單片機應用項目式教程——基于keil和proteus 教學課件 ppt 作者 張志良第5章 顯示與鍵盤

1、第5章 顯示與鍵盤,——基于Keil和Proteus,配套50例全部取自于本書項目和練習題，免費下載,機械工業(yè)出版社同名教材配套電子教案,張志良主編 Email：zzlls@126.com,單片機應用 項目式教程,第5章 目錄,C51編程基礎知識準備5.1 LED數(shù)碼管和編碼方式5.2 靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式項目14 LED靜態(tài)顯示任務14.1 74LS377并行輸出3位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示任務14

2、.2 74LS164串行輸出3位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示任務14.3 CC4511 BCD碼驅動3位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示項目15 LED動態(tài)顯示任務15.1 74LS139選通4位LED數(shù)碼管動態(tài)顯示任務15.2 74LS595串行傳送8位LED數(shù)碼管動態(tài)顯示C51編程基礎知識準備5.3 LCD 1602液晶顯示屏項目16 LCD 1602液晶顯示屏顯示C51編程基礎知識準備5.4 按鍵開關接口項目17

3、 4×4矩陣式鍵盤接口,C51編程基礎知識準備,5.1 LED數(shù)碼管和編碼方式,在單片機應用系統(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，與單片機接口簡單易行。,⒈ LED數(shù)碼管,外形和引腳 共陰型 共陽型,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、碼和共陽字段碼，共陰字段碼與共陽字段碼互為反碼；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8位I/O口。顯示時，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)顯示方式編程較簡單，顯示穩(wěn)定，數(shù)碼管驅動電流較小，但占用I/O端線多，即軟件簡單、硬件成本高，一般適用顯示位數(shù)較少的場合。,⒉ 動態(tài)顯示方式,動態(tài)顯示方式是字段驅動和字位驅動分別進行。字段驅動電路各位共用，相同字段線連在一起，共8段，由一個8位I/O口控制。字位控制需輪流驅動由另一個I/O口控制。,特點是占用I/O端線少；電路較簡單，硬件成本低；編程較復雜，CPU要定時掃描刷新顯示。當要求顯示位數(shù)

6、較多時，通常采用動態(tài)掃描顯示方式。,項目14 LED靜態(tài)顯示,任務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TTL 8D觸發(fā)器，片內(nèi)有8個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；時鐘脈沖輸入端CLK，上升沿觸發(fā)，8D共用； 為門控端，低電平有效。,⒉ 程序,⒊ Keil 調試和Proteus 虛擬仿真,需要說明的是，由于Proteus軟

7、件中的74LS377無效，運行后，軟件提示“NO model apecified for 74LS377”，無法仿真。因此，用74LS373替代74LS377擴展并行輸出口，只是需多用一個或非門（程序不需變更）。但是，編者的項目實踐累次證明，74LS377擴展并行輸出口有效而簡便。編者認為，Proteus ISIS軟件仍有不足之處，其元器件庫仍在不斷完善之中，并非74LS377不能用于擴展并行輸出口。讀者在實際運用時，應仍

8、選74LS377。,可打開本書配套的任務14.1 ，直接操作。,任務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10.1中介紹。其串行擴展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)碼管為共陽結構。,⒉ 程序,⒊ Keil 調試和Proteus 虛擬仿真,可打開本書配套的任務14.2 ，直接操作。

9、,74LS164串行擴展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，又不多占用80C51 I/O端口資源，實為最佳靜態(tài)顯示電路。,任務14.3 CC4511 BCD碼驅動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/驅動電路，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；二是不需專用驅動電路，可直接輸出；三是不需譯碼，直接輸出BCD碼，編程簡單；缺點是只能顯示數(shù)字，不能顯示各種符號。,,,,,,為輸入信號鎖存控制， =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。 為燈測試控制端， =0，全亮。,⒉ 程序,⒊ Keil 調試和

11、Proteus 虛擬仿真,可打開本書配套的任務14.3 ，直接操作。,項目15 LED動態(tài)顯示,動態(tài)顯示的字段驅動和字位驅動應分別進行，可有多種形式。字段驅動與靜態(tài)顯示的驅動方式相同，有并行輸出、串行輸出和BCD碼輸出；字位驅動需另有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/O端線數(shù)）。,任務15.1 74LS139選通4位LED數(shù)碼管動態(tài)顯示,門控端 ＝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 調試和Proteus 虛擬仿真,可打開本書配套的任務15.1 ，直接操作。,任務15.2 74LS595串行傳送8位LED數(shù)碼管動態(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）輸入一個觸發(fā)正脈沖，片內(nèi)緩

