1、6.1 6.1 显示器接口显示器接口6.1.1 LED6.1.1 LED数码显示器接口数码显示器接口一、一、LEDLED数码显示器的结构与显示段码数码显示器的结构与显示段码adpb cd e fgCOMabcdefgdp字型码字型码 (段选码段选码)dpabcdefg共阴极：公共端COM接地COMabcdefgdpR共阳极：公共端COM接Vcc(+5V)COMabcdefgdpRRRRRRRR+5V例、共阴极显示器，“0”的字型码。dpabcdefg00111111adpb cd e fgCOM011111100二、二、LEDLED数码显示器的显示方法数码显示器的显示方法1 1、静态显示、静态
2、显示静态显示就是多位静态显示就是多位LED显示器中的显示字符在同一时刻点亮。其显示电路比显示器中的显示字符在同一时刻点亮。其显示电路比较简单，将较简单，将N位显示器的公共端同时接固定的低（共阴极）或高（共阳极）电平，位显示器的公共端同时接固定的低（共阴极）或高（共阳极）电平，N位显示器的段码线分别接位显示器的段码线分别接I/O接口的输出端，需接口的输出端，需N8根线。显示程序只要把欲根线。显示程序只要把欲显示的数的段码依次送各显示输出口即可。这种显示方式，显示亮度高，主程序显示的数的段码依次送各显示输出口即可。这种显示方式，显示亮度高，主程序不必扫描显示器，从而不必扫描显示器，从而CPU效率高
3、。但这需要较多的显示输出口线。效率高。但这需要较多的显示输出口线。二、二、LEDLED数码显示器的显示方法数码显示器的显示方法1、静态显示、静态显示采用串并转换寄存器采用串并转换寄存器74LS164作为显示输出口，每作为显示输出口，每片片74LS164为一位显示器提供为一位显示器提供段码。其和单片机通信采用串段码。其和单片机通信采用串行口方式行口方式0，由单片机的，由单片机的TXD（P3.1）接）接74LS164的的CLK，自动送出移位脉冲，单片机的自动送出移位脉冲，单片机的RXD（P3.0）接）接74LS164的数的数据据A、B，送出段码，只需，送出段码，只需2根根连线。程序执行时，由软件送
4、连线。程序执行时，由软件送入串行口寄存器入串行口寄存器SBUF中的并行中的并行8位段码，在时钟脉冲作用下依位段码，在时钟脉冲作用下依次经次经RXD进入进入74LS164的串行的串行移位数据输入移位数据输入A、B端，从并行端，从并行输出输出Q0Q7端送出端送出8位段码，在位段码，在1位显示器上形成显示字符位显示器上形成显示字符 2 2、动态显示、动态显示动态显示电路的段码输出线是共用的。动态显示电路的段码输出线是共用的。8段发光二极管数码显示器需段发光二极管数码显示器需8根线，由根线，由8051一个一个I/O口控制。口控制。N位显示器需要位显示器需要N根位选线，由根位选线，由8051另一个另一个
5、I/O口控制。只需口控制。只需8N根连线。根连线。为了使不同的显示器同时显示，每一时刻使一位显示器位选线选通，其他位关为了使不同的显示器同时显示，每一时刻使一位显示器位选线选通，其他位关闭，然后送该位段码。适当选取扫描频率，轮流选通闭，然后送该位段码。适当选取扫描频率，轮流选通LED显示器进行显示，使人感显示器进行显示，使人感觉显示器是同时点亮的。由于在一次循环显示中各显示器通电时间较短，动态扫描觉显示器是同时点亮的。由于在一次循环显示中各显示器通电时间较短，动态扫描显示器亮度不足，需加硬件驱动。一般必须在主程序扫描显示器，显示器亮度不足，需加硬件驱动。一般必须在主程序扫描显示器，CPU效率低
6、，因效率低，因此也可以在程序运行后关显示。此也可以在程序运行后关显示。动态扫描显示子程序动态扫描显示子程序 程序说明：程序说明：（1）显示数据）显示数据6位，位，共阴极显示。动态显共阴极显示。动态显示从显示器最低位开示从显示器最低位开始选通，每位显示时始选通，每位显示时间约间约1ms，1ms子程子程序序DELY未给出；未给出；（2）显示缓冲区）显示缓冲区6个个字节，存放字节，存放6个待显示个待显示的数据，当需要变更的数据，当需要变更显示内容时，应在主显示内容时，应在主程序更新显示缓冲区程序更新显示缓冲区内容；内容；6.1.2 6.1.2 专用专用LEDLED驱动器驱动器MAX7219 MAX7
