單片機原理與接口技術第10章10章單片機接口技術單片機原理與接口技術第10章10章單片機接口技術10.1鍵盤的工作原理10.1.1按鍵的分類按鍵按照結構原理可分為兩類，一類是觸點式開關按鍵，如機械式開關、導電橡膠式開關等；另一類是無觸點式開關按鍵，如電氣式按鍵，磁感應按鍵等。前者造價低，后者壽命長。目前，微機系統中最常見的是觸點式開關按鍵。10章單片機接口技術10.1鍵盤的工作原理10章單片機接口技術

10．1．2．按鍵結構與特點微機鍵盤通常使用機械觸點式按鍵開關，其主要功能是把機械上的通斷轉換成為電氣上的邏輯關系。也就是說，它能提供標準的TTL邏輯電平，以便與通用數字系統的邏輯電平相容。機械式按鍵再按下或釋放時，由于機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點機械抖動，然后其觸點才穩定下來。其抖動過程如圖10.1所示，抖動時間的長短與開關的機械特性有關，一般為510ms。10章單片機接口技術10．1．2．按鍵結構與特點10章單片機

圖10.1按鍵觸點的機械抖動10章單片機接口技術

圖10.1按鍵觸點的機械抖動10章單片機接口技術

在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態，可能導致判斷出錯，即按鍵一次按下或釋放被錯誤地認為是多次操作，這種情況是不允許出現的。為了克服按鍵觸點機械抖動所致的檢測誤判，必須采取去抖動措施。這一點可從硬件、軟件兩方面予以考慮。在鍵數較少時，可采用硬件去抖，而當鍵數較多時，采用軟件去抖。10章單片機接口技術在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態，可能導致在硬件上可采用在鍵輸出端加R-S觸發器(雙穩態觸發器)或單穩態觸發器構成去抖動電路。圖10.2是一種由R-S觸發器構成的去抖動電路，當觸發器一旦翻轉，觸點抖動不會對其產生任何影響。10章單片機接口技術在硬件上可采用在鍵輸出端加R-S觸發器(圖10.2硬件去抖電路圖10章單片機接口技術圖10.2硬件去抖電路圖10章單片機接口技術

電路工作過程如下：按鍵未按下時，a=0，b=1，輸出Q=1。按鍵按下時，因按鍵的機械彈性作用的影響，使按鍵產生抖動。當開關沒有穩定到達b端時，因與非門2輸出為0反饋到與非門1的輸入端，封鎖了與非門1，雙穩態電路的狀態不會改變，輸出保持為1，輸出Q不會產生抖動的波形。10章單片機接口技術電路工作過程如下：按鍵未按下時，a=當開關穩定到達b端時，因a=1，b=0，使Q=0，雙穩態電路狀態發生翻轉。當釋放按鍵時，在開關未穩定到達a端時，因Q=0，封鎖了與非門2，雙穩態電路的狀態不變，輸出Q保持不變，消除了后沿的抖動波形。當開關穩定到達a端時，因a=0，b=0，使Q=1，雙穩態電路狀態發生翻轉，輸出Q重新返回原狀態。由此可見，鍵盤輸出經雙穩態電路之后，輸出已變為規范的矩形方波。10章單片機接口技術當開關穩定到達b端時，因a=1，b

軟件上采取的措施是：在檢測到有按鍵按下時，執行一個10ms左右（具體時間應視所使用的按鍵進行調整）的延時程序后，再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態電平，若仍保持閉合狀態電平，則確認該鍵處于閉合狀態。同理，在檢測到該鍵釋放后，也應采用相同的步驟進行確認，從而可消除抖動的影響。

10章單片機接口技術軟件上采取的措施是：在檢測到有按鍵按下時，執

按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤的主要區別是識別鍵符及給出相應鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬件來實現對鍵的識別，非編碼鍵盤主要是由軟件來實現鍵盤的定義與識別。

10章單片機接口技術按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤全編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動提供與鍵對應的編碼，此外，一般還具有去抖動和多鍵、竄鍵保護電路。這種鍵盤使用方便，但需要較多的硬件，價格較貴，一般的單片機應用系統較少采用。非編碼鍵盤只簡單地提供行和列的矩陣，其它工作均由軟件完成。由于其經濟實用，較多地應用于單片機系統中。下面將重點介紹非編碼鍵盤接口。10章單片機接口技術全編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動提供與鍵對按鍵編碼一組按鍵或鍵盤都要通過I/O口線查詢按鍵的開關狀態。根據鍵盤結構的不同，采用不同的編碼。無論有無編碼，以及采用什么編碼，最后都要轉換成為與累加器中數值相對應的鍵值，以實現按鍵功能程序的跳轉。10章單片機接口技術按鍵編碼10章單片機接口技術鍵輸入原理在單片機應用系統中，除了復位按鍵有專門的復位電路及專一的復位功能外，其它按鍵都是以開關狀態來設置控制功能或輸入數據的。當所設置的功能鍵或數字鍵按下時，計算機應用系統應完成該按鍵所設定的功能，鍵信息輸入是與軟件結構密切相關的過程。

10章單片機接口技術鍵輸入原理10章單片機接口技術對于一組鍵或一個鍵盤，總有一個接口電路與CPU相連。CPU可以采用查詢或中斷方式了解有無將鍵輸入，并檢查是哪一個鍵按下，然后通過跳轉指令轉入執行該鍵的功能程序，執行完后再返回主程序。10章單片機接口技術對于一組鍵或一個鍵盤，總有一個接口電路與C編制鍵盤程序一個完善的鍵盤控制程序應具備以下功能：(1)檢測有無按鍵按下，并采取硬件或軟件措施，消除鍵盤按鍵機械觸點抖動的影響。10章單片機接口技術編制鍵盤程序10章單片機接口技術(2)有可靠的邏輯處理辦法。每次只處理一個按鍵，其間對任何按鍵的操作對系統不產生影響，且無論一次按鍵時間有多長，系統僅執行一次按鍵功能程序。(3)準確輸出按鍵值（或鍵號），以滿足跳轉指令要求。10章單片機接口技術(2)有可靠的邏輯處理辦法。每次只處理一個

