1、第三章第三章 数字化医数字化医疗仪器人机接口疗仪器人机接口数字化医疗仪器数字化医疗仪器第第三三章章 数字化医疗仪器人机接口数字化医疗仪器人机接口学习要点学习要点v一、能力培养要点一、能力培养要点v1、键盘与微机接口的结构与调试键盘与微机接口的结构与调试能力。能力。v2、LED显示及接口电路的结构与调试显示及接口电路的结构与调试能力。能力。v3、打印机接口的构成与调试能力。打印机接口的构成与调试能力。本章主要内容本章主要内容n键盘与接口电路应用键盘与接口电路应用n键盘分析程序键盘分析程序nCRT显示及接口简介显示及接口简介nLED显示及接口电路应用显示及接口电路应用nLCD数码显示技术简介数码显
2、示技术简介n打印机接口电路应用打印机接口电路应用概述概述 数字化医疗仪器主要人机接口数字化医疗仪器主要人机接口 3.1 3.1 键盘与接口键盘与接口 键盘与微机的接口包括硬件和软件二部分。键盘与微机的接口包括硬件和软件二部分。硬件：硬件：是指键盘的组织，即是指键盘的组织，即键盘结构及与主机的连键盘结构及与主机的连接方式。接方式。软件：软件：软件是指对按键操作的识别与分析，称为键软件是指对按键操作的识别与分析，称为键盘管理程序。盘管理程序。虽然对不同的键盘组织其键盘管理程序存在很大的虽然对不同的键盘组织其键盘管理程序存在很大的差异，差异，但任务大体可分为下列几项但任务大体可分为下列几项：(1)识
3、键：识键：判断是否有键按下。若有，则进行译码；若无，判断是否有键按下。若有，则进行译码；若无，则等待或转做别的工作。则等待或转做别的工作。(2)译键：译键：识别出哪一个键被按下并求出被按下键的键值。识别出哪一个键被按下并求出被按下键的键值。(3)键值分析：键值分析：根据键值，找出对应处理程序的入口并执行根据键值，找出对应处理程序的入口并执行之。之。3.1.13.1.1 键盘输入基础知识键盘输入基础知识一一.键盘的组织键盘的组织1.1.编码式键盘编码式键盘 键和专用键盘编码器构成键和专用键盘编码器构成.有键按下有键按下,自动生成键值。自动生成键值。例如例如:MM5740AA芯片芯片;INTEL
4、8279等。等。2.2.非编码式键盘非编码式键盘（本节介绍）（本节介绍）不含编码器不含编码器,键盘只送出一个简单的闭合信号键盘只送出一个简单的闭合信号,对应的键值对应的键值需有软件来译出。需有软件来译出。显然，非编码键盘的软件是比较复杂的，并且要占用较多显然，非编码键盘的软件是比较复杂的，并且要占用较多的的CPU时间，这是非编码键盘的不足之处。但非编码键盘可时间，这是非编码键盘的不足之处。但非编码键盘可以任意组合、成本低、使用灵活，因而数字化医疗仪器大多以任意组合、成本低、使用灵活，因而数字化医疗仪器大多采用非编码式键盘。采用非编码式键盘。非编码键盘按照与主机连接方式的不同：非编码键盘按照与主
5、机连接方式的不同：有独立式键盘和有独立式键盘和矩阵式键盘之分。矩阵式键盘之分。1)1)独立式键盘独立式键盘 如图如图 3-1(a)3-1(a)特点特点:一键一线一键一线.优点优点:结构简单结构简单,键容易识别。键容易识别。缺点缺点:占用较多检测线，占用较多检测线，不便组成大型键盘。不便组成大型键盘。S0S1S2S3RRRR+5VR=5KD0D1D2D32)2)矩阵式键盘矩阵式键盘 如图如图3-1(b)3-1(b)特点特点:把检测线分成二组，把检测线分成二组，一组为行线，一组为行线，另一组为列线，按键放在另一组为列线，按键放在行线和列线的交叉点上。行线和列线的交叉点上。优点优点:键盘规模可扩大。
6、键盘规模可扩大。缺点缺点:键盘分析程序较复杂。键盘分析程序较复杂。RRRR+5VX0X1X2X3Y0Y1Y2Y3R=5K二二.键盘的工作方式键盘的工作方式三三.键抖动及消除键抖动及消除三种键盘工作方式三种键盘工作方式 键抖动可能导致计算机将按键操作识别为多次操键抖动可能导致计算机将按键操作识别为多次操作作.可采取以下措施可采取以下措施:(010)ms(50200)ms(010)ms键抖动现象键抖动现象(2)(2)软件延时法软件延时法当判定按键按下时当判定按键按下时,用软件用软件延时延时10ms20ms,等待键稳等待键稳定后重新再判一次定后重新再判一次,以躲过触点抖动期。以躲过触点抖动期。(1)
