1、,第5章,單片機的開關檢測、鍵盤輸入 與顯示的接口設計,單片機原理及接口技術（C51編程）（第2版）,目 錄,CONTENTS,5.1 單片機控制發(fā)光二極管顯示,5.2 開關狀態(tài)檢測,5.3 單片機控制LED數(shù)碼管的顯示,5.4 單片機控制LED點陣顯示器顯示,5.5 單片機控制液晶顯示模塊1602 LCD的顯示,5.6 鍵盤接口設計,5.1 單片機控制發(fā)光二極管顯示,發(fā)光二極管常用來指示系統(tǒng)工作狀態(tài)，制作節(jié)日彩燈、廣告牌匾等。 大部分發(fā)光二極管工作電流15mA之間，其內阻為20100。電流越大，亮度也越高。 為保證發(fā)光二極管正常工作，同時減少功耗，限流電阻選擇十分重要，若供電電壓為+5V，則

2、限流電阻可選13k。,5.1.1 單片機與發(fā)光二極管的連接,第2章已介紹，P0口作通用I/O用，由于漏極開路，需外接上拉電阻。而P1P3口內部有30k左右上拉電阻。 下面討論P1P3口如何與LED發(fā)光二極管驅動連接問題。 單片機并行端口P1P3直接驅動發(fā)光二極管，電路見圖5-1。 與P1、P2、P3口相比，P0口每位可驅動8個LSTTL輸入，而P1P3口每一位驅動能力，只有P0口一半。,5.1.1 單片機與發(fā)光二極管的連接,圖5-1 發(fā)光二極管與單片機并行口的連接,5.1.1 單片機與發(fā)光二極管的連接,當P0口某位為高電平時，可提供400A的拉電流；當P0口某位為低電平（0.45V）時，可提供

3、3.2mA的灌電流，而P1P3口內有30k左右上拉電阻，如高電平輸出，則從P1、P2和P3口輸出的拉電流Id僅幾百A，驅動能力較弱，亮度較差，見圖5-1（a）。 如端口引腳為低電平，能使灌電流Id從單片機外部流入內部，則將大大增加流過的灌電流值，見圖5-1（b）。AT89S51任一端口要想獲得較大的驅動能力，要用低電平輸出。如一定要高電平驅動，可在單片機與發(fā)光二極管間加驅動電路，如74LS04、74LS244等。,5.1.2 I/O端口的編程舉例,對I/O端口編程控制時，要對I/O端口特殊功能寄存器聲明，在C51的編譯器中，這項聲明包含在頭文件reg51.h中，編程時，可通過預處理命令#inc

4、lude，把這個頭文件包含進去。下面通過案例介紹如何編程對發(fā)光二極管輸出控制。,5.1.2 I/O端口的編程舉例,【例5-1】 制作流水燈，原理電路見圖5-2，8個發(fā)光二極管LED0LED7經(jīng)限流電阻分別接至P1口的P1.0P1.7引腳上，陽極共同接高電平。編寫程序來控制發(fā)光二極管由上至下的反復循環(huán)流水點亮，每次點亮一個發(fā)光二極管。,5.1.2 I/O端口的編程舉例,圖5-2 單片機控制的流水燈,5.1.2 I/O端口的編程舉例,參考程序： #include #include /包含移位函數(shù)_crol_( )的頭文件 #define uchar unsigned char #define ui

5、nt unsigned int void delay(uint i) /延時函數(shù) uchar t; while (i-) for(t=0;t120;t+); ,5.1.2 I/O端口的編程舉例,void main( ) /主程序 P1=0 xfe;/向P1口送出點亮數(shù)據(jù) while (1) delay( 500 ); /500為延時參數(shù)，可根據(jù)實際需/要調整 P1=_crol_(P1,1) ; / 函數(shù)_crol_(P1,1)把P1中的數(shù)據(jù)/循環(huán)左移1位 ,5.1.2 I/O端口的編程舉例,（1）while(1) 兩種用法：,“while(1);”： while(1)后有分號，是使程序停留在這

6、指令上； “while(1) ;”：反復循環(huán)執(zhí)行大括號內程序段，本例用法，即控制流水燈反復循環(huán)顯示。,5.1.2 I/O端口的編程舉例,（2）C51函數(shù)庫中的循環(huán)移位函數(shù)：循環(huán)移位函數(shù)包括：,循環(huán)左移函數(shù)“_crol_”。 循環(huán)右移函數(shù)“_cror_”。,本例用循環(huán)左移 “_crol_(P1,1)”，函數(shù)。括號第1個參數(shù)為循環(huán)左移對象，即對P1中的內容循環(huán)左移；第2個參數(shù)為左移位數(shù)，即左移1位。編程中一定要把含有移位函數(shù)的頭文件intrins.h包含在內，例如第2行“#include ”。,5.1.2 I/O端口的編程舉例,在【例5-1】基礎上，編寫控制發(fā)光二極管反復循環(huán)點亮的流水燈。 【例5

7、-2】電路見圖5-2，制作由上至下再由下至上反復循環(huán)點亮顯示的流水燈，3種方法實現(xiàn)。,數(shù)組的字節(jié)操作實現(xiàn) 建立1個字符型數(shù)組，將控制8個LED顯示的8位數(shù)據(jù)作為數(shù)組元素，依次送P1口。參考程序：,5.1.2 I/O端口的編程舉例,#include #define uchar unsigned char uchar tab = 0 xfe , 0 xfd , 0 xfb , 0 xf7 , 0 xef , 0 xdf , 0 xbf , 0 x7f , 0 x7f , 0 xbf , 0 xdf , 0 xef , 0 xf7 , 0 xfb , 0 xfd , 0 xfe ; /*前8個數(shù)據(jù)為

