12~13年度阶段2第4次课 - 1显示与键盘控制电路

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,电子工程设计,I-2,,显示与键盘控制电路设计与实现,显示与键盘控制电路设计与实现,一,.,基本要求,1. 4,位,7,段数码显示，前,3,位含小数点,2. 0 ~ 9,数字输入键及若干功能设置按键控制,3.,独立电路板安装结构,2.1 LED,数码显示器内部电路,a,b,c,d,e,f,g,dp,1,2,3,4,5,10,9,8,7,6,e,d,Vcc,c,dp,g,f,Vcc,a,b,1,2,3,、,8,4,5,10,9,7,6,e,d,c,dp,b,a,f,g,1,2,4,5,10,9

2、,7,6,e,d,c,dp,b,a,f,g,3,、,8,共阳,共阴,二,.,显示电路基本原理,本实验中用到,2,位数码管,2.2,用,74LS273,设计显示数据输出电路,显示数据输出,74LS273,输出,P2.0,（,A8,）,D0~D7,显示内容刷新,Q1~Q8,Q1~Q8,74LS273,C8051F023,74LS32,数码管,“静态”缺陷,：,芯片较多、影响总线驱动,2.3.1.,静态,扫描显示控制电路,2.3,基本显示控制电路,,二次译码,,单片机板,AT89C51,（,PDF,：,Rev. 0265G–02/00,，第,13,页,）,CS,2.3.2.,动态,扫描显示控制电路,

3、驱动,驱动,驱动,驱动,C8051,,F023,74LS32,74LS273,原理图,Q1~Q8,LED1,LED2,LED3,LED4,LED1,LED2,LED3,LED4,P30,P31,P32,P33,<20mS,时序图,“动态”缺陷,：,需外加驱动、程序控制麻烦（必须,20ms,以内写,4,次数）、瞬间点亮,LED,（,LED,的频繁开关影响电源，造成冲激，对模拟电路不利）,,,,,,,,,,,,,,,,,显示控制电路方案,对比,,静态显示电路方案,：使用的元件多，成本相对较高。每位独立控制，程序设计比较简单，适用于显示位数较少的场合。采用此方案。,,动态显示电路方案,：电路简单，成

4、本低，控制程序复杂，适用于显示位数较多的场合。,三,.,按键控制电路基本原理,3.1,轻触按键内部电路,,实物外形示意,,内部电路,电路符号,3.2,用,74LS244,设计键盘状态读入电路,键盘状态,74LS244,输出,P2.0,（,A8,）,键盘状态读入,74LS244,C8051F023,74LS32,AT89C51,（,PDF,：,Rev. 0265G–02/00,，第,12,页,）,最大值：,252ns,,最小值：,0ns,,最大值：,97ns,12 MHz Oscillator,3.3,基本键盘状态读取方式,3.3.1,按键状态,直接读取,电路,,单片机板,,二次译码,3.3.2

5、,阵列式键盘及其状态读取电路,·,,阵列式键盘电路工作原理,S1,S2,S3,S4,R1,R2,R3,R4,K0,K1,K2,K3,K7,K11,K15,K14,K13,K12,K8,K9,K10,K6,K5,K4,原理图,R1,R2,R3,R4,S1~S4,时序图,,,,,D0~D7,D0~D7,P2.0,P2.0,D0~D7,R1~R4,S1~S4,1Y1~1Y4,74LS244,74LS273,原理图,时序图,74LS32,·,,阵列式键盘电路设计参考,键盘实现方案一：,先写后读,键盘实现方案二：,仅读操作,R1,,R2,,R3,,R4,调试代码,,直读键盘电路方案,：按键较多时，成本高

6、，控制程序较简单，适用于按键较少的场合。,,矩阵键盘电路方案,：按键较多时，成本低，控制程序较直读电路复杂，适用于显示位数较多的场合。采用此方案。,按键状态读取方案,对比,四,.,显示控制与按键状态读取集成电路方案,显示控制电路,键盘控制电路,译码电路,4.1.,电路方案方框图,4.2.,安装结构,+5V,+5V,,ALE,RST,WR,D0,RD,D1,A4,D2,A3,D3,A2,D4,A1,D5,C4,D6,C3,D7,C2,,C1,GND,GND,,,显示键盘电路,,,,,ROW5,ROW5,ROW4,ROW4,LINE1,LINE1,LINE2,LINE2,ROW3,ROW3,ROW

