键盘显示器接口优选ppt资料.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,键盘(jinpn)显示器接口,第一页，共164页。,1,2,第10章 目录,10.1 LED数码管的显示原理,10.1.1 LED数码管的结构,10.1.2 LED数码管工作原理,10.2 键盘接口原理,10.2.1 键盘输入应解决的问题(wnt),10.2.2 键盘的工作原理,10.2.3 键盘的工作方式,10.3 键盘/显示器接口设计实例,10.3.1 利用AT89S51单片机串行口实现的键盘/显示器接口,第二页，共164页。,2,10.3.2 各种专用的键盘/显示器接口芯片简介,10.3.3 专用接口芯片CH451实现的键盘/显示器控制,10.3.4 专用接口芯片HD7279实现的键盘/显示器控制,10.4 AT89S51单片机与液晶(yjng)显示器（LCD）的接口,10.4.1 LCD显示器的分类,10.4.2 点阵字符型液晶(yjng)显示模块介绍,10.43 AT89S51单片机与LCD的接口及软件编程,10.5 AT89S51单片机与微型打印机TPP-40A/16A的接口,10.6 AT89S51单片机与BCD码拨盘的接口设计,第三页，共164页。,3,内容概要,大多数的单片机应用系统，都要配置输入外设和输出外设。常用的输入外设有键盘、BCD码拨盘等；常用的输出外设有LED数码管、LCD显示器、打印机等。,本章介绍AT89S51与各种输入外设、输出外设的接口设计以及(yj)软件编程。,第四页，共164页。,4,10.1 LED数码管的显示原理,LED（Light Emitting Diode）发光二极管缩写。LED数码管是由发光二极管构成的10.1.1 LED数码管的结构,常见的LED数码管为“8”字型的，共计8段。每一段对应一个发光二极管。有共阳极和共阴极两种，如图10-1所示。共阴极发光二极管的阴极连在一起，通常公共阴极接地。当阳极为高电平时，发光二极管点亮。,同样，共阳极LED数码管的发光二极管的阳极连接在一起，公共阳极接正电压(diny)，当某个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。,5,第五页，共164页。,5,6,图10-1 8段LED数码管结构(jigu)及外形,第六页，共164页。,6,为了使数码管显示不同的符号或数字(shz)，要把某些段发光二极管点亮，就要为LED数码管提供段码（字型码）。,LED数码管共计8段。正好是一个字节。习惯上是以“a”段对应段码字节的最低位。各段与字节中各位对应关系如表10-1所示。,按照上述格式，显示各种字符的8段LED数码管的段码如表10-2所示。,7,第七页，共164页。,7,8,第八页，共164页。,8,表10-1只列出了部分段码，读者可以(ky)根据实际情况选用，或重新定义。除“8”字型的LED数码管外，市面上还有“1”型、“米”字型和“点阵”型LED显示器，如图10-2所示。本章均以“8”字型的LED数码管为例。,图10-2 其他各种字型的LED显示器,9,第九页，共164页。,9,10.1.2 LED数码管工作原理(yunl),图10-3所示为显示4位字符的LED数码管的结构原理(yunl)图。N位位选线和8N条段码线。段码线控制显示字型，而位选线控制着该显示位的LED数码管的亮或暗。,10,图10-3 4位LED数码管的结构(jigu)原理图,第十页，共164页。,10,LED数码管有静态(jngti)显示和动态显示两种显示方式。,1LED静态(jngti)显示方式,无论多少位LED数码管，同时处于显示状态。,静态(jngti)显示方式，各位的共阴极（或共阳极）连接在一起并接地（或接+5V）；每位的段码线（adp）分别与一个8位的I/O口锁存器输出相连。如果送往各个LED数码管所显示字符的段码一经确定，则相应I/O口锁存器锁存的段码输出将维持不变，直到送入另一个字符的段码为止。正因为如此，静态(jngti)显示方式的显示无闪烁，亮度都较高，软件控制比较容易。,11,第十一页，共164页。,11,图10-4为4位LED数码管静态显示器电路，各位可独立显示，静态显示方式接口(ji ku)编程容易，但是占用口线较多。对图10-4电路，若用I/O口线接口(ji ku)，要占用4个8位I/O口。