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1、增强型8051单片机原理与应用增强型8051片机应用系统设计增强型8051单片机原理与应用目录1STC11F08XE单片机常用接口设计单片机常用接口设计2串行总线接口技术与应用设计串行总线接口技术与应用设计3智能小车的软智能小车的软/硬件设计硬件设计4步进电动机应用的软步进电动机应用的软/硬件设计硬件设计增强型8051单片机原理与应用1STC11F08XE单片机常用接口设计1.1键盘接口与应用实例键盘接口与应用实例1.2LED数码显示接口与应用实例数码显示接口与应用实例1.3LCD显示接口与应用实例显示接口与应用实例增强型8051单片机原理与应用1.1键盘接口与应用实例1.键盘工作原理（1）按
2、键的分类按照结构原理，按键可分为两类，一类是触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关等；另一类是无触点式开关按键，如电气式按键，磁感应按键等。前者造价低，后者寿命长。目前，微机系统中最常见的是触点式开关按键。按照接口原理，按键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。增强型8051单片机原理与应用（2）键输入原理在单片机应用系统中，除了复位按键有专门的复位电路及专一的复位功能外，其它按键都是以开关状态来设置控制功能或输入数据的。当所设置的功能键或数字键按下时，计算机
3、应用系统应完成该按键所设定的功能，键信息输入是与软件结构密切相关的过程。对于一组键或一个键盘，总有一个接口电路与CPU相连。CPU可以采用查询或中断方式了解有按键输入，并检查是哪一个键按下，将该键键号送入累加器ACC，然后通过跳转指令转入执行该键的功能程序，执行完后再返回主程序。增强型8051单片机原理与应用（3）按键的抖动处理当按键被按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。其抖动过程如图11.1所示，抖动时间的长短与开关的机械特性有关，一般为510ms。图10.1按键触点的机械抖动增强型8051单片机原理与应用在触点抖动期间检测按键的通与
4、断状态，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。为了保证CPU能够对键闭合地正确判定，必须采取去抖的措施。去抖可以采用硬件和软件两种方法。增强型8051单片机原理与应用硬件方法是：在按键输入通道上加上去抖动电路。如图10.2所示R-S触发器就是一个常用的去抖电路。图图10.2双稳态去抖电路双稳态去抖电路增强型8051单片机原理与应用软件方法是：在检测到有按键按下时，执行一个10ms左右的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，若仍保持闭合状态电平，则确认该键处于闭合状态。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
5、的影响。由于人的按键速度与单片机的执行速度相比要慢很多，因此，软件延时的方法在技术上完全可行，而且更加经济实惠，所以被越来越多地采用。增强型8051单片机原理与应用（4）按键编码一组按键或键盘都要通过I/O口线查询按键的开关状态。根据键盘结构的不同，采用不同的编码。无论有无编码，以及采用什么编码，最后都要转换成为与累加器中数值相对应的键值，以实现按键功能程序的跳转。增强型8051单片机原理与应用（5）编制键盘程序一个完善的键盘控制程序应具备以下功能：1)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。2)有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
6、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。3)准确输出按键值（或键号），以满足跳转指令要求。增强型8051单片机原理与应用2.独立式按键单片机控制系统中，如果只有几个功能键，可采用独立式按键结构。（1）独立式键盘结构独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。独立式按键的典型应用如图11.3所示。增强型8051单片机原理与应用独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，因此，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用。图图10.3独立式按键电路独立式按键