8、左移點亮 數(shù)據(jù)，后8個為右移點亮數(shù)據(jù)*/ void delay( ) uchar i,j; for(i=0; i255; i+) for(j=0; j255; j+); ,5.1.2 I/O端口的編程舉例,void main( )/主函數(shù) uchar i; while (1) for(i=0;i16; i+) P1=tabi; /向P1口送出點亮數(shù)據(jù) delay( ); /延時，即點亮一段時間 ,5.1.2 I/O端口的編程舉例,移位運算符實現(xiàn) 使用移位運算符“”、“”，把送P1口顯示控制數(shù)據(jù)進行移位，從而實現(xiàn)發(fā)光二極管依次點亮。參考程序：,#include #define uchar uns

9、igned char void delay( ) uchar i,j; for(i=0; i255; i+) for(j=0; j255; j+); ,5.1.2 I/O端口的編程舉例,void main( ) /主函數(shù) uchar i,temp; while (1) temp=0 x01;/左移初值賦給temp for(i=0; i8; i+) P1=temp;/ temp中的數(shù)據(jù)取反后送P1口 delay( );/ 延時 temp=temp1; / temp 中數(shù)據(jù)左移一位 ,5.1.2 I/O端口的編程舉例,temp=0 x80; / 賦右移初值給temp for(i=0; i1; /

10、temp 中數(shù)據(jù)右移一位 ,5.1.2 I/O端口的編程舉例,程序說明： 注意使用移位運算符“”、“”是將低位丟棄，高位補0。而循環(huán)左移函數(shù)“_crol_” 是將移出的高位再補到低位，即循環(huán)移位；同理循環(huán)右移函數(shù)“_cror_” 是將移出的低位再補到高位。,5.1.2 I/O端口的編程舉例,用循環(huán)左、右移位函數(shù)實現(xiàn) 使用C51提供的庫函數(shù)，即循環(huán)左移n位函數(shù)和循環(huán)右移n位函數(shù)，控制發(fā)光二極管點亮。參考程序：,#include #include /包含循環(huán)左、右移位函數(shù)的頭文件 #define uchar unsigned char void delay( ) uchar i,j; for(i=

11、0; i255; i+) for(j=0; j255; j+); ,5.1.2 I/O端口的編程舉例,void main( ) / 主函數(shù) uchar i,temp; while (1) temp=0 xfe; / 初值為11111110 for(i=0; i7; i+) P1=temp;/ temp中的點亮數(shù)據(jù)送P1/口，控制點亮顯示 delay( ); / 延時 temp=_crol_( temp,1) ; / temp 數(shù)據(jù)循環(huán)左移1位 ,5.1.2 I/O端口的編程舉例,for(i=0; i7; i+) P1=temp;/ temp中的數(shù)據(jù)送P1口輸出 delay( ); / 延時 t

12、emp=_cror_( temp,1) ; /temp中數(shù)據(jù)循環(huán)右移1位 ,目 錄,CONTENTS,5.1 單片機控制發(fā)光二極管顯示,5.2 開關狀態(tài)檢測,5.3 單片機控制LED數(shù)碼管的顯示,5.4 單片機控制LED點陣顯示器顯示,5.5 單片機控制液晶顯示模塊1602 LCD的顯示,5.6 鍵盤接口設計,5.2.1 開關檢測案例1,用I/O端口來進行開關狀態(tài)檢測，開關一端接到I/O端口引腳上，并通過上拉電阻接+5V上，開關另一端接地，當開關打開時，I/O引腳為高電平，當開關閉合時，I/O引腳為低電平。 【例5-3】 如圖5-3，單片機的P1.4P1.7接4個開關S0S3，P1.0P1.3

13、接4個發(fā)光二極管LED0LED3。 編程將P1.4P1.7上的4個開關狀態(tài)反映在P1.0P1.3引腳控制的4個發(fā)光二極管上，開關閉合，對應發(fā)光二極管點亮。例如P1.4引腳上開關S0狀態(tài)，由P1.0腳上LED0顯示，P1.6引腳上開關S2狀態(tài)，由P1.2腳的LED2顯示。,5.2.1 開關檢測案例1,圖5-3 開關、LED發(fā)光二極管與P1口的連接,5.2.1 開關檢測案例1,參考程序如下： #include #define uchar unsigned char void delay( ) /延時函數(shù) uchar i,j; for(i=0; i255; i+) for(j=0; j255; j+

14、); ,5.2.1 開關檢測案例1,void main( ) /主函數(shù) while (1) unsigned char temp; /定義臨時變量temp P1=0 xff; /P1口低4位置1，作為輸入;高4位置1，發(fā)光二極管熄滅 temp=P1 ,5.2.2 開關檢測案例2,【例5-4】 如圖5-4，P1.0和P1.1引腳接有兩只開關S0和S1，兩引腳上的高低電平共4種組合，4種組合分別點亮P2.0P2.3引腳控制的4只LED，即S0、S1均閉合，LED0亮，其余滅；S1閉合、S0打開，LED1亮，其余滅；S0閉合、S1打開，LED2亮，其余滅；S0、S1均打開，LED3亮，其余滅。編程實