10.2

獨立式按鍵單片機控制系統中，往往只需要幾個功能鍵，此時，可采用獨立式按鍵結構。

10章單片機接口技術10.2獨立式按鍵10章單片1.獨立式按鍵結構獨立式按鍵是直接用I/O口線構成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態。獨立式按鍵的典型應用如圖10.3所示。

10章單片機接口技術1.獨立式按鍵結構10章單片機接口技術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口線，因此，在按鍵較多時，I/O口線浪費較大，不宜采用。10章單片機接口技術獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單，但每個圖10.3獨立式按鍵電路

10章單片機接口技術圖10.3獨立式按鍵電路

10章單片機接口技術2.獨立式按鍵的軟件結構獨立式按鍵的軟件常采用查詢式結構。先逐位查詢每根I/O口線的輸入狀態，如某一根I/O口線輸入為低電平，則可確認該I/O口線所對應的按鍵已按下，然后，再轉向該鍵的功能處理程序。圖10.4中的I/O口采用P1口，請讀者自行編制相應的軟件。

10章單片機接口技術2.獨立式按鍵的軟件結構10章單片機接例：獨立式鍵盤實驗10章單片機接口技術例：獨立式鍵盤實驗10章單片機接口技術10章單片機接口技術10章單片機接口技術#include<reg51.h>unsignedcharcodenum[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07};voidDelay_ms(unsignedcharnMs)//毫秒級的延時<65535ms{unsignedcharn=0;TR0=1;

10章單片機接口技術#include<reg51.h>10章單片機接口技術while(n<nMs)//利用T0做定時計數器，循環采樣，直到達到定時值 {TH0=0;TL0=20; while(TH0<4){ } n++; }TR0=0;}10章單片機接口技術while(n<nMs)//利用T0做定時計數器，循環采樣，voidmain(){unsignedcharsign=0x01,i,index=0; P2=0;TMOD=0x01;while(1) {index=-1; if(P1!=0xff) { Delay_ms(20); if(P1!=0xff) {for(i=0;i<8;i++) { index++; 10章單片機接口技術voidmain()10章單片機接口技術if(!(P1&(sign<<i))) {P2=num[index]; break; } } } } }}10章單片機接口技術if(!(P1&(sign<<i)))10章單片機接口技10.3行列式鍵盤

單片機系統中，若使用按鍵較多時，通常采用行列式鍵盤。

10章單片機接口技術10.3行列式鍵盤10章單片機接口技術10.3.1．行列式鍵盤的工作原理

行列式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點上，其結構如圖10.4所示。由圖可知，一個4×4的行、列結構可以構成一個含有16個按鍵的鍵盤，顯然，在按鍵數量較多時，行列式鍵盤較之獨立式按鍵鍵盤要節省很多I/O口。10章單片機接口技術10.3.1．行列式鍵盤的工作原理10章單片機接口技術圖10.4行列式鍵盤結構10章單片機接口技術圖10.4行列式鍵盤結構10章單片機接口技術 行列式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關的兩端，行線通過上拉電阻接到＋5V上。當無鍵按下時，行線處于高電平狀態；當有鍵按下時，行、列線將導通，此時，行線電平將由與此行線相連的列線電平決定。這是識別按鍵是否按下的關鍵。然而，行列式鍵盤中的行線、列線和多個鍵相連，各按鍵按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電平，各按鍵間將相互影響，因此，必須將行線、列線信號配合起來作適當處理，才能確定閉合鍵的位置。10章單片機接口技術 行列式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關的兩端，行線通過上10.3.2．按鍵的識別識別按鍵的方法很多，其中，最常見的方法是掃描法。下面以圖10.5中8號鍵的識別為例來說明掃描法識別按鍵的過程。

10章單片機接口技術10.3.2．按鍵的識別10章單片機接口技術按鍵按下時，與此鍵相連的行線與列線導通，行線在無鍵按下時處在高電平。顯然，如果讓所有的列線也處在高電平，那么，按鍵按下與否不會引起行線電平的變化，因此，必須使所有列線處在低電平。只有這樣，當有鍵按下時，該鍵所在的行電平才會由高電平變為低電平。CPU根據行電平的變化，便能判定相應的行有鍵按下。8號鍵按下時，第2行一定為低電平。然而，第2行為低電平時，能否肯定是8號鍵按下呢？10章單片機接口技術按鍵按下時，與此鍵相連的行線與列線導通回答是否定的，因為9、10、11號鍵按下，同樣會使第2行為低電平。為進一步確定具體鍵，不能使所有列線在同一時刻都處在低電平，可在某一時刻只讓一條列線處于低電平，其余列線均處于高電平，另一時刻，讓下一列處在低電平，依此循環，這種依次輪流每次選通一列的工作方式稱為鍵盤掃描。采用鍵盤掃描后，再來觀察8號鍵按下時的工作過程，當第0列處于低電平時，第2行處于低電平，而第1、2、3列處于低電平時，第2行卻處在高電平，由此可判定按下的鍵應是第2行與第0列的交叉點，即8號鍵。10章單片機接口技術回答是否定的，因為9、10、11號鍵按下，同鍵盤的編碼