7、2,ROW2,LINE3,LINE3,ROW1,ROW1,LINE4,LINE4,,,,,,显示,键盘,板,电路板母版,图,显示板焊接参考图,1.,显示电路模块调试,汇编程序,$include (C8051F020.inc),,DP_DATA1 EQU 000H,,DP_DATA2 EQU 100H,,DP_DATA3 EQU 200H,,DP_DATA4 EQU 300H,,,清除显示；,,MAIN: LCALL Init_Device,,CLR A,,MOV DP

8、TR,#DP_DATA1,,MOVX @DPTR,A,,MOV DPTR,#DP_DATA2,,MOVX @DPTR,A,,,七,.,使用集成调试环境调试显示电路模块,MOV DPTR,#DP_DATA3,,MOVX @DPTR,A,,MOV DPTR,#DP_DATA4,,MOVX @DPTR,A,,显示数据寄存器,R7,清,0,；,,MOV R7,#0H,,,显示数据加,1,；,,LOOP: INC R7,,,数据合理性检查（应该小于,10,）；,,MOV A,R7,,,小

9、于,10,继续处理；,,CJNE A,#10,L1,,,否则，显示数据寄存器清,0,；,,MOV R7,#0H,,CLR A,二进制数值转换为显示段码（换码）；,,L1: CALL DECODE,,,显示段码数据送第一位数码管显示数据所存器；,,MOV DPTR,#DP_DATA1,,MOVX @DPTR,A,,延时等待；,,CALL DELAY,,,显示数据加,1,；,,INC R7,,,数据合理性检查（应该小于,10,）；,,,MOV A,R7,,,小于,10,继续处理；,,,CJNE

10、 A,#10,L2,,,否则，显示数据寄存器清,0,；,,,MOV R7,#0H,,CLR A,,,二进制数值转换为显示段码（换码）；,,L2: CALL DECODE,,,显示段码数据送第二位数码管显示数据所存器；,,,MOV DPTR,#DP_DATA2,,MOVX @DPTR,A,,,延时等待；,,CALL DELAY,,,显示数据加,1,；,,INC R7,,,数据合理性检查（应该小于,10,）；,,MOV A,R7,,,小于,10,继续处理；,,,CJNE A,#10,L3,,,否则，

11、显示数据寄存器清,0,；,,,MOV R7,#0H,,CLR A,二进制数值转换为显示段码（换码）；,,L3: CALL DECODE,,,显示段码数据送第三位数码管显示数据所存器；,,,MOV DPTR,#DP_DATA3,,MOVX @DPTR,A,,延时等待；,,,CALL DELAY,,,显示数据加,1,；,,INC R7,,,数据合理性检查（应该小于,10,）；,,MOV A,R7,,,小于,10,继续处理；,,,CJNE A,#10,L4,,,否则，显示数据寄存器清,0,；,,,MOV

12、 R7,#0H,,CLR A,二进制数值转换为显示段码（换码）；,,L4: CALL DECODE,,,显示段码数据送第四位数码管显示数据所存器；,,,MOV DPTR,#DP_DATA4,,MOVX @DPTR,A,,,延时等待；,,,CALL DELAY,,,返回；,,JMP LOOP,,二进制数值转换为显示段码（换码）；,,,段码表头（,#TAB,）送数据指针,DPTR;,,DECODE: MOV DPTR,#TAB,,,以显示数据作变址以段码表头作基址取段码；,,MOVC A,@A+DPTR,,RE

13、T,延时等待；,,DELAY: MOV R5,#00H,,D1: MOV R6,#0H,,DJNZ R6,$,,DJNZ R5,D1,,RET,,,,显示段码表；,,TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,099H,,DB 092H,082H,0F8H,080H,090H,,$include (Init_Device.inc),,END,LOOP,L1,L2,,N,N,Y,Y,2.,显示电路模块汇编调试程序流程图,L3,L4,LOOP,N,N,Y,Y,3.,显示电路模块调试,C,程序,#include "C8051F020.h",