15、現(xiàn)此功能。,5.2.2 開關檢測案例2,圖5-4 開關檢測指示器2接口電路與仿真,5.2.2 開關檢測案例2,參考程序：,#include / 包含頭文件reg51.h void main( ) /主函數(shù)main( ) char state; do P1=0 xff;/ P1口為輸入 state=P1;/ 讀入P1口的狀態(tài)，送入state state=state / 屏蔽P1口的高6位,5.2.2 開關檢測案例2,switch (state) / 判P1口低2位開關狀態(tài) case 0: P2=0 x01; break; / P1.1、P1.0=00，點亮P2.0腳LED case 1: P2=

16、0 x02; break; / P1.1、P1.0=01，點亮P2.1腳LED case 2: P2=0 x04; break; / P1.1、P1.0=10，點亮P2.2腳LED case 3: P2=0 x08; break; / P1.1、P1.0=11，點亮P2.3腳LED while ( 1 ); ,程序段中用到循環(huán)結構控制語句do-while以及switch-case語句。,目 錄,CONTENTS,5.1 單片機控制發(fā)光二極管顯示,5.2 開關狀態(tài)檢測,5.3 單片機控制LED數(shù)碼管的顯示,5.4 單片機控制LED點陣顯示器顯示,5.5 單片機控制液晶顯示模塊1602 LCD的顯

17、示,5.6 鍵盤接口設計,5.3.1 LED數(shù)碼管顯示原理,LED數(shù)碼管： “8”字型，7段（不包括小數(shù)點）或8段（包括小數(shù)點），每段對應一個發(fā)光二極管，共陽極和共陰極兩種，見圖5-5。共陽極數(shù)碼管的陽極連接在一起，接+5V；共陰極數(shù)碼管陰極連在一起接地。 對于共陰極數(shù)碼管，當某發(fā)光二極管陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應段被顯示。同樣，共陽極數(shù)碼管陽極連在一起，公共陽極接+5V，當某個發(fā)光二極管陰極接低電平時，該發(fā)光二極管被點亮，相應段被顯示。,5.3.1 LED數(shù)碼管顯示原理,圖5-5 8段LED數(shù)碼管結構及外形,5.3.1 LED數(shù)碼管顯示原理,為使LED數(shù)碼管顯示不同字符，要把某些段

18、點亮，就要為數(shù)碼管各段提供一字節(jié)的二進制碼，即字型碼（也稱段碼）。習慣上以“a”段對應字型碼字節(jié)的最低位。各字符段碼見表5-1。,5.3.1 LED數(shù)碼管顯示原理,如要在數(shù)碼管顯示某字符，只需將該字符字型碼加到各段上即可。 例如某存儲單元中的數(shù)為“02H”，想在共陽極數(shù)碼管上顯示“2”，需要把“2”的字型碼“A4H”加到數(shù)碼管各段。將欲顯示字符的字型碼作成一個表（數(shù)組），根據(jù)顯示字符從表中查找到相應字型碼，然后把該字型碼輸出數(shù)碼管各個段上，同時數(shù)碼管的公共端接+5V，此時在數(shù)碼管上顯示字符“2”。 下面介紹單片機如何控制LED數(shù)碼管顯示字符。,5.3.1 LED數(shù)碼管顯示原理,【例5-5】利用

19、單片機控制一個8段LED數(shù)碼管先循環(huán)顯示單個偶數(shù)：0、2、4、6、8，再顯示單個奇數(shù)：1、3、5、7、9，如此反復循環(huán)顯示。 本例原理電路及仿真結果，見圖5-6。 參考程序如下：,5.3.1 LED數(shù)碼管顯示原理,圖5-6 控制數(shù)碼管循環(huán)顯示單個數(shù)字的電路及仿真,5.3.1 LED數(shù)碼管顯示原理,#include reg51.h #include intrins.h #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define out P0 uchar code seg=0 xc0,0 xa4,0 x99,0 x82,0 x80,0

20、 xf9,0 xb0,0 x92,0 xf8,0 x90,0 x01; /共陽極段碼表 void delayms(uint);,5.3.1 LED數(shù)碼管顯示原理,void main(void) uchar i; while(1) out=segi; delayms(900); i+; if(segi=0 x01)i=0; / 如段碼為0 x01，表明一個循環(huán)顯示已結束 ,5.3.1 LED數(shù)碼管顯示原理,void delayms(uint j)/ 延時函數(shù) uchar i; for(;j0;j-) i=250; while(-i); i=249; while(-i); ,5.3.1 LED數(shù)碼

21、管顯示原理,說明：語句“if(segi=0 x01)i=0; ” 含義：如果欲送出的數(shù)組元素為0 x01（數(shù)字“9”段碼0 x90的下一個元素，即結束碼），表明一個循環(huán)顯示已結束，則i=0，則重新開始循環(huán)顯示，從段碼數(shù)組表的第一個元素seg0，即段碼0 xc0（數(shù)字0）重新開始顯示。,5.3.2 LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示,1. 靜態(tài)顯示方式,無論多少位LED數(shù)碼管，都同時處于顯示狀態(tài)。 多位LED數(shù)碼管工作于靜態(tài)顯示方式時，各位共陰極（或共陽極）連接在一起并接地（或接+5V）；每位數(shù)碼管段碼線（adp）分別與一個8位I/O口鎖存器輸出相連。如果送往各個LED數(shù)碼管所顯示字符的段碼一經(jīng)確

