【正文】 示方式有兩種：靜態(tài)顯示法和動(dòng)態(tài)掃描顯示法。靜態(tài)顯示就是數(shù)碼管的段線在一定時(shí)間內(nèi)輸入固定不變的字段碼，靜態(tài)的顯示同一個(gè)字符。數(shù)碼管工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位數(shù)碼管的公共端陰極（或陽極）直接接地（或 +5V電源），每位的段線（ a～ h）分別獨(dú)占一個(gè)具有鎖存功能的輸出口線， CPU把欲顯示的字形代碼送到輸出口上，就可以使顯示器顯示所需的數(shù)字或符號(hào)。此后，即使 CPU不再去訪問它，數(shù)碼管顯示的內(nèi)容也不會(huì)消失。 ? 靜態(tài)顯示法的優(yōu)點(diǎn)是顯示程序簡(jiǎn)單，顯示亮度高，占用CPU的工作時(shí)間少（ CPU不必經(jīng)常去掃描顯示器）；缺點(diǎn)是占用 I/O口較多，硬件成本也較高。靜態(tài)顯示常用在顯示器數(shù)目較少的系統(tǒng)中。圖 68是一種兩個(gè)共陽極數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路的示意圖，利用圖 68所示電路，在兩個(gè)數(shù)碼管上靜態(tài)顯示“ 78”兩個(gè)字符的程序段為： 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 3. 動(dòng)態(tài)掃描顯示 ? 動(dòng)態(tài)掃描顯示是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常見的顯示方法之一。它是把所有顯示器的 8個(gè)字段 a～ h的各同名端并聯(lián)在一起，并把它們接到字段碼 I/O輸出口上。為了防止各個(gè)顯示器同時(shí)顯示同一個(gè)字符，各顯示器的公共端并不接到電源或地，而是接到另一組控制信號(hào)，即位輸出口上。在動(dòng)態(tài)掃描顯示方式下，一組數(shù)碼管顯示器需要兩組信號(hào)來控制：一組是字段碼輸出口輸出的字形代碼，用來控制顯示的字符形狀；另一組是位輸出口輸出的控制信號(hào)，用于控制哪一位顯示器工作，也稱為位碼。在兩組信號(hào)的共同控制下，可以按順序一位一位地輪流點(diǎn)亮每個(gè)顯示器，顯示各自的字符，以實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描顯示。由于 LED具有的余輝特性及人眼的視覺殘留現(xiàn)象，盡管各位顯示器實(shí)際上是分時(shí)斷續(xù)地顯示的，但只要選取適當(dāng)?shù)膾呙桀l率，給人眼的感覺就會(huì)是連續(xù)穩(wěn)定的顯示，不會(huì)察覺有閃爍現(xiàn)象 。 P0=0xF8。 P2=0x80。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 由于動(dòng)態(tài)掃描顯示方式中，各個(gè)數(shù)碼管的字段線是并聯(lián)使用的，極大地簡(jiǎn)化了硬件電路，所以特別適用于多個(gè)數(shù)碼管的顯示系統(tǒng)。在 ELITEIII開發(fā)板中，有 6個(gè)共陽極數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描顯示電路如圖 69所示。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 當(dāng)單片機(jī) P2口低 6位輸出低電平有效的掃描信號(hào)后，6個(gè)數(shù)碼管按順序輪流工作，此時(shí)如果鎖存器74HC574輸出對(duì)應(yīng)的字段碼，則由于 LED具有的余輝特性及人眼的視覺殘留現(xiàn)象，我們將會(huì)看到在 6個(gè)數(shù)碼管上連續(xù)穩(wěn)定地顯示指定的字符。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 鍵盤接口 鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的輸入設(shè)備之一，能夠向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話功能，是人工干預(yù)單片機(jī)系統(tǒng)的主要手段。 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤的結(jié)構(gòu)一般有兩種形式：獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤的各鍵相互獨(dú)立、互不干擾，每個(gè)按鍵都單獨(dú)接在單片機(jī)的一根 I/O口線上；矩陣式鍵盤也稱為行列式鍵盤，由 I/O口線組成行、列式結(jié)構(gòu)，鍵位則設(shè)置在行、列線的交叉點(diǎn)上。 ? 1．鍵盤的工作原理 ? 鍵盤實(shí)質(zhì)上是一組按鍵開關(guān)的集合，開關(guān)在平時(shí)總是處于斷開的狀態(tài)，只有在按鍵被按下時(shí)，開關(guān)才閉合。按鍵的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生的波形如圖 611所示。 ? 在圖 611(a)中，按鍵開關(guān)的一端接地，另一端分兩路：一路接單片機(jī)的 ；另一路經(jīng)上拉電阻接電源 VCC。當(dāng)按鍵未被按下時(shí)，開關(guān)處于斷開狀態(tài)，輸出高電平；當(dāng)按下按鍵后，開關(guān)閉合，輸出低電平 。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? ⑴ 按鍵的檢測(cè) ? 由于按鍵未被按下時(shí)，開關(guān)輸出高電平；按下后，開關(guān)輸出低電平。因此，系統(tǒng)可以通過讀 ，然后根據(jù) ：如果 ，則說明鍵沒有按下；如果輸入低電平，則表示按鍵已經(jīng)被按下。 ? 在 C51程序設(shè)計(jì)語言中，讀取按鍵值的操作可通過賦值語句完成。假定某按鍵接在單片機(jī)的 （如圖 611），則下列程序段可實(shí)現(xiàn)按鍵的讀取和檢測(cè)： ? 有時(shí)為了簡(jiǎn)化程序，也可直接通過一判斷語句完成按鍵的讀取與檢測(cè)： sbit key0 = P1^0。 …… a=key0。 //讀按鍵的值 if(a==0) //檢測(cè)按鍵是否被按下 { …… } 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? ⑵ 抖動(dòng)的消除 ? 通常按鍵開關(guān)都是機(jī)械式開關(guān)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，按鍵開關(guān)在閉合時(shí)并不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，彈開時(shí)也不會(huì)馬上斷開。在閉合與斷開的瞬間都會(huì)伴隨著一連串的抖動(dòng)，其波形大致如圖 611(b)所示。抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵開關(guān)的機(jī)械特性決定，一般為 5～ 10ms。這種抖動(dòng)對(duì)人來說可能感覺不到，但對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)來說，完全可以檢測(cè)到。在單片機(jī)系統(tǒng)中，如果對(duì)抖動(dòng)不作處理，必然會(huì)出現(xiàn)按一次鍵，系統(tǒng)會(huì)多次讀入同一個(gè)按鍵值的現(xiàn)象。為確保按一次鍵，系統(tǒng)只能讀到一次按鍵值，必須消除按鍵抖動(dòng)的影響。消除按鍵抖動(dòng)的方法通常有兩種：硬件去抖和軟件去抖。 sbit key0 = P1^0。 …… if(key0==0) //讀按鍵并檢測(cè)按鍵是否被按下 { …… }。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 硬件去抖是利用在按鍵的輸出部分增加一定的處理電路來消除抖動(dòng)的。實(shí)際應(yīng)用中，一般采用 RS觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路。一種采用 RS觸發(fā)器構(gòu)成的硬件去抖電路如圖 612所示。 ? 綜合圖 611(b)所示按鍵開關(guān)的波形和在圖 612所示的硬件去抖電路可知：當(dāng)開關(guān)接到觸點(diǎn) 1后，第一個(gè)抖動(dòng)波形的低電平到來時(shí)，與非門 1的一個(gè)輸入端輸入低電平，則輸出為高電平。此時(shí)與非門 2的兩個(gè)輸入端都輸入高電平，則與非門 2輸出低電平，反過來使與非門 1的另一個(gè)輸入端也輸入低電平。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)抖動(dòng)波形變?yōu)楦唠娖胶螅捎谂c非門 1的另一個(gè)輸入端輸入的仍是低電平，所以輸出能保持高電平不變，將會(huì)使與非門 2保持低電平輸出不變，這樣就可以去除掉開關(guān)閉合產(chǎn)生的抖動(dòng)影響，使與非門 2的輸出端輸出穩(wěn)定不變的低電平；當(dāng)開關(guān)接到觸點(diǎn) 2后，由于兩個(gè)與非門的共同作用，同樣可以去除掉接觸瞬間抖動(dòng)的影響，使與非門 2能輸出穩(wěn)定不就的高電平。