单片机原理及接口技术C51编程课件：第5章 与显示器、开关、键盘接口设计

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1、 第第5章章 单片机的开关检测、键盘输入单片机的开关检测、键盘输入 与显示的接口设计与显示的接口设计 1 单片机系统显示及开关检测、键盘输入是其基本功能。本章介绍单片机单片机系统显示及开关检测、键盘输入是其基本功能。本章介绍单片机与显示器件、开关及键盘的接口设计与软件编程。与显示器件、开关及键盘的接口设计与软件编程。5.1 单片机控制发光二极管显示单片机控制发光二极管显示 发光二极管常用来指示系统工作状态，制作节日彩灯、广告牌匾等。发光二极管常用来指示系统工作状态，制作节日彩灯、广告牌匾等。大部分发光二极管大部分发光二极管工作电流工作电流15mA之间，其之间，其内阻为内阻为20100。电流越大

2、。电流越大，亮度也越高。，亮度也越高。为保证发光二极管正常工作，同时减少功耗，为保证发光二极管正常工作，同时减少功耗，限流电阻选择十分重要限流电阻选择十分重要，若供电电压为若供电电压为+5V，则，则限流电阻可选限流电阻可选13k。25.1.1 5.1.1 单片机与发光二极管的连接单片机与发光二极管的连接 第第2 2章已介绍，章已介绍，P0P0口口作通用作通用I/OI/O用，由于漏极开路，需外接上拉电阻。而用，由于漏极开路，需外接上拉电阻。而P1P1P3P3口内部有口内部有30k30k左右上拉电阻左右上拉电阻。下面讨论下面讨论P1P1P3P3口如何与口如何与LEDLED发光二极管驱动连接问题。发

3、光二极管驱动连接问题。单片机并行端口单片机并行端口P1P1P3P3直接驱动发光二极管，电路见直接驱动发光二极管，电路见图图5-15-1。与与P1、P2、P3口相比，口相比，P0口每位可驱动口每位可驱动8个个LSTTL输入输入，而，而P1P3口每一口每一位驱动能力，位驱动能力，只有只有P0口一半口一半。图图5-1 发光二极管与单片机并行口的连接发光二极管与单片机并行口的连接 当当P0口某位为口某位为高电平高电平时，可提供时，可提供400A的拉电流的拉电流；当；当P0口某位为口某位为低电平低电平（0.45V）时，可提供）时，可提供3.2mA的灌电流的灌电流，而，而P1P3口内有口内有30k左右上拉

4、电左右上拉电阻，如高电平输出，则从阻，如高电平输出，则从P1、P2和和P3口输出的拉电流口输出的拉电流Id仅几百仅几百A，驱动能，驱动能力较弱，亮度较差，见图力较弱，亮度较差，见图5-1（a）。）。如端口引脚为低电平，能使灌电流如端口引脚为低电平，能使灌电流Id从单片机外部流入内部，则将大大从单片机外部流入内部，则将大大增加流过的灌电流值，增加流过的灌电流值，见图见图5-15-1（b b）。）。AT89S51AT89S51任一端口任一端口要想获得要想获得较大的驱较大的驱动能力动能力，要用，要用低电平输出低电平输出。如一定要高电平驱动，可在单片机与发光二极。如一定要高电平驱动，可在单片机与发光二

5、极管间加驱动电路，如管间加驱动电路，如74LS04、74LS244等。等。5.1.2 I/O5.1.2 I/O端口的编程举例端口的编程举例 对对I/OI/O端口编程控制时，要对端口编程控制时，要对I/OI/O端口特殊功能寄存器声明，在端口特殊功能寄存器声明，在C51C51的编的编译器中，这项声明译器中，这项声明包含在头文件包含在头文件reg51.hreg51.h中，编程时，可通过中，编程时，可通过预处理命令预处理命令#include#include，把这个头文件包含进去。下面通过案例介绍如何编程，把这个头文件包含进去。下面通过案例介绍如何编程对发光二极管输出控制。对发光二极管输出控制。6 【例

6、例5-1】制作流水灯，原理电路见制作流水灯，原理电路见图图5-2，8个发光二极管个发光二极管LED0LED7经限流电阻分别接至经限流电阻分别接至P1口的口的P1.0P1.7引脚上，阳极共同接高电平引脚上，阳极共同接高电平。编写程序来控制发光二极管由上至下的反复循环流水点亮，每次点亮一。编写程序来控制发光二极管由上至下的反复循环流水点亮，每次点亮一个发光二极管。个发光二极管。参考程序：参考程序：#include#include#include#include /包含包含移位函数移位函数_ _crolcrol_()_()的头文件的头文件#define#define ucharuchar unsig

7、ned char unsigned char#define#define uintuint unsigned unsigned intint void void delay(uintdelay(uint i)i)/延时函数延时函数 ucharuchar t;t;while(i-)while(i-)78图图5-2 单片机控制的流水灯单片机控制的流水灯for(t=0;t120;t+);void main()/主程序主程序P1=0 xfe;/向向P1口送出点亮数据口送出点亮数据 while(1)delay(500);/500为延时参数，可根据实际需要调整为延时参数，可根据实际需要调整P1=_crol

8、_(P1,1);/函数函数_crol_(P1,1)把把P1中的数据循环左移中的数据循环左移1位位 9程序说明：程序说明：（1 1）while(1)while(1)两种用法：两种用法：“while(1);”while(1);”：while(1)while(1)后有分号，是使程序停留在这指令上；后有分号，是使程序停留在这指令上；“while(1);”while(1);”：反复循环执行大括号内程序段，本例用法，即控反复循环执行大括号内程序段，本例用法，即控制流水灯反复循环显示。制流水灯反复循环显示。（2 2）C51C51函数库中的循环移位函数：循环移位函数包括：函数库中的循环移位函数：循环移位函数包