7、(1)硬件电路消除法硬件电路消除法 RRR=5KS输出&5V四四.键连击的处理键连击的处理 图图 3-43-4 当我们按下某键时，对应的功能便会通过键当我们按下某键时，对应的功能便会通过键盘分析程序得以执行。如果在操作者释放键之前，盘分析程序得以执行。如果在操作者释放键之前，对应的功能得以多次执行，如同操作者在连续不对应的功能得以多次执行，如同操作者在连续不断操作该键一样，这种现象就称为连击。断操作该键一样，这种现象就称为连击。读读 键键延时去抖延时去抖执行执行等键释放等键释放读读 键键延时去延时去抖抖执行执行延时延时（a）（b）键连击现象的克服及合理运用键连击现象的克服及合理运用3.1.2
8、3.1.2 独立式键盘接口方法独立式键盘接口方法1.1.查询方式查询方式 图图3-5 硬件接口硬件接口;图图3-6 软件流程图软件流程图+5V 8031S0S1S2RRRR=10kP1.0P1.1P1.2v独立链接式非编码键盘独立链接式非编码键盘2.2.中断方式中断方式 用中断方式处理用中断方式处理8只按键电路只按键电路ORG 0000H AJMP MAIN ；上电后转主程序；上电后转主程序 ORG 0003H ；外部中断；外部中断0入口入口 AJMP KEYJMP ；指向中断服务程序；指向中断服务程序ORG 0100H MAIN：SETB IT0 ；选择边沿触发方式；选择边沿触发方式 SET
9、B EX0 ；允许外部中断；允许外部中断0 SETB EA ；允许；允许CPU中断中断MOV DPTR，#0EF00H；送；送8155命令口地址命令口地址 MOV A，#02H ；置；置A口为输入口口为输入口 MOVX DPTR，A ；控制字写入；控制字写入 HERE：AJMP HERE ；模拟主程序；模拟主程序 ORG 0120H ；中断服务程序；中断服务程序 KEYJMP：MOV R3，#08H ；设循环次数；设循环次数 MOV DPTR，#0EF01H ；送；送A口地址口地址 MOV R4，#00H ；计数器清零；计数器清零 MOVX A，DPTR ；读入按键状态；读入按键状态 KEYA
10、Dl：RRC A ；状态字右移一位；状态字右移一位JNC KEYAD2 ；C=0，转，转KEYAD2 INC R4 ；计数器加；计数器加1 DJNZ R3，KEYADlKEYRET：RETIKEYAD2：MOV DPTR，#JMPTBL MOV A，R4 RL A JMP A+DPTR ；转相应功能；转相应功能处理处理JMPTBL：AJMP SB0 AJMP SBl AJMP SB2 AJMP SB3 AJMP SB4 AJMP SB5 AJMP SB6 AJMP SB7 3.1.3 3.1.3 矩阵式键盘接口方法矩阵式键盘接口方法当采用矩阵式键盘时，为了编程方便，应将矩阵当采用矩阵式键盘时，
11、为了编程方便，应将矩阵键盘中的每一个键按一定的顺序编号，这种按顺键盘中的每一个键按一定的顺序编号，这种按顺序排列的编号叫序排列的编号叫顺序码顺序码，也称，也称键值键值。本节介绍两种键盘接口电路及控制软件。本节介绍两种键盘接口电路及控制软件。一种是采用编程扫描工作方式的行扫描法来识别键值，一种是采用编程扫描工作方式的行扫描法来识别键值，另一种是采用中断工作方式的线路反转法来识别键值。另一种是采用中断工作方式的线路反转法来识别键值。为了求得矩阵式键盘中被按下键的键值，常用的方法有为了求得矩阵式键盘中被按下键的键值，常用的方法有和和。一、行扫描法一、行扫描法步骤：步骤：1、判是否有键按下、判是否有键
12、按下(没有键按下，读入值为没有键按下，读入值为FFH)。2、若有键按下、若有键按下,消除键抖动消除键抖动(延时延时10ms),再判是否有键按下。再判是否有键按下。3、若确定有键按下、若确定有键按下,则求出按下键的键值。则求出按下键的键值。键值键值=行值行值+列值列值4、为保证按键每闭合一次、为保证按键每闭合一次,CPU只作一次处理只作一次处理,程序需等闭程序需等闭合的键释放后再对其处理。合的键释放后再对其处理。RAM/IO 扩展器扩展器 8155结构：结构：1、256BITS的静态的静态RAM；2、二个可编程的、二个可编程的8位并行位并行I/O 口口PA、PB；3、一个可编程的、一个可编程的6
13、位并行位并行I/O口口 PC；4、一个可编程的、一个可编程的14位减法计数器位减法计数器TC。3210765489ABCDEF 8031P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7二、线路反转法原理图二、线路反转法原理图线路反转法的原理线路反转法的原理（1）先从先从P1的的高四位输出高四位输出“0”电平，从电平，从P1的的低四低四位读键盘位读键盘状态，设图中状态，设图中E键被按下，从键被按下，从P1的低四位的低四位输入为输入为1101，“0”对应按键代表的对应按键代表的列列。（2）线路反转）线路反转，P1的的低四位输出低四位输出“0”电平，从电平，从P1高四位读键盘高四位读
