八路鍵控數(shù)碼管顯示制作

通過制作《八路鍵控數(shù)碼管》的實訓項目學會單片機的PO口和P2口的結(jié)構特點及數(shù)據(jù)的輸入/輸出使用方法、鍵盤輸入原理、數(shù)碼管顯示原理等知識點，為以后制作多功能八路搶答器做好準備。

一、任務目標

使用八路直控鍵盤控制一位共陰極數(shù)碼管顯示數(shù)字。

二、硬件電路設計

1．顯示電路設計

數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構成，通過不同的組合可用來顯示數(shù)字0—9、字符A～F、H、L、P、R、U、Y、符號“-”及小數(shù)點“．”。

數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構，如下左圖所示為共陰極數(shù)碼管的外型結(jié)構示意圖。下右圖為共陰極數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構圖。

共陰極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負端）連接在一起。通常，共陰極接低電平（一般接地），其他管腳接段驅(qū)動電路輸出端，當某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字和字符。此時，要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻。

我們知道單片機的PO口可以驅(qū)動8個LS型TTL負載（低電平灌輸電流為3.2mA，高電平上拉電流為0）。因此我們選擇單片機的PO口作為共陰極數(shù)碼管的段驅(qū)動電路輸出端，但是必須外接上拉電阻。數(shù)碼管顯示電路圖如下圖。

現(xiàn)在只需要通過指令控制單片機的PO口輸出相應的高低電平就可以控制數(shù)碼管顯示數(shù)字0～9。

如：MOV PO，#06H；顯示數(shù)字1。

MOV PO，#5BH；顯示數(shù)字2。

數(shù)碼管字型編碼表如下表所示。

2．鍵盤電路設計

常見的鍵盤電路形式有直接編碼輸入鍵盤電路（簡稱直控鍵盤）和矩陣鍵盤電路，直控鍵盤是直接用I/O口線構成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態(tài)，直控鍵盤的典型電路如下圖所示。

直控鍵盤電路配置靈活，軟件結(jié)構簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O口線，因此，在按鍵較多時，I/O口線浪費較大，不宜采用，應采用矩陣鍵盤，矩陣鍵盤就不詳細討論了。

上圖中按鍵輸入均采用低電平有效，因為P2口內(nèi)部自帶了上拉電阻，所以外電路可不接上拉電阻。

3．八路鍵控數(shù)碼管電路


鍵盤電路作為單片機的輸入部分，數(shù)碼顯示電路作為單片機的輸出部分，由鍵盤電路通過單片機控制數(shù)碼管顯示電路的八路鍵控數(shù)碼管電路設計如下圖。

三、程序設計

1．數(shù)碼管工作原理分析

本電路采用的是共陰極數(shù)碼管，接到單片機的PO口，現(xiàn)在只要向PO口輸出相應的字型編碼就可以顯示相應的數(shù)字。

2．鍵盤工作原理分析

P2口作為輸入口使用時，要先向P2口寫入高電平后才能讀取到正確的輸入電平。在讀取電平的時候應考慮下面幾點：

(1)檢測有無按鍵按下，并采取軟件措施，消除按鍵機械觸點抖動的影響。一般采用軟件措施：在檢測到有按鍵按下時，執(zhí)行一個10ms左右的延時子程序后，再檢測該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，若仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認該鍵處于閉合狀態(tài)；同理，在檢測到該鍵釋放后，也應采用相同的步驟進行確認，從而可消除抖動的影響。

(2)有可靠的邏輯處理辦法。每次只處理一個按鍵，其間任何按鍵的操作對系統(tǒng)不產(chǎn)生影響，且無論一次按鍵時間有多長，系統(tǒng)僅執(zhí)行一次按鍵功能程序。

(3)準確輸出按鍵值（或鍵號），以滿足控制功能的要求。

3．程序流程圖設計

根據(jù)數(shù)碼管工作原理的分析和鍵盤工作原理的分析，我們設計的程序流程圖如下圖。

4．程序設計

本程序?qū)玫较旅娴臈l件跳轉(zhuǎn)指令：

JZ REL；指令功能：A為0跳轉(zhuǎn)指令，既當累加器A=OOH時跳轉(zhuǎn)，否則順序執(zhí)行。

其中REL是跳轉(zhuǎn)的相對偏移量，可以是正，向后跳，也可以是負，向前跳，不過不能超過一個頁面。

不過編程者經(jīng)常不寫實際偏移量而用標號代替，編譯時，軟件自動算出當前位置到目標位置的偏移量。

JB BIT．REL指令功能：指定位為1跳轉(zhuǎn)指令，即當BIT=1時跳轉(zhuǎn)，否則順序執(zhí)行。

其中BIT是一個位變量，如P1.1，PSW.5等。

ORG OOOOH；隨后的指令代碼從OOOOH單元開始存放。

LJMP START；轉(zhuǎn)到標號START處ORG 0030H；隨后的指令代碼從0030H單元開始存放。

START：MOV P0，#OOH；關閉數(shù)碼管，不顯示任何內(nèi)容。

SAOMIAO：MOV P2，#OFFH；對P2口所有位寫1，也就是處于讀狀態(tài)，確保讀數(shù)正確。

CLRA；對累加器A清零。

MOV A，P2；第一次讀取P2口的數(shù)據(jù)，并送入累加器A中。

CPL A；對A按位取反，如果沒有鍵按下，A為OOH，如果有鍵按下，相應的位為1。

JZ SAOMIAO；如果A=OOH，說明沒有鍵按下，跳到標號SAOMIAO處繼續(xù)掃描。如果A不等于OOH，說明有鍵按下，應該調(diào)用10MS的延時去抖子程序。

