什么是单片机的键盘接口与LED显示器接口技术

在单片机应用系统中，常常需要人机对话，因而功能开关、拨码器、键盘、显示器和打印机等输入/输出设备就必不可少，本文将介绍一些外部设备及它们与单片机的接口技术。

键盘接口

键盘实际上是由排列成矩阵形式的一系列按键开关组成的，用户通过键盘可以向 CPU 输入数据、地址和命令。

键盘按其结构形式可分为编码式键盘和非编码式键盘两类。

单片机系统中普遍使用非编码式键盘，这类键盘主要解决以下几个问题：

① 键的识别;

② 如何消除键的抖动;

③ 键的保护。

1. 非编码式键盘工作原理

非编码式键盘识别按键的方法有两种：一是行扫描法，二是线反转法。

1) 行扫描法

通过行线发出低电平信号，如果该行线所连接的键没有按下的话，则列线所接的端口得到的是全“1”信号，如果有键按下的话，则得到非全“1”信号。

为了防止双键或多键同时按下，往往从第 0 行一直扫描到最后 1 行，若只发现 1 个闭 合键，则为有效键，否则全部作废。

找到闭合键后，读入相应的键值，再转至相应的键处理程序。

2) 线反转法

线反转法也是识别闭合键的一种常用方法，该法比行扫描速度快，但在硬件上要求行线与列线外接上拉电阻。

先将行线作为输出线，列线作为输入线，行线输出全“0”信号，读入列线 的值，然后将行线和列线的输入、输出关系互换，并且将刚才读到的列线值从列线所接的端口输出，再读取行线的输入值。那么在闭合键所在的行线上值必为 0 。这样，当一个键被按下时，必定 可读到一对唯一的行列值。

2.键盘接口电路

图 7.26 是采用 8155 接口芯片构成 8×4 键盘的接口电路，其中 A 口为输出，作为行线;C 口为输入，作为列线。

图 7.26 采用 8155 的键盘接口电路

1.LED 显示器结构与原理

LED 显示器由 7 条发光二极管组成显示字段，有的还带有一个小数点 dp 。将 7 段发光二极管阴极连在一起，称为共阴接法，当某个字段的阳极为高电平时，对应的字段就点亮。共阳接法是将 LED 的所有阳极并接后连到+5V 上，当某一字段的阴极为 0 时，对应的字段就点亮。如图 7.27 所示。

图 7.27 7 段 LED 数码显示器

点亮 LED 显示器有静态和动态两种方法。所谓静态显示，就是显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止，这种方式，每一显示位都需要一个 8 位输出口控制，占用硬件较多，一般仅用于显示器位数较少的场合。

所谓动态显示，就是一位一位地轮流点亮各位显示器。对每一位显示器而言，每隔一段时间点亮一次。显示位的亮度既跟导通电流有关，也和点亮时间与间隔时间的比例有 。动态显示器因其硬件成本较低而常常采用。

为了显示字符，要为 LED 显示器提供显示段码(或称字形代码)， 组成一个“8”字形 的 7 段，再加上 1 个小数点位，共计 8 段，因此提供 LED 显示器的显示段码为 1 个字节。各段码位的对应关系如下：

用 LED 显示器显示十六进制数和空白及 P 的显示段码，如表 7.8 所示。

2.LED 显示器接口电路

图 7.28 为 6 位共阴显示器和 8155 的接口逻辑。8155 的 A 口作为扫描 口，经反相驱动器 7545N 接显示器公共极，B 口作为段数据口，经同相驱动器 7407 接显示器的各段。

图 7.28 6 位动态显示器接口

设 8031RAM 中有 6 个显示缓冲单元 79H~7EH ，分别存放 6 位显示器的显示数据。 8155 的 A 口扫描输出总有一位为高电平，8155 的 B 口输出相应位的显示数据的段数据，使某一位显示出一个字符，其余位为暗，依次改变 A 口输出的高电平位及 B 口输出对应的段数据，6 位显示器就显示出缓冲器的显示字符。显示程序流程如图 7.29 所示。

图 7.29 显示子程序流程图