1. 单个按键的连接与应用

微机原理及接口技术

第九章


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1. 单个按键的连接与应用

常用的按键，都存在两种状态：断开和闭合。当某一键被按下，则为闭合状态；键释放，则为断开状态。键盘电路的功能就是将键的闭合和断开状态用“ 0” 和“ 1” 来表示，然后通过数据总线送到 CPU 内部进行键的识别。

一、键盘及其接口


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图 9 － 18 为单个键的输入电路。用下列两条指令可以识别按键是否被按下：

IN AL, 20H

AND AL, 01H

9－18 单个键输入电路

CPU DB0

RD

20H

K

+ 5 V

9－18 单个键输入电路

CPU DB0

RD

20H

K

+ 5 V

程序执行结果若 AL

内容为零（ ZF=1 ），说明键被按下；若 AL

内容为非零（ ZF=

0 ），则说明键未被按下。


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在键处理过程中，有二个问题必须注意：

(1) 键抖动的处理

在实际按键操作中，由于按键动作是一个机械动作，键在闭合或断开的过程会发生抖动，如图 9 － 19 所示。

9－19 键抖动过程


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键抖动时间的长短与开关的机械特性有关，

一般为 5ms ～ 10ms 左右，然后达到稳定状态。

在键盘接口，为了保证 CPU 对键的闭合作一

次且仅作一次处理，必须去除抖动，使 CPU

在键的稳定闭合或断开状态时读取键值。


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在键盘接口中，使用更普遍的是采用软件延时的方法来完成消抖。其基本思想是：在检测到按键按下或释放时，记录按键的状态，延时 10ms ～ 20ms ，再次检测按键的状态，若与前一次的状态相同，说明按键的状态已稳定，可进行处理；否则，表示键的状态不稳定，可能是误动作，不应被处理。


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对于图 9 － 18 电路中单个键的处理，可以使用如下程序：

IN AL ， 20H ；读取键状态AND AL ， 01H

JNZ EXIT ；无键按下，退出键处理程序CALL Delay ；延时 10ms

IN AL ， 20H ；再次读取键状态AND AL ， 01H

键处理程序…

JNZ EXIT ；无键按下，退出键处理程序


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(2) 单个按键动作的确认

由于 CPU 的程序执行比按键的机械动作快得多，使得一次按键动作期间， CPU 检测到有按键并执行了相应的键处理程序以后，按下的键可能还没有被释放，因此，在 CPU 再一次测试键盘状态时，该键又被认为是按下状态，从而出现按一次键而 CPU 进行二次或多次键处理的情况。这是一个明显的误操作。解决方法有多种，最简便的解决方法是 CPU 在测试到有键接下时，一直等到键释放才作相应的键处理。


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对于图 9 － 18 ，可采用如下程序段来实现单个按键动作的确认：

IN AL ， 20H ；读取键状态

AND AL ， 01H

JNZ EXIT ；没有键按下，退出键处理程序

CALL Delay ；延时 10 毫秒

IN AL ， 20H ；再次读取键状态

AND AL ， 01H

JNZ EXIT ；无键按下，作为误动作退出键处理程序


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L1 ： IN AL ， 20H ；读取键状态

AND AL ， 01H ；等待键释放

JZ 　　　　 L1

键处理程序

CALL Delay ；键释放时消抖

IN AL ， 20H

AND AL ， 01H

JZ L1


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2. 线性键盘及其接口

线性键盘由若干独立的按键组成。每个按键将其一端与微机系统中某输入端口的一位数据线相连，另一端接地。其接口程序简单，只要查询该输入端口各位的状态，便可判断是否有键按下，以及按下的具体是哪一个键。


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三

态

缓

冲

器

CPU DB0

RD20H

K0

K1

K2

K3

+5V

图9－20 多键接口电路

三

态

缓

冲

器

CPU DB0

RD20H

K0

K1

K2

K3

+5V

图9－20 多键接口电路


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IN AL ， 20H

SHR AL ， 1

JNC K0 ；转键 K0 的处理程序

SHR AL ， 1


SHR AL ， 1

JNC K2 ，；转键 K2 的处理程序

SHR AL ， 1



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当然，上述程序段只是完成键识别的工作。在实际应用中，还要考虑键抖动问题的处理以及单个按键动作的确认问题。