14、键盘状态，从状态，从P1高四位输入高四位输入0111，“0”对应按键代表的对应按键代表的行位置行位置。（3）数据合成特征码）数据合成特征码0111、1101，完全确定按键，完全确定按键位置。位置。（4）通过）通过查键码转换表查键码转换表找到对应的找到对应的键值键值(顺序码顺序码)。3.2 3.2 键盘分析程序键盘分析程序单义键单义键:一键一义一键一义多义键多义键:一键多义一键多义 键盘分析程序的任务是对键盘的操作做出识别并调键盘分析程序的任务是对键盘的操作做出识别并调用相应的功能模块完成预定的任务。用相应的功能模块完成预定的任务。3.2.1 3.2.1 直接分析法直接分析法(单一键构成的键盘单
15、一键构成的键盘)根据当前按键的键值根据当前按键的键值,把控制直接分支到相应处理程序的把控制直接分支到相应处理程序的入口入口,而无须知道再此之前的按键情况。而无须知道再此之前的按键情况。图图3-10 3-11优点优点:简明直观。简明直观。缺点缺点:命令的识别和处理程序的执行交错在一起命令的识别和处理程序的执行交错在一起,层次不清层次不清楚。楚。简单多义键简单多义键的分析程序仍可用直接分析法来进行设计的分析程序仍可用直接分析法来进行设计,不不过要用多张转换表。图过要用多张转换表。图 3-123.2.2 3.2.2 状态分析法状态分析法 将键盘分析程序作为时序系统，当条件改变将键盘分析程序作为时序系
16、统，当条件改变后，它的状态可以发生变迁。后，它的状态可以发生变迁。当一个按键按下时，分析程序将根据它的现行当一个按键按下时，分析程序将根据它的现行状态和输入条件，决定产生何种相应动作以及状态和输入条件，决定产生何种相应动作以及变迁到哪一个新状态。变迁到哪一个新状态。在不同的状态下，同一按键会具有不同的含义。引入在不同的状态下，同一按键会具有不同的含义。引入状态概念后，只需在存储器内开辟存储单元状态概念后，只需在存储器内开辟存储单元“记忆记忆”当前状态，就能对当前按键的含义作出正确的解释，当前状态，就能对当前按键的含义作出正确的解释，简化程序设计。简化程序设计。注意注意3.2.3 3.2.3 触
17、摸屏触摸屏一、概述一、概述 一些医疗场所不便安装键盘、鼠标等输入一些医疗场所不便安装键盘、鼠标等输入设备，同时也要让任何人都能操作，触摸屏就设备，同时也要让任何人都能操作，触摸屏就是一种理想的输入设备是一种理想的输入设备。二、分类及原理二、分类及原理 触摸屏需收集以下信息：触摸物触摸屏需收集以下信息：触摸物进入进入触摸触摸屏的屏的坐标坐标、触摸物在触摸屏上、触摸物在触摸屏上移动移动的的新坐标新坐标、触摸物触摸物离开离开触摸屏的触摸屏的坐标坐标、是否是否有东西有东西触摸触摸等等 1.红外线触摸屏（以红外线检测技术为基础）红外线触摸屏（以红外线检测技术为基础）原理：原理：物体进入检测区，物体进入检
18、测区，遮挡遮挡住若干条住若干条红外光栅红外光栅，红外接收管输出的信号就会发生变化，从而检红外接收管输出的信号就会发生变化，从而检测出触摸点的坐标和触摸屏的状态。测出触摸点的坐标和触摸屏的状态。优点：优点：对触摸的物体没有太严格的要求；对触摸的物体没有太严格的要求；触摸物只要进入红外检测区域即可；触摸物只要进入红外检测区域即可；触摸屏不易损坏，寿命较长，成本也较低。触摸屏不易损坏，寿命较长，成本也较低。缺点：缺点：外界光线变化会影响其准确度；外界光线变化会影响其准确度；不防水，不防污秽，易导致误差。不防水，不防污秽，易导致误差。2电阻式触摸屏（压力感应式电阻式触摸屏（压力感应式）原理：原理：外层
19、外层OTI作导电体，二层作导电体，二层OTI附上电压场，层间以附上电压场，层间以细小的透明隔离点隔开。平时这些隔离点的电阻近似细小的透明隔离点隔开。平时这些隔离点的电阻近似相同，当手指接触屏幕，两层导电层出现一个相同，当手指接触屏幕，两层导电层出现一个接触接触点，点，该点该点电阻电阻发生发生变化变化，便可以计算出触摸的位置。，便可以计算出触摸的位置。优点：优点：不受尘埃、水、污秽影响不受尘埃、水、污秽影响 缺点：缺点：触摸屏的寿命不长久触摸屏的寿命不长久3电容式触摸屏电容式触摸屏4声表面波式触摸屏声表面波式触摸屏3.3 LED3.3 LED显示及接口显示及接口3.3.1 LED3.3.1 LE