對于獨立式按鍵鍵盤，因按鍵數量少，可根據實際需要靈活編碼。對于行列式鍵盤，按鍵的位置由行號和列號惟一確定，因此可分別對行號和列號進行二進制編碼，然后將兩值合成一個字節，高4位是行號，低4位是列號。10章單片機接口技術鍵盤的編碼 10章單片機接口技術如圖10.5中的8號鍵，它位于第2行，第0列，因此，其鍵盤編碼應為20H。采用上述編碼對于不同行的鍵離散性較大，不利于散轉指令對按鍵進行處理。因此，可采用依次排列鍵號的方式對按排進行編碼。以圖10.5中的4×4鍵盤為例，可將鍵號編碼為：01H、02H、03H、…、0EH、0FH、10H等16個鍵號。編碼相互轉換可通過計算或查表的方法實現。10章單片機接口技術如圖10.5中的8號鍵，它位于第2行，第10.3.3.鍵盤工作方式對鍵盤的響應取決于鍵盤的工作方式，鍵盤的工作方式應根據實際應用系統中CPU的工作狀況而定，其選取的原則是既要保證CPU能及時響應按鍵操作，又不要過多占用CPU的工作時間。通常，鍵盤的工作方式有三種，即編程掃描、定時掃描和中斷掃描。

10章單片機接口技術10.3.3.鍵盤工作方式10章單片機接口技術1)編程掃描方式編程掃描方式是利用CPU完成其它工作的空余時間，調用鍵盤掃描子程序來響應鍵盤輸入的要求。在執行鍵功能程序時，CPU不再響應鍵輸入要求，直到CPU重新掃描鍵盤為止。10章單片機接口技術1)編程掃描方式10章單片機接口技術鍵盤掃描程序一般應包括以下內容：(1)判別有無鍵按下。(2)鍵盤掃描取得閉合鍵的行、列值。(3)用計算法或查表法得到鍵值。(4)判斷閉合鍵是否釋放，如沒釋放則繼續等待。(5)將閉合鍵鍵號保存，同時轉去執行該閉合鍵的功能。10章單片機接口技術鍵盤掃描程序一般應包括以下內容：10章單片機接口技術2)定時掃描方式定時掃描方式就是每隔一段時間對鍵盤掃描一次，它利用單片機內部的定時器產生一定時間（例如10ms）的定時，當定時時間到就產生定時器溢出中斷。CPU響應中斷后對鍵盤進行掃描，并在有鍵按下時識別出該鍵，再執行該鍵的功能程序。定時掃描方式的硬件電路與編程掃描方式相同，程序流程圖如圖10.5所示。10章單片機接口技術2)定時掃描方式10章單片機接口技術圖10.5定時掃描方式程序流程圖10章單片機接口技術圖10.5定時掃描方式程序流程圖10章單片機接口技術

圖10.5中，標志1和標志2是在單片機內部RAM的位尋址區設置的兩個標志位，標志1為去抖動標志位，標志2為識別完按鍵的標志位。初始化時將這兩個標志位設置為0，執行中斷服務程序時，首先判別有無鍵閉合，若無鍵閉合，將標志1和標志2置0后返回；10章單片機接口技術圖10.5中，標志1和標志2是在單片機內部R若有鍵閉合，先檢查標志1，當標志1為0時，說明還未進行去抖動處理，此時置位標志1，并中斷返回。由于中斷返回后要經過10ms后才會再次中斷，相當于延時了10ms，因此，程序無須再延時。10章單片機接口技術若有鍵閉合，先檢查標志1，當標志1為0時，

下次中斷時，因標志1為1，CPU再檢查標志2，如標志2為0說明還未進行按鍵的識別處理，這時，CPU先置位標志2，然后進行按鍵識別處理，再執行相應的按鍵功能子程序，最后，中斷返回。如標志2已經為1，則說明此次按鍵已做過識別處理，只是還未釋放按鍵。當按鍵釋放后，在下一次中斷服務程序中，標志1和標志2又重新置0，等待下一次按鍵。

10章單片機接口技術下次中斷時，因標志1為1，CPU再檢查標志2，3)中斷掃描方式采用上述兩種鍵盤掃描方式時，無論是否按鍵，CPU都要定時掃描鍵盤，而單片機應用系統工作時，并非經常需要鍵盤輸入，因此，CPU經常處于空掃描狀態。10章單片機接口技術3)中斷掃描方式10章單片機接口技術

為提高CPU工作效率，可采用中斷掃描工作方式。其工作過程如下：當無鍵按下時，CPU處理自己的工作，當有鍵按下時，產生中斷請求，CPU轉去執行鍵盤掃描子程序，并識別鍵號。10章單片機接口技術為提高CPU工作效率，可采用中斷掃描工作方式圖10.6是一種簡易鍵盤接口電路，該鍵盤是由8051P1口的高、低字節構成的4×4鍵盤。鍵盤的列線與P1口的高4位相連，鍵盤的行線與P1口的低4位相連，因此，P1.4P1.7是鍵輸出線，P1.0P1.3是掃描輸入線。圖中的4輸入與門用于產生按鍵中斷，其輸入端與各列線相連，再通過上拉電阻接至+5V電源，輸出端接至8051的外部中斷輸入端。10章單片機接口技術圖10.6是一種簡易鍵盤接口電路，

具體工作如下：當鍵盤無鍵按下時，與門各輸入端均為高電平，保持輸出端為高電平；當有鍵按下時，端為低電平，向CPU申請中斷，若CPU開放外部中斷，則會響應中斷請求，轉去執行鍵盤掃描子程序。10章單片機接口技術具體工作如下：10章單片機接口技術圖10.6中斷掃描鍵盤電路10章單片機接口技術圖10.6中斷掃描鍵盤電路10章單片機接口技術行列式鍵盤輸入實驗P1口接4×4鍵盤作為輸入，P2口輸出。按下0號鍵數碼管顯示0，按下1號鍵數碼管按下時顯示1，以此類推。10章單片機接口技術行列式鍵盤輸入實驗P1口接4×4鍵盤作為輸入，P2口輸出。10章單片機接口技術10章單片機接口技術10.4鍵盤、顯示接口芯片HD7279A

HD7279A是比高公司生產的單片具有串行接口、可同時驅動８位共陰式數碼管（或64只獨立LED）的智能顯示驅動芯片，該芯片同時可連接多達64鍵的鍵盤矩陣，一片即可完成LED顯示及鍵盤接口的全部功能。