22、定，則相應I/O口鎖存器鎖存的段碼輸出將維持不變，直到送入下一個顯示字符段碼。靜態(tài)顯示方式顯示無閃爍，亮度較高，軟件控制較易。,5.3.2 LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示,1. 靜態(tài)顯示方式,圖5-7為4位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路，各數(shù)碼管可獨立顯示，只要向控制各位I/O口鎖存器送相應顯示段碼，該位就能保持相應的顯示字符。 這樣在同一時間，每一位顯示的字符可各不相同。靜態(tài)顯示方式占用I/O口端口線較多。圖5-7電路，要占用4個8位I/O口（或鎖存器）。如數(shù)碼管數(shù)目增多，則需增加I/O口數(shù)目。,5.3.2 LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示,1. 靜態(tài)顯示方式,圖5-7 4位LED靜態(tài)顯示的示意

23、圖,5.3.2 LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示,1. 靜態(tài)顯示方式,【例5-6】單片機控制2只數(shù)碼管，靜態(tài)顯示2個數(shù)字“27”。 原理電路見圖5-8。 單片機用P0口與P1口，分別控制加到兩個數(shù)碼管DS0與DS1的段碼，而共陽極數(shù)碼管DS0與DS1的公共端（公共陽極端）直接接至+5V，因此數(shù)碼管DS0與DS1始終處于導通狀態(tài)。利用P0口與P1口帶有的鎖存功能，只需向單片機P0口與P1口分別寫入相應的顯示字符“2”和“7”的段碼即可。 由于一個數(shù)碼管就占用一個I/O端口。如果數(shù)碼管數(shù)目增多，則需增加I/O口，但軟件編程要簡單的多。,5.3.2 LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示,圖5-8 2位數(shù)

24、碼管靜態(tài)顯示的原理電路與仿真,5.3.2 LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示,1. 靜態(tài)顯示方式,參考程序如下： #include /包含8051單片機寄存器定義的頭文件 void main(void) P0=0 xa4;/將數(shù)字2的段碼送P0口 P1=0 xf8;/將數(shù)字7的段碼送P1口 while(1)/無限循環(huán) ; ,5.3.2 LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示,2. 動態(tài)顯示方式,顯示位數(shù)較多時，靜態(tài)顯示所占的I/O口多，這時常采用動態(tài)顯示。為節(jié)省I/O口，通常將所有顯示器段碼線相應段并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制，各顯示位公共端分別由另一單獨I/O口線控制。,5.3.2 LED數(shù)碼

25、管的靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示,2. 動態(tài)顯示方式,圖5-9：4位8段LED動態(tài)顯示器電路示意圖。其中單片機發(fā)出的段碼占用1個8位I/O（1）端口，而位選控制使用I/O（2）端口中4位口線。 動態(tài)顯示就是單片機向段碼線輸出欲顯示字符的段碼。每一時刻，只有1位位選線有效，即選中某一位顯示，其他各位位選線都無效。每隔一定時間逐位輪流點亮各數(shù)碼管（掃描方式），由于數(shù)碼管余輝和人眼的“視覺暫留”作用，只要控制好每位數(shù)碼管顯示時間和間隔，則可造成“多位同時亮”的假象，達到同時顯示效果。,5.3.2 LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示,2. 動態(tài)顯示方式,圖5-9 4位LED數(shù)碼管動態(tài)顯示示意圖,5.3.2 LED

26、數(shù)碼管的靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示,2. 動態(tài)顯示方式,各位數(shù)碼管輪流點亮的時間間隔（掃描間隔）應根據(jù)實際情況定。發(fā)光二極管從導通到發(fā)光有一定的延時，如果點亮時間太短，發(fā)光太弱，人眼無法看清；時間太長，產生閃爍現(xiàn)象，且此時間越長，占用單片機時間也越多。另外，顯示位數(shù)增多，也將占用單片機大量時間，因此動態(tài)顯示實質是以執(zhí)行程序時間來換取I/O端口減少。下面是動態(tài)顯示實例。,5.3.2 LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示,2. 動態(tài)顯示方式,【例5-7】 8只數(shù)碼管，分別滾動顯示單個數(shù)字18。程序運行后，單片機控制左邊第1個數(shù)碼管顯示1，其他不顯示，延時之后，控制左邊第2個數(shù)碼管顯示1，其他不顯示，直至第8個

27、數(shù)碼管顯示8，其他不顯示，反復循環(huán)上述過程。,5.3.2 LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示,2. 動態(tài)顯示方式,動態(tài)顯示電路見圖5-10，P0口輸出段碼，P2口輸出掃描的位控碼，通過由8個NPN晶體管的位驅動電路對8個數(shù)碼管位控掃描。即使掃描速度加快，由于是虛擬仿真，數(shù)碼管的余輝也不能像實際電路那樣體現(xiàn)出來。如對本例實際硬件顯示電路進行快速掃描，由于數(shù)碼管余輝和人眼 “視覺暫留”作用，只要控制好每位數(shù)碼管顯示的時間和間隔，則可造成“多位同時亮” 假象，達到同時顯示效果。,5.3.2 LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示,2. 動態(tài)顯示方式,但虛擬仿真做不到這一點。仿真運行下，只能是一位一位點亮顯示

28、，不能看到同時顯示效果，但本例使我們了解動態(tài)掃描顯示實際過程。如采用實際硬件電路，用軟件控制快速掃描，可看到“多位同時點亮” 效果。,5.3.2 LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示,圖5-10 8只數(shù)碼管分別滾動顯示單個數(shù)字18,5.3.2 LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示,2. 動態(tài)顯示方式,參考程序如下： #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar code dis_code=0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90