线性键盘有多少按键，就有多少根连线与微机输入端口相连，因此只适合于按键少的应用场合，常用于某些微机化仪器或专用微机系统中。


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3. 矩阵键盘及其接口

矩阵键盘的按键排成 n 行 m 列，每个按键占据行列的一个交叉点，需要的输入输出线为 n+m ，最大按键数为 n×m 。显然，在按键较多的应用场合，矩阵键盘可以减少与微机系统接口的连线，是一般微机常用的键盘结构。


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图 9 － 21 为一个 3×4 矩阵键盘及其接口电路。

图9－21 3×4矩阵键盘的接口

PA0

PB0

8255A

PA1

PA2

PB1

PB2

PB3

键0 1 2 3

5 6 74

9 0A 0B8

行0

行1

行3

+5V列0 列1 列2 列3

图9－21 3×4矩阵键盘的接口

PA0

PB0

8255A

PA1

PA2

PB1

PB2

PB3

键0 1 2 3

5 6 74

9 0A 0B8

行0

行1

行3

+5V列0 列1 列2 列3

图 9-21 　 3×4 矩阵键盘的接口


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图 9 － 22 是实现键处理工作的程序流程。

图9－22 键处理程序流程

初始化

检测键是否已按下？

消抖

判别按键确已按下？

确定键值

等待键释放

键值处理

N

N

Y

Y


初始化


消抖


确定键值

等待键释放

键值处理

N

N


初始化


消抖


确定键值

等待键释放

键值处理

N

N

Y

Y

设图 9 － 21 中 8255A 的端口地址为 00H（ A 口）、 02H （ B口）、 04H （ C 口）和06H （控制口），键处理的程序如下：


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；确定按键闭合，等待键按下MOV AL ， 82H

OUT 06H ， AL ； 8255A初始化，选择方式 0 ， A 口为输

；出， B 口为输入MOV AL ， 0

OUT 00H ， AL ；使各行线接地（为 0 电平）LOP1: IN AL ， 02H ；读列线状态

AND AL ， 0FH ；屏蔽无用位，保留列线位CMP AL ， 0FH ；有列线为 0 电平吗？JZ LOP1 ；无，则继续查列线状态，等待键按下


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；识别按下的键

MOV BL ， 3 ；行数送 BL

MOV BH ， 4 ；列数送 BH

MOV AL ， 11111110B ；起始扫描码，第一次使行线 0 接地

MOV CH ， 0FH ；设置屏蔽码

MOV CL ， 0FFH ；取键号初值为 FFH


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LOP2: OUT 00H ， AL ；逐行扫描ROL AL ；修改扫描码，准备扫描下一行MOV AH ， AL ；扫描码送 AH 保存IN AL ， 02H ；读列线数据AND AL ， CL ；屏蔽无用位，保留列线位CMP AL ， CL ；有列线接地吗？JNZ LOP3 ；有，转去找该列线ADD CH ， BH ；否，修改键号，使适合下一行MOV AL ， AH ；扫描码送 AL

DEC BL ；行数减 1

JNZ LOP2 ；未扫描完，转下一行JMP BEGIN


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LOP3: INC CH ；键号加 1

RCR AL ；带进位循环右移一位JC LOP3 ； C=1 ，说明该列未接地，

转去检查下一列线MOV AL ， CH ；是，键号送 AL

CMP AL ， 0 ；是 0号键吗？JZ KEY0 ；转 0号键处理程序CMP AL ， 1 ；是 1号键吗？JZ KEY1 ；转 1号键处理

CMP AL ， 0BH ；是 B号键吗？JZ KEY 口；转 B号键处理


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二 . LED( 发光二极管 ) 显示器及其接口二 . LED( 发光二极管 ) 显示器及其接口1 、七段 LED 显示器的结构


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p g f e d c b a

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

a

e

f g b

c

d p

共阳极 LED ，使 a, b, g, e, d 段为低电平，其他段为高电平，即显示“ 2” 。 ( 显示代码 A

4H) 。共阴极 LED ，使 a, f, g, c, d 为高电平，其

他段为低电平，即显示“ 5”( 显示代码 6DH) 。


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数字 0~9 ，对应的七段显示代码如下表 1 所示

数码十六进制表示的七段显示码共阳极共阴极

0123456789

C0F9A4B0999282F88098

3F065B4F666D7D077F67


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2. 七段显示吗的译码方法

（ 1 ）采用专用芯片，即采用专用的带驱动器的 LED 段译码器，比如 CD4511 ，可以实现对 BCD码的译码，但不能对大于 9 的二进制数译码。 CD4511 有 4 位显示数据输入， 7