7、电路增强型8051单片机原理与应用（2）独立式键盘软件设计如图10.3所示，用51系列单片机的P1口为独立式键盘的接口，8个按键分别为K0K7,对应的处理程序分别为：PRM0PRM7，设计一个应用程序。分析：在程序中读入P1口状态，再分别判断P1口各位状态，如果某位为“1”，说明该位连接的按键没有被按下，继续判断下一位；若该位为“0”，则说明该键被按下，转去执行相应的程序。增强型8051单片机原理与应用程序清单：#defineucharunsignedchar#include/*键盘扫描子程序voidkeys()ucharkeyc;P1=0 xff;/置置P1口输入状态口输入状态keyc=P1
8、;/读入P1口状态增强型8051单片机原理与应用if(keyc=0 xfe)/K0键操作程序elseif(keyc=0 xfd)/K1键操作程序P0=0 xfd;增强型8051单片机原理与应用elseif(keyc=0 xfb)/K2键操作程序elseif(keyc=0 xf7)/K3键操作程序增强型8051单片机原理与应用elseif(keyc=0 xef)/K4键操作程序P0=0 xef;elseif(keyc=0 xdf)/K5键操作程序增强型8051单片机原理与应用elseif(keyc=0 xbf)/K6键操作程序P0=0 xbf;elseif(keyc=0 x7f)/K7键操作程序
9、P0=0 x7f;增强型8051单片机原理与应用voidmain()keys();增强型8051单片机原理与应用3矩阵式按键单片机系统中，若使用按键较多时，通常采用矩阵式（也称行列式）键盘。（1）矩阵式键盘的结构及原理矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列线的交叉点上，其结构如图11.4所示。增强型8051单片机原理与应用图10.4矩阵式键盘结构由图可知，一个44的行、列结构可以构成一个含有16个按键的键盘，显然，在按键数量较多时，矩阵式键盘较之独立式按键键盘要节省很多I/O口。增强型8051单片机原理与应用（2）矩阵式键盘按键的识别识别按键的方法很多，其中，最常见的方法是扫描法。下面以图
10、10.4中8号键的识别为例来说明扫描法识别按键的过程。按键按下时，与此键相连的行线与列线导通，行线在无键按下时处在高电平。显然，如果让所有的列线也处在高电平，那么，按键按下与否不会引起行线电平的变化，因此，必须使所有列线处在低电平。只有这样，当有键按下时，该键所在的行电平才会由高电平变为低电平。CPU根据行电平的变化，便能判定相应的行有键按下。8号键按下时，第2行一定为低电平增强型8051单片机原理与应用然而，第2行为低电平时，还不能确定是否是8号键按下。因为9、10、11号键按下，同样会使第2行为低电平。为进一步确定具体键，不能使所有列线在同一时刻都处在低电平，可在某一时刻只让一条列线处于低
11、电平，其余列线均处于高电平，另一时刻，让下一列处在低电平，依此循环，这种依次轮流每次选通一列的工作方式称为键盘扫描。采用键盘扫描后，再来观察8号键按下时的工作过程，当第0列处于低电平时，第2行处于低电平，而第1、2、3列处于低电平时，第2行却处在高电平，由此可判定按下的键应是第2行与第0列的交叉点，即8号键。增强型8051单片机原理与应用（3）键盘的编码）键盘的编码对于独立式按键键盘，因按键数量少，可根据实际需要灵活编码。对于矩阵式键盘，按键的位置由行号和列号唯一确定，因此可分别对行号和列号进行二进制编码，然后将两值合成一个字节，高4位是行号，低4位是列号。如图11.4中的8号键，它位于第2行
12、，第0列，因此，其键盘编码应为20H。采用上述编码对于不同行的键离散性较大，不利于散转指令对按键进行处理。因此，可采用依次排列键号的方式对按排进行编码。以图11.4中的44键盘为例，可将键号0、2、315分别编码为：00H、01H、02H、03H、0EH、0FH、等16个键号。编码相互转换可通过计算或查表的方法实现。增强型8051单片机原理与应用（4）键盘的工作方式对键盘的响应取决于键盘的工作方式，键盘的工作方式应根据实际应用系统中CPU的工作状况而定，其选取的原则是既要保证CPU能及时响应按键操作，又不要过多占用CPU的工作时间。通常，键盘的工作方式有三种，即编程扫描、定时扫描和中断扫描。1