因此在显示位数较多的情况下，所需的电流比较大，对电源的要求也就随之增高，这时一般都采用动态显示方式。,2LED动态显示方式,无论在任何时刻只有一个LED数码管处于显示状态，即单片机采用“扫描”方式控制各个数码管轮流显示。,12,第十二页，共164页。,12,13,图10-4 4位LED静态(jngti)显示电路,第十三页，共164页。,13,在多位LED显示时，为简化硬件电路，通常将所有显示位的段码线的相应段并联在一起，由一个8位I/O口控制，而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I/O线控制，形成(xngchng)各位的分时选通。,图10-5所示为一个4位8段LED动态显示电路。其中段码线占用一个8位I/O口，而位选线占用一个4位I/O口。必须采用动态的“扫描”显示方式。即在某一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时，段码线上输出相应位要有显示的字符的段码。,14,第十四页，共164页。,14,15,图10-5 4位8段LED动态显示电路(dinl),第十五页，共164页。,15,虽然这些字符是在不同时刻出现，而在同一时刻，只有(zhyu)一位显示，其他各位熄灭，由于余辉和人眼的“视觉暂留”作用，只要每位显示间隔足够短，则可以造成“多位同时亮”的假象，达到同时显示的效果。,LED不同位显示的时间间隔（扫描间隔）应根据实际情况而定。显示位数多，将占大量的单片机时间，因此动态显示的实质是以牺牲单片机时间来换取I/O端口的减少。,图10-6所示为8位LED动态显示的过程。图10-6（a）所示为显示过程，某一时刻，只有(zhyu)一位LED被选通显示，其余位则是熄灭的；图106（b）所示为实际的显示结果，人眼看到的是8位稳定的同时显示的字符。,16,第十六页，共164页。,16,图10-6 8位LED动态显示过程和结果,动态显示的优点是硬件电路简单(jindn)，显示器越多，优势越明显。缺点是显示亮度不如静态显示的亮度高。如果“扫描”速率较低，会出现闪烁现象。,17,第十七页，共164页。,17,10.2 键盘接口原理,键盘具有向单片机输入数据、命令等功能，是人与单片机对话的主要手段。下面介绍键盘的工作原理和键盘的工作方式。,10.2.1 键盘输入应解决的问题,1键盘的任务,任务有三项：,(1)判别是否有键按下？若有，进入(jnr)下一步工作。,(2)识别哪一个键被按下，并求出相应的键值。,(3)根据键值，找到相应键值的处理程序入口。,18,第十八页，共164页。,18,2键盘输入的特点,常见键盘：触摸式键盘、薄膜键盘和按键式键盘，最常用的是按键式键盘。按键实质上就是一个开关。如图10-7（a）所示，按键开关的两端分别连接在行线和列线上，通过键盘开关机械(jxi)触点的断开、闭合，其行线电压输出波形如图10-7（b）所示。,图10-7 键盘开关及其行线波形,19,第十九页，共164页。,19,图10-7（b）所示的t1和t3分别为键的闭合和断开过程中的抖动期（呈现一串负脉冲），抖动时间长短与开关的机械特性有关，一般为510ms，t2为稳定的闭合期，其时间由按键动作确定，一般为十分之几秒到几秒，t0、t4为断开期。,3按键的识别,键的闭合与否，行线输出电压上就是呈现高电平或低电平。高电平，表示键断开，低电平则表示键闭合，通过对行线电平的高低状态的检测，可确认按键按下以及按键释放与否。为了确保对一次按键动作只确认一次按键有效，必须消除(xioch)抖动期t1和t3的影响。,20,第二十页，共164页。,20,4如何消除按键的抖动,按键去抖动的方法有两种：,一种软件延时，本思想是：在检测到有键按下时，该键所对应的行线为低电平，执行一段延时10ms的子程序后，确认该行线电平是否(sh fu)仍为低电平，如果仍为低电平，则确认该行确实有键按下。当按键松开时，行线的低电平变为高电平，执行一段延时10ms的子程序后，检测该行线为高电平，说明按键确实已经松开。采取本措施，可消除两个抖动期t1和t3的影响。,另一种是采用专用的键盘/显示器接口芯片，这类芯片中都有自动去抖动的硬件电路。,21,第二十一页，共164页。,21,10.2.2 键盘的工作(gngzu)原理,键盘可分为两类：非编码键盘和编码键盘。,非编码键盘是利用按键直接与单片机相连接而成，这种键盘通常使用在按键数量较少的场合。