接在一起，由同一個(gè)8位位I/O口或鎖存器口或鎖存器/驅(qū)動(dòng)器控制，而各位數(shù)碼管的位驅(qū)動(dòng)器控制，而各位數(shù)碼管的位選端分別由相應(yīng)的選端分別由相應(yīng)的I/O口線或鎖存器控制?？诰€或

34、鎖存器控制。 后面是用硬件譯碼電路構(gòu)成的靜態(tài)顯示電路，此處采后面是用硬件譯碼電路構(gòu)成的靜態(tài)顯示電路，此處采用了用了MC14495和和74LS138進(jìn)行譯碼驅(qū)動(dòng)。進(jìn)行譯碼驅(qū)動(dòng)。MC14495內(nèi)帶內(nèi)帶4位輸入鎖存器、譯碼器和驅(qū)動(dòng)器，但一個(gè)位輸入鎖存器、譯碼器和驅(qū)動(dòng)器，但一個(gè)MC14495只能與只能與一位顯示塊接口，所以需要采用一位顯示塊接口，所以需要采用8個(gè)個(gè)MC14495和和LED顯示顯示塊才能構(gòu)成的塊才能構(gòu)成的8位位LED靜態(tài)顯示器電路。靜態(tài)顯示器電路。MC14495的的BCD碼輸入端掛接在數(shù)據(jù)總線上，每?jī)善唤M，每組形成一個(gè)碼輸入端掛接在數(shù)據(jù)總線上，每?jī)善唤M，每組形成一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)單元，各字

35、節(jié)單元由數(shù)據(jù)字節(jié)單元，各字節(jié)單元由38譯碼器輸出的譯碼信號(hào)譯碼器輸出的譯碼信號(hào)進(jìn)行尋址。譯碼器的輸出受進(jìn)行尋址。譯碼器的輸出受WR控制，只有向這些字節(jié)單控制，只有向這些字節(jié)單元中寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，譯碼器才譯出地址選通信號(hào)，將數(shù)據(jù)總線元中寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，譯碼器才譯出地址選通信號(hào)，將數(shù)據(jù)總線上的兩位上的兩位BCD碼打入到相應(yīng)的碼打入到相應(yīng)的MC14495芯片鎖存器中，芯片鎖存器中，從而使兩位從而使兩位LED同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的顯示。這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的顯示。這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編程容易。編程容易。 由由MC14495構(gòu)成的構(gòu)成的8位靜態(tài)位靜態(tài)LED顯示器顯示器 利用軟件譯碼構(gòu)成的靜態(tài)顯示電路，如利用軟件譯碼

36、構(gòu)成的靜態(tài)顯示電路，如后圖所示，后圖所示，8031的串行口工作方式的串行口工作方式0時(shí)，為時(shí)，為移位寄存器方式。圖中利用移位寄存器方式。圖中利用6片串入并出的片串入并出的移位寄存器移位寄存器74LS164作為作為6位靜態(tài)顯示器的位靜態(tài)顯示器的顯示輸出口，欲顯示的顯示輸出口，欲顯示的8位段碼即字型碼通位段碼即字型碼通過(guò)軟件譯碼產(chǎn)生，并由過(guò)軟件譯碼產(chǎn)生，并由RXD串行送出去，串行送出去，這樣，主程序可不必掃描顯示器，從而這樣，主程序可不必掃描顯示器，從而CPU能用于其它工作。能用于其它工作。 圖圖3-3-4 軟件譯碼靜態(tài)顯示器接口實(shí)例軟件譯碼靜態(tài)顯示器接口實(shí)例 START: SETB P1.7 ;

37、 開(kāi)放顯示器傳送控制開(kāi)放顯示器傳送控制 MOV R1,#06H MOV R0,#00H ;字型碼首地址偏移量字型碼首地址偏移量 MOV DPTR,#TABLOOP: MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR ;取出字型碼取出字型碼 MOV SBUF,A ;發(fā)送發(fā)送WAIT: JNB TI,WAIT ;等待一幀發(fā)送完畢等待一幀發(fā)送完畢 CLR TI INC R0 ;指向下一個(gè)字型碼指向下一個(gè)字型碼 DJNZ R1,LOOP CLR P1.7 ;關(guān)閉顯示器傳送控制關(guān)閉顯示器傳送控制TAB: DB 06H,4FH,3FH,7FH,40H,73H顯示“P-8031” 由由MC14558構(gòu)成的構(gòu)成的

