【正文】 ~10ms） 圖 鍵合斷時的電壓抖動 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 圖 消除鍵抖動電路 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 2．鍵編碼及鍵值 (1) 用鍵盤連接的 I/O線的二進制組合表示鍵碼。例如用 4行、4列線構成的 16個鍵的鍵盤，可使用一個 8位 I/O口線的高、低 4位口線的二進制數的組合表示 16個鍵的編碼，如圖 (a)所示。這種鍵值編碼軟件較為簡單直觀，但離散性大，不便安排散轉程序的入口地址。如圖 (b)所示。鍵碼可按下式形成： 鍵碼 =行首鍵碼 +列號 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 圖 行列式鍵盤的編碼與鍵值 (a) 二進制組合編碼； (b) 順序排列編碼 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 3．鍵盤的監(jiān)測方法 對于計算機應用系統(tǒng)，鍵盤掃描只是 CPU工作的一部分，鍵盤處理只是在有鍵按下時才有意義。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 獨立式按鍵 1．獨立式按鍵接口結構 圖 獨立式按鍵的接口電路示意圖 (a) 中斷方式； (b) 查詢方式 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 2．獨立式按鍵的軟件結構 下面是查詢方式的鍵盤程序。設 I/O為 P1口。用 I/O口線組成行、列結構，按鍵設置在行列的交點上。因此，在按鍵數量較多時，可以節(jié)省 I/O口線。其中，利用擴展的并行 I/O接口方法方便靈活，在單片機應用系統(tǒng)中比較常用。行線通過上拉電阻接 +5 V，被箝位在高電平狀態(tài)。 檢測鍵盤上有無鍵按下可采用查詢工作方式、定時掃描工作方式和中斷工作方式。其方法是： PA口輸出 00H，即所有列線置成低電平，然后將行線電平狀態(tài)讀入累加器 A中。 鍵盤中哪一個鍵按下是由列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)，稱為逐列掃描。 為求取鍵碼，在逐列掃描時，可用計數器記錄下當前掃描列的列號，然后用行線值為 0的行首鍵碼加列號的辦法計算。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 3) 中斷工作方式 計算機應用系統(tǒng)工作時，并不經常需要鍵輸入。為了提高 CPU的效率，可采用中斷工作方式。中斷請求信號的接口電路可參考圖 (a)。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 顯示及顯示器接口 LED顯示器結構與原理 ?圖 七段顯示塊管腳與結構圖 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 表 七段 LED的段選碼 ?顯示字符 共陰極段選碼 共陽極段選碼 顯示字符 共陰極段選碼 共陽極段選碼 0 3FH C0H C 39H C6H 1 06H F9H D 5EH A1H 2 5BH A4H E 79H 86H 3 4FH B0H F 71H 8EH 4 66H 99H P 73H 8CH 5 6DH 92H U 3EH C1H 6 7DH 82H Γ 31H CEH 7 07H F8H y 6EH 91H 8 7FH 80H 8. FFH 00H 9 6FH 90H “滅” 00H FFH A 77H 88H B 7CH 83H 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 LED顯示器與顯示方式 圖 N位 LED顯示器靜態(tài)顯示方式電路 1． LED靜態(tài)顯示方式 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 LED工作在靜態(tài)顯示方式下，共陰極接地或共陽極接 +5 V；每一位的段選線 (a~g、 dp)與一個 8位并行 I/O口相連，如圖 所示。由于每一位由一個 8位輸出口控制段選碼，故在同一時刻各位可以顯示不同的字符。故在位數較多時往往采用動態(tài)顯示方式。圖中設置了 32個鍵?？筛鶕枰M行設置。段選碼由 8155 PB口提供，位選碼由 PA口提供。顯然，因為鍵盤與顯示器公用了 PA口，比單獨接口節(jié)省了一個 I/O口。