13、沖移位寄存器中的數(shù)據(jù)進入輸出寄存器Q0～Q7。而164是直接串入輸出寄存器，串入中間過程有可能在并行輸出端產(chǎn)生誤動作。,圖5-13為74LS595串行傳送8位LED數(shù)碼管動態(tài)顯示電路。在80C51串行口TXD端發(fā)出的時鐘脈沖控制下，顯示位碼和字段碼數(shù)據(jù)從80C51串行口RXD端依次移出，進入595（I）DS端，再由595（I）QS端移出，進入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，整個動態(tài)顯示僅占用3條I/O端線。,⒈ 顯示電路,⒉ 程序,⒊ Keil 調試和Proteus 虛擬仿真,可打開本書配套的任務15.2 ，直接操作。,,,,C51編程基礎知識準備,5.3 LCD 1602液晶顯示屏,由液晶做成的顯示器（Liquid Crystal Disp

15、lay，縮寫為LCD）具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點，在單片機系統(tǒng)中得到廣泛的應用。,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個數(shù)符，第二行顯示：ABCDEFGHIJKLMNOP共16個字母。,項目16 LCD 1602液晶顯示屏顯示,⒊ Keil 調試和Prote

16、us 虛擬仿真,可打開本書配套的項目16 ，直接操作。,C51編程基礎知識準備,5.4 按鍵開關接口,鍵盤在單片機系統(tǒng)中是一個很重要的部件。輸入數(shù)據(jù)、查詢和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，都要用到鍵盤，鍵盤是人工干預計算機的主要手段。,⒈ 按鍵開關去抖動問題,鍵盤的抖動時間一般為5～10ms，抖動現(xiàn)象會引起CPU對一次鍵操作進行多次處理，從而可能產(chǎn)生錯誤，因此必須設法消除抖動的不良后果。,⑴ 硬件去抖動：利用單穩(wěn)、雙穩(wěn)電路和RC濾波電路去

17、抖動。,⑵ 軟件去抖動：延時10ms后再確認該鍵是否確實按下。,按鍵按與CPU的連接方式可以分為獨立式按鍵和矩陣式鍵盤。,⒉ 按鍵連接方式,獨立式按鍵是各按鍵相互獨立，每個按鍵占用一根I/O端線，每根I/O端線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他I/O端線上按鍵的工作狀態(tài)。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O端線，在按鍵數(shù)量較多時，I/O端線耗費較多，且電路結構顯得繁雜。故這種形式適用于按鍵數(shù)量較少的場合

18、。,矩陣式鍵盤又稱行列式鍵盤，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，行線與列線連通。4×4行列結構可連接16個按鍵，組成一個鍵盤。與獨立式按鍵相比，16個按鍵只占用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合。,無論獨立式按鍵還是矩陣式鍵盤，與80C51 I/O口的連接方式可以分為與I/O口直接連接和與擴展I/O口連接，與擴展I/O口連接又可分為與并行擴展I/O口連接和與串

19、行擴展I/O口連接。,項目17 4×4矩陣式鍵盤接口,⒈ 接口電路,⒉ 程序,無鍵閉合時，P1.0～P1.3與相應的P1.4～P1.7之間開路；有鍵閉合時，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鍵按下和確定按下鍵序號：⑴ 判有無鍵閉合。 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10

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

21、信號。但由于K2與K9同列且K8與K9同行，P1.4輸出的低電平信號會通過K1→K9→K8傳遞到P1.0，產(chǎn)生低電平列信號，引起出錯。同理，當P1.6行掃描輸出低電平時，其低電平信號會通過K9→K1→K2傳遞到P1.2，產(chǎn)生低電平列信號，引起出錯。不出錯的條件是多鍵行與多鍵列不交叉。因此，這種矩陣式鍵盤電路適用于無鎖按鍵并使用中斷處理時相對合理。,⒊ Keil 調試和Proteus 虛擬仿真,可打開本書配套的項目17

22、 ，直接操作。,項目14 LED靜態(tài)顯示任務14.1 74LS377并行輸出3位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示任務14.2 74LS164串行輸出3位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示任務14.3 CC4511 BCD碼驅動3位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示練習題5.9 帶時間顯示模擬交通燈練習題5.10 4094串行輸出3位LED靜態(tài)顯示項目15 LED動態(tài)顯示任務15.1 74LS139選通4位LED數(shù)碼管動態(tài)顯示任務15.2 74

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