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人机接口 键盘接口 显示器接口 模拟量输入 / 输出接口 D/A 转换接口 A/D 转换接口 通信接口

人机接口 键盘接口 显示器接口 模拟量输入 / 输出接口 D/A 转换接口 A/D 转换接口 通信接口. 第 章 单 片 机 接口技术. Single Chip Microcomputer. 本章内容. PC 机除了主机以外还需要哪些部分呢？. 单片机电路有时候也需要键盘、显示等外设。. 7.1 键盘接口. 按键的特点及输入原理 独立式按键 矩阵式按键. 按键的特点及输入原理. 按键的分类： 触点式：机械；无触点式：电气 键输入原理： 通过按键的接通与断开，产生两种相反的逻辑状态

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人机接口 键盘接口 显示器接口 模拟量输入 / 输出接口 D/A 转换接口 A/D 转换接口 通信接口

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  1. 人机接口 • 键盘接口 • 显示器接口 • 模拟量输入/输出接口 • D/A转换接口 • A/D转换接口 • 通信接口 第章单片机接口技术 Single Chip Microcomputer 本章内容

  2. PC机除了主机以外还需要哪些部分呢？ 单片机电路有时候也需要键盘、显示等外设。

  3. 7.1 键盘接口 • 按键的特点及输入原理 • 独立式按键 • 矩阵式按键

  4. 按键的特点及输入原理 • 按键的分类： 触点式：机械；无触点式：电气 • 键输入原理： 通过按键的接通与断开，产生两种相反的逻辑状态 低电平“0”与高电平“1”。 • 键功能的实现： 对于一组键或一个键盘，需通过接口电路与单片机相连。可采用查询或中断方式测试有无键按下，再确定是哪一个键按下，将该键号送入累加器ACC，然后判断是数字键还是功能键，若是数字键，则将键号对应的数字送入相关输入缓冲区；若是功能键，则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。

  5. 按键识别： 键抖动及消除： 硬件方案——双稳态去抖电路 键盘接口需要解决的问题 是否有键按下 求键号 机械按键抖动时间在5ms～10ms之间 消除方法： 软件方案——延时10ms～20ms后再次判断

  6. 接口电路： 特点：一线一键，按键识别（编程）简单；但占用较多口线，适合8键以下使用。 独立式按键

  7. 流程图： 例1：用P1口检测三个按键的状态并完成相应的功能 解： 资源分配： 用P1口的低3位检测3个按键的输入，为1则表示按键没有按下，为0则表示相应按键被按下。

  8. 若判断键释放应如何修改？ 编程：按三个按键中的任一键都对应一个特定功能。 ORG 0000H KB: MOV P1,#0FFH MOV A,P1 CPL A ANL A,#0FH JZ KB LCALL D10MS MOV A,P1 CPL A ANL A,#0FH JZ KB CJNE A,#01H,KB01 LCALL PGM1 SJMP KB KB01:CJNE A,#02H,KB02 LCALL PGM2 SJMP KB KB02:CJNE A,#04H,KB LCALL PGM3 SJMP KB END

  9. 接口电路： P1.7 P1.6 P1.5 +5V P1.4 0 1 2 3 P1.3 5 6 7 4 P1.2 8 9 10 11 P1.1 12 13 14 15 P1.0 MCS-51 特点：按键识别应采用扫描法或线路反转法 编程较为复杂，节省口资源，8键以上使用 矩阵式按键 关键：如何判断键号？

  10. 键盘扫描子程序一般包括以下内容： 1.判别有无键按下； 2.扫描获取闭合键的行、列值； 3.用计算法或查表法得到键值； 4.判断闭合键释放否，如没释放则继续等待； 5.保存闭合键号。

  11. 键按下/释放判断 KS： MOV A，#00H MOV P1，A ；全扫描字#00H送P1口 MOV P1，#0FH MOV A，P1 ；读入P1口状态 CPL A ；变正逻辑，高电平表示有键按下 ANL A,#0FH ；取低4位 RET ；返回，A≠0表示有键按下

  12. 原理： 在某一时刻只让一条列线处于低电平，其余列线均处于高电平，则当这一列有键按下时，该键所在的行电平将会由高电平变为低电平，可判定该列相应的行有键按下。 按键识别——扫描法 流程： 当第0列处于低电平时，逐行查找是否有行线变低，若有，则第0列与该行的交叉点按键按下；若无，则表示第0列无键按下，再让下一列处在低电平，依此循环，这种方式称为键盘扫描。 键号=行首键号（0、4、8、12）+列号（0、1、2、3）