HD7279A內部含有譯碼器，可直接接受BCD碼或16進制碼，并同時具有2種譯碼方式。此外，還具有多種控制指令，如消隱、閃爍、左移、右移、段尋址等。10章單片機接口技術10.4鍵盤、顯示接口芯片HD7279A10章單片機接圖10-7HD7279A引腳排列圖10章單片機接口技術圖10-710章單片機接口技術表10.1HD7279A引腳功能10章單片機接口技術表10.1HD7279A引腳功能10章單片機接口技圖10.8HD7279A典型應用電路10章單片機接口技術圖10.8HD7279A典型應用電路10章單片機接HD7279A的控制指令分為二大類：純指令和帶有數據的指令?！ぜ冎噶?,復位”清除”指令A4H

表10.2復位”清除”指令D7D6D5D4D3D2D1D010100100當HD7279A收到該指令后，將所有的顯示清除，所有設置的字符消隱、閃爍等屬性也被一起清除。執行該指令后，芯片所處的狀態與系統上電后所處的狀態一樣。10章單片機接口技術HD7279A的控制指令分為二大類：純指令和帶有數據的指令2,測試指令BFH 該指令使所有的LED全部點亮，并處于閃爍狀態，主要用于測試。表10.3測試指令D7D6D5D4D3D2D1D01011111110章單片機接口技術2,測試指令BFH表10.3測試指令D7D6D5D4D3、左移指令A1H使所有的顯示自右向左(從第1位向第8位)移動一位(包括處于消隱狀態的顯示位)，但對各位所設置的消隱及閃爍屬性不變。表10.4左移指令D7D6D5D4D3D2D1D01010000110章單片機接口技術3、左移指令A1H表10.4左移指令D7D6D5D4D34、右移指令AOH 與左移指令類似，但所做移動為自左向右(從第8位向第1位)移動，移動后，最左邊一位為空。表10.5右移指令10章單片機接口技術4、右移指令AOH表10.5右移指令10章單片機接口5、循環左移指令A3H 與左移指令類似，不同之處在于移動后原最左邊一位(第8位)的內容顯示于最右位(第1位)。10章單片機接口技術5、循環左移指令A3H10章單片機接口技術6、循環右移指令A2H 與循環左移指令類似，但移動方向相反。表10.6循環右移指令10章單片機接口技術6、循環右移指令A2H表10.6循環右移指令10章單·帶有數據的指令下載數據且按方式0譯碼，X＝無影響表10.7帶有數據的指令D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D010000a2a1a0dpXXXd3d2d1d0命令由一個字節組成，前半部分為指令，其中a2,a1,a0為位地址，具體分配如表10.7所示10章單片機接口技術·帶有數據的指令表10.7帶有數據的指令D7D6D5D表10.8a2,a1,a0為位地址的顯示小數點的顯示由DP位控制，DP=1時，小數點顯示，DP=0時，小數點不顯示。10章單片機接口技術表10.8a2,a1,a0為位地址的顯示小數點的顯示由下載數據且按方式1譯碼，X＝無影響表10.9下載數據且按方式1譯碼D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D011001a2a1a0dpXXXd3d2d1d0d0-d3為數據，收到此指令時，HD7279A如表10.9所示規則(譯碼方式0)進行譯碼10章單片機接口技術下載數據且按方式1譯碼，X＝無影響表10.9下載數據且按方表10.10HD7279A十六進制的7段顯示d3-d0(十六進制)d3d2d1d07段顯示00H0000001H0001102H0010203H0011304H0100405H0101506H0110607H0111708H1000809H100190AH1010-0BH1011E0CH1100H0DH1101L0EH1110P0FH1111空(無顯示)10章單片機接口技術表10.10HD7279A十六進制的7段顯示d3-d0(說明此指令與上一條指令基本相同，所不同的是譯碼方式，該指令的譯碼按下表進行:10章單片機接口技術說明此指令與上一條指令基本相同，所不同的是譯碼方表10.11十六進制的7段顯示