使用这种键盘，系统功能通常比较简单，需要处理的任务较少，但是可以降低成本、简化电路设计。按键的信息通过软件来获取。,1非编码键盘,常见的为两种结构：独立式键盘和矩阵式键盘。,（1）独立式键盘,特点是：一键一线，各键相互独立，每个键各接一条I/O口线，通过检测I/O输入线的电平状态，可容易地判断哪个按键被按下，如图10-8所示。,22,第二十二页，共164页。,22,图10-8 独立式键盘接口(ji ku)电路,第二十三页，共164页。,23,对于图10-8的键盘，图中的上拉电阻保证按键释放时，输入检测线上有稳定的高电平。,当某一按键按下时，对应的检测线就变成了低电平，与其他(qt)按键相连的检测线仍为高电平，只需读入I/O输入线的状态，判别哪一条I/O输入线为低电平，很容易识别哪个键被按下。,优点：电路简单，各条检测线独立，识别按下按键的软件编写简单。适用于键盘按键数目较少的场合，不适用于键盘按键数目较多的场合，因为将占用较多的I/O口线。,24,第二十四页，共164页。,24,识别某一键是否按下的子程序：,KEYIN：MOVP1，0FFH；P1口写入1，设置P1口为输入状态,MOVA，P1；读入8个按键的状态,CJNEA，#0FFH，QUDOU；有键按下，跳去抖动,LJMPRETURN；无键按下，返回,QUDOU：MOV R3，A；8个按键的状态送R3保存,LCALL DELAY10；调用延时子程序，软件(run jin)去键抖动,MOVA，P1；再一次读入8个按键的状态,CJNEA，R3，RETURN；两次键值比较，不同，；是抖动引起，转RETURN,25,第二十五页，共164页。,25,KEY0：MOVC，；有键按下，读的按键(n jin)状态,JCKEY1；为高，该键未按下，跳KEY1，；判下一个键,LJMPPKEY0；的键按下，跳PKEY0处理,KEY1：MOVC，；读的按键(n jin)状态,JCKEY2；为高，该键未按下，跳KEY2，,；判下一个键,LJMPPKEY1；的键按下，跳PKEY1处理,26,第二十六页，共164页。,26,KEY2：MOVC，P1.2；读的按键状态(zhungti),JCKEY3；为高，该键未按下，跳；KEY3，判下一个键,LJMPPKEY2；的键按下，跳PKEY2处理,KEY3：MOVC，P1.3；读的按键状态(zhungti),KEY7：MOVC，P1.7；读的按键状态(zhungti),JCRETURN；为高，该键未按下，跳,；RETURN处,LJMPPKEY7；的键按下，跳PKEY7处理,RETURN：RET ；子程序返回,27,第二十七页，共164页。,27,软件延时10ms子程序DELAY10的编写，参见第4章。对应8个按键(n jin)的键处理程序PKEY0 PKEY7，根据按键(n jin)功能的要求来编写。注意，在进入键处理程序后，需要先等待按键(n jin)释放，再执行键处理功能。另外，在键处理程序完成后，一定要跳向RETURN标号处返回。,（2）矩阵式键盘,矩阵式（也称行列式）键盘用于按键(n jin)数目较多的场合，由行线和列线组成，按键(n jin)位于行、列的交叉点上。如图10-9所示，一个44的行、列结构可以构成一个16个按键(n jin)键盘。在按键(n jin)数目较多的场合，要节省较多的I/O口线。,28,第二十八页，共164页。,28,29,图10-9 矩阵式键盘(jinpn)接口,第二十九页，共164页。,29,矩阵中无按键按下时，行线为高电平；当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线的电平决定。列线的电平如果为低，则行线电平为低；列线的电平如果为高，则行线的电平也为高，这是识别按键是否按下的关键所在。,由于矩阵式键盘中行、列线为多键共用，各按键彼此将相互发生影响，所以必须将行、列线信号(xnho)配合，才能确定闭合键位置。下面讨论矩阵式键盘按键的识别方法。,扫描法。第1步，识别键盘有无键按下；第2步，如有键被按下，识别出具体的键位。,下面以图10-9所示的键3被按下为例，说明识别过程。,30,第三十页，共164页。,30,第1步，识别键盘有无键按下。先把所有列线均置为0，然后检查各行线电平是否都为高，如果不全为高，说明有键按下，否则无键被按下。,例如，当键3按下时，第1行线为低，还不能确定是键3被按下，因为如果同一行的键2、1或0之一被按下，行线也为低电平。