7、219 MAX7219是是MAXIM公司生产的一种串行接口方式公司生产的一种串行接口方式8位位7段共阴极段共阴极LED显示驱动器，显示驱动器，其片内包含有一个其片内包含有一个BCD码到二进制码的译码器、多路复用扫描电路、字段和字位驱动码到二进制码的译码器、多路复用扫描电路、字段和字位驱动器以及存储每个数字的器以及存储每个数字的88 RAM。MAX7219采用串行数据传输方式，采用串行数据传输方式，由由16位数据包发送到位数据包发送到DIN引脚的串行引脚的串行数据在每个数据在每个CLK的上升沿被移入到内的上升沿被移入到内部部16位移位寄存器中，然后在位移位寄存器中，然后在LOAD的上升沿将数据锁
8、存到数字或控制寄的上升沿将数据锁存到数字或控制寄存器中。存器中。DIG0 DIG7为为8个显示器的个显示器的位码线，位码线，SEGAG和和SEG DP是段码是段码码。电路是动态显示方式，由码。电路是动态显示方式，由MAX7219控制，控制，CPU只需在更新显只需在更新显示时输出数据。示时输出数据。6.1.3 LED6.1.3 LED大屏幕显示大屏幕显示LED点阵显示是把很多的点阵显示是把很多的LED按矩阵方式排列在一按矩阵方式排列在一起，通过对各起，通过对各LED发光与不发光的控制来完成各种字符发光与不发光的控制来完成各种字符或图形的显示。最常见的或图形的显示。最常见的LED点阵显示模块有点阵
9、显示模块有57（5列列7行），行），79，88结构，前两种主要用于显示各种结构，前两种主要用于显示各种西文字符，后一种可用于大型电子显示屏的基本组建单西文字符，后一种可用于大型电子显示屏的基本组建单元。元。8 88 LED8 LED点阵简介点阵简介只要各只要各LED外加正向电压（外加正向电压（Y方向方向为为1，X方向为方向为0），则对应的），则对应的LED发光。发光。如如Y7（0）=1，X7（H）=0时，则其对时，则其对应的右下角的应的右下角的LED会发光。各会发光。各LED还需还需接限流电阻，实际应用时，限流电阻即接限流电阻，实际应用时，限流电阻即可接在可接在X轴，也可接在轴，也可接在Y轴。
10、轴。6.1.4 LCD6.1.4 LCD显示显示一、液晶显示器一、液晶显示器液晶显示器（液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）以液晶材料为基本组件。液晶是）以液晶材料为基本组件。液晶是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物，一般最常用的液晶型一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物，一般最常用的液晶型式为向列液晶，分子形状为细长棒形，长宽约式为向列液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1nm10nm。将液晶置于两片导电玻。将液晶置于两片导电玻璃之间，靠两个电极间电场的驱动。整个液晶显示技术的概念是利用液晶的物理特性：璃之间，靠两个电极间电场的
11、驱动。整个液晶显示技术的概念是利用液晶的物理特性：通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过，通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过，让液晶如闸门般地控制光线透射或遮蔽功能，产生透光度的差别，如此在电源让液晶如闸门般地控制光线透射或遮蔽功能，产生透光度的差别，如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。液晶显示是一种被动的显示，它不能发光，只能使用周围环境的光。它显示图案液晶显示是一种被动的显示，它不能发光，只能使用周围环境的光。它显
