单片机原理及应用——C语言程序设计与实现 第2版 教学课件 作者 王长涛 韩忠华 夏兴华 第七章.pptVIP

下一页 总目录 章目录 返回 上一页 第7章 51单片机人机交互 7.1 外部显示元件设计 7.2 键盘输入设计 7.3 外接打印机接口设计 在一个单片机应用系统中，人机交互功能是必不可少的，键盘和显示器件是一个系统中不可缺少的输入输出设备。在系统工作的过程中，用户需要对系统相应控制操作，键盘是重要的输入控制信息的设备，对系统各种状态进行控制。尽管遥控操作和嵌入式系统的快速发展，其他各种输入控制设备得到了广泛应用，但键盘仍然是最重要的输入设备。 通过显示设备可以向用户显示系统各种状态信息和控制指令的执行结果，有的应用系统还需要显示采集信号的值、A/D转换结果和报警信息等功能。通过显示设备，可以实时了解系统运行状态，以便做出及时的处理。一些单片机应用系统中还需要打印各种状态信息或定时生成一些数据报表，特别是在各种便携式设备中，通过单片机控制的微型打印机得到了更多的应用。 第7章51单片机人机交互 7.1 外部显示元件设计 7.1.1 LED数码管 LED数码管的工作方式 LED数码管显示器常用的工作方式又可分为静态方式和动态方式显示两种。在设计过程中可以根据系统总体资源分配情况，选择合适的方式。 静态显示方式 静态显示方式是指显示器显示某一个字符时，发光二极管的位选始终被选中。在这种显示方式下，每一个LED数码管显示器都需要一个8位的输出口进行控制。由于单片机本身提供的I/O口有限，实际使用中通过扩展相应锁存器和译码器来解决输出口数量不足的问题。这种方式中，每个显示位都需要一个8位输出口控制，但仍占用硬件资源较多，并增加了系统成本，一般仅用于显示器位数较少的场合。 动态显示方式 动态显示方式是指一位一位地轮流点亮每位显示器（称为扫描），即每个数码管的位选被轮流选中，多个数码管公用一组段选，段选数据仅对位选选中的数码管有效。在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制，形成段选线的多路复用，而共阴极点或共阳极点分别由相应的I/O口控制，实现各位的分时选通。要想每位显示不同的字符，必须采用扫描显示方式，即在每一瞬间只使某一位显示相应字符。在此瞬间，段选控制口输出相应字符的段选码，位选控制I/O口在该显示位送入选通电平（共阴极送低电平，共阳极送高电平），以保证该位显示相应字符，如此轮流，使每位显示该位的相应字符，并保持延时一段时间，以造成视觉暂留效果。刷新周期一般约为50ms。显示的亮度同驱动电流大小、点亮时间和关断时间有关，调整电流的大小和时间参数（扫描频率），可以控制LED显示亮度并稳定显示。动态显示器因为硬件成本低，在多位数显示时常采用。但由于此法的软件复杂，并需要占用较多的时间定时刷新，因此多用在功能简单的系统中。 LED驱动芯片 LED静态显示电路设计 LED动态显示电路设计 7.1.2 16 ? 2字符型液晶显示器编程 1．引脚和指令介绍 （1）引脚功能 ? VSS：逻辑负电源输入引脚，接地。 ? VDD：逻辑正电源输入引脚，接+5V电源。 ? VL：LCD驱动电源输入引脚，可调节LCD显示对比度。 ? RS：数据/指令寄存器选择引脚，RS为高电平时，数据引脚D0～D7与数据寄存器通信；RS为低电平时，数据引脚D0～D7与指令寄存器通信。 ? R/W：读/写引脚，高电平时读数据，低电平时写数据。 ? E：读写使能引脚，高电平有效，下降沿锁定数据。 ? D0～D7：8位数据引脚。 ? BLA：背光电源输入引脚，接 + 5V电源。 ? BLK：背光电源输入引脚，接地。 1602液晶显示器程序设计 7.2 键盘输入设计 7.2.1 键盘接口类型 1．独立式键盘 独立式键盘的各个按键之间彼此是独立的，每一个按键连接一根I/O口线。独立式键盘电路简单，软件设计也比较方便，但由于每一个按键均需要一根I/O口线，当键盘按键数量比较多时，需要的I/O口线也较多，因此独立式键盘只适合于按键较少的应用场合。 独立式键盘可以工作在查询方式和中断扫描方式。 2．矩阵式键盘 矩阵式键盘是一种扫描式键盘。其工作过程要比独立式按键复杂。矩阵式键盘由行线、列线及位于行列交叉点上的按键等部分组成。当应用系统需要的按键数量比较多时，可采用矩阵式键盘。一般情况下，按键数等于矩阵行数与列数的乘积。 矩阵式键盘由于采用矩阵式结构，一根I/O口线已经不能确定哪一个键被按下，需要通过连接到键上的两根I/O口线的状态共同来确定键的状态，同时，键的两端均接到I/O口线上，不能一端接I/O口线、一端接地，因此必须对行线与列线信号状态单独处理、综合考虑才能判断键闭合的位置。常用的键位置判别方法有扫描法和线反转法两种。 7.2.2 键盘的防抖技术 1．硬件消抖 通过硬件电路消除按键过