独立式键盘与LED数码管显示器本科

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1、第五章独立式键盘与LED数码管显示器教学基本要求:(1)、掌握单片机键盘接口技术;(2)、掌握单片机LED显示器接口技术;教学重点:(1)、单片机独立式键盘接口技术;(2)、单片机LED显示器动态扫描接口技术;教学难点:(1)、键盘扫描子程序、LED显示子程序的设计。1、键盘接口技术一、单片机键盘和键盘接口概述(1)键盘的功能:键盘是单片机应用系统最常见的一种输入设备,用户通过键盘可以向CPU输入数据、地址和命令。(2)键盘的分类:(a)键盘按照接口原理可分为编码键盘与非编码键盘两类。这两类键盘的主要区别是识别键符及给出相应键码的方

2、法。编码键盘主要是用硬件来实现对键的识别;非编码键盘主要是由软件来实现键盘的定义与识别。(b)键盘按照其结构可分为独立式键盘与矩阵式键盘两类。独立式键盘主要用于按键较少的场合;矩阵式键盘主要用于按键较多的场合,也称行列式键盘。(3)MCS-51单片机键盘接口方法及接口芯片:(a)利用单片机芯片本身的并行口;(b)利用单片机芯片本身的串行口;(c)利用通用接口芯片(8255、8155等);(d)利用专用接口芯片8279。(4)单片机键盘接口电路应完成的操作功能:(a)判定是否有闭合键;(b)确定闭合键的位置;(c)形成闭合键的键码;(

3、d)排除多键、串键及去抖动。以上操作功能通常是以软硬件结合的方式来完成的。(5)单片机键盘按键的结构及特点:(a)单片机键盘按键的结构;单片机的键盘通常是由多个按键组成的,按键通常有两类:1)触点式开关按键:如机械式开关、导电橡胶式开关等;2)无触点式开关按键:如电气式按键,磁感应按键等;前者造价低,后者寿命长。单片机应用系统中最常见的是机械触点式开关按键。(b)机械触点式开关按键的功能及特点;1)机械触点式开关按键的功能:把开关按键机械上的通断关系转换成为电气上的逻辑关系。也就是说,它能提供标准的TTL逻辑电平,以便与通用数字系统

4、的逻辑电平相兼容。2)机械触点式开关按键的特点:机械触点式开关按键的理想波形:见图机械触点式开关按键的实际波形:见图机械开关特点:闭合时,不会马上稳定地接通。断开时,也不会一下子断开。即在闭合,断开的瞬间,均伴随有一连串的抖动,抖动时间的长短由按键机械特性决定,一般为5~10ms,按键闭合稳定期长短由操作人员按键动作决定,一般为十分之几秒到几秒。(6)按键的确认:键的闭合与否,反应在口线的电平上,即口线的电平是呈现高电平还是低电平状态。因此,可以通过口线电平高、低状态的检测,来确认按键是否按下。但如果在触点抖动期间检测按键的通与断状

5、态,可能导致判断出错,即按键一次按下或释放被错误地认为是多次操作,这种情况是不允许出现的。为了克服按键触点机械抖动所致的检测误判,确保CPU对一次按键动作只确认一次按键,必须采取去抖动措施。(7)消除按键抖动的措施:具体措施可从硬件、软件两方面予以考虑。在键数较少时,可采用硬件去抖,而当键数较多时,采用软件去抖。(a)硬件措施:由两个与非门构成一个RS触发器,当按键未按下时,OUT1输出为“1”,OUT2输出为“0”。当按键按下时,则OUT1输出为“0”,OUT2输出为“1”。即使在按键过程中产生抖动(在与非门输入端输入一串O或1)

6、,只要按键不返回原始状态,经双稳态电路之后,其输出为正规的矩形方波(即已消失抖动影响)。(b)软件措施:在第一次检测到有键按下时,执行一段延时10ms的子程序,之后,再次检测该键的电平状态,如果该键电平仍保持闭合状态电平,则确认为真正有键按下。否则,认为无键按下;同理,在检测到该键释放后,也应采用相同的步骤进行确认,从而可消除抖动的影响。(8)按键的编码根据键盘结构的不同,采用不同的编码方式。(9)编制键盘程序一个完善的键盘控制程序应具备以下功能:(a)检测有无按键按下,并采取硬件或软件措施,消除键盘按键机械触点抖动的影响;(b)有

7、可靠的逻辑处理办法。每次只处理一个按键,其间对任何按键的操作对系统不产生影响,且无论一次按键时间有多长,系统仅执行一次按键功能程序;(c)准确输出按键编码值(或键号),以满足跳转指令要求。返回二、独立式键盘接口技术(1)独立式键盘结构独立式键盘的按键相互独立,每个按键接一根I/O口线,一根I/O口线上的按键工作状态不会影响其它I/O口线的工作状态。因此,通过检测I/O口线的电平状态,即可判断键盘上哪个键被按下。(2)独立式键盘的程序设计一般把键盘扫描程序设计成子程序,以便其它各程序调用。程序设计通常采用查询法。假设键盘扫描子程序的名

8、称为KEY,则键盘扫描子程序KEY应具有以下功能:(a)判定有无按键动作;(b)去抖动;(c)确认是否真正有闭合键;(d)计算并保存闭合键键码(键号);(e)判定闭合键是否释放;(f)恢复闭合键键码(键号)。以上图为例,说明独立式键盘

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