20、D显示原理显示原理LED-发光二极管发光二极管.LED的正向压降的正向压降:1.2V 2.6V。工作电流工作电流:5mA 20mA。适合于脉冲工作状态适合于脉冲工作状态,电路须串联适当的限流电路须串联适当的限流电阻电阻.LED显示器的类型显示器的类型:单个、七段和点阵式。单个、七段和点阵式。一一.单个单个LEDLED显示器显示器常用于仪器的状态显示之用常用于仪器的状态显示之用.图图3-16CS IOWD0774LS374CLKD0D7Q0.Q7+5VLED单个单个LEDLED显示器的接口电路显示器的接口电路将数个将数个LED组成一个阵列，并封装于一个标准的外组成一个阵列，并封装于一个标准的外壳
21、中。七段壳中。七段LED显示器有显示器有共阳极共阳极和和共阴极共阴极两种结两种结构，如下图。可用于显示构，如下图。可用于显示09数字和多种字母。数字和多种字母。二二.七段七段LEDLED显示器显示器 10 9 8 7 6g f k a b e d k c dpK+5VabfecgdabcdefgdpKabcdefgdp为了显示某个数或字母，须点亮对应的段，则需要译码。为了显示某个数或字母，须点亮对应的段，则需要译码。1 1、硬件译码、硬件译码(由七段译码由七段译码/驱动器完成驱动器完成)图图 3-18计算机时间的开销较小计算机时间的开销较小,但硬件开支大但硬件开支大.2 2、软件译码、软件译码
22、 图图 3-19、表、表 3-4 省略了硬件省略了硬件,其其BCD码转换为对应的段码由软件来完成码转换为对应的段码由软件来完成.BCD-七段显示译码器（七段显示译码器（74LS48）v因为计算机输出的是因为计算机输出的是BCD码，要想在数码管码，要想在数码管上显示十进制数，就必须先把上显示十进制数，就必须先把BCD码转换成码转换成 7 段字型数码管所要求的代码。我们把能够段字型数码管所要求的代码。我们把能够将计算机输出的将计算机输出的BCD码换成码换成 7 段字型代码，段字型代码，并使数码管显示出十进制数的电路称为并使数码管显示出十进制数的电路称为“七七段字型译码器段字型译码器”。v1）输入：
23、）输入：8421BCD码，用码，用A3 A2 A1 A0表示表示（4位）。位）。v2）输出：七段显示，用）输出：七段显示，用Ya Yg 表示（表示（7位）位）v3）逻辑符号）逻辑符号：v v在数字测量仪表和各种数字系统中，都需要将数字在数字测量仪表和各种数字系统中，都需要将数字量直观地显示出来，量直观地显示出来，v一方面供人们直接读取测量和运算的结果；一方面供人们直接读取测量和运算的结果；v另一方另一方 面用于监视数字系统的工作情况。面用于监视数字系统的工作情况。v因此，数字显示电路是许多数字设备不可缺少的部因此，数字显示电路是许多数字设备不可缺少的部分。数字显示电路通常由译码器、驱动分。数字
24、显示电路通常由译码器、驱动 器和显示器器和显示器等部分组成，如图等部分组成，如图5.3.5所示。下面对显示器和译码所示。下面对显示器和译码驱动器分别进行介绍驱动器分别进行介绍。v数码显示器是用来显示数字、文字或符号的器件，现在已有数码显示器是用来显示数字、文字或符号的器件，现在已有多种不同类型的产品，广泛应用于各种数字设备中，目前数多种不同类型的产品，广泛应用于各种数字设备中，目前数码显示器件正朝着小型、低功耗、平面化方向发展。码显示器件正朝着小型、低功耗、平面化方向发展。数码的显示方式一般有三种：数码的显示方式一般有三种：第一种是字形重叠式，它是将不同字符的电极重叠起来，第一种是字形重叠式，
25、它是将不同字符的电极重叠起来，要显示某字符，只须使相应的电极发要显示某字符，只须使相应的电极发 亮即可，如辉光放电亮即可，如辉光放电管、边光显示管等。管、边光显示管等。第二种是分段式，数码是由分布在同一平面上若干段发光第二种是分段式，数码是由分布在同一平面上若干段发光的笔划组成，如荧光数码管等。的笔划组成，如荧光数码管等。第三种是点阵式，它由一些按一定规律排列的可发光的点第三种是点阵式，它由一些按一定规律排列的可发光的点阵所组成，利用光点的不同组合便可显示不同的数码，如阵所组成，利用光点的不同组合便可显示不同的数码，如场致发光记分牌。场致发光记分牌。v数字显示方式目前以分段式应用最普遍，图数字
26、显示方式目前以分段式应用最普遍，图5.3.6表示七段表示七段式数字显示器利用不同发光段组合方式，显示式数字显示器利用不同发光段组合方式，显示015等阿拉伯等阿拉伯数字。在实际应用中，数字。在实际应用中，1015并不采用，而是用并不采用，而是用2位数字显示位数字显示器进行显示。器进行显示。三三.点阵式点阵式LEDLED显示器显示器 以点阵格式进行显示以点阵格式进行显示,显示的字符较逼真显示的字符较逼真,但接口电路和但接口电路和控制程序较复杂控制程序较复杂.常用常用5 7点阵点阵。图图 3-20 按显示方式分：按显示方式分：静态显示静态显示和和动态显示动态显示之分。之分。一、静态显示及其接口一、静
