單片機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目式教程——基于keil和proteus 教學(xué)課件 ppt 作者 張志良第5章 顯示與鍵盤(pán)

1、第5章 顯示與鍵盤(pán),——基于Keil和Proteus,配套50例全部取自于本書(shū)項(xiàng)目和練習(xí)題，免費(fèi)下載,機(jī)械工業(yè)出版社同名教材配套電子教案,張志良主編 Email：zzlls@126.com,單片機(jī)應(yīng)用 項(xiàng)目式教程,第5章 目錄,C51編程基礎(chǔ)知識(shí)準(zhǔn)備5.1 LED數(shù)碼管和編碼方式5.2 靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式項(xiàng)目14 LED靜態(tài)顯示任務(wù)14.1 74LS377并行輸出3位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示任務(wù)14

2、.2 74LS164串行輸出3位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示任務(wù)14.3 CC4511 BCD碼驅(qū)動(dòng)3位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示項(xiàng)目15 LED動(dòng)態(tài)顯示任務(wù)15.1 74LS139選通4位LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示任務(wù)15.2 74LS595串行傳送8位LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示C51編程基礎(chǔ)知識(shí)準(zhǔn)備5.3 LCD 1602液晶顯示屏項(xiàng)目16 LCD 1602液晶顯示屏顯示C51編程基礎(chǔ)知識(shí)準(zhǔn)備5.4 按鍵開(kāi)關(guān)接口項(xiàng)目17

3、 4×4矩陣式鍵盤(pán)接口,C51編程基礎(chǔ)知識(shí)準(zhǔn)備,5.1 LED數(shù)碼管和編碼方式,在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，若顯示內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用LED數(shù)碼管是一種較好的選擇。LED數(shù)碼管顯示清晰，成本低廉，配置靈活，與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單易行。,⒈ LED數(shù)碼管,外形和引腳 共陰型 共陽(yáng)型,⒉ LED數(shù)碼管編碼方式,LED數(shù)碼管編碼方式有多種，按公共端連接方式可分為共陰字段

4、碼和共陽(yáng)字段碼，共陰字段碼與共陽(yáng)字段碼互為反碼；按a、b、…、g、Dp編碼順序是高位在前，還是低位在前，又可分為順序字段碼和逆序字段碼。甚至在某些特殊情況下可將a、b、…、g、Dp順序打亂編碼。,5.2 靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式,⒈ 靜態(tài)顯示方式,在靜態(tài)顯示方式下，每一位顯示器的字段需要一個(gè)8位I/O口控制，而且該I/O口須有鎖存功能，N位顯示器就需要N個(gè)8位I/O口。顯示時(shí)，每一位字段碼分別從I/O控制端輸出，亮滅狀態(tài)

5、保持不變，直至刷新。靜態(tài)顯示方式編程較簡(jiǎn)單，顯示穩(wěn)定，數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電流較小，但占用I/O端線多，即軟件簡(jiǎn)單、硬件成本高，一般適用顯示位數(shù)較少的場(chǎng)合。,⒉ 動(dòng)態(tài)顯示方式,動(dòng)態(tài)顯示方式是字段驅(qū)動(dòng)和字位驅(qū)動(dòng)分別進(jìn)行。字段驅(qū)動(dòng)電路各位共用，相同字段線連在一起，共8段，由一個(gè)8位I/O口控制。字位控制需輪流驅(qū)動(dòng)由另一個(gè)I/O口控制。,特點(diǎn)是占用I/O端線少；電路較簡(jiǎn)單，硬件成本低；編程較復(fù)雜，CPU要定時(shí)掃描刷新顯示。當(dāng)要求顯示位數(shù)

6、較多時(shí)，通常采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。,項(xiàng)目14 LED靜態(tài)顯示,任務(wù)14.1 74LS377并行輸出3位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示,⒈ 顯示電路,,74LS377為T(mén)TL 8D觸發(fā)器，片內(nèi)有8個(gè)D觸發(fā)器。D0～D7為D觸發(fā)器 D輸入端；Q0～Q7是D觸發(fā)器 Q輸出端；時(shí)鐘脈沖輸入端CLK，上升沿觸發(fā)，8D共用； 為門(mén)控端，低電平有效。,⒉ 程序,⒊ Keil 調(diào)試和Proteus 虛擬仿真,需要說(shuō)明的是，由于Proteus軟