由于鍵盤與顯示做成一個接口電路，因此在軟件中合并考慮鍵盤查詢與動態(tài)顯示，鍵盤消抖的延時子程序可用顯示子程序替代。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 液晶顯示器概述 液晶顯示器是一種低功耗顯示器件 , 具有顯示內容豐富、 體積小、 重量輕、 壽命長、 使用方便、 安全省電等優(yōu)點 , 在計算器、 萬用表、 袖珍式儀表和低功耗微機應用系統(tǒng)中得到廣泛使用。 雖然其應用已很廣泛 , 但對許多人來說 , 使用、 裝配時仍感到困難 , 特別是點陣液晶顯示器件 , 更是讓使用者無從下手 , 而特殊的連接方式和所需的專用設備也非人人了解和具備。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 2. 通用液晶顯示模塊 LCM的分類 實際使用中的通用液晶顯示模塊主要有通用段式液晶顯示模塊、 通用段式液晶顯示屏、 點陣字符型液晶顯示模塊、 點陣圖形液晶顯示模塊等幾種。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 通用段式液晶顯示屏本身不帶控制器和驅動電路 , 顯示內容做成比較簡單的數碼位 , 相對成本較低 , 必須使用具有液晶驅動能力的電路 , 一般用于電子產品 , 如電話機、 計算器等。 點陣字符型液晶顯示模塊的通用性好 , 一方面是它能適用各種領域 , 另一方面是不同廠家、 不同型號的模塊所用控制器相同或相互兼容 , 主要區(qū)別僅是可顯示字符數、 屏幕大小、 點陣大小不同 , 使用方法和軟件基本相同。 不同廠家、 不同型號的點陣圖形液晶顯示模塊所使用的控制器可能不同 , 因而相應的接口電路、 接口特性、 指令系統(tǒng)也有所不同 , 使用時除需選擇點陣數、 尺寸外 , 還要注意所選控制器的型號。 本書僅以點陣字符型液晶顯示模塊為例 , 介紹其原理、 組成和應用。 控制器和譯碼驅動器對液晶顯示模塊進行顯示驅動控制 , 一般將二者組合在一起 , 做成專用集成電路。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 2) 字符型液晶顯示模塊 LCM的工作原理 在字符型液晶顯示模塊中 , 字符發(fā)生器產生的點陣字符模塊是由 5 5 8或 5 11的一組組點陣像素排列而成的 , 相鄰位間有一定的間隔 , 相鄰行間也有一定的間隔 , 所以不能顯示圖形。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 字符型液晶顯示模塊在顯示字符時 , 被顯示的每個字符都有一個對應的十六進制代碼 , 液晶顯示模塊從處理器得到此代碼 , 并把它存儲到顯示數據 RAM中 , 字符發(fā)生器根據此代碼產生相應的點陣圖形。 使用一些指令 , 可以使液晶顯示模塊實現清除顯示 , 光標恢復初始位置 , 開 /關顯示及光標、 閃爍字符、 移動光標等功能。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 字符型液晶顯示模塊 LCM的引腳及說明 字符型液晶顯示模塊的應用很廣泛 , 在電子表、 單片機應用系統(tǒng)、 傳真機、 電動玩具中經常使用這類液晶顯示器。 下面先對 HD44780驅動控制器的特點和電路特性進行介紹 , 然后介紹內置該控制器的字符型液晶顯示模塊的應用。 該集成電路對外引出 80個引腳 , 采用 FP 80扁平塑料外殼形式的封裝 , 使用時通常已組裝在相應的液晶顯示模塊內部。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 2) 主要設計特點 (1) HD44780集成電路具有驅動 40 16點陣液晶像素的能力 , 還可通過外接驅動電路擴展成 360列驅動。 (3) 接口可選擇 8位數據傳輸和 4位數據傳輸兩種方式。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 3) HD44780集成電路的內部結構及工作原理 HD44780集成電路的內部結構如圖 。 下面結合 HD44780集成電路的內部結構來分析HD44780中各功能框的工作原理。 在 HD44780集成電路的內部集成了輸入 /輸出緩存器、 指令寄存器 (IR)、 指令解碼器 (ID)、 地址計數器 (AC)、 數據寄存器 (DR)、 80 8位數據顯示 RAM(DDRAM)、 192 8位字符產生器ROM(CGROM)、 光標閃爍控制器、 并行 /串行轉換電路等 11個單元電路。