38、8位動(dòng)態(tài)位動(dòng)態(tài)LED顯示器顯示器 用用MC14499構(gòu)成的構(gòu)成的4位動(dòng)態(tài)位動(dòng)態(tài)LED顯示器顯示器 用用8155實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)8位動(dòng)態(tài)位動(dòng)態(tài)LED顯示器顯示器 LCD（Liquid Crystal Digit）具有耗電低（）具有耗電低（mW/cm2），驅(qū)動(dòng)），驅(qū)動(dòng)電壓低（電壓低（幾伏），結(jié)構(gòu)空間小而有效顯示面積大、體薄幾伏），結(jié)構(gòu)空間小而有效顯示面積大、體薄物輕等優(yōu)點(diǎn)。為智能化測(cè)控儀器設(shè)計(jì)提供良好條件。物輕等優(yōu)點(diǎn)。為智能化測(cè)控儀器設(shè)計(jì)提供良好條件。從顯示原理上講，驅(qū)動(dòng)電壓為交、直流均可，通常采用交流驅(qū)從顯示原理上講，驅(qū)動(dòng)電壓為交、直流均可，通常采用交流驅(qū)動(dòng)。應(yīng)注意交流顯示頻率信號(hào)的對(duì)稱性，嚴(yán)格限制其直

39、流分量動(dòng)。應(yīng)注意交流顯示頻率信號(hào)的對(duì)稱性，嚴(yán)格限制其直流分量在在100mv以下。由于以下。由于LCD顯示器是容性負(fù)載，工作頻率越高，顯示器是容性負(fù)載，工作頻率越高，消耗功率就越大，且對(duì)比度也變差，所以宜采用低頻工作。低消耗功率就越大，且對(duì)比度也變差，所以宜采用低頻工作。低頻下限值由人的視覺(jué)特性決定，一般選用頻下限值由人的視覺(jué)特性決定，一般選用50100Hz。從對(duì)比。從對(duì)比度方面考慮，取方波的效果最好。度方面考慮，取方波的效果最好。 后圖為交流驅(qū)動(dòng)后圖為交流驅(qū)動(dòng)LCD顯示器原理圖。顯示器原理圖。顯示頻率信號(hào)一方面直接加到顯示頻率信號(hào)一方面直接加到LCD公共電極公共電極B上，另一方面還通過(guò)異或門間

40、接加到上，另一方面還通過(guò)異或門間接加到LCD顯示段電極顯示段電極S上。此時(shí)，只需控制異或門輸上。此時(shí)，只需控制異或門輸入控制端入控制端A的電平，就能控制的電平，就能控制LCD顯示器的顯示器的亮度。當(dāng)亮度。當(dāng)A端為端為“0”電平時(shí)，電平時(shí)，S端與端與B端同端同相位，這時(shí)相位，這時(shí)LCD顯示器兩端的相對(duì)電位差為顯示器兩端的相對(duì)電位差為零，零，LCD顯示器熄滅；當(dāng)顯示器熄滅；當(dāng)A端為端為“1”電平時(shí)，電平時(shí)，S端與端與B端反相位，這時(shí)端反相位，這時(shí)LCD顯示器兩端的顯示器兩端的相對(duì)電位差如果大于相對(duì)電位差如果大于LCD顯示器的閾值電壓，顯示器的閾值電壓，LCD顯示器發(fā)光。顯示器發(fā)光。 LCD 顯示器

41、工作原理顯示器工作原理 2、LCD與LED的比較 LCD與LED的相同點(diǎn)都是筆段顯示，都需要譯碼（硬件譯碼或軟件譯碼）。 LCD與LED的不同點(diǎn)： LED顯示器LCD顯示器顯示機(jī)理發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光液晶的電光效應(yīng)筆段顯示條件筆段電極與公共電極之間加直流電壓筆段電極與公共電極之間加方波電壓公共電極接高電平或低電平接方波電壓驅(qū)動(dòng)接口電路不要方波信號(hào)（如ICM7212）需要方波信號(hào)(如ICM7211)七段七段LCD顯示電路顯示電路 后圖所示為采用硬件譯碼器的后圖所示為采用硬件譯碼器的LCD驅(qū)動(dòng)接口。驅(qū)動(dòng)接口。LCD顯示器顯示器采用采用4N07。4N07的工作電壓為的工作電壓為36V，閾值電壓為，閾值

