【文章內(nèi)容簡介】 鍵或一個鍵盤，需要通過接口電路與單片機相連，以便將鍵的開關(guān)狀態(tài)通知單片機。單片機可以采用查詢或中斷方式檢查有無鍵的輸入以及是哪個鍵被按下，并通過轉(zhuǎn)移指令轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完再返回到原始狀態(tài)。 獨立式按鍵獨立式按鍵是指直接用I/O口線構(gòu)成的單個按鍵電路。每個獨立式按鍵單獨占有一根I/O口線，每根I/O口線的工作狀態(tài)都不會影響其他I/O口線的工作狀態(tài)。 行列式鍵盤獨立式按鍵電路每一個按鍵開關(guān)占用一根I/O口線。當(dāng)按鍵數(shù)較多時，要占用較多的I/O口線。因此，在按鍵數(shù)大于8時，通常采用行列式（也稱“矩陣式”）鍵盤電路。最簡單的鍵盤，每個鍵對應(yīng)I/O端口的一位，沒有什么鍵閉和時，各位均處于高電位。當(dāng)有一個鍵按下時，就是對應(yīng)位接地而成為低電位，而其它位仍為高電位。這樣，CPU只要檢測到某一位為“0”，便可判別出對應(yīng)鍵已經(jīng)按下。但是，當(dāng)鍵盤上的鍵較多時，引線太多，占用的I/O端口也太多。比如，一個有64個鍵的鍵盤，采用這種方法來設(shè)計時，就需要64條連線和8個8位并行端口。所以，這種簡單結(jié)構(gòu)只用在僅由幾個鍵的小鍵盤中。通常使用的鍵盤結(jié)構(gòu)是矩陣式的，如圖4所示。設(shè)有m * n個鍵盤，那么，采用矩陣式結(jié)構(gòu)以后，便只要條引線就行了。比如，有m + n 個鍵，那么，只要用兩個并行端口和16條引線便可以完成鍵盤的連接。圖4 矩陣鍵盤圖 鍵盤電路設(shè)計為了識別鍵盤上的閉合鍵，通常采用兩種方法，一種稱為行掃描法，另一種稱為行反轉(zhuǎn)法。行掃描法識別閉合鍵的原理如下：先使第0行接地，其余行為高電平，然后看第0行是否有鍵閉合，這是通過檢查列線電位來實現(xiàn)的，即在第0行接地時，看是否有條列線變成低電平。如果有某條列線變?yōu)榈碗娖?，則表示第0行和此列線相交位置上的鍵被按下；如果沒有任何一條列線為低電平，則說明第0行上沒有鍵被按下。此后，再將第1行接地，然后檢測列線中是否有變?yōu)榈碗娖降木€。如此往下逐行掃描，直到最后一行。在掃描過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一行有鍵閉合時，也就是列線輸入中有一位為0時，便在掃描中途退出，而將輸入值進行移位，從而確定閉合鍵所在的列線位置。根據(jù)行線位置和列線位置便能再掃描法來確定具體位置。將行線和一個并行接口相接，CPU每次使并行輸出接口的某一位為0，便相當(dāng)于將某一行線接地，而其他位為1，則相當(dāng)于使其他行線處于高電平。為了檢查列線上的電位，將列線和一個并行輸入輸出口相接，CPU只要讀取輸入輸出口中的數(shù)據(jù)，就可以設(shè)法判別出第幾號鍵被按下。從上面的原理中知道，程控掃描法是由程序控制鍵掃描的方法如圖5。開始調(diào)顯示程序掃描整個鍵盤有鍵按下？延時10ms再次掃描整個鍵盤此行有鍵按？輸出使Xi為低電平各行掃描完了？按？行值+0SH有鍵按下求下一行為低電平模型列值+1列數(shù)據(jù)右移1位有鍵按下？延時計算鍵值BUFF 鍵值調(diào)用找功能鍵程序鍵釋放了？NYYYYNNNN圖5 行掃描法的流程圖從圖中可以看到，用行反轉(zhuǎn)法識別閉合鍵時，要將行線接一個并行口，先讓它工作為輸出方式，將列線接到一個并行口，先讓它工作在輸出方式。程序使CPU通過輸出端口往各行線上全部送到低電平，然后讀入列線的值。如果此時有某一個鍵被按下，則必定會使某一列線值為0，然后，程序再對兩個并行端口進行方式設(shè)置，使接行線的并行端口工作在輸出方式，而使接列線的并行端口工作在輸出方式，并且將剛才讀得的列線值從所接的并行端口輸出，再讀取行線的輸入值，那么，在閉合鍵所在的行線上的值必定為0。這樣，當(dāng)一個鍵被按下時，必定可以讀得一對惟一的行值和列值。在鍵盤設(shè)計時，除了以鍵碼的識別以外，還有抖動問題需要解決。有軟件方法可以很容易解決抖動問題，這就是通過延遲來等待抖動消失，這之后，再讀入鍵碼。 顯示模塊為了方便人們觀察和監(jiān)視單片機運行情況，通常需要利用顯示器作為單片機的輸出設(shè)備，以顯示單片機的鍵輸入值、中間信息以及運算結(jié)果等。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，常用的顯示器主要有LCD（液晶顯示器）和LED（發(fā)光二極管顯示器）。這兩種顯示器都具有耗電省，配置靈活，線路簡單，安裝方便，耐振動，壽命長等優(yōu)點。 液晶顯示器液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Display)是一種極低功耗的顯示器。由于其具有清晰度高，信息量大等特點，從而使得它越來越廣泛地應(yīng)用在小型儀器的顯示中。把LCD與驅(qū)動器組裝在儀器的部件的英文名稱為LCD Module，簡稱LCM。LCM一般分為三類，即為段碼型液晶模塊、點陣字符液晶模塊和點陣圖形液晶模塊。 LED點陣顯示屏LED點陣顯示屏的構(gòu)成型式有多種，其中典型的有兩種。一種把所需展示的廣告信息燒寫固化到EPROM芯片內(nèi)，能進行固定內(nèi)容的多幅漢字顯示，稱為單顯示型；另一種在機內(nèi)設(shè)置了字庫、程序庫，具有程序編制能力，能進行內(nèi)容可變的多幅漢字顯示，稱可編程序型。目前，國內(nèi)的LED點陣顯示屏大部分是單顯示型，其顯示的內(nèi)容相對較少，顯示花樣較單一。