单片机键盘、显示接口技术

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第6章 键盘、显示接口技术 键盘、§6.1 键盘接口电路设计 §6.2 显示接口电路设计 §6.3 键盘/显示接口电路应用设计 键盘/

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§6.1 单片机键盘接口电路设计一、 键盘基本知识1、 、 键盘 的分 类与 结构 ◆独立联接式键盘 ◆矩阵联接式键盘 ◆屏幕键盘(触摸屏) 屏幕键盘(触摸屏) ◆无编码键盘 ◆编码键盘

无编码，简单有效， 无编码，简单有效，键数较少时采用 独立联接式无编码键盘

编码，节省I/O口线， 编码，节省I/O口线，键数较多时采用 I/O口线 独立联接式编码键盘

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◆矩阵联接式键盘按键数量进一步增加时, 采用矩阵联接式键盘可节省更多的口 按键数量进一步增加时 线, 接口电路也更简单。 接口电路也更简单。读取值 输出值 P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 × × × 键 码 键名 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 10# 11# 11# 12# 12# 13# 13# 14# 14# 15# 15# 16# 16# 无键

需要软件上设计键盘扫描程序。 需要软件上设计键盘扫描程序。矩 阵的行、列数越多， 阵的行、列数越多，键盘扫描程序 就越复杂。 就越复杂。

EEH DEH BEH 7EH EDH DDH BDH 7DH EBH DBH BBH 7BH E7H D7H B7H 77H F× × H

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当行、 当行、列数超过处理器的一个 数据宽度，即超过8× 键盘时 键盘时, 数据宽度，即超过 ×8键盘时, 扫描程序将更为复杂, 扫描程序将更为复杂,扫描时间 更长， 更长，甚至可能造成键盘漏扫 现象发生。对于这种情况, 现象发生。对于这种情况,需要 采用矩阵联接式编码键盘, 采用矩阵联接式编码键盘,例如 PC机键盘就是矩阵联接式编码 机键盘就是矩阵联接式编码 键盘。 键盘。 集成矩阵键盘编码器

◆屏幕键盘(触摸屏) 屏幕键盘(触摸屏)电阻式 电容感应式 红外线式 表面声波式 原理( 原理(以电阻触摸屏为例 ): CRT或LCD屏上覆盖透明电阻薄膜 ，手指触摸屏 或 屏上覆盖透明电阻薄膜 屏上覆盖透明电阻 幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触， 幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生 变化， 两个方向上产生信号， 变化，在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制 控制器侦测到这一接触并计算出( 的位置， 器。控制器侦测到这一接触并计算出(X,Y)的位置， 从而实现类似于鼠标的键盘扫描。 从而实现类似于鼠标的键盘扫描。

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2、键盘的抖动与消除 、按键弹簧的跳动及电路的瞬变将使键在闭合和断开时 有持续约数mS的抖

动 的抖动。 有持续约数 的抖动。这可能被处理器误认为按下了几次 为避免这种误解, 需采用键盘消抖措施。 键。为避免这种误解, 需采用键盘消抖措施。 消 抖 措 施 软件消抖 ◆硬件消抖 硬件消抖 ◆软件消抖还有键按下？ Y 读键值 N Y 延时10ms 入口

N 有键按下？

处理1

处理2

处理N

抖动过程RET

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3、叠键的防止实际按键操作时将不可避免地遇到几个键同时按下或一个键还 未释放另一键已按下的情况，显然，这可能引起键盘识别的混乱。 未释放另一键已按下的情况，显然，这可能引起键盘识别的混乱。

防 叠 键 措 施

◆机械连锁 先入为主法： ◆ 先入为主法：首先读到的一个键未释放时不 再读其它键 后释为主法： ◆ 后释为主法：认取最后释放开的键

◆软件判别

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二、键盘接口电路程序设计以单片机为基础的电子产品设计中， 以单片机为基础的电子产品设计中 ， 键盘是 一种最为常见的人机交互设备。通常， 一种最为常见的人机交互设备 。 通常 ， 键数较 键盘的功能简单。 少、键盘的功能简单。