14、,#include ",absacc.h,",,#include ",data_define.c,",,,#define DP1 XBYTE[0x0000],,#define DP2 XBYTE[0x0001],,#define DP3 XBYTE[0x0002],,#define DP4 XBYTE[0x0003],,#define TIMER 0x8000,,,#include ",Init_Device.c,",,,unsigned char table[] = {0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,,,0x92,0x82,0x

15、F8,0x80,0x90};,,,void,delay(void,);,,void,display(unsigned,char x, y);,void,main(void,),,{,,unsigned char i = 0, num = 0;,,,Init_Device,();,,DP1 = DP2 = DP3 = DP4 = !i;,,,while( 1 ) {,,for( num=0; num<9; ++num ) {,,i++;,,if( i <= 4 ),,,display(i,, num);,,else {,,i = 1;,,,display(i,, num);,,},,delay(

16、);,,},,},,},void,display(unsigned,char x, y),,{,,if( x == 1 ),,DP1 =,table[y,];,,else if( x == 2 ),,DP2 =,table[y,];,,else if( x == 3),,DP3 =,table[y,];,,else,,DP4 =,table[y,];,,},,,,void,delay(void,),,{,,unsigned,int,i;,,for( i=0; i

17、显示板,5.,显示模块故障检测方法,,运行显示模块测试程序，如果电路工作正常，在,4,个数码管上应有,数字,0-9,滚动显示。否则，说明电路存在故障，可以根据故障现象，按照下面的方法进行检查。,·,全黑,---,数码管,未接电源,---,74LS237,未接电源或地,---,74LS237,触发控制信号,（,CK,）,不正常,---,数据线全部漏接,·,全亮,---,74LS237,的,CLR,引脚未接高电平,·,乱显示且无规律、无变化,---,74LS237,触发控制信号,（,CK,）,不正常,·,显示不正确，但有变化,---,数据线顺序接错,·,,74LS237,触发控制信号,（,CK,）

18、,故障,---,信号线漏接,---,无信号,·,,74LS237,触发控制信号线上无信号,---,WR,信号线漏接或信号线无信号,---,二次译码信号线漏接或信号线无信号,·,,WR,信号线上无信号,---,逆向检查至单片机板,WR,引脚,·,,二次译码信号线上无信号,---,一次译码信号线漏接或信号线上无信号,---,二次译码电路,74LS138,的,E2,、,E3,连接错误,---,二次译码电路,74LS138,漏接电源或地线,---,地址信号（,,74LS138,,的,A,、,B,、,C,输入）不正常,·,,一次译码信号线上无信号,---,逆向检查至一次译码,74LS138,相应引脚,·

19、,,地址信号不正常,---,逆向检查至单片机,,P2,,口,---,访问地址错误,---,访问地址错误,---,访问地址错误,1.,键盘控制模块,调试,汇编程序,$include (C8051F020.inc),,KEY_WRITE EQU 400H,,KEY_READ EQU 500H,,DP_DATA1 EQU 000H,,DP_DATA2 EQU 100H,,,L_BUF EQU 30H,,R_BUF EQU 31H,,,清除显示；,,LCALL Init_Device,,,MOV

20、 A,#0FFH,,MOV DPTR,#DP_DATA1,,MOVX @DPTR,A,,MOV DPTR,#DP_DATA2,,MOVX @DPTR,A,八,.,使用集成调试环境调试显示键盘模块,,R7,作为行键值计数器，并且清,0,；,,LOOP: MOV R7,#0,,INC R7,,,当前行键值为,1,，第一行线送低电平 ；,,,,MOV A,#0FEH,,MOV DPTR,#KEY_WRITE,,MOVX @DPTR,A,,,读列键值；,,,MOV DPTR,#K