29、,0 x88,0 xc0; /共陽數(shù)碼管段碼表 void delay(uint t) /延時函數(shù) uchar i; while(t-) for(i=0;i200;i+); ,5.3.2 LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示,2. 動態(tài)顯示方式,void main() uchar i,j=0 x80; while(1) for(i=0;i8;i+) j=_crol_(j,1); /_crol_(j,1)為將對象j循環(huán)左移1位 P0=dis_codei; /P0口輸出段碼 P2=j; /P2口輸出位控碼 delay(180); /延時，控制每位顯示的時間 ,目 錄,CONTENTS,5.1 單片機控制

30、發(fā)光二極管顯示,5.2 開關狀態(tài)檢測,5.3 單片機控制LED數(shù)碼管的顯示,5.4 單片機控制LED點陣顯示器顯示,5.5 單片機控制液晶顯示模塊1602 LCD的顯示,5.6 鍵盤接口設計,5.4 單片機控制LED點陣顯示器顯示,LED點陣顯示器應用非常廣泛，在許多公共場合，如商場、銀行、車站、機場、醫(yī)院隨處可見。不僅能顯示文字、圖形，還能播放動畫、圖像、視頻等信號。 LED點陣顯示器分為圖文顯示器和視頻顯示器，有單色顯示，還有彩色顯示。下面僅介紹單片機如何來控制單色LED點陣顯示器的顯示。,5.4.1 LED點陣顯示器結構與顯示原理,1. LED點陣結構,以88LED點陣顯示器為例，外形見

31、圖5-11，內部結構見圖5-12，由64個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是處于行線（R0R7）和列線（C0C7）之間交叉點上。,圖5-11 88 LED點陣顯示器外形,5.4.1 LED點陣顯示器結構與顯示原理,2. LED點陣顯示原理,顯示的字符由一個個點亮的LED所構成。 由圖5-12點亮點陣中一個發(fā)光二極管條件：對應行為高電平，對應列為低電平。如在很短時間內依次點亮很多個發(fā)光二極管，LED點陣就可顯示一個穩(wěn)定字符、數(shù)字或其他圖形?？刂芁ED點陣顯示器顯示，實質就是控制加到行線和列線上編碼，控制點亮某些發(fā)光二極管（點），從而顯示出由不同發(fā)光點組成的各種字符。,5.4.1 LED點陣顯示器

32、結構與顯示原理,1. LED點陣結構,圖5-12 88LED點陣顯示器（共陰極）的結構,5.4.1 LED點陣顯示器結構與顯示原理,2. LED點陣顯示原理,1616 LED點陣顯示器的結構與88LED點陣顯示模塊內部結構及顯示原理是類似的，只不過行和列均為16。1616是由4個88 LED點陣組成，且每個發(fā)光二極管也是放置在行線和列線的交叉點上，當對應某一列置0電平，某一行置1電平時，該發(fā)光二極管點亮。 下面以顯示字符“子”為例，見圖5-13。,5.4.1 LED點陣顯示器結構與顯示原理,1. LED點陣結構,圖5-13 1616 LED點陣顯示器顯示字符“子”,5.4.1 LED點陣顯示器

33、結構與顯示原理,2. LED點陣顯示原理,顯示過程如下：,先給LED點陣的第1行送高電平（行線高電平有效），同時給所有列線送高電平（列線低電平有效），從而第1行發(fā)光二極管全滅； 延時一段時間后，再給第2行送高電平，同時給所有列線送“1100 0000 0000 1111”，列線為0的發(fā)光二極管點亮，從而點亮10個發(fā)光二極管，顯示出漢字“子”的第一橫；,5.4.1 LED點陣顯示器結構與顯示原理,2. LED點陣顯示原理,延時一段時間后，再給第3行送高電平，同時加到列線的編碼為“1111 1111 1101 1111”，點亮1個發(fā)光二極管； 延時一段時間后，再給第16行送高電平，同時給列線送“1

34、111 1101 1111 1111” ，顯示出漢字“子”的最下面的一行，點亮1個發(fā)光二極管。然后再重新循環(huán)上述操作，利用人眼視覺暫留效應，一個穩(wěn)定字符“子” 顯示出來，見圖5-13。,5.4.2 控制1616 LED點陣顯示屏的案例,單片機控制1616點陣顯示屏顯示字符案例。 【例5-8】如圖5-14，利用單片機及 74LS154（4-16譯碼器）、74LS07、1616 LED點陣顯示屏來實現(xiàn)字符顯示，編寫程序，循環(huán)顯示字符“電子技術”。 圖中1616 LED點陣顯示屏16行行線R0R15電平，由P1口低4位經(jīng)4-16譯碼器74HC154的16條譯碼輸出線L0L15經(jīng)驅動后的輸出來控制。1

35、6列列線C0C15的電平由P0口和P2口控制。剩下問題是如何確定顯示字符的點陣編碼，以及控制好每一屏逐行顯示的掃描速度（刷新頻率）。,5.4.2 控制1616 LED點陣顯示屏的案例,圖5-14 控制1616LED點陣顯示器（共陰極）顯示字符,5.4.2 控制1616 LED點陣顯示屏的案例,參考程序如下： #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define out0 P0 #define out2 P2 #define out1 P1 void delay(uint j) /延時函數(shù) uchar i=2

36、50; for(;j0;j-) while(-i); i=100; ,5.4.2 控制1616 LED點陣顯示屏的案例,uchar code string= /漢字“電” 1616點陣列碼 0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x03,0 xE0,0 x7B,0 xEF,0 x7B,0 xEF,0 x03,0 xE0,0 x7B,0 xEF,0 x7B,0 xEF,0 x7B,0 xEF,0 x03,0 xE0,0 x7B,0 xEF,0 x7F,0 xBF,0 x7F,0 xBF,0 xFF,0 x00,0 xFF,0 xFF /漢字“子” 1616點陣