13、)编程扫描方式。编程扫描方式是利用CPU完成其它工作的空余时间，调用键盘扫描子程序来响应键盘输入的要求。在执行键功能程序时，CPU不再响应键输入要求，直到CPU重新扫描键盘为止。增强型8051单片机原理与应用键盘扫描程序一般应包括以下内容：判别有无键按下。消抖键盘扫描取得闭合键的行、列值。用计算法或查表法得到键值。判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待。将闭合键键号保存，同时转去执行该闭合键的功能。增强型8051单片机原理与应用图10.5矩阵式键盘与单片机接口如图10.5是一个44矩阵键盘电路，键盘采用编程扫描方式工作，其程序流程图如图11.6所示。增强型8051单片机原理与应用图图10.6键
14、盘扫描程序流程图键盘扫描程序流程图增强型8051单片机原理与应用程序清单：#defineucharunsignedchar#includeucharcol;/定义列号变量ucharscanword;/定义扫描字变量ucharkeyvalue;/定义键值变量bitflag1=0 x01;/定义去抖标志位bitflag2=0 x02;/定义按键识别标志位voiddelay(intn)/*延时子程序for(;n=0;n-);增强型8051单片机原理与应用voidkeyon()/*判键闭合子程序P1=0 xF0;/判键闭合子程序判键闭合子程序keyvalue=P1;keyvalue=keyvalue;
15、keyvalue=keyvalue&0 xF0;voidkeyscan()/*键盘扫描子程序ucharswd;scanword=0 xfe;/设扫描字首列为设扫描字首列为0col=0;/设首列号设首列号增强型8051单片机原理与应用while(scanword!=0 xef)/判断4行是否都已扫描完swd=scanword;P1=swd;/扫描字从扫描字从P1口送出口送出swd=P1;swd=swd&0 xf0;if(swd=0 xe0)/判断第0行是否有键keyvalue=0;/第0行首键号送keyvalueelseif(swd=0 xd0)/第0行无键闭合，转第1行keyvalue=0 x
16、04;/第1行首键号送keyvalueelseif(swd=0 xb0)/第1行无键闭合，转第2行keyvalue=0 x8;/第2行首键号送keyvalue增强型8051单片机原理与应用elseif(swd=0 x70)/第2行无键闭合，转第3行keyvalue=0 x0c;/第3行首键号送keyvalueelse/该列各行都没有按键按下col=col+1;/列号加1scanword=1;/扫描字左移flag2=0;/清按键识别标志位continue;/扫描下一列break;/扫描结束增强型8051单片机原理与应用keyvalue=keyvalue+col;/计算键值flag2=1;/置位按
17、键识别标志位voidmain()/*主程序keyon();/调用判键闭合子程序调用判键闭合子程序if(keyvalue!=0)delay(1000);/调用延时调用延时keyon();If(keyvalue!=0)/去抖动去抖动,确认有键被按下，开始扫确认有键被按下，开始扫描描keyscan();/调用键盘扫描子程序调用键盘扫描子程序增强型8051单片机原理与应用2)定时扫描方式定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部的定时器产生一定时间（例如10ms）的定时，当定时时间到就产生定时器溢出中断。CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键按下时识别出该键，再执行该键的功能程序。
18、定时扫描方式的硬件电路与编程扫描方式相同，程序流程图如图11.7所示。增强型8051单片机原理与应用图图10.7定时扫描方式程序流程图定时扫描方式程序流程图增强型8051单片机原理与应用图10.7中，标志1和标志2是在单片机内部RAM的位寻址区设置的两个标志位，标志1为去抖动标志位，标志2为识别完按键的标志位。初始化时将这两个标志位设置为0，执行中断服务程序时，首先判别有无键闭合，若无键闭合，将标志1和标志2置0后返回；若有键闭合，先检查标志1，当标志1为0时，说明还未进行去抖动处理，此时置位标志1，并中断返回。由于中断返回后要经过10ms后才会再次中断，相当于延时了10ms，因此，程序无须再