9、括：n 循环左移函数循环左移函数“_ _crolcrol_”_”n 循环右移函数循环右移函数“_ _crorcror_”_”。本例用循环左移本例用循环左移“_crol_(P1,1)”_crol_(P1,1)”，函数。括号第，函数。括号第1 1个参数为个参数为循环左移循环左移对象对象，即对，即对P1P1中的内容循环左移；第中的内容循环左移；第2 2个参数为个参数为左移位数左移位数，即左移，即左移1 1位。编位。编程中一定要把含有移位函数的头文件程中一定要把含有移位函数的头文件intrins.hintrins.h包含在内，例如第包含在内，例如第2 2行行“#include#include”。10在

10、在【例例5-1】基础上，编写控制发光二极管反复循环点亮的流水灯。基础上，编写控制发光二极管反复循环点亮的流水灯。【例例5-2】电路见电路见图图5-2，制作，制作由上至下由上至下再再由下至上由下至上反复循环点亮显示的反复循环点亮显示的流水灯，流水灯，3 3种方法种方法实现。实现。（1 1）数组的字节操作实现）数组的字节操作实现 建立建立1 1个字符型数组个字符型数组，将控制，将控制8个个LED显示的显示的8位数据作为位数据作为数组元素数组元素，依，依次送次送P1口。参考程序：口。参考程序：#include#define uchar unsigned charuchar tab=0 xfe,0 x

11、fd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f,0 x7f,0 xbf,0 xdf,0 xef,0 xf7,0 xfb,0 xfd,0 xfe;/*前前8个数据为个数据为左移点亮左移点亮 数据数据，后，后8个为个为右移点亮数据右移点亮数据*/void delay()uchar i,j;for(i=0;i255;i+)for(j=0;j255;j+);void main()/主函数主函数uchar i;while(1)for(i=0;i”、“”，把送，把送P1口显示控制数据进行移位，口显示控制数据进行移位，从而实现发光二极管依次点亮。从而实现发光二极管依次点亮。参考

12、程序：参考程序：#include#define uchar unsigned char void delay()uchar i,j;for(i=0;i255;i+)for(j=0;j255;j+);void main()/主函数主函数uchar i,temp;while(1)13 temp=0 x01;/左移初值赋给左移初值赋给tempfor(i=0;i8;i+)P1=temp;/temp中的数据取反后送中的数据取反后送P1口口 delay();/延时延时 temp=temp1;/temp 中数据左移一位中数据左移一位 temp=0 x80;/赋右移初值给赋右移初值给temp for(i=0;

13、i1;/temp 中数据右移一位中数据右移一位 14 程序说明：程序说明：注意使用移位运算符注意使用移位运算符“”、“”与使用循环左移函数与使用循环左移函数“_crol_”和循环右移函数和循环右移函数“_cror_”区别区别。左移移位运算。左移移位运算“”是将低位丢弃，高位补是将低位丢弃，高位补0。而循环。而循环左移函数左移函数“_crol_”是将移出的高位再补到低位，即循环移位；同理循环是将移出的高位再补到低位，即循环移位；同理循环右移函数右移函数“_cror_”是将移出的低位再补到高位。是将移出的低位再补到高位。（3）用循环左、右移位函数实现）用循环左、右移位函数实现 使用使用C51提供的

14、库函数，即循环左移提供的库函数，即循环左移n位函数和循环右移位函数和循环右移n位函数，控制位函数，控制发光二极管点亮。参考程序：发光二极管点亮。参考程序：#include#include /包含循环左、右移位函数的头文件包含循环左、右移位函数的头文件#define uchar unsigned char15void delay()uchar i,j;for(i=0;i255;i+)for(j=0;j255;j+);void main()/主函数主函数uchar i,temp;while(1)temp=0 xfe;/初值为初值为11111110 for(i=0;i7;i+)P1=temp;/te

15、mp中的点亮数据送中的点亮数据送P1口，控制点亮显示口，控制点亮显示 delay();/延时延时 temp=_crol_(temp,1);/temp 数据循环左移数据循环左移1位位 for(i=0;i7;i+)P1=temp;/temp中的数据送中的数据送P1口输出口输出 delay();/延时延时 temp=_cror_(temp,1);/temp中数据循环右移中数据循环右移1位位 175.2 5.2 开关状态检测开关状态检测 读入读入I/O端口电平，即可检测开关处于端口电平，即可检测开关处于闭合状态闭合状态还是还是打开状态打开状态。5.2.1 开关检测案例开关检测案例1 用用I/O端口来进

16、行开关状态检测，开关一端接到端口来进行开关状态检测，开关一端接到I/O端口引脚上，并通过端口引脚上，并通过上拉电阻接上拉电阻接+5V上，开关另一端接地，当开关打开时，上，开关另一端接地，当开关打开时，I/O引脚为高电平，引脚为高电平，当开关闭合时，当开关闭合时，I/O引脚为低电平。引脚为低电平。18 【例例5-3】如如图图5-3，单片机的，单片机的P1.4P1.7接接4个开关个开关S0S3，P1.0P1.3接接4个发光二极管个发光二极管LED0LED3。编程将编程将P1.4P1.7上的上的4个开关状态反映在个开关状态反映在P1.0P1.3引脚控制的引脚控制的4个个发光二极管上，开关闭合，对应发

17、光二极管点亮。例如发光二极管上，开关闭合，对应发光二极管点亮。例如P1.4引脚上开关引脚上开关S0状态，由状态，由P1.0脚上脚上LED0显示，显示，P1.6引脚上开关引脚上开关S2状态，由状态，由P1.2脚的脚的LED2显示。显示。1920图图5-3 开关、开关、LED发光二极管与发光二极管与P1口的连接口的连接参考程序如下：参考程序如下：#include#include#define#define ucharuchar unsigned char unsigned charvoid delay()void delay()/延时函数延时函数 ucharuchar i,ji,j;for(ifo