7、件中的74LS377無(wú)效，運(yùn)行后，軟件提示“NO model apecified for 74LS377”，無(wú)法仿真。因此，用74LS373替代74LS377擴(kuò)展并行輸出口，只是需多用一個(gè)或非門(mén)（程序不需變更）。但是，編者的項(xiàng)目實(shí)踐累次證明，74LS377擴(kuò)展并行輸出口有效而簡(jiǎn)便。編者認(rèn)為，Proteus ISIS軟件仍有不足之處，其元器件庫(kù)仍在不斷完善之中，并非74LS377不能用于擴(kuò)展并行輸出口。讀者在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，應(yīng)仍

8、選74LS377。,可打開(kāi)本書(shū)配套的任務(wù)14.1 ，直接操作。,任務(wù)14.2 74LS164串行輸出3位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示,⒈ 顯示電路,74LS164特性已在任務(wù)10.1中介紹。其串行擴(kuò)展3位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路如圖5-5所示，RXD串行輸出顯示字段碼，TXD發(fā)出移位脈沖，P1.0控制串行輸出，LED數(shù)碼管為共陽(yáng)結(jié)構(gòu)。,⒉ 程序,⒊ Keil 調(diào)試和Proteus 虛擬仿真,可打開(kāi)本書(shū)配套的任務(wù)14.2 ，直接操作。

9、,74LS164串行擴(kuò)展3位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路，既具有靜態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)，又不多占用80C51 I/O端口資源，實(shí)為最佳靜態(tài)顯示電路。,任務(wù)14.3 CC4511 BCD碼驅(qū)動(dòng)3位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示,⒈ 顯示電路,CC4511是4線-7段鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)電路，能將BCD碼譯成7段顯示碼輸出。ABCD為BCD碼輸入端（A是低位），abcdefg為譯碼筆段輸出端。,利用4511實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示與一般靜顯示電路不同，一是節(jié)省I/

10、O端線，段碼輸出只需4根；二是不需專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)電路，可直接輸出；三是不需譯碼，直接輸出BCD碼，編程簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是只能顯示數(shù)字，不能顯示各種符號(hào)。,,,,,,為輸入信號(hào)鎖存控制， =0，允許從DCBA端輸入 BCD碼數(shù)據(jù)，刷新顯示； =1，維持原顯示狀態(tài)。 為消隱控制端， =0，全暗。 為燈測(cè)試控制端， =0，全亮。,⒉ 程序,⒊ Keil 調(diào)試和

11、Proteus 虛擬仿真,可打開(kāi)本書(shū)配套的任務(wù)14.3 ，直接操作。,項(xiàng)目15 LED動(dòng)態(tài)顯示,動(dòng)態(tài)顯示的字段驅(qū)動(dòng)和字位驅(qū)動(dòng)應(yīng)分別進(jìn)行，可有多種形式。字段驅(qū)動(dòng)與靜態(tài)顯示的驅(qū)動(dòng)方式相同，有并行輸出、串行輸出和BCD碼輸出；字位驅(qū)動(dòng)需另有I/O端口控制，端線數(shù)與顯示字位數(shù)相同，或用譯碼器譯碼控制（可減少I(mǎi)/O端線數(shù)）。,任務(wù)15.1 74LS139選通4位LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示,門(mén)控端 ＝1，禁止譯碼，輸出全1； ＝0，

12、譯碼有效，,,有效端輸出低電平，正好用于4位共陰型LED數(shù)碼管片選。,⒈ 顯示電路,⒉ 程序,⒊ Keil 調(diào)試和Proteus 虛擬仿真,可打開(kāi)本書(shū)配套的任務(wù)15.1 ，直接操作。,任務(wù)15.2 74LS595串行傳送8位LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示,74HC595為串行移位寄存器，與74HC164的區(qū)別是：595串入并出分二步操作，第一步移入595片內(nèi)緩沖移位寄存器，第二步由595 RCK端（#12）輸入一個(gè)觸發(fā)正脈沖，片內(nèi)緩