19、延时。下次中断时，因标志1为1，CPU再检查标志2，如标志2为0说明还未进行按键的识别处理，这时，CPU先置位标志2，然后进行按键识别处理，再执行相应的按键功能子程序，最后，中断返回。如标志2已经为1，则说明此次按键已做过识别处理，只是还未释放按键。当按键释放后，在下一次中断服务程序中，标志1和标志2又重新置0，等待下一次按键。增强型8051单片机原理与应用程序清单：#defineucharunsignedchar#includeucharcol;/定义列号变量ucharscanword;/定义扫描字变量ucharkeyvalue;/定义键值变量bitflag1=0 x01;/定义去抖标志位b
20、itflag2=0 x02;/定义按键识别标志位增强型8051单片机原理与应用voidtime_intt0(void)interrupt1/*定时器中断服务程序，定时扫描键盘TL0=0 xF0;TH0=0 xD8;keyon();/此子程序参考前例if(keyvalue!=0)if(flag1=1)增强型8051单片机原理与应用if(flag2=0)keyscan();/此子程序参考前例elseflag1=1;elseflag1=0;flag2=0;增强型8051单片机原理与应用voidmain()/*主程序TMOD=0 x01;/初始化定时器T0为方式1，定时10msTL0=0 xF0;TH
21、0=0 xD8;IE=0 x82;TR0=1;flag1=0;flag2=0;while(1);/等待定时中断增强型8051单片机原理与应用3)3)中断扫描方式中断扫描方式采用上述两种键盘扫描方式时，无论是否按键，CPU都要定时扫描键盘，而单片机应用系统工作时，并非经常需要键盘输入，因此，CPU经常处于空扫描状态。为提高CPU工作效率，可采用中断扫描工作方式。其工作过程如下：当无键按下时，CPU处理自己的工作，当有键按下时，产生中断请求，CPU转去执行键盘扫描子程序，并识别键号。增强型8051单片机原理与应用图图10.8是一种简易键盘接口电路，该键盘是由是一种简易键盘接口电路，该键盘是由STC
22、11F08XEP1口的高、低字节构成的口的高、低字节构成的44键盘。键盘键盘。键盘的列线与的列线与P1口的高口的高4位相连，键盘的行线与位相连，键盘的行线与P1口的低口的低4位位相连，因此，相连，因此，P1.4 P1.7是键输出线，是键输出线，P1.0 P1.3是扫描是扫描输入线。图中的输入线。图中的4输入与门用于产生按键中断，其输入端输入与门用于产生按键中断，其输入端与各列线相连，再通过上拉电阻接至与各列线相连，再通过上拉电阻接至+5V电源，输出端接电源，输出端接至至STC11F08XE的外部中断输入端。的外部中断输入端。具体工作如下：当键盘无键按下时，与门各输入端均为高具体工作如下：当键盘
23、无键按下时，与门各输入端均为高电平，保持输出端为高电平；当有键按下时，端为低电平，电平，保持输出端为高电平；当有键按下时，端为低电平，向向CPU申请中断，若申请中断，若CPU开放外部中断，则会响应中断请开放外部中断，则会响应中断请求，转去执行键盘扫描子程序。求，转去执行键盘扫描子程序。增强型8051单片机原理与应用图图10.8中断扫描键盘电路中断扫描键盘电路增强型8051单片机原理与应用1.2LED数码显示接口与应用实例常用的常用的LED显示器有显示器有LED状态显示器（俗称发光二极管）、状态显示器（俗称发光二极管）、LED七段显示器（俗称数码管）和七段显示器（俗称数码管）和LED十六段显示器
24、。发十六段显示器。发光二极管可显示两种状态，用于系统状态显示；数码管用光二极管可显示两种状态，用于系统状态显示；数码管用于数字显示；于数字显示；LED十六段显示器用于字符显示。本节重点十六段显示器用于字符显示。本节重点介绍数码管。介绍数码管。增强型8051单片机原理与应用1.数码管简介数码管简介（1）数码管结构）数码管结构数码管由8个发光二极管（以下简称字段）构成，通过不同的组合可用来显示数字09、字符AF及小数点“”。数码管的外形结构如图10.9（a）所示。数码管又分为共阴极和共阳极两种结构，分别如图10.9（b）和图10.9（c）所示。增强型8051单片机原理与应用图图10.9数码管结构图
