显示与按键模块.doc

宜宾职业技术学院

项目报告

显示与按键

系 部： 电子信息与控制工程系

班 级： 电子 11201

专 业 名 称： 电子信息工程与技术

指 导 教 师： 张 一

小 组 成 员：何英 杨承 黄帅林 刘麒麟

2013年10月16日

目录

一、前言····························

二、老师讲解的知识点·····················

三、网上查阅显示与按键的相关资料··············

四、绘制显示与按键的原理图及生成PCB图···············

五、焊接元件··························

六、产品的检测与调试、烧录程序················

七、总结体会·························

一、前言
在张老师的指导下，我们进入了显示与按键模块设计，显示与按键它是外围电路设计中必不可少的一部分，离开了显示与按键，它将无法控制单片机最小系统，也不能显示出我们所需要的功能。因此

二、老师讲解的知识点
串口与并口的区别
传输方式
串口形容一下就是一条车道，而并口就是有8个车道同一时刻能传送8位（一个位元组）数据。 但是并不是并口快，由于8位通道之间的互相干扰。传输时速度就受到了限制。而且当传输出错时，要同时重新传8个位的数据。串口没有干扰，传输出错后重发一位就可以了。所以要比并口快。串口硬盘就是这样被人们重视的。 从原理上讲，串行传输是按位传输方式，只利用一条信号线进行传输，例如：要传送一个字节（8位）数据，是按照该字节中从最高位逐位传输，直至最低位。
而并行传输是一次将所有字节节中8位信号一并传送出去。自然最少需要8根信号线。如果按每次传送的数据流量来看，并行传输要远快于串口，在电脑发展初期，由于数据传输速率不是很高，并行传输还是很快的。
发展趋势
并口传输的发展主要存在以下两个问题：
1、干扰问题。
干扰产生的根本原因是由于传输速率太快，一般达到100M以上，信号线上传递的频率将超过100MHz。想想看，调频收音机的频率也不过88~108MHz，也就是说，若用并行传输的话，是8根天线放在一起来传输信号，不发生干扰才怪。但如果加强屏蔽，减小信号线间的耦合电容，是可以继续增大传输速率的，不过这将变得不现实，因为这必然导致信号线将耗用更多金属，截面积更大。但这并不是不能解决的问题。
2、同步问题（最主要问题）
并行传输时，发送器是同时将8位信号电平加在信号线上，电信号虽然是以光速传输的，但仍有延迟，因此8位信号不是严格同时到达接受端，速率小时，由于每一字节在信号线上的持续时间较长，这种到达时间上的不同步并不严重，随着传输速率的增加，与8位信号到达时间的差异相比，每一字节的持续时间显得越来越短，最终导致前一字节的某几位与后一字节的几位同时到达接受端，这就造成了传输失败，而且随着信号线的加长这种现象还会越发严重，直至无法使用。——这是并口传输的致命缺点。
串行传输由于只有一位信号在信号线上，没有位同步问题，因此传送频率可以继续提高，当前传输速率已经达到1Gb/s（1000Mb）以上，而且还在提高，而并行传输在100Mb/s左右就停滞不前了，可以预见，串行传输将会比并行传输越。
三、网上查阅显示与按键的相关资料

1、4×4矩阵键盘的工作原理
如下图所示，4×4矩阵键盘由4条行线和4条列线组成，行线接P3.0－P3.3，列线接P3.4－P3.7，按键位于每条行线和列线的交叉点上。