18、r(i=0;i255;i+)=0;i255;i+)for(jfor(j=0;j255;j+);=0;j4;4;/temp /temp内容右移内容右移4 4位，位，P1P1口高口高4 4位移至低位移至低4 4位位 21P1=temp;P1=temp;/temp/temp中的数据送中的数据送P1P1口输出口输出delay(delay(););5.2.2 开关检测案例开关检测案例2 【例例5-4】如图如图5-4，P1.0和和P1.1引脚接有两只开关引脚接有两只开关S0和和S1，两引脚上的，两引脚上的高低电平共高低电平共4种组合，种组合，4种组合分别点亮种组合分别点亮P2.0P2.3引脚控制的引脚控制

19、的4只只LED，即，即S0、S1均闭合，均闭合，LED0亮，其余灭；亮，其余灭；S1闭合、闭合、S0打开，打开，LED1亮，其余灭；亮，其余灭；S0闭合、闭合、S1打开，打开，LED2亮，其余灭；亮，其余灭；S0、S1均打开，均打开，LED3亮，其余灭。亮，其余灭。编程实现此功能。编程实现此功能。参考程序：参考程序：23图图5-4 开关检测指示器开关检测指示器2接口电路与仿真接口电路与仿真#include/包含头文件包含头文件reg51.h void main()/主函数主函数main()char state;do P1=0 xff;/P1口为输入口为输入 state=P1;/读入读入P1口的

20、状态，送入口的状态，送入state state=state&0 x03;/屏蔽屏蔽P1口的高口的高6位位 switch(state)/判判P1口低口低2位开关状态位开关状态 case 0:P2=0 x01;break;/P1.1、P1.0=00，点亮点亮P2.0脚脚LED case 1:P2=0 x02;break;/P1.1、P1.0=01，点亮点亮P2.1脚脚LED case 2:P2=0 x04;break;/P1.1、P1.0=10，点亮点亮P2.2脚脚LED case 3:P2=0 x08;break;/P1.1、P1.0=11，点亮点亮P2.3脚脚LED while(1);24 程

21、序段中用到循环结构控制语句程序段中用到循环结构控制语句do-whiledo-while以及以及switch-caseswitch-case语句。语句。5.3 单片机控制单片机控制LED数码管的显示数码管的显示5.3.1 LED数码管显示原理数码管显示原理 LED数码管：数码管：“8”字型，字型，7段段（不包括小数点）或（不包括小数点）或8段段（包括小数点），（包括小数点），每段对应一个发光二极管，共阳极和共阴极两种，见每段对应一个发光二极管，共阳极和共阴极两种，见图图5-5。共阳极共阳极数码管数码管的阳极连接在一起，接的阳极连接在一起，接+5V；共阴极共阴极数码管阴极连在一起接地。数码管阴极连

22、在一起接地。对于对于共阴极共阴极数码管，当某发光二极管阳极为高电平时，发光二极管点亮数码管，当某发光二极管阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应段被显示。同样，相应段被显示。同样，共阳极共阳极数码管阳极连在一起，公共阳极接数码管阳极连在一起，公共阳极接+5V，当，当某个发光二极管阴极接低电平时，该发光二极管被点亮，相应段被显示。某个发光二极管阴极接低电平时，该发光二极管被点亮，相应段被显示。26图图5-5 8段段LED数码管结构及外形数码管结构及外形 为使为使LED数码管显示不同字符，要把某些段点亮，就要为数码管各段提数码管显示不同字符，要把某些段点亮，就要为数码管各段提供一字节的二进制码，即供

23、一字节的二进制码，即字型码（也称段码）。字型码（也称段码）。习惯上以习惯上以“a”段对应字型段对应字型码字节的最低位。各字符码字节的最低位。各字符段码段码见表见表5-1。2728 如要在数码管显示某字符，只需将该字符字型码加到各段上即可。如要在数码管显示某字符，只需将该字符字型码加到各段上即可。例如某存储单元中的数为例如某存储单元中的数为“02H”02H”，想在共阳极数码管上显示想在共阳极数码管上显示“2”2”，需，需要把要把“2”2”的字型码的字型码“A4H”A4H”加到数码管各段。加到数码管各段。将欲显示字符的字型码作成将欲显示字符的字型码作成一个表（数组），一个表（数组），根据显示字符从

24、表中查找到相应字型码，然后把该字型根据显示字符从表中查找到相应字型码，然后把该字型码输出数码管各个段上，同时数码管的公共端接码输出数码管各个段上，同时数码管的公共端接+5V+5V，此时在数码管上显示，此时在数码管上显示字符字符“2”2”。下面介绍单片机如何控制下面介绍单片机如何控制LEDLED数码管显示字符。数码管显示字符。【例例5-55-5】利用单片机控制一个利用单片机控制一个8 8段段LEDLED数码管先循环显示数码管先循环显示单个偶数：单个偶数：0 0、2 2、4 4、6 6、8 8，再显示单个奇数再显示单个奇数：1 1、3 3、5 5、7 7、9 9，如此反复循环显示。如此反复循环显示

25、。本例原理电路及仿真结果，见本例原理电路及仿真结果，见图图5-65-6。参考程序如下：参考程序如下：图图5-6 控制数码管循环显示单个数字的电路及仿真控制数码管循环显示单个数字的电路及仿真#include reg51.h#include intrins.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define out P0uchar code seg=0 xc0,0 xa4,0 x99,0 x82,0 x80,0 xf9,0 xb0,0 x92,0 xf8,0 x90,0 x01;/共阳极段码表共阳极段码表void delayms

26、(uint);void main(void)uchar i;while(1)out=segi;delayms(900);i+;if(segi=0 x01)i=0;/如段码为如段码为0 x01，表明一个循环显示已结束，表明一个循环显示已结束31void delayms(uint j)/延时函数延时函数uchar i;for(;j0;j-)i=250;while(-i);i=249;while(-i);说明：说明：语句语句“if(segi=0 x01)i=0;”含义：如果欲送出的数组元素为含义：如果欲送出的数组元素为0 x01（数字（数字“9”段码段码0 x90的下一个元素，即结束码），表明一个循