只能得出第1行有键被按下的结论。,第2步，识别出哪个按键被按下。采用逐列扫描法，在某一时刻(shk)只让1条列线处于低电平，其余所有列线处于高电平。,当第1列为低电平，其余各列为高电平时，因为是键3被按下，第1行的行线仍处于高电平；,31,第三十一页，共164页。,31,当第2列为低电平，其余各列为高电平时，第1行的行线仍处于高电平；,直到(zhdo)让第4列为低电平，其余各列为高电平时，此时第1行的行线电平变为低电平，据此，可判断第1行第4列交叉点处的按键，即键3被按下。,综上所述，扫描法的思想是，先把某一列置为低电平，其余各列置为高电平，检查各行线电平的变化，如果某行线电平为低电平，则可确定此行此列交叉点处的按键被按下。,第三十二页共164页。,32,线反转法。扫描法要逐列扫描查询，有时则要多次扫描。而线反转法则很简练，无论被按键是处于第一列或最后一列，均只需经过两步便能获得此按键所在(suzi)的行列值，下面以图10-10所示的矩阵式键盘为例，介绍线反转法的具体步骤。,让行线编程为输入线，列线编程为输出线，并使输出线输出为全低电平，则行线中电平由高变低的所在(suzi)行为按键所在(suzi)行。,再把行线编程为输出线，列线编程为输入线，并使输出线输出为全低电平，则列线中电平由高变低所在(suzi)列为按键所在(suzi)列。,33,第三十三页，共164页。,33,两步即可确定按键所在的行和列，从而识别(shbi)出所按的键。,图10-10 采用线反转法的矩阵式键盘,34,第三十四页，共164页。,34,假设键3被按下。,第一步，输出全为“0”，然后，读入线的状态，结果(ji gu)P1.4=0，而均为1，因此，第1行出现电平的变化，说明第1行有键按下；,第二步，让输出全为“0”，然后，读入位，结果(ji gu)P1.0=0，而均为1，因此第4列出现电平的变化，说明第4列有键按下。,综上所述，即第1行、第4列按键被按下，此按键即键3按下。线反转法简单适用，但不要忘记按键去抖动处理。,35,第三十五页，共164页。,35,10.2.3 键盘的工作方式,单片机在忙于其他各项工作任务时，如何(rh)兼顾键盘的输入，这取决于键盘的工作方式。工作方式选取原则是，既要保证及时响应按键操作，又不过多占用单片机工作时间。键盘工作方式有3种，即编程扫描、定时扫描和中断扫描。,1编程扫描方式,也称查询方式，利用单片机空闲时，调用键盘扫描子程序，反复扫描键盘。,如果单片机的查询的频率过高，虽能及时响应键盘的输入，但也会影响其他任务的进行。查询的频率过低，可能会键盘输入漏判。,第三十六页，共164页。,36,所以要根据单片机系统的繁忙程度和键盘的操作频率，来调整键盘扫描的频率。,2定时扫描方式,每隔一定的时间对键盘扫描一次。在这种方式中，通常(tngchng)利用单片机内的定时器产生的定时中断，进入中断子程序来对键盘进行扫描，在有键按下时识别出该键，并执行相应键的处理程序。为了不漏判有效的按键，定时中断的周期一般应小于100ms。,37,第三十七页，共164页。,37,3中断扫描方式,为提高单片机扫描键盘(jinpn)的工作效率，可采用中断扫描方式，如图10-11所示。,图中的键盘(jinpn)只有在键盘(jinpn)有按键按下时，发出中断请求信号，单片机响应中断，执行键盘(jinpn)扫描程序中断服务子程序。如无键按下，单片机将不理睬键盘(jinpn)。,此种方式的优点是，只有按键按下时，才进行处理，所以其实时性强，工作效率高。,38,第三十八页，共164页。,38,39,图10-11 采用(ciyng)线反转法的矩阵式键盘,第三十九页，共164页。,39,非编码矩阵式键盘所完成的工作分为3个层次。,（1）单片机如何来监视键盘的输入，体现在键盘的工作方式上就是：编程扫描；定时扫描；中断扫描。,（2）确定按下键的键号。体现在按键的识别方法上就是：扫描法；线反转法。,（3）根据按下键的键号，实现按键的功能，即跳向对应的键处理程序。,10.3 键盘/显示器接口设计实例,在单片机应用系统(xtng)设计中，一般都是把键盘和显示器放在一起考虑。也有的系统(xtng)仅单独需要键盘或显示器。介绍几种实用的键盘/显示器接口的设计方案。,40,第四十页，共164页。,40,10.3.1 利用AT89S51串行口实现(shxin)的键盘/显示器接口,当AT89S51单片机的串行口未作它用时，可使用AT89S51的串行口的方式0的输出方式，构成键盘/显示器接口，如图10-12所示。