25、数码管结构图增强型8051单片机原理与应用（2）数码管工作原理共阳极数码管的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起。通常，公共阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为低电平时，则该端所连接的字段导通并点亮。根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。增强型8051单片机原理与应用共阴极数码管的共阴极数码管的8个发光二极管的阴极（二极管负端）连个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起。通常，公共阴极接低电平（一般接地），其它接在一起。通常，公共阴极接
26、低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。段导通电流来确定相应的限流电阻。增强型8051单片机原理与应用（3）数码管字形编码图10.9（a）中的显示器是带有dp显示段，用于显示小数点。7
27、段码的字型码各位定义为：数据线D0与a字段对应，D1与b字段对应，依此类推。如使用共阳极数码管，数据为0表示对应字段亮，数据为1表示对应字段暗；如使用共阴极数码管，数据为0表示对应字段暗，数据为1表示对应字段亮。如要显示“0”，共阳极数码管的字型编码应为：11000000B（即C0H）；共阴极数码管的字型编码应为：00111111B（即3FH）。依此类推，可求得数码管字形编码如表10.1所示。增强型8051单片机原理与应用表10.1数码管字型编码表显显示示共阳极共阳极共阴极共阴极dpgfedcba字型字型dpgfedcba字型字型011000000C0H001111113FH111111001
28、F9H0000011006H210100100A4H010110115BH310110000B0H010011114FH41001100199H0110011066H51001001092H011011016DH61000001082H011111017DH711111000F8H0000011107H81000000080H011111117FH91001000090H011011116FH增强型8051单片机原理与应用表10.1续表A1000100088H0111011177Hb1000001183H011111007CHc11000110C6H0011100139Hd10100001A1
29、H010111105EHE1000011086H0111100179HF100011108EH0111000171H.011111117FH1000000080H熄熄灭灭11111111FFH0000000000H增强型8051单片机原理与应用设计电路时，如果采用了共阳极数码管，就应采用表设计电路时，如果采用了共阳极数码管，就应采用表11.1中的共阳极字型码。如果采用共阴极数码管，就应该采用中的共阳极字型码。如果采用共阴极数码管，就应该采用表表11.1中的共阴极字型码。编程的时候，将需要显示的字中的共阴极字型码。编程的时候，将需要显示的字型码存放在程序存储器的固定区域中，构成显示字型码表。型码
30、存放在程序存储器的固定区域中，构成显示字型码表。当要显示某字符时，通过查表指令获取该字符所对应的字当要显示某字符时，通过查表指令获取该字符所对应的字型码。型码。LED数码管有静态显示和动态显示两种方式，下面分别加数码管有静态显示和动态显示两种方式，下面分别加以叙述。以叙述。增强型8051单片机原理与应用2.静态显示接口静态显示接口（1）静态显示概念）静态显示概念静态显示是指数码管显示某一字符时，相应的发光二极管静态显示是指数码管显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通或恒定截止。恒定导通或恒定截止。这种显示方式的各位数码管相互独立，公共端恒定接地这种显示方式的各位数码管相互独立，公共端恒定接地
31、（共阴极）或接正电源（共阳极）。每个数码管的（共阴极）或接正电源（共阳极）。每个数码管的8个字个字段分别与一个段分别与一个8位位I/O口地址相连，口地址相连，I/O口只要有段码输出，口只要有段码输出，相应字符即显示出来，并保持不变，直到相应字符即显示出来，并保持不变，直到I/O口输出新的口输出新的段码。采用静态显示方式，较小的电流即可获得较高的亮段码。采用静态显示方式，较小的电流即可获得较高的亮度，且占用度，且占用CPU时间少，编程简单，显示便于监测和控制，时间少，编程简单，显示便于监测和控制，但其占用的口线多，硬件电路复杂，成本高，只适合于显但其占用的口线多，硬件电路复杂，成本高，只适合于显