13、沖移位寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)入輸出寄存器Q0～Q7。而164是直接串入輸出寄存器，串入中間過(guò)程有可能在并行輸出端產(chǎn)生誤動(dòng)作。,圖5-13為74LS595串行傳送8位LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路。在80C51串行口TXD端發(fā)出的時(shí)鐘脈沖控制下，顯示位碼和字段碼數(shù)據(jù)從80C51串行口RXD端依次移出，進(jìn)入595（I）DS端，再由595（I）QS端移出，進(jìn)入595（II）DS端，直至16位顯示數(shù)據(jù)（8位位碼+8位字段碼）全部移入2片595內(nèi)部

14、緩沖移位寄存器。然后由80C51 P1.0輸出一個(gè)正脈沖，觸發(fā)2片595將內(nèi)部緩沖移位寄存器中的數(shù)據(jù)送入輸出寄存器Q0～Q7，在595,=0條件下輸出顯示，整個(gè)動(dòng)態(tài)顯示僅占用3條I/O端線。,⒈ 顯示電路,⒉ 程序,⒊ Keil 調(diào)試和Proteus 虛擬仿真,可打開(kāi)本書(shū)配套的任務(wù)15.2 ，直接操作。,,,,C51編程基礎(chǔ)知識(shí)準(zhǔn)備,5.3 LCD 1602液晶顯示屏,由液晶做成的顯示器（Liquid Crystal Disp

15、lay，縮寫(xiě)為L(zhǎng)CD）具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。,目前，常用的字符型LCD顯示屏主要有1602，能顯示ASCII碼字符,,⒊ 控制指令,,⒈ 顯示電路,⒉ 程序,要求顯示屏第一行顯示：0123456789ab@#$&共16個(gè)數(shù)符，第二行顯示：ABCDEFGHIJKLMNOP共16個(gè)字母。,項(xiàng)目16 LCD 1602液晶顯示屏顯示,⒊ Keil 調(diào)試和Prote

16、us 虛擬仿真,可打開(kāi)本書(shū)配套的項(xiàng)目16 ，直接操作。,C51編程基礎(chǔ)知識(shí)準(zhǔn)備,5.4 按鍵開(kāi)關(guān)接口,鍵盤(pán)在單片機(jī)系統(tǒng)中是一個(gè)很重要的部件。輸入數(shù)據(jù)、查詢(xún)和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，都要用到鍵盤(pán)，鍵盤(pán)是人工干預(yù)計(jì)算機(jī)的主要手段。,⒈ 按鍵開(kāi)關(guān)去抖動(dòng)問(wèn)題,鍵盤(pán)的抖動(dòng)時(shí)間一般為5～10ms，抖動(dòng)現(xiàn)象會(huì)引起CPU對(duì)一次鍵操作進(jìn)行多次處理，從而可能產(chǎn)生錯(cuò)誤，因此必須設(shè)法消除抖動(dòng)的不良后果。,⑴ 硬件去抖動(dòng)：利用單穩(wěn)、雙穩(wěn)電路和RC濾波電路去

17、抖動(dòng)。,⑵ 軟件去抖動(dòng)：延時(shí)10ms后再確認(rèn)該鍵是否確實(shí)按下。,按鍵按與CPU的連接方式可以分為獨(dú)立式按鍵和矩陣式鍵盤(pán)。,⒉ 按鍵連接方式,獨(dú)立式按鍵是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵占用一根I/O端線，每根I/O端線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他I/O端線上按鍵的工作狀態(tài)。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根I/O端線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O端線耗費(fèi)較多，且電路結(jié)構(gòu)顯得繁雜。故這種形式適用于按鍵數(shù)量較少的場(chǎng)合