,8个74LS164：74LS164(0)74LS164(7)作为8位LED数码管的段码输出口，AT89S51的、作为两行键的行状态输入线，作为TXD引脚同步移位脉冲输出控制线，P3.3=0时，与门封死，禁止同步移位脉冲输出。这种方案主程序可不必扫描显示器，软件设计简单，使单片机有更多的时间处理其他事务。,下面列出显示子程序和键盘扫描子程序。,41,第四十一页，共164页。,41,图10-12 用AT89S51串行口扩展(kuzhn)键盘/显示器,42,第四十二页，共164页。,42,显示子程序：,DIR：SETBP3.3；P3.3=1，允许TXD脚同步(tngb)移位脉冲输出,MOVR7，08H；送出的段码个数,MOVR0，7FH；7FH78H为显示数据缓冲区,DL0：MOV A，R0；取出要显示的数送A,ADD A，0DH；加上偏移量,MOVC A，APC；查段码表SEGTAB，取出段码,MOV SBUF，A；将段码送串行口的SBUF,DL1：JNB TI，DL1；查询1个字节的段码输出完否？,CLRTI；1字节的段码输出完，清TI标志,DECR0；指向下一个显示数据单元,43,第四十三页，共164页。,43,DJNZR7，DL0；段码个数计数器R7是否为0，如不,；为0，继续送段码,CLR P3.3；8个段码输出完毕，关闭显示器输出,RET ；返回(fnhu),SEGTAB：DB 0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H；共阳极段；码表,DB92H，82H，0F8H，90H；,DB88H，83H，0C6H，0A1H，86H；,DB8FH，0BFH，8CH，0FFH，0FFH；,44,第四十四页，共164页。,44,键盘扫描子程序：,KEYI：MOV A，00H；判断有无键按下，使所有(suyu)列线为0 MOV SBUF，A；扫描键盘的（8）号74LS164输出为,；00H，使所有(suyu)列线为0,KL0：JNB TI，KL0；串行输出完否？,CLR TI；串行输出完毕，清TI,KL1：，PK1；第1行有闭合键吗？如有，跳PK1,；进行处理,，KL1；在第2行键中有闭合键吗？无闭,；合键跳KL1,45,第四十五页，共164页。,45,PK1：ACALL DL10；调用延时10ms子程，软件消抖动,，PK2；判断是否由抖动引起？,，KL1,PK2：MOV R7，08H；不是抖动引起的,MOV R6，0FEH；判别(pnbi)是哪一个键按下，FEH为最左；1列为低,MOV R3，00H；R3为列号寄存器,MOV A，R6,KL5：MOV SBUF，A；列扫描，列扫描码从串行口输出,46,第四十六页，共164页。,46,KL2：JNB TI，KL2；等待(dngdi)串行口发送完,CLR TI；串行口发送完毕，清TI标志,，PKONE；读第1行线状态，第1行有键,；闭合，跳PKONE,，NEXT；读第2行状态，2行某键否？,MOV R4，08H；2行中有键被按下，行首键,；号08H送R4,AJMP PK3,PKONE：MOV R4，00H；1行键中有键按下，行首键；号00H送R4,PK3：MOV SBUF，00H；等待(dngdi)键释放，发送00H使所,；有列线为低,47,第四十七页，共164页。,47,KL3：JNB TI，KL3；判1个字节是否发送完毕,CLR TI；发送完毕，清标志,KL4：，KL4；判行线状态,MOV A，R4；两行线均为高，说明键已释放,ADD A，R3；计算(j sun)得键码A,RET,NEXT：MOV A，R6；列扫描码左移一位，判下一列键,RL A,MOV R6，A；记住列扫描码于R6中,48,第四十八页，共164页。,48,INC R3；列号增1,DJNZ R7，KL5；列计数器R7减1，8列；键都检查完否？,AJMP KEYI；8列扫描(somio)完，开始下一个键盘扫描(somio)周期,DL10：MOV R7，0AH；延时10ms子程序,DL：MOV R6，0FFH,DL6：DJNZ R6，DL6,DJNZ R7，DL,RET,本例中，如只需LED数码管显示部分，可把键盘部分的电路去掉即可；如只需键盘，可把LED数码管部分的电路去掉。,49,第四十九页，共164页。