21、EY_READ,,MOVX A,@DPTR,,,屏蔽列键值数据高,3,位，并更改为正逻辑；,,,ORL A,#0E0H,,CPL A,,,没有键按下转第二行按键检查；,,,JZ JP3,,列键值数据处理计数器,R5,送数据处理次数,5,；,,,MOV R5,#5,,,列键值数据寄存器,R6,清,0,；,,,MOV R6,#0,,,列键值数据处理,—,列键值寄存器加,1,；,,JP1: INC R6,,,列键值数据右移,1,位；,,,RRC A,,,移出位为,1,转键值显示处理；,,,J

22、C JP2,,,否则，检查是否处理的是最后,1,位数据（,R5=0,）,;,,,否，继续处理后面的数据位；,,,DJNZ R5,JP1,,,是，转第二行按键检查；,,,JMP JP3,,键值显示处理；,,行键值（,R7,）送行键值数据缓冲器,L_BUF,,JP2: MOV L_BUF,R7,,,列键值（,R6,）送列键值数据缓冲器,R_BUF,,MOV R_BUF,R6,,,行列键值显示；,,,CALL DISPLAY,,CALL DELAY,,,,,第二行按键检查；,,JP3: INC R7,,,当前行键值为,2,，第

23、二行线送低电平 ；,,,,MOV A,#0FDH,,MOV DPTR,#KEY_WRITE,,MOVX @DPTR,A,,读列键值；,,,MOV DPTR,#KEY_READ,,MOVX A,@DPTR,,,屏蔽列键值数据高,3,位，并更改为正逻辑；,,,ORL A,#0E0H,,CPL A,,,没有键按下转第三行按键检查；,,,JZ JP6,,,列键值数据处理计数器,R5,送数据处理次数,5,；,,,MOV R5,#5,,,列键值数据寄存器,R6,清,0,；,,,MOV R6,#0,,,列键值数据处理,—,列键值寄存器加,1,；,,JP4: INC R6

24、,,,列键值数据右移,1,位；,,,RRC A,,移出位为,1,转键值显示处理；,,,JC JP5,,,否则，检查是否处理的是最后,1,位数据（,R5=0,）,;,,,否，继续处理后面的数据位；,,,DJNZ R5,JP4,,,是，转第三行按键检查；,,,JMP JP6,,,,,键值显示处理；,,行键值（,R7,）送行键值数据缓冲器,L_BUF,,,JP5: MOV L_BUF,R7,,,列键值（,R6,）送列键值数据缓冲器,R_BUF,,MOV R_BUF,R6,,,行列键值显示；,,,CALL DISPLAY,,CALL DELAY,,第三行按键检查；,,JP6:

25、 INC R7,,,当前行键值为,3,，第三行线送低电平 ；,,,,MOV A,#0FBH,,MOV DPTR,#KEY_WRITE,,MOVX @DPTR,A,,,读列键值；,,,MOV DPTR,#KEY_READ,,MOVX A,@DPTR,,,屏蔽列键值数据高,3,位，并更改为正逻辑；,,,ORL ACC,#0E0H,,CPL A,,,没有键按下转第四行按键检查；,,,JZ JP9,,,列键值数据处理计数器,R5,送数据处理次数,5,；,,,MOV R5,#5,,列键值数据寄存器,R6,清,0,；,,,,,MOV R6,#0,,,列键值数据处理,—

26、,列键值寄存器加,1,；,,JP7: INC R6,,,列键值数据右移,1,位；,,,RRC A,,,移出位为,1,转键值显示处理；,,,JC JP8,,,否则，检查是否处理的是最后,1,位数据（,R5=0,）,;,,,否，继续处理后面的数据位；,,,DJNZ R5,JP7,,,是，转第四行按键检查；,,,JMP JP9,,,键值显示处理；,,行键值（,R7,）送行键值数据缓冲器,L_BUF,,JP8: MOV L_BUF,R7,,,列键值（,R6,）送列键值数据缓冲器,R_BUF,,MOV R_BUF,R6,,,行列键值显示；,,,CALL DISPLAY,