42、電壓為1.5V，工作頻率為工作頻率為50200Hz，采用靜態(tài)工作方式，譯碼器驅(qū)動(dòng)，采用靜態(tài)工作方式，譯碼器驅(qū)動(dòng)器采用器采用MC14543。MC14543是帶鎖存器的是帶鎖存器的CMOS型譯碼型譯碼啟動(dòng)器，可以將輸入的啟動(dòng)器，可以將輸入的4位位BCD碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為7段顯示碼輸段顯示碼輸出。驅(qū)動(dòng)方式由出。驅(qū)動(dòng)方式由PH端控制，在驅(qū)動(dòng)端控制，在驅(qū)動(dòng)LCD時(shí)，時(shí)，PH端輸入顯端輸入顯示方波信號(hào)。示方波信號(hào)。LD是內(nèi)部鎖存器選通，是內(nèi)部鎖存器選通，LD為高電平時(shí)，允為高電平時(shí)，允許許AD端輸入端輸入BCD 碼數(shù)據(jù)；碼數(shù)據(jù)；LD為低電平時(shí)，鎖存輸入數(shù)為低電平時(shí)，鎖存輸入數(shù)據(jù)。據(jù)。BI端是消隱控制

43、，端是消隱控制，BI端為高電平時(shí)消隱，即輸出端端為高電平時(shí)消隱，即輸出端ag端輸出信號(hào)的相位與端輸出信號(hào)的相位與PH端相同。圖中，每塊端相同。圖中，每塊MC14543各驅(qū)動(dòng)一位各驅(qū)動(dòng)一位LCD，BCD碼輸入端碼輸入端AD接到接到8031的的P1.0P1.3，鎖存器選通端，鎖存器選通端LD分別接到分別接到P1.4P1.7，由，由P1.4P1.7分別控制分別控制4塊塊MC14543輸入輸入BCD碼。碼。MC14543的相位端的相位端PH接到接到8031的的P3.7，由，由P3.7端提供一個(gè)顯示用端提供一個(gè)顯示用的低頻方波信號(hào)。這個(gè)方波信號(hào)同時(shí)也提供給的低頻方波信號(hào)。這個(gè)方波信號(hào)同時(shí)也提供給LCD顯

44、示器顯示器的公共端的公共端COM。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回MC14543的引腳接口電路接口電路: 4N074位位LCD顯示器顯示器 MC14543LCD的鎖存的鎖存/譯碼譯碼/驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器 P3.7提供方波信號(hào)給提供方波信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器和顯示器的公共電極驅(qū)動(dòng)器和顯示器的公共電極硬件譯碼靜態(tài)硬件譯碼靜態(tài)LCD顯示實(shí)例顯示實(shí)例動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)LCD驅(qū)動(dòng)接口驅(qū)動(dòng)接口鍵盤(pán)的種類：鍵盤(pán)上閉合鍵的識(shí)別是由專用 硬件實(shí)現(xiàn)的，稱為編碼鍵盤(pán)，靠軟件實(shí)現(xiàn)的稱為非編碼鍵盤(pán)。鍵盤(pán)的接口必須解決下列的一些問(wèn)題：（1）決定是否有鍵按下；（2）如有鍵按下，決定是哪一個(gè)鍵被按下；（3）確定被按鍵的讀數(shù)；（4）反彈跳按鍵抖動(dòng)的消除。（5）處理

45、同時(shí)按鍵既同時(shí)有一個(gè)以上的按鍵。2、鍵盤(pán)的類型編碼鍵盤(pán)非編碼鍵盤(pán)鍵盤(pán)掃描硬件實(shí)現(xiàn)軟件實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)掃描硬件電路帶有不帶 獨(dú)立式鍵盤(pán)行列式鍵盤(pán)每個(gè)按鍵的測(cè)試端各接一根輸入口線接一根行線（或列線）輸入線每個(gè)按鍵的接零端均接地接一根列線（或行線）輸出線按鍵個(gè)數(shù)每個(gè)按鍵占用一根輸入口線m根行線和n根列線就可組成mn個(gè)按鍵的鍵盤(pán)適用場(chǎng)合按鍵較少或操作速度較高場(chǎng)合按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合鍵盤(pán)采用的接口（1）8031的P1口。（2）8255、8155擴(kuò)展I/O口。（3）三態(tài)緩沖器擴(kuò)展I/O口。（1）8031的P1口。（2）8255、8155擴(kuò)展I/O口。（3）串行I/O擴(kuò)展口。（4）專用芯片8279非編碼鍵盤(pán)的工作方式