1.简单键盘的扫描程序设计

★ 键盘扫描程序嵌入 到主程序循环之中， 到主程序循环之中， 与主程序一起构成主 循环套。 循环套。 ★ 键敲击速度约几次 /S,设计键盘扫描程序 , 必须保证约100mS 时,必须保证约 内就要循环扫描1次 内就要循环扫描 次。

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键盘扫描程序 KBP: KBP: MOV MOV CPL ANL JZ ACALL MOV CPL ANL JZ JB JB JB AJMP A0: AJMP A1: AJMP A2: AJMP KEY0 … KEY0: AJMP KEY1 … KEY1: AJMP KEY2: KEY2 … AJMP

P1,#0FFH A,P1 A 07H A,#07H MAIN 12MS D12MS A,P1 A 07H A,#07H MAIN ACC. ACC.0,A0 ACC. ACC.1,A1 ACC. ACC.2,A1 MAIN KEY1 KEY1 KEY2 KEY2 MAIN MAIN MAIN

;置Pl口为输入方式 Pl口为输入方式 ；读键值 ；屏蔽高5位 屏蔽高5 无键闭合. ;无键闭合.置新检测 延时12ms, 12ms ;延时12ms,去抖动 ；再测有无键闭合 ；屏蔽高5位 屏蔽高5 无键闭合， ;无键闭合，置新检测 判闭合键键号， ;判闭合键键号，转相应程序入口

;去键处理程序

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简单键盘扫描程序的缺点： 简单键盘扫描程序的缺点：◆键盘扫描间隔时间直接取决于主程序执行环境，因此可能出现对键的响 键盘扫描间隔时间直接取决于主程序执行环境， 应不及时现象 进入键盘扫描程序后直接调用了延时程序， ◆进入键盘扫描程序后直接调用了延时程序，也有可能影响主程序中其它 并发事件的处理

2.复杂键盘的扫描程序设计高效的键盘分析扫描方案应做到: 高效的键盘分析扫描方案应做到: ◆ 键 ◆ 系 确保对键的响应速度，不能丢 确保对键的响应速度， 对主程序的影响小，不能影响 对主程序的影响小，

统中

其它并行处理任务的执行 ◆ 扫描算法稳定、易于扩展和修 扫描算法稳定、 改 (1)定时器中断法键盘 ◆ 扫描程序设计 功耗小、效率高 功耗小、

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(2)多任务时标法键盘扫描程序设计定时扫描提高了键盘响应速度、主程序效率。但是， 定时扫描提高了键盘响应速度、主程序效率。但是，对于系统并发任务的处 理问题则仍然未从根本上予以解决。对于复杂系统的键盘(包括显示器) 理问题则仍然未从根本上予以解决。对于复杂系统的键盘(包括显示器)扫 可以采用多任务时标法进行键盘扫描程序设计。 多任务时标法进行键盘扫描程序设计 描，可以采用多任务时标法进行键盘扫描程序设计。

例如： 例如：某加油机进程调度50ms调用1 LED显示 ms调用 ★每50ms调用1次LED显示 程序 20ms 调用1 ms调用 ★ 每 20 ms 调用 1 次键盘扫 描程序 ms读取 CT1 读取CT ★ 每 100 ms 读取 CT1 计数 计算计量值和显示值1 值 ， 计算计量值和显示值 1 刷新计量值、 次，刷新计量值、显示值和 总计量值存储单元 200ms ms读取手动发油 ★ 每 200 ms 读取手动发油 开关P 状态1 开关P1.5状态1次

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程序扫描或定时扫描方式中，存在CPU可能空扫描或不能及时响应键输 程序扫描或定时扫描方式中，存在CPU可能空扫描或不能及时响应键输 CPU 入的情况。为了克服这种缺点.可以采用键盘中断法设计键盘扫描程序。 入的情况。为了克服这种缺点.可以采用键盘中断法设计键盘扫描程序。