37、列碼 0 xFF,0 xFF,0 x03,0 xF0,0 xFF,0 xFB,0 xFF,0 xFD,0 xFF,0 xFE,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xDF,0 x00,0 x80,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x5F,0 xFF,0 xBF,0 xFF /漢字“技” 1616點陣列碼 0 xF7,0 xFB,0 xF7,0 xFB,0 xF7,0 xFB,0 x40,0 x80,0 xF7,0 xFB,0 xD7,0 xFB,0 x67,0 xC0,0 x73

38、,0 xEF,0 xF4,0 xEE,0 xF7,0 xF6,0 xF7,0 xF9,0 xF7,0 xF9,0 xF7,0 xF6,0 x77,0 x8F,0 x95,0 xDF,0 xFB,0 xFF,5.4.2 控制1616 LED點陣顯示屏的案例,/漢字“術”的1616點陣的列碼 0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFB,0 x7F,0 xF7,0 x7F,0 xFF,0 x00,0 x80,0 x7F,0 xFF,0 x3F,0 xFE,0 x5F,0 xFD, 0 x5F,0 xFB,0 x6F,0 xF7,0 x77,0 xE7,0 x7B,0 x8F,0 x7C,0 xD

39、F,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 xFF,0 xFF, ; void main() uchar i,j,n; while(1) for(j=0;j4;j+)/共顯示4個漢字 ,5.4.2 控制1616 LED點陣顯示屏的案例,for(n=0;n40;n+) /每個漢字整屏掃描40次 for(i=0;i16;i+) /逐行掃描16行 out1=i%16; /輸出行碼， out0=stringi*2+j*32; /輸出列碼到C0C7，逐行掃描 out2=stringi*2+1+j*32; /輸出列碼到C8C15，逐行掃描 delay(4);/顯示并延時一段時間 out0=0

40、xff;/列線C0C7為高電平，熄滅發(fā)光二極管 out2=0 xff; /列線C8C15為高電平，熄滅發(fā)光二極管 ,5.4.2 控制1616 LED點陣顯示屏的案例,掃描顯示時，單片機通過P1口低4位經(jīng)4-16譯碼器74HC154的16條譯碼輸出線L0L15經(jīng)驅動后的輸出來控制，逐行為高電平，來進行掃描。由P0口與P2口控制列碼的輸出，從而顯示出某行應點亮的發(fā)光二極管。,以顯示漢字“子”為例，說明顯示過程。由上面程序可看出，漢字“子”的前3行發(fā)光二級管的列碼為“0 xFF,0 xFF,0 x03,0 xF0,0 xFF,0 xFB,”,5.4.2 控制1616 LED點陣顯示屏的案例,按照圖5

41、-12和圖5-14連線關系，加到從左到右發(fā)光二極管應為C0 C7的二進制編碼為“1100 0000”，即最左邊的2個發(fā)光二極管不亮，其余的6個發(fā)光二極管點亮。,第一行列碼為：“ 0 xff,0 xff”，由P0口與P2口輸出，無點亮的發(fā)光二極管。,第二行列碼為：“0 x03,0 xf0”，通過P0口與P2口輸出后，由圖5-13看出，0 x03加到列線C7 C0的二進制編碼為“0000 0011”，這里要注意加到8個發(fā)光二極管上的對應位置。,5.4.2 控制1616 LED點陣顯示屏的案例,同理，P2口輸出的0 xF0加到列線C15 C8的二進制編碼為“1111 0000”，即加到C8 C15的

42、二進制編碼為“0000 1111”，所以第二行的最右邊的4個發(fā)光二極管不亮，如圖5-13所示。對應通過P0口與P2口輸出加到第3行16個發(fā)光二極管的列碼為“0 xFF,0 xFB,”，對應于從左到右的C0 C15的二進制編碼為“1111 1111 1101 1111”，從而第3行左邊數(shù)第11個發(fā)光二極管被點亮，其余均熄滅，如圖5-13所示。其余各行點亮的發(fā)光二極管，也是由1616點陣的列碼來決定。,目 錄,CONTENTS,5.1 單片機控制發(fā)光二極管顯示,5.2 開關狀態(tài)檢測,5.3 單片機控制LED數(shù)碼管的顯示,5.4 單片機控制LED點陣顯示器顯示,5.5 單片機控制液晶顯示模塊1602

43、 LCD的顯示,5.6 鍵盤接口設計,5.5 單片機控制液晶顯示模塊1602 LCD的顯示,液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD）具有省電、體積小、抗干擾能力強等優(yōu)點， LCD顯示器分為字段型、字符型和點陣圖形型。,字段型。以長條狀組成字符顯示，主要用于數(shù)字顯示，也可用于顯示西文字母或某些字符，廣泛用于電子表、計算器、數(shù)字儀表中。,字符型。專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等。一個字符由57或510的點陣組成，在單片機系統(tǒng)中已廣泛使用。,5.5 單片機控制液晶顯示模塊1602 LCD的顯示,點陣圖形型。廣泛用于圖形顯示，如筆記本電腦、彩色電視和游戲機等。它是在平板上排列的