10章單片機接口技術表10.11十六進制的7段顯示

10章單片機接口技術3、下載數據但不譯碼表10.12對應7段LED數碼管的各段D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D010010a2a1a0HABCDEFG 其中，a2，a1,a0為位地址(參見‘下載數據且‘譯碼’指令)，A-G和H為顯示數據，分別對應7段LED數碼管的各段。數碼管各段的定義見下圖。當相應的數據位為1時，該段點亮，否則不亮。10章單片機接口技術3、下載數據但不譯碼表10.12對應7段LED數碼管的各4、閃爍控制88H 此命令控制各個數碼管的閃爍屬性。d1-d8分別對應數碼管1-8,0＝閃爍，1＝不閃爍。開機后，缺省的狀態為各位均不閃爍。表10.13閃爍控制指令D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D010001000D8D7D6D5D4D3D2D110章單片機接口技術4、閃爍控制88H表10.13閃爍控制指令D7D6D5D4、消隱控制98H此命令控制各個數碼管的消隱屬性。d1-d8分別對應數碼管1-8,1＝顯示，0＝消隱。當某一位被賦予了消隱屬性后，HD7279A在掃描時將跳過該位，因此在這種情況下無論對該位寫入何值，均不會被顯示，但寫入的值將被保留，在將該位重新設為顯示狀態后，最后一次寫入的數據將被顯示出來。當無需用到全部8個數碼管顯示的時候，將不用的位設為消隱屬性，可以提高顯示的亮度。10章單片機接口技術4、消隱控制98H10章單片機接口技術表10.14消隱控制指令D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D010011000D8D7D6D5D4D3D2D1注意:至少應有一位保持顯示狀態，如果消隱控制指令中d1-d8全部為0，該指令將不被接受，HD7279A保持原來的消隱狀態不變。10章單片機接口技術表10.14消隱控制指令D7D6D5D4D3D2D1D05、段點亮指令E0H表10.15段點亮指令D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D011100000XXD6D5D4D3D2D1此為段尋址指令，作用為點亮數碼管中某一指定的段，或LED矩陣中某一指定的LED。指令中，X＝無影響;d0-d5為段地址，范圍從OOH-3FH，具體分配為:第1個數碼管的G段地址為OOH,F段為01H,…，A段為06H，小數點H為07H,第2個數碼管的G段為08H,F段為09H,…，依此類推直至第8個數碼管的小數點DP地址為3FH。10章單片機接口技術5、段點亮指令E0H表10.15段點亮指令D7D6D5D6、段關閉指令C0H段尋址命令，作用為關閉(熄滅)數碼管中的某一段，指令結構與‘段點亮指令’相同。表10.16段關閉指令D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D011000000XXD5D4D3D2D1D010章單片機接口技術6、段關閉指令C0H表10.16段關閉指令D7D6D5D7、讀鍵盤數據指令15H表10.17讀鍵盤數據指令D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D000010101D7D6D5D4D3D2D1D0該指令從HD7279A讀出當前的按鍵代碼。與其它指令不同，此命令的前一個字節00010101B為微控制器傳送到HD7279A的指令，而后一個字節d0-d7則為HD7279A返回的按鍵代碼，其范圍是0-3FH(無鍵按下時為0xFF)。10章單片機接口技術7、讀鍵盤數據指令15H表10.17讀鍵盤數據指令D7串行接口HD7279A采用串行方式與微處理器通訊，串行數據從DATA引腳送入芯片，并由CLK端同步。當片選信號變為低電平后，DATA引腳上的數據在CLK引腳的上升沿被寫入HD7279A的緩沖寄存器。10章單片機接口技術串行接口10章單片機接口技術HD7279A的指令結構有二種類型:1、不帶數據的純指令，指令的寬度為8個BIT，即微處理器需發送8個CLK脈沖。2、帶有數據的指令，寬度為16個BIT，即微處理器需發送16個CLK脈沖。10章單片機接口技術HD7279A的指令結構有二種類型:1、不帶數據的純指1、純指令串行接口純指令的時序如圖10.9所示:圖10.9串行接口純指令的時序10章單片機接口技術1、純指令圖10.9串行接口純指令的時序10章單片機2、讀鍵盤指令串行接口讀鍵盤指令的時序如圖10.10所示:圖10.10串行接口讀鍵盤指令的時序10章單片機接口技術2、讀鍵盤指令圖10.10串行接口讀鍵盤指令的時序10章第10章結束

10章單片機接口技術第10章結束10章單片機接口技術單片機原理與接口技術第10章10章單片機接口技術單片機原理與接口技術第10章10章單片機接口技術10.1鍵盤的工作原理10.1.1按鍵的分類按鍵按照結構原理可分為兩類，一類是觸點式開關按鍵，如機械式開關、導電橡膠式開關等；另一類是無觸點式開關按鍵，如電氣式按鍵，磁感應按鍵等。前者造價低，后者壽命長。目前，微機系統中最常見的是觸點式開關按鍵。10章單片機接口技術10.1鍵盤的工作原理10章單片機接口技術

10．1．2．按鍵結構與特點微機鍵盤通常使用機械觸點式按鍵開關，其主要功能是把機械上的通斷轉換成為電氣上的邏輯關系。也就是說，它能提供標準的TTL邏輯電平，以便與通用數字系統的邏輯電平相容。機械式按鍵再按下或釋放時，由于機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點機械抖動，然后其觸點才穩定下來。其抖動過程如圖10.1所示，抖動時間的長短與開關的機械特性有關，一般為510ms。10章單片機接口技術10．1．2．按鍵結構與特點10章單片機

圖10.1按鍵觸點的機械抖動10章單片機接口技術

圖10.1按鍵觸點的機械抖動10章單片機接口技術

在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態，可能導致判斷出錯，即按鍵一次按下或釋放被錯誤地認為是多次操作，這種情況是不允許出現的。為了克服按鍵觸點機械抖動所致的檢測誤判，必須采取去抖動措施。這一點可從硬件、軟件兩方面予以考慮。在鍵數較少時，可采用硬件去抖，而當鍵數較多時，采用軟件去抖。10章單片機接口技術在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態，可能導致在硬件上可采用在鍵輸出端加R-S觸發器(雙穩態觸發器)或單穩態觸發器構成去抖動電路。圖10.2是一種由R-S觸發器構成的去抖動電路，當觸發器一旦翻轉，觸點抖動不會對其產生任何影響。10章單片機接口技術在硬件上可采用在鍵輸出端加R-S觸發器(圖10.2硬件去抖電路圖10章單片機接口技術圖10.2硬件去抖電路圖10章單片機接口技術

電路工作過程如下：按鍵未按下時，a=0，b=1，輸出Q=1。按鍵按下時，因按鍵的機械彈性作用的影響，使按鍵產生抖動。當開關沒有穩定到達b端時，因與非門2輸出為0反饋到與非門1的輸入端，封鎖了與非門1，雙穩態電路的狀態不會改變，輸出保持為1，輸出Q不會產生抖動的波形。10章單片機接口技術電路工作過程如下：按鍵未按下時，a=當開關穩定到達b端時，因a=1，b=0，使Q=0，雙穩態電路狀態發生翻轉。當釋放按鍵時，在開關未穩定到達a端時，因Q=0，封鎖了與非門2，雙穩態電路的狀態不變，輸出Q保持不變，消除了后沿的抖動波形。當開關穩定到達a端時，因a=0，b=0，使Q=1，雙穩態電路狀態發生翻轉，輸出Q重新返回原狀態。由此可見，鍵盤輸出經雙穩態電路之后，輸出已變為規范的矩形方波。10章單片機接口技術當開關穩定到達b端時，因a=1，b

軟件上采取的措施是：在檢測到有按鍵按下時，執行一個10ms左右（具體時間應視所使用的按鍵進行調整）的延時程序后，再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態電平，若仍保持閉合狀態電平，則確認該鍵處于閉合狀態。同理，在檢測到該鍵釋放后，也應采用相同的步驟進行確認，從而可消除抖動的影響。