,49,10.3.2 各种专用的键盘/显示器接口芯片简介,用专用芯片，可省去编写键盘/显示器动态扫描程序(chngx)以及键盘去抖动程序(chngx)编写的繁琐工作。,目前各种专用接口芯片种类繁多，各有特点，总体趋势是并行接口芯片逐渐退出，串行接口芯片越来越多的得到应用。,早期的较为流行的键盘/显示器芯片8279，目前流行的键盘/显示器接口芯片均采用串行通信方式，占用口线少。常见的芯片有：周立功公司的ZLG7289A、ZLG7290B、MAX7219、南京沁恒公司的CH451、HD7279和BC7281等。,50,第五十页，共164页。,50,这些芯片全采用动态扫描方式，且控制的键盘均为编码键盘。,1.专用键盘/显示器接口芯片8279,可编程的并行键盘/显示器接口芯片。内部有键盘FIFO（先进先出堆栈）/传感器双重功能的88=64字节RAM，键盘控制部分可控制88的键盘矩阵，能自动获得(hud)按下键的键号。,自动去键盘抖动并具有双键锁定保护功能。显示RAM的容量为168位，最多可控制16个LED数码管显示。8279已经逐渐淡出市场。,51,第五十一页，共164页。,51,2.专用键盘/显示器芯片ZLG7290B,采用I2C串行口总线结构，可实现8位LED显示和64键的键盘管理，需外接晶振，使用按键功能时要接8个二极管，电路稍显复杂，且每次I2C通信间隔稍长（10ms）。,功能：闪烁、段点亮、段熄灭(xmi)、功能键、连击键计数等。其中，功能键实现了组合按键，这在此类芯片中极具特点；连击键计数实现了识别长按键的功能，也是独有的。,3.专用显示器芯片MAX7219,MAXIM（美信）公司的产品。该芯片采用串行SPI接口，仅是单纯驱动共阴极LED数码管，没有键盘管理功能。,52,第五十二页，共164页。,52,4.专用显示器芯片BC7281,可驱动16位LED数码管显示和实现(shxin)64键的键盘管理，可实现(shxin)闪烁、段点亮、段熄灭等功能。最大特点是通过外接移位寄存器驱动16位LED数码管。但所需外围电路较多，占PCB空间较大，且在驱动16位LED数码管时，由于采用动态扫描方式工作，电流噪声过大。,5专用键盘/显示器芯片HD7279,与单片机间采用串行通信，可控制并驱动8位LED数码管和实现(shxin)64（88）键的键盘管理。外围电路简单，价格低廉。由于具有上述优点，目前得到较为广泛的应用。,53,第五十三页，共164页。,53,6专用键盘/显示器芯片CH451,可动态驱动8位LED数码管显示，具有(jyu)BCD码译码、闪烁、移位等功能。内置大电流驱动级，段电流不小于30mA，位电流不小于160mA。内置64（88）键键盘控制器，可对88矩阵键盘自动扫描，且有去抖动电路，并提供键盘中断和按键释放标志位，可供查询按键按下与释放状态。片内内置上电复位和看门狗定时器。芯片性价比较高，是目前使用较为广泛的专用的键盘/显示器接口芯片之一。但抗干扰能力不是很强，不支持组合键识别。,上述各种芯片，CH451和HD7279使用较多。从性价比，首推CH451，主要对LED数码管的驱动功能较完善。,54,第五十四页，共164页。,54,10.3.3 专用接口芯片CH451实现的键盘/显示器控制,介绍专用键盘/显示器接口芯片CH451（南京沁恒公司）,1.基本功能与引脚介绍,内部集成数码管显示驱动和键盘扫描控制的专用键盘/显示器接口芯片。内置RC振荡电路，可以直接动态驱动8位LED数码管(或者64只LED)，可实现显示数字(shz)左移、右移、左循环、右循环、各位显示数字(shz)独立闪烁等功能。,内置大电流驱动级，段电流不小于30mA，字电流不小于160mA，并有16级亮度控制功能；,55,第五十五页，共164页。,55,在键盘控制方面，该芯片内有64键键盘控制器，可实现88矩阵编码键盘的扫描，并内置自动去抖动电路，可提供按键中断与按键释放标志位等功能。,与单片机的接口，可选用1线串行接口或高速4线串行接口，片内有上电复位电路，同时(tngsh)可提供高电平有效复位和低电平有效复位两种输出，同时(tngsh)片内提供看门狗WatchDog。,第五十六页，共164页。,56,两种封装形式(xngsh)：28脚的表贴型封装(SOP型)以及24脚的双列直插(DIP)封装，如图10-13所示。,图10-13 CH451的封装与引脚,57,第五十七页，共164页。