44、多行列的矩陣式的晶格點，點大小與多少決定了顯示的清晰度。,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,單片機系統(tǒng)中常用的字符型液晶顯示模塊。由于LCD顯示面板較為脆弱，廠商已將LCD控制器、驅動器、RAM 、ROM和液晶顯示器用PCB連接到一起，稱為液晶顯示模塊（LCd Module，LCM），購買現(xiàn)成的即可。單片機只需向LCD顯示模塊寫入相應命令和數(shù)據(jù)就可顯示需要的內容。,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,字符型LCD模塊常用的有16字1行、16字2行、20字2行、20字4行等模塊，型號常用1602、1604、2002、2004來表示，其中為商標名稱，16代表液晶顯示器每行可顯

45、示16個字符，02表示顯示2行。 LCD1602內有字符庫ROM(CGROM)，能顯示出192個字符（57點陣），如圖5-15所示。,1字符型液晶顯示模塊LCD 1602特性與引腳,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,1字符型液晶顯示模塊LCD 1602特性與引腳,圖5-15 ROM字符庫的內容,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,1字符型液晶顯示模塊LCD 1602特性與引腳,由字符庫可看出顯示器顯示的數(shù)字和字母部分代碼，恰是ASCII碼表中編碼。 單片機控制LCD 1602顯示字符，只需將待顯示字符的ASCII碼寫入顯示數(shù)據(jù)存儲器（DDRAM），內部控制電路就可將字符在

46、顯示器上顯示出來。,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,例如，顯示字符“A”，單片機只需將字符“A”的ASCII碼41H寫入DDRAM，控制電路就會將對應的字符庫ROM（CGROM）中的字符“A”的點陣數(shù)據(jù)找出來顯示在LCD上。 模塊內有80字節(jié)數(shù)據(jù)顯示RAM (DDRAM)，除顯示192個字符（57點陣）的字符庫ROM(CGROM)外，還有64字節(jié)的自定義字符RAM(CGRAM)，用戶可自行定義8個57點陣字符。,1字符型液晶顯示模塊LCD 1602特性與引腳,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,LCD 1602工作電壓4.55.5V，典型5V，工作電流2mA。標準的14

47、引腳（無背光）或16個引腳（有背光）的外形及引腳分布如圖5-16所示。,1字符型液晶顯示模塊LCD 1602特性與引腳,(a) LCD 1602的外形,(b) LCD 1602的引腳,圖5-16 LCD 1602外形及引腳,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,引腳包括8條數(shù)據(jù)線、3條控制線和3條電源線，見表5-2。通過單片機向模塊寫入命令和數(shù)據(jù)，就可對顯示方式和顯示內容做出選擇。,1字符型液晶顯示模塊LCD 1602特性與引腳,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,顯示字符首先要解決待顯示字符的ASCII碼產生。用戶只需在C51程序中寫入欲顯示的字符常量或字符串常量，C51程

48、序在編譯后會自動生成其標準的ASCII碼，然后將生成的ASCII碼送入顯示用數(shù)據(jù)存儲器DDRAM，內部控制電路就會自動將該ASCII碼對應的字符在LCD1602顯示出來。,2LCD1602字符的顯示及命令字,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,2LCD1602字符的顯示及命令字,讓液晶顯示器顯示字符，首先對其進行初始化設置：對有、無光標、光標移動方向、光標是否閃爍及字符移動方向等進行設置，才能獲得所需顯示效果。 對LCD 1602的初始化、讀、寫、光標設置、顯示數(shù)據(jù)的指針設置等，都是單片機向LCD 1602寫入命令字來實現(xiàn)。命令字見表5-3。,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊

49、簡介,2LCD1602字符的顯示及命令字,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,2LCD1602字符的顯示及命令字,表5-3中11個命令功能說明如下：,命令1：清屏，光標返回地址00H位置（顯示屏的左上方）。 命令2：光標返回到地址00H位置（顯示屏的左上方）。 命令3：光標和顯示模式設置。,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,2LCD1602字符的顯示及命令字,I/D地址指針加1或減1選擇位。 I/D=1，讀或寫一個字符后地址指針加1； I/D=0，讀或寫一個字符后地址指針減1。,S屏幕上所有字符移動方向是否有效的控制位。 S=1，當寫入一字符時，整屏顯示左移（I/D=1）

50、或右移（I/D=0）； S=0，整屏顯示不移動。,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,2LCD1602字符的顯示及命令字,表5-3中11個命令功能說明如下：,命令4：顯示開/關及光標設置。 D屏幕整體顯示控制位，D=0關顯示，D=1開顯示。 C光標有無控制位，C=0無光標，C=1有光標。 B光標閃爍控制位，B=0不閃爍，B=1閃爍。,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,2LCD1602字符的顯示及命令字,命令5：光標或字符移位。 S/C光標或字符移位選擇控制位。 0：移動光標， 1：移動顯示的字符。 R/L移位方向選擇控制位。0：左移，1：右移，,5.5.1 LCD 160

51、2液晶顯示模塊簡介,2LCD1602字符的顯示及命令字,命令6：功能設置命令。 DL傳輸數(shù)據(jù)的有效長度選擇控制位。1：8位數(shù)據(jù) 線接口；0：4位數(shù)據(jù)線接口。 N顯示器行數(shù)選擇控制位。0：單行顯示，1：兩 行顯示。 F字符顯示的點陣控制位。0：顯示57點陣字符， 1：顯示510點陣字符。,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,2LCD1602字符的顯示及命令字,命令7：CGRAM地址設置。 命令8：DDRAM地址設置。LCD內部有一個數(shù)據(jù)地址指 針，用戶可通過它訪問內部全部80字節(jié)的數(shù)據(jù)顯 示RAM。 命令格式：80H+地址碼。其中，80H為命令碼。 命令9：讀忙標志或地址。 BF忙標志