32、示位数较少的场合。示位数较少的场合。增强型8051单片机原理与应用图10.104位静态LED显示电路增强型8051单片机原理与应用（2）静态显示原理单片机系统中，常采用74HC595作为LED的静态显示接口。74HC595管脚如图11.11所示，该芯片内含8位串入、串/并出移位寄存器和8位三态输出锁存器。寄存器和锁存器分别有各自的时钟输入(SFTCLK和LCHCLK),都是上升沿有效。当SFTCLK从低到高电平跳变时,串行输入数据(SDI)移入寄存器;当LCHCLK从低到高电平跳变时,寄存器的数据置入锁存器。清除端(RST)的低电平只对寄存器复位(SDO为低电平),而对锁存器无影响。当输出允许
33、控制(OE)为高电平时,并行输出(Q0Q7)为高阻态,而串行输出(SDO)不受影响。增强型8051单片机原理与应用74HC595最多需要5根控制线,即SDI、SFTCLK、LCHCLK、RST和OE。其中RST可以直接接到高电平,用软件来实现寄存器清零;如果不需要软件改变亮度,OE可以直接接到低电平,而用硬件来改变亮度。把其余三根线和单片机的I/O口相接,即可实现对LED的控制。数据从SDI口送入74HC595,在每个SFTCLK的上升沿,SDI口上的数据移入寄存器,在SFTCLK的第9个上升沿,数据开始从SDO移出。如果把第一个74HC595的SDO和第二个74HC595的SDI相接,数据即
34、移入第二个74HC595中,照此一个一个接下去,可接任意多个。数据全部送完后,给LCHCLK一个上升沿,寄存器中的数据即置入锁存器。此时如果OE为低电平,数据即从并口Q0Q7输出,把Q0Q7与LED的8段相接,LED就可以实现显示了。要想软件改变LED的亮度,只需改变OE的占空比就行了。增强型8051单片机原理与应用采用74HC595芯片与STC10F08X的连接4位数码管显示电路如图10.11所示。其中P1口的P1.5、P1.6、P1.7用来控制LED的显示,分别接到SFTLCK、LCHCLK和SDI脚。四个个数码管用来显示电压值的大小。增强型8051单片机原理与应用图图10.11静态显示的
35、静态显示的LED接口电路接口电路增强型8051单片机原理与应用（3）程序实现#includesbitsftclk=P16;/移位寄存器时钟sbitlchclk=P15;/锁存器时钟sbitsdi=P17;/输入端口sbitOE=P10;/数据输出允许为标志clrdsp()/*清零子程序unsignedchari;for(i=0;i32;i+)sftclk=0;sdi=0;sftclk=1;增强型8051单片机原理与应用display()/*显示子程序unsignedcharcode7=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0
36、 x6f;/定义段码unsignedchari,j,duan;for(i=0;i4;i+)duan=code7i;lchclk=0;增强型8051单片机原理与应用for(j=0;j8;j+)sftclk=0;duan=1;sdi=CY;sftclk=1;lchclk=1;voidmain()/*主程序OE=1;/不允许输出clrdsp();display();OE=0;/允许输出增强型8051单片机原理与应用图10.11中的数码管静态显示的一种典型应用，但只能显示4位，如要用P1口显示更多位，则每位数码管都应有各自的驱动器。显示位数越多，需要的硬件资源也越多。随着显示位数增多，静态显示方式就无
37、法适应。因此在显示位数较多的情况下，一般采用动态显示方式。增强型8051单片机原理与应用3.动态显示动态显示接口接口（1）动态显示概念）动态显示概念动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。通常，各位数码管的段选线相应并联在一起，由一方式称为位扫描。通常，各位数码管的段选线相应并联在一起，由一个个8位的位的I/O口控制；各位的位选线（公共阴极或阳极）由另外的口控制；各位的位选线（公共阴极或阳极）由另外的I/O口口线控制。动态方式显示时，各数码管分时轮流选通，要使其稳定显示，线控制。动态方式显示时，各数