,57,58,28脚与24脚在功能(gngnng)上稍有差别，引脚定义见表10-3。,第五十八页，共164页。,58,.CH451的操作命令,命令均为12位，其中高4位为标识码，低8位为参数(cnsh)，,（1）空操作命令,编码：0000。,对CH451无任何影响。可应用在多个CH451的级联中，透过前级CH451向后级CH451发送操作命令而不影响前级CH451的状态。,例如，要将操作命令001000000001B发送给两级级联电路中的后级CH451（后级CH451的DIN引脚连接到前级CH451的DOUT引脚），只要在该操作命令后添加空操作,59,第五十九页，共164页。,59,命令000000000000B再发送，该操作命令将经过前级CH451到达后级CH451，而空操作命令留给了前级CH451。,另外，为在不影响CH451的前提下,使DCLK变化以清除看门狗计时器，也可以发送空操作命令。在非级联的应用中，空操作命令可只发送高4位。,（2）芯片内部复位命令,编码：001000000001B。,可将CH451的各个(gg)寄存器和各种参数复位到默认的状态。芯片上电时，CH451均被复位，此时各个(gg)寄存器均复位为0，各种参数均恢复为默认值。,第六十页，共164页。,60,（3）字数据移位命令,编码：0011000000D1D0B。,命令共有个：开环左移、右移，闭环左移、右移。D0=0时为开环，D0=时为闭环；D1=0时左移，D1=1时为右移。,开环左移时，DIG引脚对应(duyng)的单元补00，此时不译码方式显示为空格，BCD译码方式时显示为0；,开环右移时，DIG7引脚对应(duyng)的单元补00；而在闭环时 DIG0与DIG7头尾相接，闭环移位。,61,第六十一页，共164页。,614）设定(sh dn)系统参数命令,编码：010000000WDOGKEYBDISPB。,用于设定(sh dn)CH451的系统级参数，如看门狗WDOG使能、键盘扫描使能KEYB、显示驱动使能DISP等。各个参数均可通过命令中的位数据来进行控制，将相应数据位置为可启用该功能，否则关闭该功能（默认值）。,（5）设定(sh dn)显示参数命令,编码：0101MODE（1位）LIMIT（3位）INTENSITY（4位）B。,设定(sh dn)CH451的显示参数，其中译码方式MODE（1位）、扫描极限LIMIT（3位）、显示亮度INTENSITY（4位）。,62,第六十二页，共164页。,62,译码方式MODE=1，为BCD译码方式，MODE=时为不译码方式。,CH451默认不译码方式，此时8个数据寄存器中字节数据的位7位0分别对应8个数码管的小数点和段a段g，当某段数据位为1时，对应的段点亮；当某段数据位为0时熄灭。,CH451BCD译码方式主要用于LED数码管驱动，单片机只要给出二进制数的BCD码，便由CH451将其译码并直接驱动LED数码管以显示对应的字符(z f)。,BCD译码方式是对显示数据寄存器字节中的数据位4位0进行BCD译码，可用于控制段驱动引脚SEG6SEG0的输出，它们对应于数码管的段g段a，同时可用字节,63,第六十三页，共164页。,63,数据的位7来控制SEG7段对应的LED数码管的小数点，字节数据的位和位不影响BCD译码的输出，它们可以是任意值。,将位4位0进行BCD译码可显示以下(yxi)28个字符，,其中00000B01111B分别对应于显示字符“0F”，,10000B11010B分别对应于显示“空格”、“+”、“-”、“=”、“”、“”、“_”、“H”、“L”、“P”、“”，其余值为空格。,扫描极限LIMIT控制位001B111和000B（默认值）可分别设定扫描极限17和8。,第六十四页，共164页。,64,显示亮度INTENSITY控制位(4位)可实现16级显示亮度控制。00011111和0000（默认值）则用于分别设定显示驱动占空比1161516和1616，,（6）设定闪烁控制命令,编码：D7SD6SD5SD4SD3SD2SD1SD0SB用于设定CH451的闪烁显示属性，其中D7SD0S位分别对应于8个数码管的字驱动DIG7DIG0，并控制DIG7DIG0的属性，将相应(xingyng)的数据位置为1则闪烁显示，否则为不闪烁的正常显示（默认值）。,（7）加载显示数据命令,编码：DIG_ADDR DIG_DATAB。,65,第六十五页，共164页。