52、。1:LCD忙，此時LCD不能接受命令 或數(shù)據(jù)；0:表示LCD不忙。 命令10：寫數(shù)據(jù)。 命令11：讀數(shù)據(jù)。,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,3字符顯示位置的確定,80字節(jié)的DDRAM，與顯示屏上字符顯示位置一一對應，圖5-17給出LCD1602顯示RAM地址與字符顯示位置的對應關系。 當向DDRAM的00H0FH（第1行）、40H4FH（第2行）地址的任一處寫數(shù)據(jù)時，LCD立即顯示出來，該區(qū)域也稱為可顯示區(qū)域。 而當寫入10H27H或50H67H地址處時，字符不會顯示出來，該區(qū)域也稱為隱藏區(qū)域。如果要顯示寫入到隱藏區(qū)域的字符，需要通過字符移位命令（命令5）將它們移入到可顯示區(qū)域

53、方可正常顯示。,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,3字符顯示位置的確定,需說明的是，在向DDRAM寫入字符時，首先要設置DDRAM定位數(shù)據(jù)指針，此操作可通過命令8完成。 例如，要寫字符到DDRAM的40H處，則命令8的格式為： 80H+40H=C0H，其中80H為命令代碼，40H是要寫入字符處的地址。,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,圖5-17 LCD內部顯示RAM的地址映射圖,3字符顯示位置的確定,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,4LCD1602的復位,LCD1602上電后復位狀態(tài)為：,清除屏幕顯示。,設置為8位數(shù)據(jù)長度，單行顯示，57點陣字符。,顯示

54、屏、光標、閃爍功能均關閉。,輸入方式為整屏顯示不移動，I/D=1。,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,LCD1602的一般初始化設置為：,寫命令38H，即顯示模式設置（162顯示，57點陣，8位接口）。,寫命令08H，顯示關閉。,寫命令01H，顯示清屏，數(shù)據(jù)指針清0。,寫命令06H，寫一個字符后地址指針加1。,寫命令0CH，設置開顯示，不顯示光標。,4LCD1602的復位,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,4LCD1602的復位,需注意，在進行上述設置及對數(shù)據(jù)進行讀取時，通常需要檢測忙標志位BF如果為1，則說明忙，要等待；如果BF為0，則可進行下一步操作。,5.5.1

55、LCD 1602液晶顯示模塊簡介,5LCD1602基本操作,LCD慢顯示器件，所以在寫每條命令前，一定要查詢忙標志位BF，即是否處于“忙”狀態(tài)。如LCD正忙于處理其他命令，就等待；如不忙，則向LCD寫入命令。標志位BF連接在8位雙向數(shù)據(jù)線的D7位上。如果BF=0，表示LCD不忙；如果BF=1，表示LCD處于忙狀態(tài)，需等待。 LCD1602的讀寫操作規(guī)定見表5-4。,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,5LCD1602基本操作,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,5LCD1602基本操作,LCD1602與AT89S51的接口電路見圖5-18。,圖5-18 單片機與LCD160

56、2接口電路,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,5LCD1602基本操作,由圖5-18可看出，LCD1602的RS、R/W*和E這3個引腳分別接在P2.0、P2.1和P2.2引腳，只需通過對這3個引腳置“1”或清“0”，就可實現(xiàn)對LCD1602的讀寫操作。具體來說，顯示一個字符的操作過程為“讀狀態(tài)寫命令寫數(shù)據(jù)自動顯示”。,（1）讀狀態(tài) 是對LCD1602 的“忙”標志BF進行檢測，如果BF=1，說明LCD處于忙狀態(tài)，不能對其寫命令；如果BF=0，則可寫入命令。 檢測忙標志函數(shù)具體如下：,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,5LCD1602基本操作,void check_bu

57、sy(void) /檢查忙標志函數(shù) uchar dt; do dt=0 xff;/ dt為變量單元，初值為0 xff E=0; RS=0;/按照表5-4讀寫操作規(guī)定RS=0，E=1/時才可讀忙標志 RW=1; E=1; dt=out;/ out為P0口，P0口的狀態(tài)送入dt中 while(dt / BF=0，LCD不忙，結束檢測 ,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,5LCD1602基本操作,函數(shù)檢測P0.7腳電平，即檢測忙標志BF，如BF=1，說明LCD處于忙狀態(tài)，不能執(zhí)行寫命令；BF=0，可執(zhí)行寫命令。 （2）寫命令 寫命令函數(shù)如下：,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介

58、,5LCD1602基本操作,void write_command(uchar com) /寫命令函數(shù) check_busy(); E=0; /按規(guī)定RS和E同時為0時可以寫入命令 RS=0; RW=0; out=com;/將命令com寫入P0口 E=1; /按規(guī)定寫命令時，E應為正脈沖，即正/跳變，所以前面先置E=0 _nop_( );/空操作1個機器周期，等待硬件反應 E=0;/ E由高電平變?yōu)榈碗娖剑琇CD開始執(zhí)行/命令 delay(1);/延時，等待硬件響應 ,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,5LCD1602基本操作,（3）寫數(shù)據(jù) 將要顯示字符的ASCII碼寫入LCD中的數(shù)據(jù)顯示RAM（DDRAM），例如將數(shù)據(jù)“dat”，寫入LCD模塊。 寫數(shù)據(jù)函數(shù)如下：,5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡介,5LCD1602基本操作,void write_data(uchar dat) /寫數(shù)據(jù)函數(shù) che