46、非編碼鍵盤(pán)工作方式查詢方式定時(shí)方式中斷方式鍵盤(pán)掃描CPU要不間斷地對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描工作，直到有鍵按下為止，其間CPU不能干任何其它工作。利用定時(shí)器產(chǎn)生定時(shí)中斷，CPU響應(yīng)中斷后對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描， 當(dāng)有鍵按下時(shí)，向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)，CPU響應(yīng)中斷后對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描各條鍵的輸入線僅與CPU的輸入口相連不同CPU的中斷口相接與CPU的輸入口相連且同CPU的中斷口相接 系統(tǒng)首先判斷有無(wú)按鍵按下，系統(tǒng)首先判斷有無(wú)按鍵按下，有鍵按下，則延時(shí)有鍵按下，則延時(shí)10ms消除抖消除抖動(dòng)，再查詢按鍵狀態(tài)并執(zhí)行相動(dòng)，再查詢按鍵狀態(tài)并執(zhí)行相應(yīng)的操作，然后等待按鍵釋放應(yīng)的操作，然后等待按鍵釋放。程序掃描方式程序掃描方式下 頁(yè)

47、上 頁(yè)返 回 利用定時(shí)器產(chǎn)生定時(shí)利用定時(shí)器產(chǎn)生定時(shí)（10ms）中斷，）中斷，CPU響響應(yīng)中斷對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，應(yīng)中斷對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，并在有鍵閉合時(shí)轉(zhuǎn)入該鍵并在有鍵閉合時(shí)轉(zhuǎn)入該鍵的功能處理程序。的功能處理程序。 定時(shí)掃描方式定時(shí)掃描方式下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 前兩種方式下，前兩種方式下，CPU可能空掃描或不能及時(shí)響可能空掃描或不能及時(shí)響應(yīng)鍵輸入。應(yīng)鍵輸入。 中斷掃描方式中斷掃描方式 有鍵按下時(shí)，產(chǎn)生中斷有鍵按下時(shí)，產(chǎn)生中斷信號(hào)給信號(hào)給CPU，CPU響應(yīng)中斷，響應(yīng)中斷，執(zhí)行中斷掃描并進(jìn)行按鍵處執(zhí)行中斷掃描并進(jìn)行按鍵處理。理。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回中斷方式矩陣鍵盤(pán)接口中斷方式矩陣鍵盤(pán)接口(2)鍵輸入中存在的問(wèn)

48、題及解決辦法（1）鍵抖動(dòng) 解決辦法：硬件方法采用RS觸發(fā)器圖232(b) 軟件方法軟件延時(shí)。（2）重鍵（兩個(gè)或多個(gè)鍵同時(shí)按下） 處理辦法：當(dāng)只有一個(gè)鍵按下時(shí)才讀取鍵盤(pán)的輸出，并且認(rèn)為最后仍被按下的鍵是有效的正確按鍵。R-S觸發(fā)器獨(dú)立連接式非編碼鍵盤(pán)CPU接口+V10k*4結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 排列成排列成4 4* *4 4矩陣式結(jié)構(gòu)矩陣式結(jié)構(gòu) 每條列線接上拉電阻每條列線接上拉電阻 無(wú)鍵按下時(shí)，行線與列線無(wú)鍵按下時(shí)，行線與列線不相連不相連 當(dāng)某個(gè)鍵按下時(shí)，該按鍵當(dāng)某個(gè)鍵按下時(shí)，該按鍵所在的行、列相連所在的行、列相連1. 獨(dú)立式鍵盤(pán)接口電路獨(dú)立式鍵盤(pán)接口電路查詢方式程序清單見(jiàn)教材P84矩陣式鍵盤(pán)接口電

49、路矩陣式鍵盤(pán)接口電路識(shí)別按鍵的方法行掃描法行掃描法線反轉(zhuǎn)法線反轉(zhuǎn)法行線x2x1x0y0y1y2y3列線0489512376AB10K*4+5V行 碼 列 碼0鍵：1 1 0 1 1 1 0 1鍵：1 1 0 1 1 0 1 2鍵：1 1 0 1 0 1 1 3鍵：1 1 0 0 1 1 1 4鍵：1 0 1 1 1 1 0 5鍵：1 0 1 1 1 0 1 A鍵：0 1 1 1 0 1 1 掃描法掃描法4 4* *8 8矩陣鍵盤(pán)接口電路矩陣鍵盤(pán)接口電路下 頁(yè)上 頁(yè)返 回掃描法處理步驟掃描法處理步驟識(shí)鍵識(shí)鍵 消抖消抖 從從PC口依次使鍵盤(pán)的一根行線為口依次使鍵盤(pán)的一根行線為0（該行線（該行線所在