位显示段输出， 3 位控制信号输入。使用时，只要将 CD4511 的输入端与微机系统输出端口的某 4 个数据位相连，而 CD4511 的的输出直接与 LED 的 a ～ g 相接，便可实现对 1 位 BC

D码的显示。具体电路如图 9 － 24 所示。


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（b）

a

ce

f

d

g b

A

B

C

D

E

F

G

A

B

C

D

LT

BT

LE

A

B

C

D

E

F

G

A

B

C

D

LT

BT

LE

VCC

显示数据

（a）

图9－24 采用CD4511的LED显示电路

（b）

a

ce

f

d

g b

a

ce

f

d

g b

A

B

C

D

E

F

G

A

B

C

D

LT

BT

LE

A

B

C

D

E

F

G

A

B

C

D

LT

BT

LE

VCC

显示数据

（a）

图9－24 采用CD4511的LED显示电路


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（ 2 ）软件译码法。图 9 － 25 所示的采用 8255A 的 LED 接口，在软件设计时，在数据段定义 0 ～ F共 16 个数字（也可以为 0 ～9 或其他符号）的显示代码表，在程序中利用XLAT 指令进行软件译码。假设用共阳极 LE

D 来显示数据， 0 ～ F 的显示代码表就可以按0 ～ F 的顺序定义如下 :


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DISPCODE DB 0C0H ， 0F9H ，…， 06H ， 0EH ；

a

ce

f

d

g b驱

动

电

路

图9－25 采用8255A的LED接口

a

b

g

8255

PA0

PA1

PA6

PA7


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利用 8086 的换码指令 XLAT ，便可方便地实现数字到显示代码的译码。

假设要显示的数据存放的 BL 的低四位中，利用下面几条指令就可实现软件译码。

MOV AL ， BL ；把要显示的数据送入 AL

AND AL ， 0FH ；屏蔽无用位

LEA BX ， DISPCODE ；显示代码表的首地址送 BXXLAT ；换码，相应的显示代码即

被存入 AL


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3. 一种实用的多位 LED 显示接口

实际使用时，往往要用几个数码管实现多位显示。这时，如果每一个数码管占用一个独立的输出端口，那么，将占用太多的端口；而且，驱动电路的数目也很多。所以，要从硬件和软件两方面想办法节省硬件电路。


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图 9 － 26 是一种多位显示的接口电路，这是一种常用的方案。在这种方案中，硬件上用公用的驱动电路来驱动各数码管；软件上用扫描方法实现数字显示。


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D0～D7

位1 位2 位3 位4 位5 位6 位7位0 阳极a b c d e f g h

… … … … … … …D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

D0～D7

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

bitport,IOW

segport,IOW

　段控制，正相寄存驱动

位控制，反相寄存驱动

D0～D7


… … … … … … …D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

D0～D7

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

bitport,IOW

segport,IOW


D0～D7


… …… …… …… …… …… ……D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

D0～D7

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

bitport,IOW

segport,IOW


位控制，反相寄存驱动

图9-26

　多位数码管显示接口示意图


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下面是一段实现 8 位数码管依次显示一遍的子程序。实际应用中，只要按一定频率重复调用它，就可以获得稳定的显示效果。

MOV DI ， OFFSET BUFDATA ；指向数字缓冲区

MOV CL ， 0FEH ；指向最左边数码管


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DISP: MOV AL ， [DI] ；取出数字

MOV BX ， OFFSET TABLE ；指向显示代码表

XLAT ；得到显示代码

MOV DX ， SEGPORT ； segport 为段控制端口

OUT DX ， AL ；送出段码

MOV AL ， CL ；取出位显示代码

MOV DX ， BITPORT ； bitport 为位控制端口

OUT DX ， AL ；送出位码

CALL DELAY ；实现数码管延时显示

INC DI ；指向下一个数字


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ROL CL ， 1 ；指向下一个数码管

CMP CL ， 0FEH ；是否指向最右边的数码管

JNZ DISP ；没有，显示下一个数字

RET ； 8 位数码管都显示一遍 , 返回

TABLE ： DB 0C0H, 0F9H, 0A4H, 0B0H ；显示代码表

DB 99H, 92H, 82H, 0F8H

DB 80H, 90H, 88H, 83H

DB 0C6H, 0C1H 86H, 8EH

BUFDATA DB 8 DUP （ 0 ）；数字缓冲区

1. 单个按键的连接与应用

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