一般在產(chǎn)品出廠時，顯示內(nèi)容就已寫入顯示屏控制系統(tǒng)中的EPROM芯片內(nèi)，當(dāng)需要更換顯示內(nèi)容時就非常困難，這樣使該類型的顯示屏使用范圍受到了限制。國內(nèi)的另一種LED顯示屏——可編程序型LED顯示屏，雖然增加了顯示屏系統(tǒng)的編程能力，顯示內(nèi)容和顯示花樣都有所增加，但也存在著更換顯示內(nèi)容不便的缺點。隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，如今的廣告牌都存在著顯示內(nèi)容豐富、信息量大、信息更換速度快等特點。因此傳統(tǒng)的LED顯示屏控制系統(tǒng)已經(jīng)越來越不能滿足現(xiàn)代廣告宣傳業(yè)的需要。而利用PC機通信技術(shù)控制LED顯示屏，則具有顯示內(nèi)容豐富，信息更換靈活等優(yōu)點?！?*8點陣如圖6是8*8點陣原理圖和實物圖圖6 8*8點陣原理圖圖7為88單基色點陣的結(jié)構(gòu)圖，從內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以看出88點陣共需要64個發(fā)光二極管，且每個發(fā)光二極管是放置在各行和列的交叉點上。當(dāng)對應(yīng)的某一列置高電平，另一列置低電平時，則在該行和列的交叉點上相應(yīng)的二極管就亮。圖7 8*8點陣實物圖▲8*8點陣顯示原理 從理論上說，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各個點所在的位置相對應(yīng)的LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時控制各個發(fā)光點亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動顯示方式。8*8的點陣共有64個發(fā)光二極管，顯然單片機沒有這么多的端口，如果我采用鎖存器來擴展端口，按8位的鎖存器來計算，8*8的點陣需要64/8=8個鎖存器。這個數(shù)字很龐大，因為我們僅僅是8*8的點陣，在實際應(yīng)用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個很龐大的數(shù)字。因此在實際應(yīng)用中的顯示屏幾乎都不采用這種設(shè)計，而采用另外一種稱為動態(tài)掃描的顯示方法。動態(tài)掃描的意思簡單地說就是逐行輪流點亮，這樣掃描驅(qū)動電路就可以實現(xiàn)多行（比如8行）的同名列共用一套驅(qū)動器。具體就8*8的點陣來說，把所有同1行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同1列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽極的接法），先送出對應(yīng)第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第1行使其燃亮一定時間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第2行使其燃亮相同的時間，然后熄滅；以此類推，第8行之后，又重新燃亮第1行，反復(fù)輪回。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快（每秒24次以上），由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。采用掃描方式進行顯示時，每一行有一個行驅(qū)動器，各行的同名列共用一個驅(qū)動器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲在單片機的存儲器中，按8位一個字節(jié)的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動器上去，這就存在一個顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。從控制電路到列驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并列方式或串行方式。顯然，采用并行方式時，從控制電路到列驅(qū)動器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。當(dāng)列數(shù)很多時，并列傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉?。解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示的時間矛盾問題，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一列數(shù)據(jù)。為了達到重疊處理的目的，列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有所存功能。經(jīng)過上述分析，就可以歸納出列驅(qū)動器電路應(yīng)具有的功能。對于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說，它應(yīng)能實現(xiàn)串入并處的移位功能；對于列數(shù)據(jù)顯示來說，應(yīng)具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準(zhǔn)備