按键的识别可采用行扫描法和线反转法，这里采用简单的线反转法，只需三步。
第一步，执行程序使X0~X3均为低电平，此时读取各列线Y0~Y3的状态即可知道是否有键按下。当无键按下时，各行线与各列线相互断开，各列线仍保持为高电平；当有键按下时，则相应的行线与列线通过该按键相连，该列线就变为低电平，此时读取Y0Y1Y2Y3的状态，得到列码。
第二步，执行程序使Y0~Y3均为低电平，当有键按下时，X0~X3中有一条行线为低电平，其余行线为高电平，读取X0X1X2X3的状态，得到行码。
第三步，将第一步得到的列码和第二步得到的行码拼合成被按键的位置码，即Y0Y1Y2Y3X0X1X2X3（因为行线和列线各有一条为低电平，其余为高电平，所以位置码低四位和高四位分别只有一位低电平，其余为高电平）。
也就是说，当某个键按下时，该键两端所对应的行线和列线为低电平，其余行线和列线为高电平。比如，当0键按下时，行线X0和列线Y0为低电平，其余行列线为高电平，于是可以得到0键的位置码Y0Y1Y2Y3X0X1X2X3为01110111，即0X77。当5键按下时，行线X1和列线Y1为低电平，其余行列线为高电平，于是可得到5键的位置码Y0Y1Y2Y3X0X1X2X3为10111011，即0XBB。全部矩阵键盘的位置码如下：

2、4×4矩阵键盘在单片机的简单应用举例（一）
如下图所示，运行程序时，按下任一按键，数码管会显示它在矩阵键盘上的序号0~F，并且蜂鸣器发出声音，模拟按键的声音。此处采用线反转法识别按键。

    1·字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器为例，介绍其用法。一般1602字符型液晶显示器实物如图

                                  图一
 2·1602LCD的基本参数及引脚功能
   1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图

                                图二
3`LCD1602主要技术参数： 
 显示容量:16×2个字符
 芯片工作电压:4.5—5.5V
 工作电流:2.0mA(5.0V)
 模块最佳工作电压:5.0V
 字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm
4`引脚功能说明
1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表

编号
符号
引脚说明
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
数据
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
数据
4
RS
数据/命令选择
12
D5
数据
5
R/W
读/写选择
13
D6
数据
6
E
使能信号
14
D7
数据
7
D0
数据
15
BLA
背光源正极
8
D1
数据
16
BLK
背光源负极
                         表1 引脚接口说明表
第1脚：VSS为地电源。
第2脚：VDD接5V正电源。
第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

到的LCD1602之外，还有一种液晶屏用的比较多。相信接触过单片机的朋友都知道了，那就是12864液晶。顾名思义，12864表示其横向可以显示128个点，纵向可以显示64个点。我们常用的12864液晶模块中有带字库的，也有不带字库的，其控制芯片也有很多种，如KS0108
T6963，ST7920等等。在这里我们以ST7920为主控芯片的12864液晶屏来学在我们常用的人机交互显示界面中，除了数码管，LED，以及我们之前已经提习如何去驱动它。(液晶屏采用金鹏的OCMJ4X8C)

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2009-8-11 11:59

关于这个液晶屏的更多信息，请参考它的DATASHEET，附件中有下载。
我们先来了解一下它的并行连接情况。
下面是电路连接图

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2009-8-11 11:59

从上面的图可以看出，液晶模块和单片机的连接除了P0口的8位并行数据线之外，还有RS,RW,E等几根线。其中R/S是指令和数据寄存器的选择控制线(串行模式下为片选)，R/W是读写控制线(串行模式下是数据线)，E是使能线(串行模式下为时钟线)。

四、绘制显示与按键的原理图与PCB图
这次绘制原理图是在原有的单片机最小系统上进行修改的，添加了显示、按键和串口共三部分，绘制出原理图是非常容易的。原理图简单，但画PCB图就遇到困难了，在画PCB图的过程中布局相当的困难，可谓是绞尽了脑汁，小组成员在绘制PCB图时看得眼花缭乱，经过一番的努力终于绘制出PCB图，于是请老师检查，我们的PCB图还存在着一点小问题，导线不能从元件的中间穿过，还有就是漏掉了一条导线，经过再一次的修改，成功的绘制出了显示按键的PCB图
五、焊接元件
清理好元件，于是我们开始焊接1602显示模块，焊接过程中工艺要求是很高的哦，每个焊盘的焊锡量要均匀，不要存在虚焊或者是漏焊的现象，将会影响1602的显示。
六、产品的检测与调试、烧录程序
经过了将近10分钟的焊接，顺利的焊接好1602显示部分。准备好烧录程序、单片机最小系统、5v电源、排线、下载线等器件。将1602显示，单片机最小系统和按键部分连接好，打开烧录程序软件，一切准备就绪后，接通电源