,65,用于将显示字节数据DIG_DATA（8位）写入DIG_ADDR（3位）指定的数据寄存器中。,DIG_ADDR的000B111B分别用于指定显示寄存器的地址07，并分别对应于DIG0DIG7引脚驱动的8个LED数码管。DIG_DATA为待写入的显示字节数据。,（8）读取按键代码命令,编码：0111B。,用于获得CH451最近检测到的有效按键的代码。CH451通常从DOUT引脚向单片机输出按键代码，按键代码是7位数据，最高位是状态码，位5位0是扫描(somio)码。读取按键代码命令的位7位0可以是任意值，可将该命令缩短为位，即位11位8。,66,第六十六页，共164页。,66,例如，CH451检测到有效按键并向单片机发出中断请求时，假如按键代码是5EH，则单片机先向CH451发出读取按键代码命令0111B，然后再从DOUT获得(hud)按键代码5EH。CH451所提供的按键代码为位，位2位0是列扫描码，位5位3是行扫描码，位6是按键的状态码（键按下为，键释放为）。,对88键盘，即连接在DIG7DIG0与SEG7SEG0之间的键按下时，CH451所提供的按键代码是固定的，如图10-14所示。如果需要键被释放时的按键代码，可将图10-14所示的按键代码的位6 置0，也可将按键代码减去40H。,67,第六十七页，共164页。,67,例如，连接DIG3与SEG4的键被按下时，按键代码为63H，键被释放后，按键代码是23H。,单片机可在任何时候读取有效按键的代码，但一般在CH451检测到有效按键并向发出键盘中断请求时，进入中断服务程序读取按键代码，此时按键代码的位6总是1。,另外，如需了解按键何时释放，可通过查询(chxn)方式定期读取按键代码，直到按键代码的位6为0。,注意：CH451不支持组合键。如需要组合键功能，则可利用两片CH451来实现。具体的实现，请见相关资料。,第六十八页，共164页。,68,3.CH451与AT89S51单片机的接口,接口电路如图10-14所示，使用线串行接口。其中DOUT脚连到外部中断输入 脚，用中断方式响应(xingyng)有效按键。也可用查询方式确定CH451是否检测到有效按键，同时还可向单片机提供复位信号RESET，并带有WatchDog功能。,CH451的段驱动脚串200电阻用于限制和均衡段驱动电流。在5V下，串接200电阻对应的段电流为13mA。CH451具有64键的键盘扫描功能，为防止键按下后在SEG信号线与DIG信号线之间形成短路而影响数码管显示，一般应在CH451的DIGDIG脚与键盘矩阵之间串接限流电阻，阻值1k10k。,69,第六十九页，共164页。,69,图10-14 CH451与AT89S51单片机的接口(ji ku)电路,第七十页，共164页。,70,将与DIN连接可用于输入串行数据，串行数据输入的顺序是低位在前，高位在后。,另外，在上电复位后，CH451 默认选择线串行接口，如需选择线串行接口，则应在DCLK输出串行时钟之前(zhqin)，先在DIN上输出一个低电平脉冲，以通知CH451为4线串行接口。将与DCLK连接可提供串行时钟，以使CH451在其上升沿从DIN输入数据，并在其下降沿从DOUT输出数据。,71,第七十一页，共164页。,71,LOAD用于加载串行数据(shj)，CH451一般在其上升沿加载移位寄存器中的12位数据(shj)以作为操作命令进行分析并处理。也就是说，LOAD的上升沿是串行数据(shj)帧的帧完成标志，此时无论移位寄存器中的12位数据(shj)是否有效，CH451都会将其当作操作命令来处理。,应注意，在级联电路中，单片机每次输出的串行数据(shj)必须是单个CH451的串行数据(shj)的位数乘以级联的级数。下面介绍该接口电路的驱动程序：第七十二页，共164页。,72,CH451初始化子程序：,INIT：CLR P1.0；DIN脚先置低，当有上跳沿时,；选择CH451为线串行接口,SETB P1.1；置DCLK为默认的高电平,SETB P1.0；置DIN为高电平，产生上跳,；沿，选线串行接口,SETB P1.2；置LOAD脚为高电平,SETB P3.2；置（）为输入(shr),MOVB,#04H；设置系统参数命令,MOV,#07H；WatchDog使能，开键盘、显示功能,LCALL WRITE；调用写命令子程序WRITE,MOV B,#03H；设置移位命令,73,第七十三页，共164页。,73,MOV A,#00H；开环左移