3.键盘中断法扫描程序设计

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三、BCD拨码键盘及其接口设计 拨码键盘及其接口设计工业控制或智能仪器装置中，还有一种常见的参数设置输入设备， 工业控制或智能仪器装置中，还有一种常见的参数设置输入设备，即 BCD拨码盘。现场操作工通过拨动旋转式拨盘给计算机设置参数，具有直 拨码盘。 拨码盘 现场操作工通过拨动旋转式拨盘给计算机设置参数， 简洁的优点。 拨码键盘内部设置有编码电路从而可直接输出BCD 观、简洁的优点。BCD拨码键盘内部设置有编码电路从而可直接输出 拨码键盘内部设置有编码电路从而可直接输出 码键盘编码，现场操作方便。 码键盘编码，现场操作方便。 拨码盘拨至0- 中任何一个数时 对应的引脚就将与公共端接通。 中任何一个数时, 当BCD拨码盘拨至 -9中任何一个数时,对应的引脚就将与公共端接通。 拨码盘拨至 例如, #码盘拨至9,则其8421引脚输出 引脚输出1001。P1.4~P1.7选通拨码盘，低电平 选通拨码盘， 例如,1#码盘拨至 ,则其 引脚输出 。 ~ 选通拨码盘 有效,每次仅允许选中一只拨盘,否则会发生数据冲突。 读入BCD数 有效,每次仅允许选中一只拨盘,否则会发生

数据冲突。P1.0~P1.3读入 ~ 读入 数 二极管起隔离作用,以防数据经过公共端发生短路而引起误读数。 据。二极管起隔离作用,以防数据经过公共端发生短路而引起误读数。

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小结： 小结： ◆独立联接键盘？编码键盘？矩阵键盘？ 独立联接键盘？编码键盘？矩阵键盘？ ◆键盘的抖动与消除？ 键盘的抖动与消除？ ◆键盘程序扫描的方法？ 键盘程序扫描的方法？ ◆BCD拨码盘？ 拨码盘？ 拨码盘

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§6.2 显示接口电路设计一、显示器基本知识◆LED数码显示 数码显示 ◆LCD数码显示 数码显示 ◆LED点阵图形显示 点阵图形显示 ◆LCD点阵图形显示 点阵图形显示 点阵CRT图形显示 ◆点阵 图形显示

1.LED数码显示技术 . 数码显示技术◆共阴极 ◆共阳极 ◆高亮度 ◆低亮度 发光二极管单管导通压降约1.6~ 电流约5~ 响应时间约5-20µS 发光二极管单管导通压降约 ~2.4V, 电流约 ~20mA, 响应时间约 µ

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8段LED数码管显示字型码 LED数码管显示字型码显示 字形 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b C d E F 灭 a 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 b 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 c 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 d 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 e 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 f 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 g 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 h 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 共阴极 共 阳 极 字型码 字 型 码 FC 03 60 9F DA 25 F2 0D 66 99 B6 49 BE 41 E0 1F FC 03 F6 09 EE 11 3E C1 9C 63 7A 85 9E 61 8E 71 FF 00

a f g e d c h b

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2.LCD液晶数码显示 . 液晶数码显示显示器结构

LCD的驱动方式 的驱动方式

直流驱动 交流驱动

◆LCD的段位工作电压：1.5~5V LCD的段位工作电压： 的段位工作电压 工作电流： 工作电流：数µA 可由CMOS CMOS电路直接驱动 ◆可由CMOS电路直接驱动 LCD的响应时间较长 20~100µ 的响应时间较长： ◆LCD的响应时间较长：20~100µS,并需背景光 LCD显示器寿命与驱动方式有关 直流驱动时——500小时 显示器寿命与驱动方式有关: 500小时 ◆LCD显示器寿命与驱动方式有关:直流驱动时 500 交流驱动时——10000小时 10000小时 交流驱动时 10000