10章單片機接口技術軟件上采取的措施是：在檢測到有按鍵按下時，執

按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤的主要區別是識別鍵符及給出相應鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬件來實現對鍵的識別，非編碼鍵盤主要是由軟件來實現鍵盤的定義與識別。

10章單片機接口技術按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤全編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動提供與鍵對應的編碼，此外，一般還具有去抖動和多鍵、竄鍵保護電路。這種鍵盤使用方便，但需要較多的硬件，價格較貴，一般的單片機應用系統較少采用。非編碼鍵盤只簡單地提供行和列的矩陣，其它工作均由軟件完成。由于其經濟實用，較多地應用于單片機系統中。下面將重點介紹非編碼鍵盤接口。10章單片機接口技術全編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動提供與鍵對按鍵編碼一組按鍵或鍵盤都要通過I/O口線查詢按鍵的開關狀態。根據鍵盤結構的不同，采用不同的編碼。無論有無編碼，以及采用什么編碼，最后都要轉換成為與累加器中數值相對應的鍵值，以實現按鍵功能程序的跳轉。10章單片機接口技術按鍵編碼10章單片機接口技術鍵輸入原理在單片機應用系統中，除了復位按鍵有專門的復位電路及專一的復位功能外，其它按鍵都是以開關狀態來設置控制功能或輸入數據的。當所設置的功能鍵或數字鍵按下時，計算機應用系統應完成該按鍵所設定的功能，鍵信息輸入是與軟件結構密切相關的過程。

10章單片機接口技術鍵輸入原理10章單片機接口技術對于一組鍵或一個鍵盤，總有一個接口電路與CPU相連。CPU可以采用查詢或中斷方式了解有無將鍵輸入，并檢查是哪一個鍵按下，然后通過跳轉指令轉入執行該鍵的功能程序，執行完后再返回主程序。10章單片機接口技術對于一組鍵或一個鍵盤，總有一個接口電路與C編制鍵盤程序一個完善的鍵盤控制程序應具備以下功能：(1)檢測有無按鍵按下，并采取硬件或軟件措施，消除鍵盤按鍵機械觸點抖動的影響。10章單片機接口技術編制鍵盤程序10章單片機接口技術(2)有可靠的邏輯處理辦法。每次只處理一個按鍵，其間對任何按鍵的操作對系統不產生影響，且無論一次按鍵時間有多長，系統僅執行一次按鍵功能程序。(3)準確輸出按鍵值（或鍵號），以滿足跳轉指令要求。10章單片機接口技術(2)有可靠的邏輯處理辦法。每次只處理一個

10.2

獨立式按鍵單片機控制系統中，往往只需要幾個功能鍵，此時，可采用獨立式按鍵結構。

10章單片機接口技術10.2獨立式按鍵10章單片1.獨立式按鍵結構獨立式按鍵是直接用I/O口線構成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態。獨立式按鍵的典型應用如圖10.3所示。

10章單片機接口技術1.獨立式按鍵結構10章單片機接口技術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口線，因此，在按鍵較多時，I/O口線浪費較大，不宜采用。10章單片機接口技術獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單，但每個圖10.3獨立式按鍵電路

10章單片機接口技術圖10.3獨立式按鍵電路

10章單片機接口技術2.獨立式按鍵的軟件結構獨立式按鍵的軟件常采用查詢式結構。先逐位查詢每根I/O口線的輸入狀態，如某一根I/O口線輸入為低電平，則可確認該I/O口線所對應的按鍵已按下，然后，再轉向該鍵的功能處理程序。圖10.4中的I/O口采用P1口，請讀者自行編制相應的軟件。

10章單片機接口技術2.獨立式按鍵的軟件結構10章單片機接例：獨立式鍵盤實驗10章單片機接口技術例：獨立式鍵盤實驗10章單片機接口技術10章單片機接口技術10章單片機接口技術#include<reg51.h>unsignedcharcodenum[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07};voidDelay_ms(unsignedcharnMs)//毫秒級的延時<65535ms{unsignedcharn=0;TR0=1;

10章單片機接口技術#include<reg51.h>10章單片機接口技術while(n<nMs)//利用T0做定時計數器，循環采樣，直到達到定時值 {TH0=0;TL0=20; while(TH0<4){ } n++; }TR0=0;}10章單片機接口技術while(n<nMs)//利用T0做定時計數器，循環采樣，voidmain(){unsignedcharsign=0x01,i,index=0; P2=0;TMOD=0x01;while(1) {index=-1; if(P1!=0xff) { Delay_ms(20); if(P1!=0xff) {for(i=0;i<8;i++) { index++; 10章單片機接口技術voidmain()10章單片機接口技術if(!(P1&(sign<<i))) {P2=num[index]; break; } } } } }}10章單片機接口技術if(!(P1&(sign<<i)))10章單片機接口技10.3行列式鍵盤

單片機系統中，若使用按鍵較多時，通常采用行列式鍵盤。

10章單片機接口技術10.3行列式鍵盤10章單片機接口技術10.3.1．行列式鍵盤的工作原理

行列式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點上，其結構如圖10.4所示。由圖可知，一個4×4的行、列結構可以構成一個含有16個按鍵的鍵盤，顯然，在按鍵數量較多時，行列式鍵盤較之獨立式按鍵鍵盤要節省很多I/O口。10章單片機接口技術10.3.1．行列式鍵盤的工作原理10章單片機接口技術圖10.4行列式鍵盤結構10章單片機接口技術圖10.4行列式鍵盤結構10章單片機接口技術 行列式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關的兩端，行線通過上拉電阻接到＋5V上。當無鍵按下時，行線處于高電平狀態；當有鍵按下時，行、列線將導通，此時，行線電平將由與此行線相連的列線電平決定。這是識別按鍵是否按下的關鍵。然而，行列式鍵盤中的行線、列線和多個鍵相連，各按鍵按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電平，各按鍵間將相互影響，因此，必須將行線、列線信號配合起來作適當處理，才能確定閉合鍵的位置。10章單片機接口技術 行列式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關的兩端，行線通過上10.3.2．按鍵的識別識別按鍵的方法很多，其中，最常見的方法是掃描法。下面以圖10.5中8號鍵的識別為例來說明掃描法識別按鍵的過程。