27、态显示及其接口特点特点:每位显示器每位显示器都有自己的都有自己的锁存器锁存器,译码器译码器(若采用软件译若采用软件译码可省略码可省略)和和驱动器驱动器。优点优点:在每一位显示输出后能够保持显示不变。在每一位显示输出后能够保持显示不变。缺点缺点:当显示位数较多时当显示位数较多时,占用的占用的I/O口较多口较多图图 3-21二、动态扫描显示及其接口二、动态扫描显示及其接口特点特点:微机应微机应定时定时对各个对各个显示器显示器进行进行扫描扫描,显示器件显示器件分时分时轮流轮流工作工作,每次只使一个每次只使一个器件显示器件显示。优点优点:使用硬件少使用硬件少,占用占用I/O口少。口少。缺点缺点:占用机
28、时长占用机时长,只要不执行显示程序只要不执行显示程序,就立刻停止显示。就立刻停止显示。图图 3-233.3.2 3.3.2 七段七段LEDLED显示及接口显示及接口3.3.33.3.3点阵点阵LEDLED显示器显示器3.43.4 CRTCRT显示及接口显示及接口v主要用于显示图形和表格主要用于显示图形和表格3.4.13.4.1光栅扫描光栅扫描CRTCRT字符显示系统字符显示系统一、光栅扫描一、光栅扫描CRTCRT字符显示原理字符显示原理1、扫描过程、扫描过程2、系统组成、系统组成:显示显示RAM,字符发生器字符发生器,并并/串移位器串移位器,混合电混合电路和逻辑定时电路等组成。路和逻辑定时电路
29、等组成。图图3-26显示器的扫描方式显示器的扫描方式（a）（b）显示RAM字符发生器串并移位器混合电路CRT定时控制逻辑光栅扫描光栅扫描CRTCRT字符显示系统框图字符显示系统框图ASCII码并行点阵码串行码视频字时钟点时钟.23 1840 1841 1842 .1981 191924 1920 1921 1922 .1998 19991 80 81 82 158 1590 0 1 2 3 78 790 1 2 3 78 79行数列数二二.双行缓冲器工作方式双行缓冲器工作方式v作用作用:为了保证系统能连续工作。图为了保证系统能连续工作。图3-28行缓冲器（行）字符计数器字符发生器点行计数器并入
30、串出移位器字行计数器字时钟点时钟点时钟行同步帧同步点行码串行点阵码ASCII码ASCII码vCRT中各个字符显示的位置应与显示中各个字符显示的位置应与显示RAM中字符中字符ASCII码码的地址严格一一对应的地址严格一一对应,这需系统的定时电路给予保证。这需系统的定时电路给予保证。图图3-29三、系统的定时三、系统的定时四四.CRTCRT显示电路的组成显示电路的组成v典型的典型的CRT控制器有控制器有 Intel 8275CRTC,Motorola 6845 CRTC。82758275组成的光栅扫描字符显示系统组成的光栅扫描字符显示系统DACK显示显示DMADMA(8257)CRTC(8275)
31、串并移位与定时逻辑字符发生器系统母线DRQCCLKCC06LC03视频信号水平同步垂直同步亮度控制视频控制3.4.23.4.2光栅扫描光栅扫描CRTCRT图形显示系统图形显示系统v显示显示RAM中存放的是由软件形成的图形点阵中存放的是由软件形成的图形点阵,显示显示RAM中的每个存储单元中的每个数位都与显示屏上的中的每个存储单元中的每个数位都与显示屏上的某一像素点一一对应某一像素点一一对应.图图3-30v图形光栅显示系统中不再需要字符发生器图形光栅显示系统中不再需要字符发生器.v光栅扫描光栅扫描 CRT图形显示原理框图图形显示原理框图图图3-31v图形显示器图形显示器CGA逻辑框图逻辑框图图图3
32、-320100000101000010010000110100010011001010.00110101A B C D显示RAMCRT显示RAMCRT显示显示RAMRAM的内容与显示器显示内容的关系的内容与显示器显示内容的关系（a）字符显示系统字符显示系统（b）图形显示系统图形显示系统25 80数据缓冲器OE地址缓冲器OEOE定时与控制D0D7A0A13WECER/W显示RAM并入串出 LD CLK图形点阵数据串行点阵码光栅扫描光栅扫描CRTCRT图形显示系统原理图图形显示系统原理图A05(字时钟计数码）A613(行计数码）D07D0A0A13D0D7111814KB显存彩色编码CRTC图形移