27、环显的下一个元素，即结束码），表明一个循环显示已结束，则示已结束，则i=0，则重新开始循环显示，从段码数组表的第一个则重新开始循环显示，从段码数组表的第一个32元素元素seg0，即段码，即段码0 xc0（数字（数字0）重新开始显示。）重新开始显示。5.3.2 LED5.3.2 LED数码管的数码管的静态显示静态显示与与动态显示动态显示 两种显示方式：两种显示方式：静态显示静态显示和和动态显示动态显示。1.静态显示方式静态显示方式 无论多少位无论多少位LED数码管，都数码管，都同时处于显示状态同时处于显示状态。多位多位LED数码管工作于静态显示方式时，各位共阴极（或共阳极）连接数码管工作于静态显

28、示方式时，各位共阴极（或共阳极）连接在一起并接地（或接在一起并接地（或接+5V）；每位数码管段码线（）；每位数码管段码线（adp）分别与一个）分别与一个8位位I/O口锁存器输出相连。如果送往各个口锁存器输出相连。如果送往各个LED数码管所显示字符的段码一经确数码管所显示字符的段码一经确定，则相应定，则相应I/O口锁存器口锁存器锁存的段码输出将维持不变，直到送入下一个显示字符段码。静态显示方锁存的段码输出将维持不变，直到送入下一个显示字符段码。静态显示方式式显示无闪烁，亮度较高显示无闪烁，亮度较高，软件控制较易。，软件控制较易。图图5-7为为4位位LED数码管静态显示电路，各数码管可独立显示，只

29、要向数码管静态显示电路，各数码管可独立显示，只要向控制各位控制各位I/O口锁存器送相应显示段码，该位就能保持相应的显示字符。口锁存器送相应显示段码，该位就能保持相应的显示字符。这样在同一时间，每一位显示的字符可各不相同。静态显示方式这样在同一时间，每一位显示的字符可各不相同。静态显示方式占用占用I/OI/O口端口线较多口端口线较多。图。图5-7电路，电路，要占用要占用4个个8位位I/O口（或锁存器）。口（或锁存器）。如数如数码管数目增多，则需增加码管数目增多，则需增加I/O口数目。口数目。34图图5-7 4位位LED静态显示的示意图静态显示的示意图 【例例5-6】单片机控制单片机控制2只数码管

30、，只数码管，静态显示静态显示2个数字个数字“27”。原理电原理电路见路见图图5-8。单片机用单片机用P0口与口与P1口口，分别控制加到两个数码管，分别控制加到两个数码管DS0与与DS1的的段码段码，而共阳极数码管，而共阳极数码管DS0与与DS1的公共端（公共阳极端）直接接至的公共端（公共阳极端）直接接至+5V，因此数码管因此数码管DS0与与DS1始终处于导通状态。利用始终处于导通状态。利用P0口与口与P1口带有的锁存口带有的锁存功能，功能，只需向单片机只需向单片机P0口与口与P1口分别写入相应的显示字符口分别写入相应的显示字符“2”和和“7”的段码即可的段码即可。由于一个数码管就占用一个由于一

31、个数码管就占用一个I/O端口。如果数码管数目增多，则需增端口。如果数码管数目增多，则需增加加I/O口，但软件编程要简单的多。口，但软件编程要简单的多。36图图5-8 2位数码管静态显示的原理电路与仿真位数码管静态显示的原理电路与仿真参考程序如下：参考程序如下：#include#include /包含包含80518051单片机寄存器定义的头文件单片机寄存器定义的头文件void void main(voidmain(void)P0=0 xa4P0=0 xa4;/将数字将数字22的段码的段码送送P0P0口口 P1=0 xf8;P1=0 xf8;/将数字将数字77的段码的段码送送P1P1口口 whil

32、e(1)while(1)/无限循环无限循环 ;2.2.动态显示方式动态显示方式 显示位数较多时，静态显示所占的显示位数较多时，静态显示所占的I/OI/O口多，这时常采用动态显示。为口多，这时常采用动态显示。为节省节省I/OI/O口，通常将所有显示器口，通常将所有显示器段码线相应段并联段码线相应段并联在一起，由一个在一起，由一个8 8位位I/OI/O口口控制，各显示位公共端分别由另一单独控制，各显示位公共端分别由另一单独I/OI/O口线控制。口线控制。3839图图5-9 4位位LED数码管动态显示示意图数码管动态显示示意图 图图5-9：4位位8段段LED动态显示器电路示意图。其中单片机发出的段码

33、动态显示器电路示意图。其中单片机发出的段码占用占用1个个8位位I/O（1）端口，而位选控制使用）端口，而位选控制使用I/O（2）端口中）端口中4位口线。位口线。动态显示就是单片机向段码线输出欲显示字符的段码。动态显示就是单片机向段码线输出欲显示字符的段码。每一时刻，只每一时刻，只有有1位位位选线位选线有效，有效，即选中某一位显示，其他各位位选线都无效。每隔一即选中某一位显示，其他各位位选线都无效。每隔一定时间逐位轮流点亮各数码管（扫描方式），由于数码管余辉和人眼的定时间逐位轮流点亮各数码管（扫描方式），由于数码管余辉和人眼的“视觉暂留视觉暂留”作用，只要控制好每位数码管显示时间和间隔，则可造成

34、作用，只要控制好每位数码管显示时间和间隔，则可造成“多多位同时亮位同时亮”的假象，达到同时显示效果。的假象，达到同时显示效果。各位数码管轮流点亮的时间间隔（扫描间隔）应根据实际情况定。发各位数码管轮流点亮的时间间隔（扫描间隔）应根据实际情况定。发光二极管从导通到发光有一定的延时，如果点亮时间太短，发光太弱，光二极管从导通到发光有一定的延时，如果点亮时间太短，发光太弱，40人眼无法看清；时间太长，产生闪烁现象，且此时间越长，占用单片机时间人眼无法看清；时间太长，产生闪烁现象，且此时间越长，占用单片机时间也越多。另外，显示位数增多，也将占用单片机大量时间，因此也越多。另外，显示位数增多，也将占用单