LCALL DELAY10MS；調(diào)用10MS的延時去抖子程序。

MOVA，P2；第二次讀取P2口的數(shù)據(jù)，并送入累加器A中。

CPL A；對A按位取反，如果沒有鍵按下，A為OOH，如果有鍵按下，相應的位為1。

JZ SAOMIAO．；如果A=OOH，說明沒有鍵按下，跳到標號SAOMIAO處繼續(xù)掃描。如果A不等于OOH，說明確實有鍵按下，順序執(zhí)行下面的程序，判斷是哪個鍵按下了。

JB ACC．O，SZO；如果SO鍵按下， 則ACC．0=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示數(shù)字0，否則順序執(zhí)行。

JB ACC．1，SZ1；如果S1鍵按下， 則ACC．1=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示數(shù)字1，否則順序執(zhí)行。

JB ACC．2，SZ 2；如果S2鍵按下， 則ACC．2=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示數(shù)字2，否則順序執(zhí)行。

JB ACC．3，SZ 3；如果S3鍵按下， 則ACC．3=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示數(shù)字3，否則順序執(zhí)行。

JB ACC．4，SZ 4；如果S4鍵按下， 則ACC．4=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示數(shù)字4，否則順序執(zhí)行。

JB ACC．5，SZ 5；如果S5鍵按下， 則ACC．5=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示數(shù)字5，否則順序執(zhí)行。

JB ACC．6，SZ 6；如果S6鍵按下， 則ACC．6=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示數(shù)字6，否則順序執(zhí)行。

JB ACC．7，SZ 7；如果S7鍵按下， 則ACC．7=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示數(shù)字7，否則順序執(zhí)行。

LJMP SAOMJAO；跳轉(zhuǎn)到 SAOMJAO處繼續(xù)掃描。

SZO：MOVPO，#3FH；顯示數(shù)字0。

LJMPSAOMIAO；跳轉(zhuǎn)到SAOMIAO處繼續(xù)掃描按鍵。

SZ1：MOVPO，#06H；顯示數(shù)字1。

LJMPSAOMIAO；跳轉(zhuǎn)到SAOMIAO處繼續(xù)掃描按鍵。

S22：MOVPO，#5BH；顯示數(shù)字2。

LJMPSAOMIAO；跳轉(zhuǎn)到SAOMIAO處繼續(xù)掃描按鍵。

S23：MOVPO，#4FH；顯示數(shù)字3。

LJMPSAOMIAO：跳轉(zhuǎn)到SAOMIAO處繼續(xù)掃描按鍵。

S24：MOVPO，#66H；顯示數(shù)字4。

LJMPSAOMIAO：跳轉(zhuǎn)到SAOMIAO處繼續(xù)掃描按鍵。

S25：MOVPO，#6DH；顯示數(shù)字5。

LJMPSAOMIAO：跳轉(zhuǎn)到SAOMIAO處繼續(xù)掃描按鍵。

S26：MOVPO，#7DH；顯示數(shù)字6。

LJMPSAOMIAO；跳轉(zhuǎn)到SAOMIAO處繼續(xù)掃描按鍵。

S27：MOVPO，#07H；顯示數(shù)字7。

LJMPSAOMIAO：跳轉(zhuǎn)到SAOMIAO處繼續(xù)掃描按鍵。

DELAY10MS：MOVR7，#20；從本行開始，到RET結(jié)束，為10MS延時去抖子程序。

D1: MOV R6,#250

D2: DJNZ R6,D2

DJNZ R7,D1

RET

END

四、制作步驟

第一步：按照電路原理圖，列出器件清單，并購買相應的器件材料，正常的價格是20元以內(nèi)。

第二步：焊接成電路板，具體步驟可以參考前面幾期的文章。

第三步：使用Keil C51 uVision2編輯源程序，編譯源代碼并生成目標程序代碼。再把目標程序代碼通過編程器寫入到單片機芯片中。

第四步：把單片機芯片插到“八路鍵控數(shù)碼管電路”的緊鎖坐上，并通電、測試、觀察結(jié)果。按下SO到S7號按鍵時，數(shù)碼管顯示立刻顯示數(shù)字0到7。如果同時按下2個按鍵，只會顯示編號小的數(shù)字。例如：如同時按下S5和S6，只會顯示按鍵編號為S5對應的數(shù)字“5”，而不會顯示數(shù)字“6”。

本功能的實現(xiàn)是為了以后我們制作八路搶答器，實踐當中不會出現(xiàn)同時按下多個按鍵的可能性，總會有時間差異的。