33、位字符移位ROM寄存器总线字符发生器水平、垂直同步信号视频CGACGA的逻辑框图的逻辑框图监视器3.4.3 3.4.3 随机扫描随机扫描CRTCRT图形显示系统图形显示系统v采用示波器的采用示波器的X-Y显示原理，即分别向显示原理，即分别向CRT水平水平和垂直输入端加以连续变化的电压信号，通过控和垂直输入端加以连续变化的电压信号，通过控制电子束的偏转便可形成连续的各种形状的光迹。制电子束的偏转便可形成连续的各种形状的光迹。如果在栅极上加入适当的消隐脉冲，则可构成不如果在栅极上加入适当的消隐脉冲，则可构成不连续线条，形成各种字符和图形。连续线条，形成各种字符和图形。v用于显示波形的，智能示波器采
34、用的用于显示波形的，智能示波器采用的CRT显示系显示系统。见下页图：统。见下页图：数据缓冲器OE地址缓冲器OEOE定时与控制R/W显示RAMDAC A (Y)DAC A (X)D07A09WECEY(t)偏转信号X(t)偏转信号显示时钟记数码10波形数据D09D07D07A09单值函数信号波形的单值函数信号波形的CRTCRT显示系统显示系统3.5 LCD3.5 LCD数码显示技术数码显示技术LCD优点：优点：耗电低，驱动电压低，结构空间小，有效显耗电低，驱动电压低，结构空间小，有效显示面积大、体薄物轻。示面积大、体薄物轻。3.5.1 LCD3.5.1 LCD数码显示数码显示 采用交流驱动，直流
35、分量在采用交流驱动，直流分量在100mv以下，频率以下，频率50100Hz，取方波效果最好。，取方波效果最好。图图3-34 LCD3-34 LCD交流驱动交流驱动LCDLCD硬件译码驱动静态显示电路硬件译码驱动静态显示电路 为了在为了在4N07显示器显示器上显示上显示48.5数字数字，执，执行如下程序：行如下程序：MOV A，#85H MOV DPTR，#8000H MOVX DPTR，A MOV A，#0F4H INC DPTR MOVX DPTR，A MOV A，#20H MOV DPTR，#8007H MOVX DPTR，A自动消隐自动消隐0前缀子程序：前缀子程序：OTF：MOV R0，
36、#4DH MOV R1，#02H OTL：MOV A，R0 ANL A，#0F0H JNZ OT2 MOV A，R0 ORL A，#0F0H MOV R0，A ANL A，#0FH JNZ OT2 MOV R0，#0FFH DEC R0 DJNZ R1，OTL MOV 4CH，#0F0H OT2：RET图图3-363-36：三线：三线LCDLCD显示电路显示电路7231COM13 74LS 373LE27256 8031WRP0ALEP2PSENA70Au-8D70OEXTZ8XTZ1CS AN2 BD30 A20 AN1图图3-37 3-37 三线三线LCDLCD显示电路结构原理显示电路结构
37、原理abfecgdAN1AN2(a)(b)AN1AN2efabcdgXYZN1COM1COM2COM3LCDLCD与与MCS-51MCS-51接口（补充）接口（补充）液晶显示器（液晶显示器（LCD）是利用液晶经过处理后能改变光）是利用液晶经过处理后能改变光线的传输方向的特性实现显示信息。线的传输方向的特性实现显示信息。按功能分为三类：笔段式、字符点阵式和图形点阵式。按功能分为三类：笔段式、字符点阵式和图形点阵式。前两种可显示数字、字符和符号等，图形点阵式前两种可显示数字、字符和符号等，图形点阵式LCD还可显还可显示汉字和任意图形。示汉字和任意图形。一、字符型点阵式一、字符型点阵式LCDLCD液
38、晶显示器液晶显示器 常用常用模块模块有有16字字 1行、行、16字字 2行、行、20字字 2行和行和40字字 2行等的字符行等的字符LCD显示器，显示字数不同，但有相同的显示器，显示字数不同，但有相同的输入输出界面。输入输出界面。以下介绍以下介绍16 2字符型液晶显示模块字符型液晶显示模块RT-1602C应用。应用。（一）字符型液晶显示模块（一）字符型液晶显示模块RT-1602CRT-1602C的外观与引脚的外观与引脚RT-1602C采用标准的16脚接口，各引脚情况如下：第第1脚：脚：VSS，电源地，电源地第第2脚：脚：VDD，+5V电源电源第第3脚：脚：VL，液晶显示偏压信号，液晶显示偏压信