35、片机大量时间，因此动态显示实动态显示实质是以执行程序时间来质是以执行程序时间来换取换取I/O端口减少端口减少。下面是动态显示实例。下面是动态显示实例。【例例5-7】8只数码管，分别只数码管，分别滚动显示单个数字滚动显示单个数字18。程序运行后，单片机。程序运行后，单片机控制左边第控制左边第1个数码管显示个数码管显示1，其他不显示，延时之后，控制左边第，其他不显示，延时之后，控制左边第2个数码管个数码管显示显示1，其他不显示，直至第，其他不显示，直至第8个数码管显示个数码管显示8，其他不显示，反复循环上述过，其他不显示，反复循环上述过程。程。动态显示电路见动态显示电路见图图5-10，P0口口输出

36、输出段码段码，P2口口输出扫描的输出扫描的位控码位控码，通，通过由过由8个个NPN晶体管的晶体管的位驱动电路位驱动电路对对8个数码管位控扫描。即使扫描速度加个数码管位控扫描。即使扫描速度加快，由于是虚拟仿真，快，由于是虚拟仿真，数码管的余辉数码管的余辉也不能像实际电路那样体现出来。如也不能像实际电路那样体现出来。如对本例实际硬件显示电路进行快速扫描，由于对本例实际硬件显示电路进行快速扫描，由于数码管余辉和人眼数码管余辉和人眼“视觉视觉暂留暂留”作用，只要控制好每位数码管显示的时间和间隔，则可造成作用，只要控制好每位数码管显示的时间和间隔，则可造成“多位多位同时亮同时亮”假象，达到同时显示效果。

37、假象，达到同时显示效果。但虚拟仿真做不到这一点。仿真运行下，只能是一位一位点亮显示，但虚拟仿真做不到这一点。仿真运行下，只能是一位一位点亮显示，不能看到同时显示效果，但本例使我们了解动态扫描显示实际过程。如采不能看到同时显示效果，但本例使我们了解动态扫描显示实际过程。如采用实际硬件电路，用软件控制快速扫描，可看到用实际硬件电路，用软件控制快速扫描，可看到“多位同时点亮多位同时点亮”效果效果。42图图5-10 8只数码管分别滚动显示单个数字只数码管分别滚动显示单个数字18参考程序如下：参考程序如下：#include#include#define uchar unsigned char#defin

38、e uint unsigned intuchar code dis_code=0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 x88,0 xc0;/共阳数码管段码表共阳数码管段码表void delay(uint t)/延时函数延时函数uchar i;while(t-)for(i=0;i200;i+);void main()uchar i,j=0 x80;44 while(1)for(i=0;i8;i+)j=_crol_(j,1);/_crol_(j,1)为将对象为将对象j循环左移循环左移1位位 P0=dis_codei;/P0口输

39、出段码口输出段码 P2=j;/P2口输出位控码口输出位控码 delay(180);/延时，控制每位显示的时间延时，控制每位显示的时间 5.4 5.4 单片机控制单片机控制LEDLED点阵显示器显示点阵显示器显示 LED点阵显示器应用非常广泛，在许多公共场合，如商场、银行、点阵显示器应用非常广泛，在许多公共场合，如商场、银行、45车站、机场、医院随处可见。不仅能显示文字、图形，还能播放动画、图像车站、机场、医院随处可见。不仅能显示文字、图形，还能播放动画、图像、视频等信号。、视频等信号。LED点阵显示器分点阵显示器分为为图文显示器图文显示器和和视频显示器视频显示器，有单色显示，还有彩色显有单色显

40、示，还有彩色显示。下面仅介绍单片机示。下面仅介绍单片机如何来控制单色如何来控制单色LED点阵显示器点阵显示器的显示。的显示。5.4.1 LED5.4.1 LED点阵显示器结构与显示原理点阵显示器结构与显示原理 由若干个发光二极管按矩阵方式排列而成。阵列点数可分为由若干个发光二极管按矩阵方式排列而成。阵列点数可分为57、58、68、88点阵点阵；按发光颜色可分为；按发光颜色可分为单色、双色、三色单色、双色、三色；按极性排列可分；按极性排列可分为为共阴极共阴极和和共阳极共阳极。1.LED1.LED点阵结构点阵结构 以以88LED点阵显示器为例，外形见点阵显示器为例，外形见图图5-11，内部结构见，

41、内部结构见图图5-12，由，由64个发光二极管组成，且每个发光二极管是处于个发光二极管组成，且每个发光二极管是处于行线行线（R0R7）和和列线列线（C0C7）之间交叉点上。之间交叉点上。2.LED2.LED点阵显示原理点阵显示原理 显示的字符显示的字符由一个个点亮的由一个个点亮的LED所构成。所构成。由由图图5-125-12点亮点阵中一个发光二极管条件点亮点阵中一个发光二极管条件：对应行为高电平，对应列为：对应行为高电平，对应列为低电平。如在很短时间内依次点亮很多个发光二极管，低电平。如在很短时间内依次点亮很多个发光二极管，LED点阵就可显示点阵就可显示一个稳定字符、数字或其他图形。控制一个稳

42、定字符、数字或其他图形。控制LED点阵显示器显示，实质就是点阵显示器显示，实质就是图图5-115-11 8 88 LED8 LED点阵显示器外形点阵显示器外形 图图5-125-12 8 88LED8LED点阵显示器（共阴极）的结构点阵显示器（共阴极）的结构控制加到行线和列线上编码，控制点亮某些发光二极管（点），从而显示控制加到行线和列线上编码，控制点亮某些发光二极管（点），从而显示出由不同发光点组成的各种字符。出由不同发光点组成的各种字符。1616 LED点阵显示器的结构与点阵显示器的结构与88LED点阵显示模块内部结构及显点阵显示模块内部结构及显示原理是类似的，只不过行和列均为示原理是类似的

