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单片机原理及其应用 南通大学电气工程学院 第10章 单片机与输入/输出外部设备的接口 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。 §10.1 LED数码管的显示原理 LED(Light Emitting Diode，发光二极管)，LED数码管是由 发光二极管组成的。 一、按公共端接的电平不同分为共阴极数码管、共阳极数码管。 二、段选码 / 段码 / 字型码 显示不同数字，其实就是点亮对应段的LED，通常把8段LED的亮/灭控制线称为段选线。 段选线内容构成1个字节(dp最高位，a最低位)，称为段选码 / 段码 / 字型码。 §10.1.2 LED数码管工作原理 如图，要显示4 位数码管，需控制：4 个公共端COM(位选线)和4*8条段选线。 段选线选择显示字型，位选线控制着该数码管的亮或暗。 根据控制方式不同，分为静态显示和动态显示。 一、LED静态显示方式 LED公共端接固定电平，各LED的段选线由各自的8位I/O口提供。 优点：编程简单，亮度高，显示稳定。 缺点：占用I/O多，耗电大。 二、LED 动态显示方式 LED公共端受控(位选线)，所有LED段选线共用1个8位I/O口，各LED轮流点亮，利用视觉暂留现象。 优点：占用I/O少，耗电小。 缺点：编程复杂，亮度有时不够，延时时间不恰当会造成闪烁或显示模糊。 §10.2 键盘接口原理 §10.2.1 键盘输入应解决的问题 一、键盘的任务 1、 判别是否有键按下？若有，进入下一步工作。 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。 二、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，两端分别连接在行线和列线上，按键开关机械触点的断开、闭合时，其行线电压输出波形如下。 图中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，一般为5～10ms)。 三、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，必须消除抖动期t1和t3的影响。 四、如何消除按键的抖动 按键去抖动的方法有软件延时和硬件消抖2种。 1、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。 2、硬件消抖 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。 §10.2.2 键盘的工作原理 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。 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 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。 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。 识别某一键是否按下的子程序： KEYIN： MOV P1，#0FFH ；设置P1口为输入状态 MOV A，P1 ；读入8个按键的状态 CJNE A，#0FFH，QUDOU；有键按下，跳去抖动 LJMP RETURN ；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，软件去抖动 MOV A，P1 ；再一次读入8个按键的状态 CJNE A，R3，RETURN ；两次键值比较，不同， ；是抖动引起，转RETURN KEY0： MOV C，P1.0