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ?⑶ 鍵位的編碼 鍵位的編碼用于確定按鍵在鍵盤中所處的位置。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤通常包含多個(gè)按鍵，這些鍵一般都通過 I/O口線來進(jìn)行連接。按下一個(gè)鍵后，單片機(jī)通過鍵盤接口電路可以得到該鍵的編碼。鍵盤的鍵位怎樣進(jìn)行編碼，是鍵盤工作過程中一個(gè)很重要的問題，常用的鍵盤編碼方式有兩種： ? ① 用連接鍵盤的 I/O口線的二進(jìn)制數(shù)組合進(jìn)行編碼。② 順序排列編碼。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 2. 獨(dú)立式鍵盤與單片機(jī)的接口 ? 獨(dú)立式鍵盤的各鍵相互獨(dú)立、互不干擾，每個(gè)按鍵都單獨(dú)接在一根 I/O口線上。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以通過直接檢測(cè) I/O口線的電平狀態(tài)來判斷哪個(gè)按鍵被按下了。獨(dú)立式鍵盤的電路靈活、程序簡(jiǎn)單。但由于每個(gè)按鍵都要占用一根 I/O口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O口線的浪費(fèi)很大，故獨(dú)立式鍵盤常用在按鍵數(shù)量不多的場(chǎng)合。 ? 獨(dú)立式鍵盤的按鍵獲取有中斷方式與查詢方式兩種。在 MCS51系列單片機(jī)中，使用中斷方式時(shí)，鍵盤只能直接（或通過一個(gè)門電路）接到單片機(jī)的 或 ，查詢方式則可以接到單片機(jī)的任意口線。獨(dú)立式鍵盤與單片機(jī)的接口電路如圖 614所示 。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 3. 矩陣式鍵盤與單片機(jī)的接口 ? 矩陣式鍵盤也稱為行列式鍵盤，由 I/O口線組成行、列式結(jié)構(gòu)，鍵位則設(shè)置在行、列線的交叉點(diǎn)上，其結(jié)構(gòu)如圖613所示。圖中， P1口的 8根線分成兩組，構(gòu)成 4行、 4列的矩陣鍵盤，可控制 16個(gè)按鍵。與一根線控制一個(gè)按鍵的獨(dú)立式鍵盤相比，矩陣式鍵盤少用了一半的接口線，節(jié)約了硬件資源，而且需要的按鍵越多，情況越明顯。因此，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，常采用矩陣式鍵盤。 ? 矩陣式鍵盤的連接方法有多種：可直接與單片機(jī)的 I/O口線相連；也可通過擴(kuò)展的并行接口芯片（如 74HC248255A等）與單片機(jī)相連；還可利用可編程的鍵盤、顯示接口芯片（如 8279等）與單片機(jī)相連。圖 615是ELITEIII開發(fā)板上矩陣鍵盤與單片機(jī)的接口電路，圖中，矩陣鍵盤的列線通過 74HC244接到單片機(jī)的 P0口（ 74HC244的片選信號(hào) RDkey由地址譯碼器 74HC138的/Y4提供）；行線分別接單片機(jī)的 、 描信號(hào)。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ?⑴ 矩陣式鍵盤的工作過程 矩陣式鍵盤的工作過程大體可分為兩步：第一步，按鍵檢測(cè)， CPU檢測(cè)鍵盤上是否有鍵按下。第二步，按鍵識(shí)別，判斷是哪一個(gè)鍵被按下。 ? ① 按鍵檢測(cè)。 ? ② 按鍵識(shí)別。 ? 注： 在 ELITEIII開發(fā)板上，為了硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的方便，電路設(shè)計(jì)時(shí) 16個(gè)按鍵設(shè)計(jì)成 2 8的矩陣鍵盤形式，但在印刷電路板的布局上仍然將 16個(gè)按鍵設(shè)計(jì) 4 4的矩陣鍵盤形式。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ?⑵ 矩陣鍵盤的工作方式 在單片機(jī)系統(tǒng)中，檢測(cè)鍵盤上有無按鍵被按下常采用 3種方式：查詢方式、定時(shí)掃描方式和中斷方式。 ? ① 查詢方式。 ? ② 定時(shí)掃描方式。 ? ③ 中斷方式。 ? 2. 簡(jiǎn)易電子鐘的硬件電路 ?