43、，只不过行和列均为16。1616是由是由4个个88 LED点阵组点阵组成，且每个发光二极管也是放置在行线和列线的交叉点上，当对应某一列成，且每个发光二极管也是放置在行线和列线的交叉点上，当对应某一列置置0电平，某一行置电平，某一行置1电平时，该发光二极管点亮。电平时，该发光二极管点亮。下面以显示字符下面以显示字符“子子”为例，见为例，见图图5-13。图图5-13 1616 LED点阵显示器显示字符点阵显示器显示字符“子子”显示过程如下：显示过程如下：先给先给LED点阵的点阵的第第1行送高电平行送高电平（行线高电平有效），同时给（行线高电平有效），同时给所有列线所有列线送送高电平（列线低电平有效

44、），从而第高电平（列线低电平有效），从而第1行发光二极管全灭；行发光二极管全灭；延时一段时间后，再延时一段时间后，再给第给第2行送高电平行送高电平，同时给所有列线送，同时给所有列线送“1100 0000 0000 1111”，列线为，列线为0的发光二极管点亮，从而点亮的发光二极管点亮，从而点亮10个发光二极管，显示个发光二极管，显示出汉字出汉字“子子”的第一横；的第一横；延时一段时间后，再给延时一段时间后，再给第第3行送高电平行送高电平，同时加到列线的编码为，同时加到列线的编码为“1111 1111 1101 1111”，点亮，点亮1个发光二极管；个发光二极管；延时一段时间后，再延时一段时间后

45、，再给第给第16行送高电平行送高电平，同时给列线送，同时给列线送“1111 1101 1111 1111”，显示出汉字，显示出汉字“子子”的最下面的一行，点亮的最下面的一行，点亮1个发光二极管。然个发光二极管。然后再重新循环上述操作，利用人眼视觉暂留效应，一个稳定字符后再重新循环上述操作，利用人眼视觉暂留效应，一个稳定字符“子子”显示显示出出 来，见来，见图图5-13。5.4.2 控制控制1616 LED点阵显示屏的案例点阵显示屏的案例 单片机控制单片机控制1616点阵显示屏显示字符案例。点阵显示屏显示字符案例。【例例5-8】如如图图5-14，利用单片机及，利用单片机及 74LS154（4-1

46、6译码器）、译码器）、74LS07、1616 LED点阵显示屏来实现字符显示，编写程序，循环显示字符点阵显示屏来实现字符显示，编写程序，循环显示字符“电子电子技术技术”。图中图中1616 LED点阵显示屏点阵显示屏16行行线行行线R0R15电平，由电平，由P1口低口低4位位经经4-16译码器译码器74HC154的的16条译码输出线条译码输出线L0L15经驱动后的输出来控制。经驱动后的输出来控制。16列列列线列线C0C15的电平由的电平由P0口和口和P2口口控制。剩下问题是如何确定显示字符的控制。剩下问题是如何确定显示字符的点点阵编码阵编码，以及控制好每一屏逐行显示的扫描速度（刷新频率）。，以及

47、控制好每一屏逐行显示的扫描速度（刷新频率）。图图5-145-14 控制控制161616LED16LED点阵显示器（共阴极）显示字符点阵显示器（共阴极）显示字符 参考程序如下：参考程序如下：#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define out0 P0#define out2 P2#define out1 P1void delay(uint j)/延时函数延时函数uchar i=250;for(;j0;j-)while(-i);i=100;uchar code string=/汉字汉字“电电”1616点阵列码

48、点阵列码0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x03,0 xE0,0 x7B,0 xEF,0 x7B,0 xEF,0 x03,0 xE0,0 x7B,0 xEF,0 x7B,0 xEF,0 x7B,0 xEF,0 x03,0 xE0,0 x7B,0 xEF,0 x7F,0 xBF,0 x7F,0 xBF,0 xFF,0 x00,0 xFF,0 xFF/汉字汉字“子子”1616点阵列码点阵列码0 xFF,0 xFF,0 x03,0 xF0,0 xFF,0 xFB,0 xFF,0 xFD,0 xFF,0 xFE,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,

49、0 x7F,0 xDF,0 x00,0 x80,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x5F,0 xFF,0 xBF,0 xFF/汉字汉字“技技”1616点阵列码点阵列码0 xF7,0 xFB,0 xF7,0 xFB,0 xF7,0 xFB,0 x40,0 x80,0 xF7,0 xFB,0 xD7,0 xFB,0 x67,0 xC0,0 x73,0 xEF,0 xF4,0 xEE,0 xF7,0 xF6,0 xF7,0 xF9,0 xF7,0 xF9,0 xF7,0 xF6,0 x77,0 x8F,0 x9

50、5,0 xDF,0 xFB,0 xFF/汉字汉字“术术”的的1616点阵的列码点阵的列码0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFB,0 x7F,0 xF7,0 x7F,0 xFF,0 x00,0 x80,0 x7F,0 xFF,0 x3F,0 xFE,0 x5F,0 xFD,0 x5F,0 xFB,0 x6F,0 xF7,0 x77,0 xE7,0 x7B,0 x8F,0 x7C,0 xDF,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 xFF,0 xFF,;void main()uchar i,j,n;while(1)for(j=0;j4;j+)/共显示共显示4个汉字个汉字 for

51、(n=0;n40;n+)/每个汉字整屏扫描每个汉字整屏扫描40次次 for(i=0;i16;i+)/逐行扫描逐行扫描16行行out1=i%16;/输出行码，输出行码，out0=stringi*2+j*32;/输出列码到输出列码到C0C7，逐行扫描，逐行扫描out2=stringi*2+1+j*32;/输出列码到输出列码到C8C15，逐行扫描，逐行扫描 delay(4);/显示并延时一段时间显示并延时一段时间 out0=0 xff;/列线列线C0C7为高电平，熄灭发光二极管为高电平，熄灭发光二极管 out2=0 xff;/列线列线C8C15为高电平，熄灭发光二极管为高电平，熄灭发光二极管 扫描显