27、,CALL DELAY,,,,第四行按键检查；,,,JP9: INC R7,,,当前行键值为,4,，第四行线送低电平 ；,,,,MOV A,#0F7H,,MOV DPTR,#KEY_WRITE,,MOVX @DPTR,A,,读列键值；,,,MOV DPTR,#KEY_READ,,,MOVX A,@DPTR,,,屏蔽列键值数据高,3,位，并更改为正逻辑；,,,ORL A,#0E0H,,CPL A,,,没有键按下返回；,,,JZ JP12,,,列键值数据处理计数器,R5,送数据处理次数,5,；,,,MOV R5,#5,,,列键值数据寄存器,R6,清,0,；,,,,MOV

28、R6,#0,,,列键值数据处理,—,列键值寄存器加,1,；,,JP10: INC R6,,,列键值数据右移,1,位；,,,RRC A,,移出位为,1,转键值显示处理；,,,JC JP11,,,否则，检查是否处理的是最后,1,位数据（,R5=0,）,;,,,否，继续处理后面的数据位；,,,DJNZ R5,JP10,,,返回；,,,JMP JP12,,,,键值显示处理；,,行键值（,R7,）送行键值数据缓冲器,L_BUF,,JP11: MOV L_BUF,R7,,,列键值（,R6,）送列键值数据缓冲器,R_BUF,,MOV R_BUF,R6,,,行列键值显示；,

29、,,CALL DISPLAY,,CALL DELAY,,返回；,,JP12: JMP LOOP,,,,行键值显示；,,DISPLAY: MOV A,L_BUF,,,行键值换码；,,L1: CALL DECODE,,,行键值段码送显示；,,MOV DPTR,#DP_DATA1,,MOVX @DPTR,A,,,列键值显示；,,MOV A,R_BUF,,,列键值换码；,,L2: CALL DECODE,,列键值段码送显示；,,,MOV DPTR,#DP_DATA2,,MOVX @DPTR,A,,RET,,,,,行列键值换码程序

30、；,,DECODE: MOV DPTR,#TAB,,MOVC A,@A+DPTR,,RET,,$include (Init_Device.inc),,END,2.,键盘控制模块汇编调试程序流程图,3.,键盘控制模块调试,C,程序,#include "C8051F020.h",,#include ",absacc.h,",,#include ",data_define.c,",,#include ",Init_Device.c,”,,#define DP1 XBYTE[0x0000],,#define DP2 XBYTE[0x0001],,#def

31、ine KEY_WR XBYTE[0x0002],,#define KEY_RD XBYTE[0x0003],,#define linescan1 0xfe,,#define linescan2 0xfd,,#define linescan3 0xfb,,#define linescan4 0xf7,,#define TIMER 0x8000,,,unsigned char table[] = {0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,,,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};,,,void,display(unsigne

32、d,char x, y){,,DP1 =,table[x,];,,DP2 =,table[y,];,,},键盘实现方案一,,,,写,读,,void,main(void,) {,,unsigned char,l_val,,,r_val,,,r_state,, temp,,conter,;,,DP1 = DP2 = 0xff;,,,Init_Device,();,,while( 1 ) {,,for(,l_val,= 1;,l_val,< 5; ++,l_val,) {,,switch(,l_val,) {,,case 1: KEY_WR = linescan1; break;,,case 2:

33、 KEY_WR = linescan2; break;,,case 3: KEY_WR = linescan3; break;,,default: KEY_WR = linescan4;,,},,,r_state,= ~KEY_RD ,,if(,r_state,!= 0 ) {,,for(,conter,=1,,r_val,=1, temp=1;,,,conter,<6;,,++,conter,, ++,r_val,, temp=,temp,<<1 ) {,,if( (,r_state&temp,) != 0 ),,,display(l_val,,,r_val,);,,},,},,},,},,},判定,4.,键盘控制电路模块调试电路组成,JTAG,适配器,单片机板,C8051F,电路模块,电源板,键盘及显示板,键盘,5.,键盘控制电路模块故障检测方法,,运行键盘控制电路的测试程序，如果电路工作正常，在键盘上每按,1,个键，都会通过,2,位数码显示管，显示相应的行编码和列编码。否则，说明电路存在故障，有下面多种原因。,·,扫描数据锁存电路和状态读入电路,---,选通信号工作不正常,---,数据线漏接或错接,---,电源及地线漏接或错接,---,上拉电阻漏接或错接,·,键盘电路,---L,线和,R,线漏接或错接,