38、码管分时轮流选通，要使其稳定显示，必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管，并送出相应的必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管，并送出相应的段码，在另一时刻选通另一位数码管，并送出相应的段码。依此规律段码，在另一时刻选通另一位数码管，并送出相应的段码。依此规律循环，即可使各位数码管显示将要显示的字符。虽然这些字符是在不循环，即可使各位数码管显示将要显示的字符。虽然这些字符是在不同的时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位显示间同的时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位显示间隔足够短就可以给人以同时显示的感觉。隔足够短就可以给人以同时显示的感觉。采用动态显示方
39、式比较节省采用动态显示方式比较节省I/O口，硬件电路也较静态显示方式简单，口，硬件电路也较静态显示方式简单，但其亮度不如静态显示方式，而且在显示位数较多时，但其亮度不如静态显示方式，而且在显示位数较多时，CPU要依次扫要依次扫描，占用描，占用CPU较多的时间。较多的时间。增强型8051单片机原理与应用（2）多位动态显示接口应用）多位动态显示接口应用在一般较为简单的系统中，为了降低成本，动态显示方案在一般较为简单的系统中，为了降低成本，动态显示方案具备一定的实用性，也是目前单片机数码管显示较为常用具备一定的实用性，也是目前单片机数码管显示较为常用的一种显示方法。有关动态显示的方法和电路设计是本任
40、的一种显示方法。有关动态显示的方法和电路设计是本任务所采用的方法。务所采用的方法。用一片用一片ULN2803作为作为6个共阴数码管的位增强驱动器，数个共阴数码管的位增强驱动器，数码管的段选直接接单片机的码管的段选直接接单片机的P0口。口。ULN2803是是8位反相驱位反相驱动器，其最大驱动电流为动器，其最大驱动电流为600mA，假如数码管的，假如数码管的8个二极个二极管都点亮，则共有管都点亮，则共有80mA电流从阴极流出，电流从阴极流出，ULN2803完全完全有能力接受有能力接受80mA的灌入电流。的灌入电流。增强型8051单片机原理与应用图图10.126位共阴数码管扫描显示电路位共阴数码管扫
41、描显示电路增强型8051单片机原理与应用(3)数码管动态扫描显示程序的实现#include#defineucharunsignedchar#defineled_dataP0/数码管段选#defineled_bitP2/数码管位选ucharcodeLEDValue=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x00;/共阴数码管显示编码09,熄灭uchardatascan_con6=0 x01,0 x02,0 x04,0 x08,0 x10,0 x20;/列扫描字增强型8051单片机原理与应用delay1ms(int
42、t)/*1ms延时子程序inti,j;for(i=0;it;i+)for(j=0;j120;j+);display()/*数码管显示子程序uchark;for(k=0;k6;k+)led_data=LEDValuek;/*6位数码管依次显示0、1.5led_bit=scan_conk;delay1ms(1);led_bit=0 x00;增强型8051单片机原理与应用main()/*功能描述：主程序while(1)display();静态显示时，数码管较亮，且显示程序占用CPU的时间较少，但其硬件电路复杂，占用单片机口线多，成本高；动态显示时，硬件电路相对简单，成本较低，但数码管显示亮度偏低，且
43、采用动态扫描方式，显示程序占用CPU的时间较多。具体应用时，应根据实际情况，选用合适的显示方式。增强型8051单片机原理与应用1.3LCD显示接口与应用实例1.LCD显示器的简介LCD显示器由于类型、用途不同，因而其性能、结构也不可能完全相同，但其基本形态和结构却是大同小异的。增强型8051单片机原理与应用2.LCD显示器的结构显示器的结构不同类型的液晶显示器的组成可能会有所不同，但是所有液晶显示器都可以认为是由两片光刻有透明导电电极的基板夹持一个液晶层，经封装而成的一个偏平盒（有时在外表面还可能贴装有偏振片）。构成液晶显示器的有三大基本部件：增强型8051单片机原理与应用3.LCD显示器的特
44、点显示器的特点液晶显示器有以下几个显著特点：（1）低压微功耗。（2）平板型结构。（3）被动显示。（4）显示信息量大。（5）易于彩色化。（6）没有电磁辐射。（7）寿命长。增强型8051单片机原理与应用4.LCD显示器的分类显示器的分类通常可将LCD分为笔段型、字符型和点阵图形型。（1）笔段型。（2）字符型。（3）点阵图形型。增强型8051单片机原理与应用5.字符型字符型LCD1602（1）LCD1602特性1）+5V供电，亮度可调整。2）内藏振荡电路，系统内含重置电路。3）提供各种控制命令，如复位显示器、字符闪烁、光标闪烁、显示移位多种功能。4）显示用数据RAM共有80个字节。5）字符产生器RO