39、号第第4脚：脚：RS，数据，数据/命令选择端，高电平时选择数据命令选择端，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。寄存器、低电平时选择指令寄存器。第第5脚：脚：R/W，读，读/写选择端，高电平时进行读操作，低写选择端，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当电平时进行写操作。当RS和和R/W共同为低电平时可以写共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当入指令或者显示地址，当RS为低电平为低电平R/W为高电平时可为高电平时可以读忙信号，当以读忙信号，当RS为高电平为高电平R/W为低电平时可以写入数为低电平时可以写入数据。据。第第6脚：脚：E，端为使能端，当，端为使能端，当E端由高电平跳
40、变成低电平端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。时，液晶模块执行命令。第第714脚：脚：D0D7，为，为8位双向数据线。位双向数据线。第第15脚：脚：BLA，背光源正极，背光源正极第第16脚：脚：BLK，背光源负极，背光源负极（二）字符型液晶显示模块（二）字符型液晶显示模块RT-1602CRT-1602C的内部结构的内部结构 液晶显示模块液晶显示模块RT-C1602C的内部结构可以分成三部的内部结构可以分成三部份：一为份：一为LCD控制器，二为控制器，二为LCD驱动器，三为驱动器，三为LCD显示显示装置，如图所示：装置，如图所示：LCD控制器LCD驱动器LCD显示装备VSSVDDVOVS
41、V/WEDB0DB7 控制器采用控制器采用HD44780，驱动器采用，驱动器采用HD44100。HD44780是是集控制器，驱动器于一体集控制器，驱动器于一体，专用于字符显示控，专用于字符显示控制驱动集成电路。制驱动集成电路。HD44100是作扩展显示字符位的。是作扩展显示字符位的。HD44780是是字符型液晶显示控制器字符型液晶显示控制器的代表电路。的代表电路。HD44780集成电路的特点：集成电路的特点：1、可选择、可选择57或或510点字符。点字符。2、HD44780不仅作为控制器而且还具有驱动不仅作为控制器而且还具有驱动4016点点阵液晶像素的能力，并且阵液晶像素的能力，并且HD447
42、80的驱动能力可通过外接的驱动能力可通过外接驱动器扩展驱动器扩展360列驱动。列驱动。HD44780可控制的字符高达每行可控制的字符高达每行80个字，也就是个字，也就是5 80=400点，点，HD44780内藏有内藏有16路行驱动器和路行驱动器和40路列驱路列驱动器，所以动器，所以HD44780本身就具驱动有本身就具驱动有1640点阵点阵LCD的的能力能力（即单行（即单行16个字符或两行个字符或两行8个字符）个字符）。如果在外部加。如果在外部加一一HD44100外扩展多外扩展多40路路/列驱动，则可驱动列驱动，则可驱动162LCD。3、HD44780的的显示缓冲区显示缓冲区DDRAM、字符发生
43、存储器字符发生存储器（ROM）及）及用户自定义的字符发生器用户自定义的字符发生器CGRAM全部内藏全部内藏在芯片内。在芯片内。HD44780有有80个字节的个字节的显示缓冲区显示缓冲区，分两行分两行，地址，地址分别为分别为00H27H，40H67H，它下实际显示位置的排列，它下实际显示位置的排列顺序跟顺序跟LCD的型号有关，液晶显示模块的型号有关，液晶显示模块RT-1602C的显的显示地址与实际显示位置的关系如图所示。示地址与实际显示位置的关系如图所示。00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 10 27 40 41 42 43 44 45
44、 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F 50 67 LCD 16 字2 行 HD44780内藏的字符发生存储器（内藏的字符发生存储器（ROM）已经存储了）已经存储了160个不同的个不同的点阵字符图形点阵字符图形，如图所示：，如图所示：这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码。符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码。比如数字比如数字“1”的代码是的代码是00110001B（31H），又如大写，又如大写的英文字母的英文字母“A”的代码是的代码是01000001B（