50、行即為行號(hào)），輸出不同的掃描字，然后所在行即為行號(hào)），輸出不同的掃描字，然后讀取讀取PA值，若值，若PA口全為口全為1，則無(wú)鍵閉合，否則，則無(wú)鍵閉合，否則，為為0的口線，其所在的列線，即為列號(hào)。的口線，其所在的列線，即為列號(hào)。譯鍵譯鍵 PC輸出輸出00H，讀，讀PA狀態(tài)。若狀態(tài)。若PA口全為口全為1，則無(wú)鍵閉合；若有口線為則無(wú)鍵閉合；若有口線為0，則有鍵閉合。，則有鍵閉合。 有鍵閉合時(shí)，軟件延時(shí)有鍵閉合時(shí)，軟件延時(shí)1020ms，重新識(shí)鍵，重新識(shí)鍵，有鍵閉合時(shí)，執(zhí)行下一步，否則退出。有鍵閉合時(shí)，執(zhí)行下一步，否則退出。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回等待釋放等待釋放為了保證鍵閉合一次，為了保證鍵閉合一次，CPU

51、僅做一次處理，在程序中需要等到僅做一次處理，在程序中需要等到待閉合鍵釋放后再執(zhí)行相應(yīng)的鍵處理程序。待閉合鍵釋放后再執(zhí)行相應(yīng)的鍵處理程序。8155擴(kuò)展I/O口組成的行列式鍵盤(pán) 8155擴(kuò)展I/O口組成的行列式鍵盤(pán) 特點(diǎn)： 8條鍵掃描輸出列線接到PA口，4條鍵輸入行線接PC口。（2）鍵盤(pán)掃描子程序的功能：判斷鍵盤(pán)上有無(wú)鍵按下PA口輸出全掃描字00H，讀PC口狀態(tài)：若PC0PC3為全“1”則鍵盤(pán)無(wú)鍵按下，若不全為“1”則有鍵按下。去鍵的機(jī)械抖動(dòng)影響在判斷有鍵按下后，軟件延時(shí)一段時(shí)間(510ms)后再判斷鍵盤(pán)狀態(tài)，如果仍為有鍵按下?tīng)顟B(tài)，則認(rèn)為有一個(gè)穩(wěn)定的鍵按下，否則按鍵抖動(dòng)處理。判別閉合鍵的鍵號(hào)對(duì)鍵盤(pán)

52、的列線進(jìn)行掃描，即逐列置“0”電平。PA口依次輸出列掃描字：FEH、FDH、FBH7FH。每輸出一個(gè)掃描字，緊接著讀PC口狀態(tài)：若PC0PC3為全“1”，則列線輸出為“0”的這一列上沒(méi)有鍵閉合，否則這一列上有鍵閉合。確定閉合鍵的鍵號(hào)等于為低電平的列號(hào)加上為低電平的行的首鍵號(hào)。CPU對(duì)鍵的一次閉合僅作一次處理，采用的方法為等待鍵釋放以后再將鍵號(hào)送入累加器A中。（3）鍵盤(pán)掃描子程序清單并并 行行 接接 口口11010000+5V+5V并并 行行 接接 口口11011011+5V+5V向所有行線輸出低電平向所有行線輸出低電平 行設(shè)為輸出，且輸出低電平行設(shè)為輸出，且輸出低電平; ;列設(shè)為輸入，讀入列線