10章單片機接口技術10.3.2．按鍵的識別10章單片機接口技術按鍵按下時，與此鍵相連的行線與列線導通，行線在無鍵按下時處在高電平。顯然，如果讓所有的列線也處在高電平，那么，按鍵按下與否不會引起行線電平的變化，因此，必須使所有列線處在低電平。只有這樣，當有鍵按下時，該鍵所在的行電平才會由高電平變為低電平。CPU根據行電平的變化，便能判定相應的行有鍵按下。8號鍵按下時，第2行一定為低電平。然而，第2行為低電平時，能否肯定是8號鍵按下呢？10章單片機接口技術按鍵按下時，與此鍵相連的行線與列線導通回答是否定的，因為9、10、11號鍵按下，同樣會使第2行為低電平。為進一步確定具體鍵，不能使所有列線在同一時刻都處在低電平，可在某一時刻只讓一條列線處于低電平，其余列線均處于高電平，另一時刻，讓下一列處在低電平，依此循環，這種依次輪流每次選通一列的工作方式稱為鍵盤掃描。采用鍵盤掃描后，再來觀察8號鍵按下時的工作過程，當第0列處于低電平時，第2行處于低電平，而第1、2、3列處于低電平時，第2行卻處在高電平，由此可判定按下的鍵應是第2行與第0列的交叉點，即8號鍵。10章單片機接口技術回答是否定的，因為9、10、11號鍵按下，同鍵盤的編碼

對于獨立式按鍵鍵盤，因按鍵數量少，可根據實際需要靈活編碼。對于行列式鍵盤，按鍵的位置由行號和列號惟一確定，因此可分別對行號和列號進行二進制編碼，然后將兩值合成一個字節，高4位是行號，低4位是列號。10章單片機接口技術鍵盤的編碼 10章單片機接口技術如圖10.5中的8號鍵，它位于第2行，第0列，因此，其鍵盤編碼應為20H。采用上述編碼對于不同行的鍵離散性較大，不利于散轉指令對按鍵進行處理。因此，可采用依次排列鍵號的方式對按排進行編碼。以圖10.5中的4×4鍵盤為例，可將鍵號編碼為：01H、02H、03H、…、0EH、0FH、10H等16個鍵號。編碼相互轉換可通過計算或查表的方法實現。10章單片機接口技術如圖10.5中的8號鍵，它位于第2行，第10.3.3.鍵盤工作方式對鍵盤的響應取決于鍵盤的工作方式，鍵盤的工作方式應根據實際應用系統中CPU的工作狀況而定，其選取的原則是既要保證CPU能及時響應按鍵操作，又不要過多占用CPU的工作時間。通常，鍵盤的工作方式有三種，即編程掃描、定時掃描和中斷掃描。

10章單片機接口技術10.3.3.鍵盤工作方式10章單片機接口技術1)編程掃描方式編程掃描方式是利用CPU完成其它工作的空余時間，調用鍵盤掃描子程序來響應鍵盤輸入的要求。在執行鍵功能程序時，CPU不再響應鍵輸入要求，直到CPU重新掃描鍵盤為止。10章單片機接口技術1)編程掃描方式10章單片機接口技術鍵盤掃描程序一般應包括以下內容：(1)判別有無鍵按下。(2)鍵盤掃描取得閉合鍵的行、列值。(3)用計算法或查表法得到鍵值。(4)判斷閉合鍵是否釋放，如沒釋放則繼續等待。(5)將閉合鍵鍵號保存，同時轉去執行該閉合鍵的功能。10章單片機接口技術鍵盤掃描程序一般應包括以下內容：10章單片機接口技術2)定時掃描方式定時掃描方式就是每隔一段時間對鍵盤掃描一次，它利用單片機內部的定時器產生一定時間（例如10ms）的定時，當定時時間到就產生定時器溢出中斷。CPU響應中斷后對鍵盤進行掃描，并在有鍵按下時識別出該鍵，再執行該鍵的功能程序。定時掃描方式的硬件電路與編程掃描方式相同，程序流程圖如圖10.5所示。10章單片機接口技術2)定時掃描方式10章單片機接口技術圖10.5定時掃描方式程序流程圖10章單片機接口技術圖10.5定時掃描方式程序流程圖10章單片機接口技術

圖10.5中，標志1和標志2是在單片機內部RAM的位尋址區設置的兩個標志位，標志1為去抖動標志位，標志2為識別完按鍵的標志位。初始化時將這兩個標志位設置為0，執行中斷服務程序時，首先判別有無鍵閉合，若無鍵閉合，將標志1和標志2置0后返回；10章單片機接口技術圖10.5中，標志1和標志2是在單片機內部R若有鍵閉合，先檢查標志1，當標志1為0時，說明還未進行去抖動處理，此時置位標志1，并中斷返回。由于中斷返回后要經過10ms后才會再次中斷，相當于延時了10ms，因此，程序無須再延時。10章單片機接口技術若有鍵閉合，先檢查標志1，當標志1為0時，

下次中斷時，因標志1為1，CPU再檢查標志2，如標志2為0說明還未進行按鍵的識別處理，這時，CPU先置位標志2，然后進行按鍵識別處理，再執行相應的按鍵功能子程序，最后，中斷返回。如標志2已經為1，則說明此次按鍵已做過識別處理，只是還未釋放按鍵。當按鍵釋放后，在下一次中斷服務程序中，標志1和標志2又重新置0，等待下一次按鍵。