45、41H），），可以看出可以看出英文字母的代码与英文字母的代码与ASCII编码相同。编码相同。要显示要显示“1”时，我们只需将时，我们只需将ASCII码码31H存入存入DDRAM指定位置，显示模块将在相应的位置把数字指定位置，显示模块将在相应的位置把数字“1”的点阵字的点阵字符图形显示出来，我们就能看到数字符图形显示出来，我们就能看到数字“1”了。了。4、HD44780具有具有8位数据和位数据和4位数据传输两种方式，可位数据传输两种方式，可与与4/8位位CPU相连。相连。5、HD44780具有简单而功能较强的指令集，可实现字具有简单而功能较强的指令集，可实现字符移动，闪烁等显示功能。符移动，闪烁
46、等显示功能。（三）指令格式与指令功能（三）指令格式与指令功能 LCD控制器控制器HD44780内有多个寄存器，通过内有多个寄存器，通过RS和和R/W引脚共同决定选择哪一个寄存器，选择情况如表引脚共同决定选择哪一个寄存器，选择情况如表 RSR/W寄存器及操作00指令寄存器写入01忙标志和地址计数器读出10数据寄存器写入11数据寄存器读出总共有总共有11条指令，它们的格式和功能如下：条指令，它们的格式和功能如下：1清屏命令清屏命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00000000001功能：清除屏幕，将显示缓冲区功能：清除屏幕，将显示缓冲区DDRAM的内容全部写入空格（的内容全部写入空
47、格（ASCII20H）。）。光标复位，回到显示器的左上角。地址计数器光标复位，回到显示器的左上角。地址计数器AC清零。清零。2光标复位命令光标复位命令格式：功能：设定当写入一个字节后，光标的移动方向以及后面的内容是功能：设定当写入一个字节后，光标的移动方向以及后面的内容是否移动。否移动。当当I/D=1，光标从左向右移动；，光标从左向右移动；I/D=0，光标从右向左移动。，光标从右向左移动。当当S=1时，内容移动，时，内容移动，S=0时，内容不移动。时，内容不移动。RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D000000000103输入方式设置命令输入方式设置命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3
48、D2D1D000000001I/DS功能：设定当写入一个字节后，光标的移动方向以及后面的内容功能：设定当写入一个字节后，光标的移动方向以及后面的内容是否移动。是否移动。当当I/D=1时，光标从左向右移动时，光标从左向右移动；I/D=0时，光标从右向左移动。时，光标从右向左移动。当当S=1时，内容移动，时，内容移动，S=0时，内容不移动时，内容不移动。4显示开关控制命令显示开关控制命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00000001DCB功能：控制显示的开关，功能：控制显示的开关，当当D=1时显示时显示，D=0时不显示。时不显示。控制光标开关，控制光标开关，当当C=1时光标显示时光
49、标显示，C=0时光标不显示。时光标不显示。控制字符是否闪烁，当控制字符是否闪烁，当B=1时字符闪烁，时字符闪烁，B=0时字符不闪烁时字符不闪烁。5光标移位置命令光标移位置命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0000001S/CR/L*功能：移动光标或整个显示字幕移位。功能：移动光标或整个显示字幕移位。当当S/C=1时整个显示字幕移位，当时整个显示字幕移位，当S/C=0时只光标移位。时只光标移位。当当R/L=1时光标右移，时光标右移，R/L=0时光标左移。时光标左移。6功能设置命令功能设置命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D000001DLNF*功能：设置数据位数，功
50、能：设置数据位数，当当DL=1时数据位为时数据位为8位位，DL=0时数据时数据位为位为4位。位。设置显示行数，设置显示行数，当当N=1时双行显示时双行显示，N=0时单行显示。时单行显示。设置字形大小，当设置字形大小，当F=1时时510点阵，点阵，F=0时为时为57点阵点阵。7设置字库设置字库CGRAM地址命令地址命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00001CGRAM的地址功能：设置用户自定义功能：设置用户自定义CGRAM的地址，对用户自定义的地址，对用户自定义CGRAM访问访问时，要先设定时，要先设定CGRAM的地址，地址范畴的地址，地址范畴063。8显示缓冲区显示缓冲区DDR