53、狀列設(shè)為輸入，讀入列線狀態(tài)。態(tài)。列設(shè)為輸出，列設(shè)為輸出，且輸出低電平且輸出低電平; ;行設(shè)為輸入。讀入行線狀行設(shè)為輸入。讀入行線狀態(tài)。態(tài)。 根據(jù)兩次讀數(shù)，合成一個(gè)代碼，即特征碼（特征碼中隱根據(jù)兩次讀數(shù)，合成一個(gè)代碼，即特征碼（特征碼中隱含著按鍵的位置），建立鍵碼與特征碼關(guān)系。含著按鍵的位置），建立鍵碼與特征碼關(guān)系。 識(shí)鍵識(shí)鍵譯鍵譯鍵輸入各列線狀態(tài)輸入各列線狀態(tài)列線狀態(tài)全為高電平列線狀態(tài)全為高電平,則無(wú)鍵按下；則無(wú)鍵按下； 列線狀態(tài)中有低電平列線狀態(tài)中有低電平,則有鍵按下。則有鍵按下。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回矩陣式非編碼鍵盤(pán)按鍵的識(shí)別方法掃描法圖3-3-9(a)反轉(zhuǎn)法圖3-3-9(b)每條作為鍵輸入線

54、的行線(或列線)通過(guò)一個(gè)上拉電阻接到+5V上，并與該行(或列)各按鍵的測(cè)試端相連行線和列線都要通過(guò)上拉電阻接+5V每條作為鍵掃描輸出的列線(或行線)都不接上拉電阻和+5V，只與該列(或行)各鍵的接零端相連。第一步讓所有鍵掃描輸出列線(或行線)均置0電平，檢查各鍵輸入線電平是否有變化。將行線編程為輸入線、列線編程為輸出線，并使輸出線輸出全“0”，則行線中電平由高變到低所在行為按鍵所在行。第二步鍵掃描輸出線逐線置“0”電平，其余各輸出線均置高電平，檢查各條鍵輸入線電平的變化，如果某輸入線由高電平變?yōu)榱汶娖?，則可確定此輸入線與此輸出線交叉點(diǎn)處的按鍵被按下。同第一步完全相反，將行線編程為輸出線，列線編

55、程為輸入線，并使輸出線輸出全“0”，則列線中電平由高到低所在列為按鍵所在列。確定按鍵所處的行列值需多部操作只需兩步操作8155擴(kuò)展鍵盤(pán)顯示器接口電路擴(kuò)展鍵盤(pán)顯示器接口電路 編碼鍵盤(pán)的基本任務(wù)是識(shí)別按鍵，提供編碼鍵盤(pán)的基本任務(wù)是識(shí)別按鍵，提供按鍵讀數(shù)，一個(gè)高質(zhì)量的編碼鍵盤(pán)還應(yīng)具有按鍵讀數(shù)，一個(gè)高質(zhì)量的編碼鍵盤(pán)還應(yīng)具有反彈跳、處理同時(shí)按鍵等功能。反彈跳、處理同時(shí)按鍵等功能。 靜態(tài)編碼器靜態(tài)編碼器普通編碼器如普通編碼器如74148。 可編程鍵盤(pán)可編程鍵盤(pán)/顯示接口顯示接口 如如8279。A0A1A2鍵鍵01234567000011 1100110011010101011110123456710111

56、2131234897674148EIA0A1A2A2A1A0用用82798279芯片可方便的構(gòu)造編碼式芯片可方便的構(gòu)造編碼式鍵盤(pán)系統(tǒng)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功鍵盤(pán)系統(tǒng)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)、節(jié)省時(shí)間與節(jié)省存儲(chǔ)單元能強(qiáng)、節(jié)省時(shí)間與節(jié)省存儲(chǔ)單元等特點(diǎn)。等特點(diǎn)。 （1 1）82798279的功能的功能能同時(shí)進(jìn)行鍵盤(pán)與顯示器操作；能同時(shí)進(jìn)行鍵盤(pán)與顯示器操作； 掃描式鍵盤(pán)與顯示器工作方式；掃描式鍵盤(pán)與顯示器工作方式； 自動(dòng)消除鍵抖動(dòng)；自動(dòng)消除鍵抖動(dòng)； 具有雙鍵互鎖及具有雙鍵互鎖及N N鍵有效功能；鍵有效功能； 鍵盤(pán)可擴(kuò)充為鍵盤(pán)可擴(kuò)充為128128個(gè)按鍵；個(gè)按鍵； 顯示器位數(shù)最多可為顯示器位數(shù)最多可為1616

