第6章 键盘、显示接口技术,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,6.1 单片机键盘接口电路设计,一、 键盘基本知识,独立联接式无编码键盘,独立联接式编码键盘,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）,无编码键盘 编码键盘,无编码，简单有效，键数较少时采用,编码，节省I/O口线，键数较多时采用,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线, 接口电路也更简单。,需要软件上设计键盘扫描程序。矩阵的行、列数越多，键盘扫描程序就越复杂。,集成矩阵键盘编码器,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（以电阻触摸屏为例 ）: CRT或LCD屏上覆盖透明电阻薄膜 ，手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。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。,当行、列数超过处理器的一个数据宽度，即超过88键盘时,扫描程序将更为复杂,扫描时间更长，甚至可能造成键盘漏扫现象发生。对于这种情况,需要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键盘。,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。这可能被处理器误认为按下了几次键。为避免这种误解, 需采用键盘消抖措施。,消抖措施,硬件消抖,软件消抖,硬件消抖,抖动过程,软件消抖,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。,防叠键措施,机械连锁,软件判别, 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：认取最后释放开的键,二、键盘接口电路程序设计,1简单键盘的扫描程序设计,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，键数较少、键盘的功能简单。, 键盘扫描程序嵌入到主程序循环之中，与主程序一起构成主循环套。, 键敲击速度约几次/S,设计键盘扫描程序时,必须保证约100mS内就要循环扫描1次。,键盘扫描程序 KBP：MOVP1，#0FFH；置Pl口为输入方式 MOVA，P1；读键值 CPLA ANL A，#07H；屏蔽高5位 JZ MAIN；无键闭合置新检测 ACALL D12MS；延时12ms，去抖动 MOV A，P1；再测有无键闭合 CPLA ANL A，#07H；屏蔽高5位 JZ MAIN；无键闭合，置新检测 JB ACC.0，A0；判闭合键键号，转相应程序入口 JB ACC.1，A1 JB ACC.2，A1 AJMPMAIN A0：AJMP；去键处理程序 A1：AJMPKEY1 A2：AJMPKEY2 KEY0： AJMPMAIN KEY1： AJMPMAIN KEY2： AJMPMAIN,2复杂键盘的扫描程序设计,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应不及时现象 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,简单键盘扫描程序的缺点：, 确保对键的响应速度，不能丢键 对主程序的影响小，不能影响系 统中其它并行处理任务的执行 扫描算法稳定、易于扩展和修改 功耗小、效率高,高效的键盘分析扫描方案应做到:,（1）定时器中断法键盘 扫描程序设计,（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，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）扫描，可以采用多任务时标法进行键盘扫描程序设计。,每50ms调用1次LED显示程序 每20ms调用1次键盘扫描程序 每100 ms读取CT1计数值，计算计量值和显示值1次，刷新计量值、显示值和总计量值存储单元 每200ms读取手动发油开关P1.5状态1次,例如：某加油机进程调度,3键盘中断法扫描程序设计,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。,三、BCD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，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BCD码键盘编码，现场操作方便。,当BCD拨码盘拨至09中任何一个数时,对应的引脚就将与公共端接通。例如,1码盘拨至9,则其8421引脚输出1001。P1.4P1.7选通拨码盘，低电平有效,每次仅允许选中一只拨盘,否则会发生数据冲突。P1.0P1.3读入BCD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。