12、示图案或字符只需很小能量。或字符只需很小能量。二、液晶显示器与单片机接口二、液晶显示器与单片机接口将将LCD控制器、驱动器、控制器、驱动器、RAM、ROM和和LCD显显示器用示器用PCB连接到一起，称为液晶显示模块连接到一起，称为液晶显示模块LCM（LCd Module）。）。用户只向用户只向LCM送入相应的命令和数据就可实现所送入相应的命令和数据就可实现所需要的显示内容，与单片机接口简单，使用灵活方便。需要的显示内容，与单片机接口简单，使用灵活方便。驱动模块具有驱动模块具有8位数据总线，外加一些电源接口和控位数据总线，外加一些电源接口和控制信号。而且自带显示缓存，只需要将要显示的内容制信号。
13、而且自带显示缓存，只需要将要显示的内容送到显示缓存中就可以实现内容的显示。送到显示缓存中就可以实现内容的显示。6.2 6.2 键盘接口键盘接口一、键盘的基本概念一、键盘的基本概念按键按照结构原理可分为两类，一类是触点式开关按键，如机械式开关；另一类按键按照结构原理可分为两类，一类是触点式开关按键，如机械式开关；另一类是无触点式开关按键，如电容式按键，薄膜按键等。按键处理程序需完成下列工作是无触点式开关按键，如电容式按键，薄膜按键等。按键处理程序需完成下列工作:1、消抖、消抖机械按键开关在闭合或断开时，会伴随有一连串的抖动，一机械按键开关在闭合或断开时，会伴随有一连串的抖动，一般约为般约为510
14、ms。为了保证。为了保证CPU对按键的一次闭合只作一次处理，对按键的一次闭合只作一次处理，必须消除抖动。常见消抖的方法有：必须消除抖动。常见消抖的方法有：（1）RS触发器消抖电路触发器消抖电路按键尚未按下，按键尚未按下，a点为点为0，在按键按下后，在按键按下后，a点为点为1。按键抖动。按键抖动时，利用双稳态电路的互锁特性，时，利用双稳态电路的互锁特性，a端输出可维持不变，消除了按端输出可维持不变，消除了按键的抖动。键的抖动。（2）RC滤波消抖电路滤波消抖电路在按键输出端到地接在按键输出端到地接RC滤波电路。选择合适的滤波电路时间滤波电路。选择合适的滤波电路时间常数，抖动信号可通过滤波电路滤除。
15、常数，抖动信号可通过滤波电路滤除。（3）软件延时消抖。）软件延时消抖。软件消抖是在第一次检测到按键按下的信号后，延时一段时软件消抖是在第一次检测到按键按下的信号后，延时一段时间，待键闭合稳定后，可再次检测键入信号，若两次检测到的开间，待键闭合稳定后，可再次检测键入信号，若两次检测到的开关状态相同则认为有效。延时时间应大于抖动时间，一般延迟关状态相同则认为有效。延时时间应大于抖动时间，一般延迟1020ms。2 2、按键的编码、按键的编码多个按键构成的键盘中，不同的按键动作引起不同程序段的执行，以完成不同的多个按键构成的键盘中，不同的按键动作引起不同程序段的执行，以完成不同的工作。如何识别动作的按
16、键，并使其正确地方便地转入相应的处理程序，需要编码。工作。如何识别动作的按键，并使其正确地方便地转入相应的处理程序，需要编码。（1 1）编码键盘）编码键盘键盘内部能自动检测被按下的键，并提供与被按键功能对应的键码（如键盘内部能自动检测被按下的键，并提供与被按键功能对应的键码（如ASCII码），以并行或串行方式送给码），以并行或串行方式送给CPU。键码完全由硬件提供，结构复杂。如。键码完全由硬件提供，结构复杂。如PC机，键机，键盘使用专门的单片机编码。盘使用专门的单片机编码。（2 2）非编码键盘）非编码键盘只简单地提供按键的位置，而按键的识别和键码的确定等功能均由软件完成。非只简单地提供按键的位
17、置，而按键的识别和键码的确定等功能均由软件完成。非编码键盘的硬件接口简单，但是要占用较多的编码键盘的硬件接口简单，但是要占用较多的CPU时间。时间。二、键盘的输入方式二、键盘的输入方式1 1、编程方式、编程方式只有当单片机空闲时，才调用键盘扫描子程序扫描键盘。如工业控制系统开机时，只有当单片机空闲时，才调用键盘扫描子程序扫描键盘。如工业控制系统开机时，在程序未执行之前，进行参数设定，一旦程序运行不理会键盘。在程序未执行之前，进行参数设定，一旦程序运行不理会键盘。2 2、定时方式、定时方式利用单片机内的定时器，产生定时中断，对键盘进行扫描。也可以利用工业控制利用单片机内的定时器，产生定时中断，对