18、。,矩陣式鍵盤(pán)又稱(chēng)行列式鍵盤(pán)，I/O端線分為行線和列線，按鍵跨接在行線和列線上。按鍵按下時(shí)，行線與列線連通。4×4行列結(jié)構(gòu)可連接16個(gè)按鍵，組成一個(gè)鍵盤(pán)。與獨(dú)立式按鍵相比，16個(gè)按鍵只占用8根I/O端線，占用I/O端線較少，因此適用于按鍵較多的場(chǎng)合。,無(wú)論獨(dú)立式按鍵還是矩陣式鍵盤(pán)，與80C51 I/O口的連接方式可以分為與I/O口直接連接和與擴(kuò)展I/O口連接，與擴(kuò)展I/O口連接又可分為與并行擴(kuò)展I/O口連接和與串

19、行擴(kuò)展I/O口連接。,項(xiàng)目17 4×4矩陣式鍵盤(pán)接口,⒈ 接口電路,⒉ 程序,無(wú)鍵閉合時(shí)，P1.0～P1.3與相應(yīng)的P1.4～P1.7之間開(kāi)路；有鍵閉合時(shí)，與閉合鍵相連接的兩條I/O端線之間短路。因此，可用下述方法判斷有無(wú)鍵按下和確定按下鍵序號(hào)：⑴ 判有無(wú)鍵閉合。 置列線P1.0～P1.3為輸入態(tài)（高電平），行線P1.4～P1.7輸出低電平。 讀入P1口數(shù)據(jù)，若與輸出不符，則有鍵閉合。⑵ 延時(shí)10

20、ms消抖。再讀P1口數(shù)據(jù)，若仍與輸出不符，則確認(rèn)有鍵閉合。⑶ 逐行逐列掃描，找出閉合鍵所在行列。⑷ 計(jì)算閉合鍵編號(hào)。,需要說(shuō)明的是，圖5-17電路在許多單片機(jī)教材和技術(shù)資料中被介紹，但實(shí)際上該電路連接存在問(wèn)題，當(dāng)同一行有多鍵同時(shí)按下，且該行其中一鍵所在列又有多鍵同時(shí)按下時(shí)，會(huì)發(fā)生信號(hào)傳遞路徑出錯(cuò)。例如，K1、K2、K8、K9同時(shí)按下，當(dāng)P1.4行掃描輸出低電平時(shí)，按理，僅有P1.2、P1.1會(huì)因K2、K1閉合而得到低電平列

21、信號(hào)。但由于K2與K9同列且K8與K9同行，P1.4輸出的低電平信號(hào)會(huì)通過(guò)K1→K9→K8傳遞到P1.0，產(chǎn)生低電平列信號(hào)，引起出錯(cuò)。同理，當(dāng)P1.6行掃描輸出低電平時(shí)，其低電平信號(hào)會(huì)通過(guò)K9→K1→K2傳遞到P1.2，產(chǎn)生低電平列信號(hào)，引起出錯(cuò)。不出錯(cuò)的條件是多鍵行與多鍵列不交叉。因此，這種矩陣式鍵盤(pán)電路適用于無(wú)鎖按鍵并使用中斷處理時(shí)相對(duì)合理。,⒊ Keil 調(diào)試和Proteus 虛擬仿真,可打開(kāi)本書(shū)配套的項(xiàng)目17

22、 ，直接操作。,項(xiàng)目14 LED靜態(tài)顯示任務(wù)14.1 74LS377并行輸出3位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示任務(wù)14.2 74LS164串行輸出3位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示任務(wù)14.3 CC4511 BCD碼驅(qū)動(dòng)3位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示練習(xí)題5.9 帶時(shí)間顯示模擬交通燈練習(xí)題5.10 4094串行輸出3位LED靜態(tài)顯示項(xiàng)目15 LED動(dòng)態(tài)顯示任務(wù)15.1 74LS139選通4位LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示任務(wù)15.2 74

23、LS595串行傳送8位LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示練習(xí)題5.11 PNP晶體管選通3位共陽(yáng)LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示練習(xí)題5.12 74HC139選通4位LED動(dòng)態(tài)顯示練習(xí)題5.13 74HC138+377選通8位LED動(dòng)態(tài)顯示練習(xí)題5.14 74HC138+164選通8位共陰LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示項(xiàng)目16 LCD 1602液晶顯示屏顯示LCD 1602液晶顯示屏顯示練習(xí)題5.15 LCD1602顯示屏顯示項(xiàng)目17 4&#