57、位；位； 具有左端輸入或右端輸入的顯示格式。具有左端輸入或右端輸入的顯示格式。 8279邏輯圖 （2 2）82798279的引腳功能如下的引腳功能如下 D0D0D7D7：雙向數(shù)據(jù)線，用于傳輸雙向數(shù)據(jù)線，用于傳輸CPUCPU和和82798279間的數(shù)據(jù)及命間的數(shù)據(jù)及命令。令。CLKCLK：時(shí)鐘信號(hào)。為時(shí)鐘信號(hào)。為82798279提供內(nèi)部時(shí)鐘。提供內(nèi)部時(shí)鐘。RESETRESET：復(fù)位信號(hào)，高電平有效。復(fù)位信號(hào)，高電平有效。 ：片選信號(hào)，低電平時(shí)允許片選信號(hào)，低電平時(shí)允許CPUCPU對(duì)其讀寫(xiě)。對(duì)其讀寫(xiě)。 ：讀、寫(xiě)信號(hào)，低電平有效。讀、寫(xiě)信號(hào)，低電平有效。IRQIRQ：中斷請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效。在鍵盤(pán)

58、方式下，當(dāng)中斷請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效。在鍵盤(pán)方式下，當(dāng)FIFO/FIFO/傳感器傳感器RAMRAM中有數(shù)據(jù)時(shí)，中有數(shù)據(jù)時(shí)，IRQ=1IRQ=1。CPUCPU每次從每次從RAMRAM中讀中讀出數(shù)據(jù)時(shí)，出數(shù)據(jù)時(shí)，IRQIRQ變?yōu)樽優(yōu)? 0； 如果讀后如果讀后RAMRAM中仍有數(shù)據(jù)，則中仍有數(shù)據(jù)，則IRQIRQ再次恢復(fù)為再次恢復(fù)為1 1。在傳感器方式下，每當(dāng)檢測(cè)到傳感器狀態(tài)。在傳感器方式下，每當(dāng)檢測(cè)到傳感器狀態(tài)變化時(shí)變化時(shí)IRQIRQ為為1 1。CSRDWR SL0SL0SL3SL3： 掃描信號(hào)。用來(lái)掃描鍵盤(pán)或傳感器以及顯示掃描信號(hào)。用來(lái)掃描鍵盤(pán)或傳感器以及顯示器。它們可以設(shè)定為編碼（器。它們可以設(shè)定

59、為編碼（1616選選1 1）或譯碼（）或譯碼（4 4選選1 1）輸出。）輸出。RL0RL0RL7RL7： 回饋信號(hào)。它們是鍵盤(pán)矩陣或傳感器矩陣的列回饋信號(hào)。它們是鍵盤(pán)矩陣或傳感器矩陣的列（或行）信號(hào)輸入線。但在選通方式下，它們?yōu)椋ɑ蛐校┬盘?hào)輸入線。但在選通方式下，它們?yōu)? 8位輸入數(shù)位輸入數(shù)據(jù)線。據(jù)線。OUTA0OUTA0OUTA3OUTA3； OUTB0OUTB0OUTB3OUTB3： 顯示數(shù)據(jù)輸出線。兩組可顯示數(shù)據(jù)輸出線。兩組可以獨(dú)立使用，也可以合并使用。合并使用時(shí)，以獨(dú)立使用，也可以合并使用。合并使用時(shí)，OUTA3OUTA3是最高是最高位，位，OUTB0OUTB0是最低位，合并后用作是最

60、低位，合并后用作8 8位數(shù)字段碼輸出。位數(shù)字段碼輸出。SHIFTSHIFT： 換檔輸入信號(hào)。在鍵盤(pán)工作方式時(shí)，用來(lái)擴(kuò)充鍵開(kāi)換檔輸入信號(hào)。在鍵盤(pán)工作方式時(shí)，用來(lái)擴(kuò)充鍵開(kāi)關(guān)的功能，作為換檔功能鍵的輸入。在傳感器方式和選通方關(guān)的功能，作為換檔功能鍵的輸入。在傳感器方式和選通方式式SHIFTSHIFT無(wú)效。無(wú)效。CNTL/STBCNTL/STB： 控制控制/ /選通信號(hào)。在鍵盤(pán)工作方式時(shí)用來(lái)擴(kuò)充鍵選通信號(hào)。在鍵盤(pán)工作方式時(shí)用來(lái)擴(kuò)充鍵開(kāi)關(guān)的功能，作為控制功能鍵的輸入。在選通方式時(shí)在該信開(kāi)關(guān)的功能，作為控制功能鍵的輸入。在選通方式時(shí)在該信號(hào)的上升沿，把來(lái)自號(hào)的上升沿，把來(lái)自RL0RL0RL7RL7的數(shù)據(jù)存