10章單片機接口技術下次中斷時，因標志1為1，CPU再檢查標志2，3)中斷掃描方式采用上述兩種鍵盤掃描方式時，無論是否按鍵，CPU都要定時掃描鍵盤，而單片機應用系統工作時，并非經常需要鍵盤輸入，因此，CPU經常處于空掃描狀態。10章單片機接口技術3)中斷掃描方式10章單片機接口技術

為提高CPU工作效率，可采用中斷掃描工作方式。其工作過程如下：當無鍵按下時，CPU處理自己的工作，當有鍵按下時，產生中斷請求，CPU轉去執行鍵盤掃描子程序，并識別鍵號。10章單片機接口技術為提高CPU工作效率，可采用中斷掃描工作方式圖10.6是一種簡易鍵盤接口電路，該鍵盤是由8051P1口的高、低字節構成的4×4鍵盤。鍵盤的列線與P1口的高4位相連，鍵盤的行線與P1口的低4位相連，因此，P1.4P1.7是鍵輸出線，P1.0P1.3是掃描輸入線。圖中的4輸入與門用于產生按鍵中斷，其輸入端與各列線相連，再通過上拉電阻接至+5V電源，輸出端接至8051的外部中斷輸入端。10章單片機接口技術圖10.6是一種簡易鍵盤接口電路，

具體工作如下：當鍵盤無鍵按下時，與門各輸入端均為高電平，保持輸出端為高電平；當有鍵按下時，端為低電平，向CPU申請中斷，若CPU開放外部中斷，則會響應中斷請求，轉去執行鍵盤掃描子程序。10章單片機接口技術具體工作如下：10章單片機接口技術圖10.6中斷掃描鍵盤電路10章單片機接口技術圖10.6中斷掃描鍵盤電路10章單片機接口技術行列式鍵盤輸入實驗P1口接4×4鍵盤作為輸入，P2口輸出。按下0號鍵數碼管顯示0，按下1號鍵數碼管按下時顯示1，以此類推。10章單片機接口技術行列式鍵盤輸入實驗P1口接4×4鍵盤作為輸入，P2口輸出。10章單片機接口技術10章單片機接口技術10.4鍵盤、顯示接口芯片HD7279A

HD7279A是比高公司生產的單片具有串行接口、可同時驅動８位共陰式數碼管（或64只獨立LED）的智能顯示驅動芯片，該芯片同時可連接多達64鍵的鍵盤矩陣，一片即可完成LED顯示及鍵盤接口的全部功能。

HD7279A內部含有譯碼器，可直接接受BCD碼或16進制碼，并同時具有2種譯碼方式。此外，還具有多種控制指令，如消隱、閃爍、左移、右移、段尋址等。10章單片機接口技術10.4鍵盤、顯示接口芯片HD7279A10章單片機接圖10-7HD7279A引腳排列圖10章單片機接口技術圖10-710章單片機接口技術表10.1HD7279A引腳功能10章單片機接口技術表10.1HD7279A引腳功能10章單片機接口技圖10.8HD7279A典型應用電路10章單片機接口技術圖10.8HD7279A典型應用電路10章單片機接HD7279A的控制指令分為二大類：純指令和帶有數據的指令?！ぜ冎噶?,復位”清除”指令A4H

表10.2復位”清除”指令D7D6D5D4D3D2D1D010100100當HD7279A收到該指令后，將所有的顯示清除，所有設置的字符消隱、閃爍等屬性也被一起清除。執行該指令后，芯片所處的狀態與系統上電后所處的狀態一樣。10章單片機接口技術HD7279A的控制指令分為二大類：純指令和帶有數據的指令2,測試指令BFH 該指令使所有的LED全部點亮，并處于閃爍狀態，主要用于測試。表10.3測試指令D7D6D5D4D3D2D1D01011111110章單片機接口技術2,測試指令BFH表10.3測試指令D7D6D5D4D3、左移指令A1H使所有的顯示自右向左(從第1位向第8位)移動一位(包括處于消隱狀態的顯示位)，但對各位所設置的消隱及閃爍屬性不變。表10.4左移指令D7D6D5D4D3D2D1D01010000110章單片機接口技術3、左移指令A1H表10.4左移指令D7D6D5D4D34、右移指令AOH 與左移指令類似，但所做移動為自左向右(從第8位向第1位)移動，移動后，最左邊一位為空。表10.5右移指令10章單片機接口技術4、右移指令AOH表10.5右移指令10章單片機接口5、循環左移指令A3H 與左移指令類似，不同之處在于移動后原最左邊一位(第8位)的內容顯示于最右位(第1位)。10章單片機接口技術5、循環左移指令A3H10章單片機接口技術6、循環右移指令A2H 與循環左移指令類似，但移動方向相反。表10.6循環右移指令10章單片機接口技術6、循環右移指令A2H表10.6循環右移指令10章單·帶有數據的指令下載數據且按方式0譯碼，X＝無影響表10.7帶有數據的指令D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D010000a2a1a0dpXXXd3d2d1d0命令由一個字節組成，前半部分為指令，其中a2,a1,a0為位地址，具體分配如表10.7所示10章單片機接口技術·帶有數據的指令表10.7帶有數據的指令D7D6D5D表10.8a2,a1,a0為位地址的顯示小數點的顯示由DP位控制，DP=1時，小數點顯示，DP=0時，小數點不顯示。10章單片機接口技術表10.8a2,a1,a0為位地址的顯示小數點的顯示由下載數據且按方式1譯碼，X＝無影響表10.9下載數據且按方式1譯碼D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D011001a2a1a0dpXXXd3d2d1d0d0-d3為數據，收到此指令時，HD7279A如表10.9所示規則(譯碼方式0)進行譯碼10章單片機接口技術下載數據且按方式1譯碼，X＝無影響表10.9下載數據且按方表10.10HD7279A十六進制的7段顯示d3-d0(十六進制)d3d2d1d07段顯示00H0000001H0001102H0010203H0011304H0100405H0101506H0110607H0111708H1000809H100190AH1010-0BH1011E0CH1100H0DH11