18、键盘进行扫描。也可以利用工业控制系统本身的定时中断对键盘进行扫描。系统本身的定时中断对键盘进行扫描。3 3、中断方式、中断方式只有在键盘有键按下时，才执行键盘扫描程序，如无键按下，单片机将不理睬键只有在键盘有键按下时，才执行键盘扫描程序，如无键按下，单片机将不理睬键盘。硬件要有一定安排以产生外中断请求信号。盘。硬件要有一定安排以产生外中断请求信号。6.2.2 6.2.2 键盘的工作原理键盘的工作原理一、独立式按键一、独立式按键独立式按键各键相互独立，每个按键各接一根输入线，通过检测输入线的电平独立式按键各键相互独立，每个按键各接一根输入线，通过检测输入线的电平状态可很容易判断那个键被按下，识别
19、简单。适于键数较少的场合。状态可很容易判断那个键被按下，识别简单。适于键数较少的场合。工作过程：工作过程：1、先判断有无键按下。如有键按下，、先判断有无键按下。如有键按下，则进行下一步；无键按下返回则进行下一步；无键按下返回2、调用延时、调用延时10ms的子程序，的子程序，3、重键处理、重键处理4、键的识别和处理、键的识别和处理二、矩阵式按键二、矩阵式按键按键数目较多的场合，为了节省按键数目较多的场合，为了节省I/O线，通常将按键开关组成矩阵结构，由行线和线，通常将按键开关组成矩阵结构，由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。某矩阵式键盘列线组成，按键位于行、列的交叉点上。某矩阵式键盘4根
20、行线和根行线和4根列线，共有根列线，共有16个个按键，称按键，称44矩阵键盘。矩阵键盘。1 1、扫描法、扫描法行线接行线接P1.0P1.3输出；列线接输出；列线接P1.4P1.7输入。全部行线发出低电平信号，如输入。全部行线发出低电平信号，如果所有键都没有按下的话，则列线所连接的输入得到的是全果所有键都没有按下的话，则列线所连接的输入得到的是全“1”信号；如果有键按信号；如果有键按下的话，则得到的是非全下的话，则得到的是非全“1”信号信号 2 2、线反转法、线反转法需要双向输入需要双向输入/输出端口，通过行列颠倒输出端口，通过行列颠倒扫描来识别闭合键。第扫描来识别闭合键。第1步，行线输出为全步
21、，行线输出为全低电平，读列线，列线中电平为低的列为按低电平，读列线，列线中电平为低的列为按键所在列。第键所在列。第2步，列线输出为全低电平，步，列线输出为全低电平，读行线，行线中电平为低的行为按键所在行。读行线，行线中电平为低的行为按键所在行。根据按键所在行列号即可计算出对应键根据按键所在行列号即可计算出对应键号，键号应能方便地使程序转入正确的位置号，键号应能方便地使程序转入正确的位置执行。任何一个闭合键的键号是这样计算出执行。任何一个闭合键的键号是这样计算出来的：来的：键号行首号键号行首号+列号列号6.3 BCD6.3 BCD拨码盘接口拨码盘接口系统有时需输入一些控制参数，使用最方便的是十进
22、制输入，系统有时需输入一些控制参数，使用最方便的是十进制输入，BCD码输出的码输出的BCD码拨盘。码拨盘。一、一、BCDBCD码拨码开关码拨码开关四片四片BCD拨码开关构成的拨盘。每片开关拨码开关构成的拨盘。每片开关正面具有可以选择的正面具有可以选择的09十个数字，拨码开关十个数字，拨码开关内部有一可转动圆盘，具有内部有一可转动圆盘，具有“09”十个位置，十个位置，可以通过可以通过“+、-”按钮进行位置选择，对应每个按钮进行位置选择，对应每个位置，前面窗口有数字提示，每个数字都会产位置，前面窗口有数字提示，每个数字都会产生相应的生相应的8421BCD码，从开关后面的码，从开关后面的BCD码输码输出线输出。出线输出。A为公共端。为公共端。如如A端接端接5V，当拨拨码开关至数字，当拨拨码开关至数字6时，时，相应的相应的8、4、2、1端输出端输出0、1、1、0，输出为，输出为8421BCD码。码。当当A端接地，端接地，8、4、2、1输出端输出输出端输出1、0、0、1，输出为，输出为8421BCD码的反码。码的反码。