45、M有160个5*7点矩阵字型。6）字符产生器RAM可由用户自行定义8个5*7的点矩阵字型。增强型8051单片机原理与应用（2）LCD1602的引脚说明图10.13LCD1602的引脚图增强型8051单片机原理与应用图10.13为LCD1602的引脚图，其引脚功能说明如下：第714脚D0-D7：数据输入输出引脚。第4脚RS：寄存器选择控制线，当RS=0时，并且做写入的操作时，可以写入命令指令寄存器，当RS=0时，且做读取的动作时，可以读取忙碌标志及地址计数器的内容，如果RS=1则用于读写数据寄存器。第5脚R/W：LCD读写控制线，R/W=0时，LCD执行写入的动作，R/W=1时则做读取的动作。增
46、强型8051单片机原理与应用第6脚E：使能信号控制(enable)端，高电平有效。第2脚Vdd：电源正端。第1脚Vss：电源地端。第3脚V0：LCD驱动电源。V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。第15脚LEDA：背光+5V第16脚LEDK：背光地增强型8051单片机原理与应用（3）LCD控制方式控制方式以CPU来控制LCD器件，其内部可以看成两组寄存器，一个为指令寄存器，一个为数据寄存器，由RS引脚来控制。所有对命令寄存器或数据寄存器的存取均需要检查LCD内部的忙碌标志（BusyFlag
47、），此标志用来告知LCD内部正在工作，并不允许接收任何的控制指令。而此一位的检查，可以令RS=0时，读取位7来加以判断，当此位为0时，才可以写入命令或数据。增强型8051单片机原理与应用（4）LCD控制指令1602共有共有11条控制指令，如表条控制指令，如表10.2所示：所示：增强型8051单片机原理与应用1）复位显示器）复位显示器指令码位0X01，将LCDDDRAM数据全部填入空白码20H，执行此指令将清楚显示器的内容，同时光标移到左上角。2）光标归位设置）光标归位设置指令码为0X02，地址计数器被清为0，DDRAM数据不变，光标移到左上角。3）设置字符进入模式）设置字符进入模式指令格式为：
48、增强型8051单片机原理与应用I/D：地址计数器递增或递减控制，I/D=1时为递增，I/D=0时为递减。每次读写显示RAM中字符码一次则地址计数器会加1或减1.光标所显示的位置也会同时右移1位位置（I/D=1）或向左1位（I/D=0）。S：显示屏移动或不移动控制，当S=1时，写入一个字符到DDRAM时，显示屏向左（I/D=1）或向右（I/D=0）移动一格，而光标位置不变。当S=0时，则显示屏不移动。4）显示器开关指令格式为：增强型8051单片机原理与应用D：显示屏打开或开关控制位，D=1时，显示屏打开，D=0时，则显示屏关闭。C：光标出现控制位，C=1则光标会出现在地址计数器所指的位置，C=0
49、则光标不出现。B：光标闪烁控制位，B=1光标出现后会闪烁，B=0，光标不闪烁。5）显示光标移位指令格式为：增强型8051单片机原理与应用6）功能置位指令格式为：DL：数据长度选择位。DL=1时为8位数据转移，DL=0时则为4位数据转移位，使用D7-D4个位，分2次送入一个完整的字符数据。N：显示屏为单列或双列选择。N=0为单行显示，N=1则为双行显示。增强型8051单片机原理与应用F：大小字符显示选择。F=1时为5*10点矩阵字会大些，F=0则为5*7点矩阵字型。7）CGRAM地址设置指令格式为：设置CGRAM地址为6位的地址值，便可对CGRAM读/写数据。增强型8051单片机原理与应用8）D
50、DRAM地址设置指令格式为：设置DDRAM为7位的地址值，便可对DDRAM读/写数据。9）忙碌标志读取指令格式为：增强型8051单片机原理与应用10）写数据到CGRAM或DDRAM中，先设置CGRAM或DDRAM地址，再写数据。11）从CGRAM或DDRAM中读取数据，先设置CGRAM或DDRAM地址，再读取数据。(5)LCD的读/写时序图LCD的读/写时序是有严格要求的，不同的液晶其读/写的时序是有所不同的，但大多数的原理一致，因此实际使用中由单片机控制液晶读/写时序对其进行相应的显示操作。LCD1602与STC11F08XE接口的读/写操作时序图，如图11.14所示。增强型8051单片机原