本簡(jiǎn)易電子鐘的顯示電路和鍵盤輸入電路如圖6 615所示。顯示電路中，鎖存器 74HC574的片選由譯碼器 74HC138的 /Y2（ LCKDisp）提供，鍵盤輸入電路中，緩沖器 74HC244的片選由譯碼器 74HC138的 /Y4（ RDkey）提供。 ? 3. 簡(jiǎn)易電子鐘的軟件實(shí)現(xiàn) ?綜合圖 69和圖 615電路，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易電子鐘。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 點(diǎn)陣顯示設(shè)計(jì) 隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展， LED顯示屏作為一種新興的顯示媒體，得到了飛速發(fā)展。與傳統(tǒng)的顯示媒體相比較， LED顯示屏具有亮度高、動(dòng)態(tài)影像顯示效果好、故障低、能耗少、使用壽命長(zhǎng)、顯示內(nèi)容多樣、顯示方式豐富、性價(jià)比高等優(yōu)勢(shì)，成為新一代大屏幕顯示媒體的首選，已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。本節(jié)先介紹了 ELITEIII開發(fā)板上的 8 8點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)，然后介紹了一種擴(kuò)展的 16 16點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。 ? 8 8點(diǎn)陣顯示設(shè)計(jì) 所謂 LED點(diǎn)陣顯示，就是將多個(gè) LED發(fā)光二極管按行列順序排列組合起來。每個(gè) LED構(gòu)成點(diǎn)陣中的一個(gè)像素，把每個(gè) LED的陰極和陽極都引出來，就可以對(duì)點(diǎn)陣中的任何一個(gè) LED像素加以控制，從而達(dá)到需要的顯示效果， 8 8點(diǎn)陣顯示器就是由 64個(gè)LED組合而成。 ? 1. 點(diǎn)陣模塊 ? 目前市面上的 LED點(diǎn)陣顯示屏一般是將列輸入線接至內(nèi)部 LED的陰極，行輸入線接至內(nèi)部 LED的陽極，當(dāng)陽極（行線）輸入高電平，陰極（列線）輸入低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的 LED發(fā)光二極管點(diǎn)亮。常見的 8 8點(diǎn)陣顯示模塊外觀及引腳如圖 616所示： 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 2. 字符取模 ? 點(diǎn)陣顯示模塊是通過 LED發(fā)光二極管的亮滅組合來顯示字符的，而 LED的亮滅由點(diǎn)陣顯示模塊行、列線的高低電平進(jìn)行控制。當(dāng)行線輸入高電平有效的行掃描信號(hào)時(shí)，每一行的列線編碼信號(hào)疊加在一起，就構(gòu)成了一個(gè)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣字符（列掃描的原理相同）。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 3. 硬件電路 ELITEIII開發(fā)板上自帶一個(gè) 8 8的點(diǎn)陣顯示模塊，由 2片8D鎖存器 74HC574（ U U10）分別鎖存列編碼數(shù)據(jù)和行掃描信號(hào)，鎖存器的片選信號(hào)由 38譯碼器（ U12）的 /Y1和 /Y0提供，其電路組成模塊如圖 620所示。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? ⑴ 信號(hào)鎖存與驅(qū)動(dòng)模塊 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 信號(hào)的鎖存與驅(qū)動(dòng)電路如圖 621所示。電路由 2片并行輸入 8D鎖存器 74HC574（ U U10）、 8個(gè)晶體管反相放大電路及 8個(gè)限流電阻組成。其中，列編碼鎖存器（ U2）接收單片機(jī)輸出的字符點(diǎn)陣編碼，其輸出經(jīng) 220Ω限流電阻后控制點(diǎn)陣模塊的列線，顯示字符的點(diǎn)陣圖形；行掃描鎖存器（ U10）接收單片機(jī)輸出的行掃描信號(hào)，其輸出經(jīng) 8個(gè)晶體管組成的驅(qū)動(dòng)電路將電平反相、電流放大后驅(qū)動(dòng)點(diǎn)陣模塊的行線，以掃描的方式分