,6.2 显示接口电路设计,一、显示器基本知识,LED数码显示 LCD数码显示 LED点阵图形显示 LCD点阵图形显示 点阵CRT图形显示,1LED数码显示技术,发光二极管单管导通压降约1.62.4V, 电流约520mA, 响应时间约5-20S,共阴极 共阳极,高亮度 低亮度,8段LED数码管显示字型码,a f b g e c d h,2LCD液晶数码显示,LCD的段位工作电压：1.55V 工作电流：数A 可由CMOS电路直接驱动 LCD的响应时间较长：20100S，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 交流驱动时10000小时,显示器结构,LCD的驱动方式,直流驱动,交流驱动,（1）“异或”门控交流驱动,液晶显示段上即得到一个直流分量为0的交流方波信号BC,50HZ的方波A液晶显示段的一端C 50HZ的方波A与显示数据D“异或”液晶显示段的另一端B,（2）高频抹除交流驱动,显示方波A：50Hz 抹除方波A：20KHz,D=0时：低频信号A D=1时：高频信号A,输出到LCD显示段的一端B,LCD段另一端接B的直流分量+(1/2)Vm,液晶的反应时间长，对高频信号无应，液晶不显示。高频信号是抹除信号,3数码显示的静态、动态扫描方式,静态扫描显示电路, n个数码管共需要I/O口线：8n 每个数码管导通时间：100,优点：软件设计简单，程序设计中不必反复对显示器进行刷新 缺点：硬件投资大，占用口线多,静态扫描的优、缺点：,动态扫描显示电路, n个数码管共需要I/O口线：8n 每个数码管导通时间：1/n,动态扫描的优缺点与静态扫描恰好相反 需注意，n位显示器动态扫描时，每位显示器只导通1/n扫描周期，为确保显示亮度，段驱动电流必须相应扩大n倍。,LED静态扫描接口电路,LCD静态扫描电路,MC14543是带锁存器的LED/LCD译码驱动器，引脚信号： AD：4位二进制数码输入端 ag：7字段码输出端 PH：方式控制端。1驱动共阳极LED；0驱动共阴极LED。方波驱动LCD。 LD：片内锁存器控制端。高电平时，允许AD端的数据输入片内锁存器；低电平时，输入数据被锁存。 BI：消隐控制端。高电平时，使PH端与ag端的信号相位相同，不显示字符。,二、LED/LCD点阵图形显示技术,1LED点阵图形显示技术,75共35只LED组成。显示各种字母、数字和常用符号。多个点阵式LED显示器组合起来可以组成LED大屏幕显示屏，用来显示汉字、图形和表格，而且能产生各种动画效果。 目前，基于三基色原理设计的彩色点阵式LED显示器可以实现彩色图形动态显示，在新闻媒介和广告宣传中应用已很普遍。,57点阵式LED显示器,LCD点阵图形显示屏主要应用于智能仪器和手持设备 点阵式字符显示一般采用57格式 汉字显示时则采用1616、2424等,例如，64128 LCD显示屏的智能仪器，可以显示816个57点阵字符，也可以显示48个1616点阵汉字。,有些LCD点阵显示屏内部自带驱动器 有些LCD显示屏则需要附加驱动器,LCD162液晶屏,2LCD点阵图形显示技术,3点阵图形显示的字库技术,点阵图形显示器显示字符时一般需要字库提供字符点阵码 小型应用系统需要显示的字符数较少，可以自编字库存放于系统程序ROM中，使用中通过查表程序调用，这个存放于程序存储器中的小型字库，通常称为软字库,1个1616点阵需要32个字节进行描述,如何自编点阵汉字库？,ZIKU:MOVDPTR，SHOUZHI2； MOVR1，#32；数据长度为33 MOVR0，#20H；数据调到RAM中20H起处 LOOP1：MOVCA，DPTR MOVR0，A INCR0 INCDPTR DJNZR1，LOOP1 RET SHOUZHI2 EQU0200H SHOUZHI2:DB00，22，44，00，80，00，FE，C4；“温”字模上部 DBC4，C4，C4，C4，FE，00，00，00 DB00，08，78，06，41，7A，45，7A；“温”字模下部 DB44，44，44，7A，45，7A，40，00 END,以下程序实现将“温”字的1616点阵从程序ROM中调出到RAM的20H3FH中,大部分嵌入式应用系统对汉字等字符的需求量仅约几十个汉字及特殊字符，因此，自编软字库的应用非常广泛 对于汉字字符需求量较大的应用场合，需要应用硬字库 例如，GB5199A硬字库，内部固化了国标一、二级汉字，其ROM容量为2Mb。硬字库实际上就是一个固化了字库信息的ROM，其与CPU系统的接口设计方法与普通ROM设计完全相同,4特殊形状LED/LCD显示屏,三、CRT点阵/图形显示技术,CRT点阵/图形显示是目前最为完善的显示技术之一,单色显示模式： VGA 640480 TVGA 1024768,扫描方式： 逐行 隔行,显示卡,6.3 键盘/显示接口电路应用设计,一、LED+KEY扫描电路应用实例,例6-3-1：4 LED+42KEY接口电路,74LS373锁存P0口输出的显示段码 P1.0P1.3输出LED位码 P1.4、P1.5输入键的行扫描码,程序设计,例6-3-2：4 LED+43KEY接口电路,程序设计,LCD显示接口电路,点阵LED显示接口电路,应用8279设计的88键盘与16位LED显示接口,作业： 1：简述静态扫描与动态扫描的原理，并加以比较。 2：设计一个4LED44KEY的键盘/LED电路，并编写扫描子程序。,