52、示时，单片机通过扫描显示时，单片机通过P1口低口低4位经位经4-16译码器译码器74HC154的的16条译码条译码输出线输出线L0L15经驱动后的输出来控制，经驱动后的输出来控制，逐行为高电平逐行为高电平，来进行扫描。由，来进行扫描。由P0口与口与P2口控制列码的输出，从而显示出某行应点亮的发光二极管。口控制列码的输出，从而显示出某行应点亮的发光二极管。以显示汉字以显示汉字“子子”为例，说明显示过程。由上面程序可看出，汉字为例，说明显示过程。由上面程序可看出，汉字“子子”的的前前3行发光二级管的行发光二级管的列码列码为为“0 xFF,0 xFF,0 x03,0 xF0,0 xFF,0 xFB,

53、”第一行第一行列码为：列码为：“0 xff,0 xff”，由由P0口与口与P2口输出，无点亮的发光二极管。口输出，无点亮的发光二极管。第二行第二行列码为：列码为：“0 x03,0 xf0”，通过，通过P0口与口与P2口输出后，由口输出后，由图图5-13看出，看出，0 x03加到列线加到列线C7 C0的二进制编码为的二进制编码为“0000 0011”，这里要注意加到，这里要注意加到8个个发光二极管上的对应位置。发光二极管上的对应位置。按照按照图图5-12和和图图5-14连线关系，加到从左到右发光二极管应为连线关系，加到从左到右发光二极管应为C0 C7的二进制编码为的二进制编码为“1100 000

54、0”，即最左边的，即最左边的2个发光二极管不亮，个发光二极管不亮，其余的其余的6个发光二极管点亮。个发光二极管点亮。同理，同理，P2口输出的口输出的0 xF0加到列线加到列线C15 C8的二进制编码为的二进制编码为“1111 0000”，即加到，即加到C8 C15的二进制编码为的二进制编码为“0000 1111”，所以第二行的最右，所以第二行的最右边的边的4个发光二极管不亮，如个发光二极管不亮，如图图5-13所示。对应通过所示。对应通过P0口与口与P2口输出加到口输出加到第第3行行16个发光二极管的列码个发光二极管的列码为为“0 xFF,0 xFB,”，对应于从左到右的，对应于从左到右的C0

55、C15的二进制编码为的二进制编码为“1111 1111 1101 1111”，从而第，从而第3行左边数第行左边数第11个发个发光二极管被点亮，其余均熄灭，如光二极管被点亮，其余均熄灭，如图图5-13所示。其余各行点亮的发光二极所示。其余各行点亮的发光二极管，也是由管，也是由1616点阵的列码来决定。点阵的列码来决定。5.5 5.5 单片机控制液晶显示模块单片机控制液晶显示模块1602 LCD1602 LCD的显示的显示 液晶显示器（液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）具有省电、体积小、抗）具有省电、体积小、抗干扰能力强等优点，干扰能力强等优点，LCD显示器分为显示

56、器分为字段型、字符型字段型、字符型和和点阵图形型点阵图形型。（1）字段型）字段型。以长条状组成字符显示，主要用于数字显示，也可用于。以长条状组成字符显示，主要用于数字显示，也可用于显示西文字母或某些字符，广泛用于显示西文字母或某些字符，广泛用于电子表、计算器、数字仪表电子表、计算器、数字仪表中。中。（2）字符型）字符型。专门用于显示字母、数字、符号等。一个。专门用于显示字母、数字、符号等。一个字符由字符由57或或510的点阵组成的点阵组成，在单片机系统中已广泛使用。在单片机系统中已广泛使用。（3）点阵图形型。）点阵图形型。广泛用于图形显示，如广泛用于图形显示，如笔记本电脑笔记本电脑、彩色电视彩

57、色电视和游和游戏机等。它是在平板上排列的多行列的矩阵式的晶格点，点戏机等。它是在平板上排列的多行列的矩阵式的晶格点，点大小大小与与多少多少决定了显示的清晰度。决定了显示的清晰度。5.5.1 LCD 16025.5.1 LCD 1602液晶显示模块简介液晶显示模块简介 单片机系统中常用的字符型液晶显示模块。由于单片机系统中常用的字符型液晶显示模块。由于LCD显示面板较为脆弱显示面板较为脆弱，厂商已将，厂商已将LCD控制器、驱动器、控制器、驱动器、RAM、ROM和液晶显示器用和液晶显示器用PCB连接连接到一起，称为到一起，称为液晶显示模块液晶显示模块（LCd Module，LCM），），购买现成的

58、即可。单购买现成的即可。单片机只需向片机只需向LCD显示模块显示模块写入写入相应相应命令命令和和数据数据就可显示需要的内容。就可显示需要的内容。1 1字符型液晶显示模块字符型液晶显示模块LCD 1602LCD 1602特性与引脚特性与引脚 字符型字符型LCD模块常用的有模块常用的有16字字1行、行、16字字2行、行、20字字2行、行、20字字4行等模块，型号常用行等模块，型号常用1602、1604、2002、2004来表示，其中来表示，其中为商标名称，为商标名称，16代表液晶显示器每行可显代表液晶显示器每行可显示示16个字符，个字符，02表示显示表示显示2行。行。LCD1602内有内有字符库字

59、符库ROM(CGROM)，能显示出，能显示出192个字符个字符（57点阵点阵），如），如图图5-15所示。所示。图图5-15 ROM字符库的内容字符库的内容 由字符库可看出显示器显示的数字和字母部分代码，恰是由字符库可看出显示器显示的数字和字母部分代码，恰是ASCII码码表中表中编码。编码。单片机控制单片机控制LCD 1602显示字符，只需将显示字符，只需将待显示字符的待显示字符的ASCII码码写入显示写入显示数据存储器数据存储器（DDRAM），内部控制电路就可将字符在显示器上显示出来。），内部控制电路就可将字符在显示器上显示出来。例如，例如，显示显示字符字符“A”，单片机只需将字符，单片机只