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 圖 HD44780集成電路的內部結構圖 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 (1) 數據顯示 RAM(Data Display RAM, DDRAM)。 例如 , 要液晶顯示器顯示字符“ C”, 只需將 ASCII碼 43H存入 DDRAM中就可以了。 不同類型的字符型液晶顯示模塊顯示位置、 地址之間的對應關系見表 。 這個存儲器儲存了 192個 5 7點陣字符 , CGROM中的字符要經過內部的轉換才會傳到顯示器上 , 只能內部讀出，不能寫入。 (3) 字符產生器 RAM(Character Generator RAM, CGRAM)。 但用戶只能用 8 8位做 CGRAM。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 (4) 指令寄存器 (Instruction Register, IR)。 當處理器要發(fā)一個命令到指令寄存器 IR時 , 必須要控制字符型液晶顯示模塊的 RS、 R/W 與 E這三個引腳 , 當 RS及 R/W 的引腳信號為低電平“ 0”, E引腳信號由高電平“ 1”變?yōu)榈碗娖健?0”時 , 就會把 DB0~DB7引腳上的數據存入 IR指令寄存器。 數據寄存器負責微處理器要寫到 CGRAM或 DDRAM的數據 , 或者存儲微處理器要從數據顯示 RAM(DDRAM)讀出的數據。 當 RS與 R/W 引腳信號為 1, E引腳信號由“ 0”變?yōu)椤?1”時 , 字符型液晶顯示模塊會將 DR數據寄存器內的數據從 DB0~DB7輸出 , 以供讀取 。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 (6) 忙碌信號 (Busy Flag, BF)。 字符型液晶顯示模塊設置 BF是因為微處理器處理一個指令時間很短 , 所以微處理器要寫數據或指令到字符型液晶顯示模塊之前 , 必須先查看 BF是否為 0。 地址計數器的作用是負責記錄寫到 CGRAM或 DDRAM數據的地址 , 或從CGRAM或 DDRAM讀取數據的地址。 當微處理器從 DDRAM或 CGRAM 讀取數據時 , 地址計數器將按照微處理器對字符型液晶顯示模塊的設定值自動進行修改。 目前常用的有 16字 1行、 16字 2行、 20字 2行 和 40字 2行等字符型液晶顯示模塊 , 雖然這些字符型液晶顯示模塊顯示的字數各不相同 , 但都具有相同的輸入與輸出接口。 從前面的介紹可知 , 雖然 HD44780集成電路對外引出 80個引腳 , 但它與其他器件加工成的液晶顯示模塊對外引腳線卻只有 14條 , 應用時只需設計該 14條引腳線與微處理器的接口電路與程序。 下面對其引腳信號作以介紹。 用于微處理器與字符型液晶顯示模塊之間交換數據或命令。 在使用中接可調電壓 , 如電位器的滑動端 , 用來調整液晶顯示屏的對比度。 接 +5 V單電源電壓。 接工作電源參考地。 當輸入高電平時 , 選擇數據寄存器 。 R/W: 讀 /寫選通信號輸入端。 當輸入低電平時 , 對液晶顯示模塊進行寫操作。 當輸入高電平時 , 可對液晶顯示模塊進行讀 /寫操作 。 圖 字符型液晶顯示模塊的內部框圖 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 LCM的命令字 在應用 LCM進行顯示控制時 , 通過其引腳線發(fā)送相應命令和數據到內部指令寄存器或數據寄存器中 , 使 LCM完成相應的顯示功能。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 下面對表 。 指令執(zhí)行時間為 μs。 指令執(zhí)行時間為 μs。 指令執(zhí)行時間為 40 μs。 表 模式設置設定情況 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 4. 顯示器 ON/OFF控制指令 該指令的功能是控制顯示器開 /關 , 光標開 /關 , 決定光標是否閃爍 , 由指令表 D、 C、 B三位來設定。 C位控制光標開 (ON)或關 (OFF), C=1時顯示光標 , C=0時不顯示光標。 指令執(zhí)行時間為 40 μs。 指令執(zhí)行時間為 40 μs。 表 光標、 顯示器的字符移動設定 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 6. 功能設定指令 通過該指令可設定數據長度、 顯示行數和字型。 DL用于設定數據的長度 , DL=1時 , 數據為 8位 。 N用于設定顯示行數