60、需将字符“A”的的ASCII码码41H写入写入DDRAM，控制电路就会将对应的字符库，控制电路就会将对应的字符库ROM（CGROM）中的字符）中的字符“A”的的点阵数据点阵数据找出来显示在找出来显示在LCD上。上。模块内有模块内有80字节数据显示字节数据显示RAM(DDRAM)，除显示，除显示192个字符（个字符（57点点阵）的阵）的字符库字符库ROM(CGROM)外，还有外，还有64字节字节的的自定义字符自定义字符RAM(CGRAM)，用户可自行定义，用户可自行定义8个个57点阵字符点阵字符。(a)LCD 1602的外形 (b)LCD 1602的引脚图图5-165-16 LCD 1602 L

61、CD 1602外形及引脚外形及引脚LCD 1602工作电压工作电压4.55.5V，典型，典型5V，工作电流，工作电流2mA。标准的。标准的14引脚（引脚（无背光）或无背光）或16个引脚（有背光）的外形及引脚分布如个引脚（有背光）的外形及引脚分布如图图5-16所示。所示。引脚包括引脚包括8条数据线、条数据线、3条控制线条控制线和和3条电源线条电源线，见，见表表5-2。通过单片机。通过单片机向模块写入命令和数据，就可对显示方式和显示内容做出选择。向模块写入命令和数据，就可对显示方式和显示内容做出选择。2LCD1602字符的显示及命令字字符的显示及命令字 显示字符首先要解决显示字符首先要解决待显示字

62、符的待显示字符的ASCII码产生码产生。用户只需在。用户只需在C51程序程序中写入欲显示的字符常量或字符串常量，中写入欲显示的字符常量或字符串常量，C51程序在程序在编译后编译后会自动生成其标会自动生成其标准的准的ASCII码码，然后将生成的，然后将生成的ASCII码送入显示用数据存储器码送入显示用数据存储器DDRAM，内，内部控制电路就会自动将该部控制电路就会自动将该ASCII码对应的字符在码对应的字符在LCD1602显示出来。显示出来。让液晶显示器显示字符，首先对其进行让液晶显示器显示字符，首先对其进行初始化设置初始化设置：对：对有、无光标、光有、无光标、光标移动方向、光标是否闪烁及字符移

63、动方向等标移动方向、光标是否闪烁及字符移动方向等进行设置，才能获得进行设置，才能获得所需显所需显示效示效果。果。对对LCD 1602的的初始化初始化、读、写、光标设置、显示数据的指针设置等，、读、写、光标设置、显示数据的指针设置等，都是单片机向都是单片机向LCD 1602写入命令字写入命令字来实现。命令字见来实现。命令字见表表5-3。表表5-3中中11个命令个命令功能说明如下：功能说明如下：命令命令1：清屏，光标返回地址清屏，光标返回地址00H位置（显示屏的左上方）。位置（显示屏的左上方）。命令命令2：光标返回到地址光标返回到地址00H位置（显示屏的左上方）。位置（显示屏的左上方）。命令命令3

64、：光标和显示模式设置。光标和显示模式设置。I/D地址指针加地址指针加1或减或减1选择位。选择位。I/D=1，读或写一个字符后地址指针，读或写一个字符后地址指针加加1；I/D=0，读或写一个字符后地址指针，读或写一个字符后地址指针减减1。S屏幕上所有字符移动方向是否有效的控制位。屏幕上所有字符移动方向是否有效的控制位。S=1，当写入一字符时，整屏显示左移（当写入一字符时，整屏显示左移（I/D=1）或右移（）或右移（I/D=0）；）；S=0，整屏显示不移动。整屏显示不移动。命令命令4：显示开显示开/关及光标设置。关及光标设置。D屏幕整体显示控制位，屏幕整体显示控制位，D=0关显示，关显示，D=1开

65、显示。开显示。C光标有无控制位，光标有无控制位，C=0无光标，无光标，C=1有光标。有光标。B光标闪烁控制位，光标闪烁控制位，B=0不闪烁，不闪烁，B=1闪烁。闪烁。命令命令5：光标或字符移位。光标或字符移位。S/C光标或字符移位选择控制位。光标或字符移位选择控制位。0：移动光标，移动光标，1：移动显示的字符。移动显示的字符。R/L移位方向选择控制位。移位方向选择控制位。0：左移，左移，1：右移，右移，命令命令6：功能设置命令。功能设置命令。DL传输数据的有效长度选择控制位。传输数据的有效长度选择控制位。1：8位位数据线接口；数据线接口；0：4位位数数据线接口。据线接口。N显示器行数选择控制位

66、。显示器行数选择控制位。0：单行显示，单行显示，1：两行显示。两行显示。F字符显示的点阵控制位。字符显示的点阵控制位。0：显示显示57点阵字符，点阵字符，1：显示显示510点阵点阵字符。字符。命令命令7：CGRAM地址设置。地址设置。命令命令8：DDRAMDDRAM地址设置地址设置。LCDLCD内部有一个数据地址指针，用户可通过它内部有一个数据地址指针，用户可通过它访问内部访问内部全部全部8080字节的字节的数据显示数据显示RAMRAM。命令格式命令格式：80H+80H+地址码地址码。其中，。其中，80H80H为命令码。为命令码。命令命令9 9：读忙标志或地址。读忙标志或地址。BF BF忙标志。忙标志。1:1:LCDLCD忙，此时忙，此时LCDLCD不能接受命令或数据；不能接受命令或数据；0:0:表示表示LCDLCD不忙不忙。命令命令1010：写数据。写数据。命令命令1111：读数据。读数据。例如例如，将显示模式设置为，将显示模式设置为“16162 2显示，显示，5 57 7点阵，点阵，8 8位数据接口位数据接口”，只，只需要向需要向16021602写入写入光标和显示模式设置命令光标和