  13. 例2：键盘扫描程序 SERCH: MOV R2,#0EFH MOV R3,#00H LINE0: MOV A,R2 MOV P1,A MOV A,P1 JB ACC.3,LINE1 MOV A,#00H AJMP TRYK LINE1: JB ACC.2,LINE2 MOV A,#04H AJMP TRYK LINE2: JB ACC.1,LINE3 MOV A,#08H

  14. AJMP TRYKLINE3: JB ACC.3,LINE4 MOV A,#0CH AJMP TRYKLINE4: INC R3 MOV A,R2 RL A JNB ACC.0,BACK MOV R2,A AJMP LINE0 TRYK: ADD A,R3BACK: RET

  15. 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10 ms）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。

  16. 中断扫描方式 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。

  17. LED的结构和显示原理 静态显示方式 动态显示方式 动态显示的实现 7.2 显示器接口技术 动态显示方式

  18. com com 问题引入： LED显示器如何显示出指定数字/字符？

  19. 例：模拟产品计数显示电路

  20. ORG 1000H STAR：MOV TMOD，#60H ；定时器T1工作在方式2计数 MOV TH1，#00H ；T1置初值 MOV TL1，#00H MAIN：MOV P1，#0C0H ；数码管显示0 DISP：JB P3.3，DISP ；监测按键信号 ACALL DELAY ；消抖延时 JB P3.3，DISP ；确认低电平信号 DISP1：JNB P3.3，DISP1 ；监测按键信号 ACALL DELAY ；消抖延时 JNB P3.3，DISP1 ；确认高电平信号 SETB TR1 ；启动计数器 DISP2：MOV A，TL1 MOVC A，@A+DPTR ；查表获取数码管显示值 MOV P1，A ；数码管显示计数值 CJNE A，#8E，DISP2 LJMP STAR TAB：0C0H，0F9H，0A4H … … DELAY：MOV R2，#14H DELAY1：MOV R3，#0FAH DJNZ R3，$ DJNZ R2，DELAY1 RET END 编 程

  21. 静态显示方式 • 连接 所有LED的位选均共同连接到+VCC或GND，每个LED的8根段选线分别连接一个8位并行I/O口，从该I/O口送出相应的字型码显示字型。 • 特点 原理简单；显示亮度强，无闪烁；占用I/O资源较多。

  22. 动态显示方式 • 连接 所有LED的段选线共同连接在一起共用一个 8位I/O口，而每个LED的位选分别由一根相应的I/O口线控制。因此必须采用动态扫描显示方式，每一个时刻只选通其中一个LED，同时在段选口送出该位LED的字型码。

  23. 动态显示基本原理 电路的接法决定了必须采用逐位扫描显示方式。 即从段选口送出某位LED的字型码，然后选通该位LED， 并保持一段延时时间。然后选通下一位，直到所有位扫 描完。 要注意的两个问题： 1.字型码通常通过查表指令MOVC来求得. 2.换位显示时通常要加一段程序使所有的LED全灭.

  24. 动态显示程序流程图 1 指向段选口，送字型码 开 始 采用动态扫描方式依次循环点亮各位数码管，构成多位动态数码管显示电路。 指向位选口，送位选码 显示缓冲区首地址送R0 显示位数送R2 延时 起始显示位送R3 指向显示缓冲区下一个单元 禁止所有位（关显示） 位选码左移 从缓冲区取要显示的数 N 扫描完一遍吗? 查表得字型码 Y 结束 1

  25. 课堂练习 ＋5V P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 8031 试编制程序，要求当其中某一按键压下时与其对应的二极管将被点亮。

  26. 7.3 D/A转换器接口 • D/A转换器的作用 • 典型芯片DAC0832 • DAC0832的应用

  27. 单片机 控制对象 D/A转换 D/A转换器的作用 • 将数字量转换为模拟量，以便操纵控制对象。 • D/A转换器的主要指标 转换速度：一般几十微秒到几百微秒，快速的可达1微秒。 转换精度（分辨率）：决定于输入数字量的位数，位数越多，精度越高。

  28. 典型芯片-DAC0832介绍 输出为模拟电流，可转换为电压。 LE1或LE2=1，当前寄存器的输出跟随输入 LE1或LE2=0，锁存数据 DAC0832是一个八位D/A转换器，转换时间1微秒，结构如下：

  29. XFER，WR2：控制DAC寄存器 XFER=0，WR2=0时：直通 XFER=1 or WR2=1时：锁存 ILE，WR1：控制输入寄存器 ILE=1，WR1=0时：直通 ILE=1，WR1=1时：锁存 DAC0832功能分析 DI0-DI7：转换数据输入 CS：片选信号 因此，DAC0832可以有三种工作形式：直通、单级锁存、两级锁存。

  30. 译码器输出 单缓冲方式的接口（1） ——一个处于直通方式，另一个处于受控的锁存方式

  31. 单缓冲方式的接口（2） ——两个输入寄存器同时受控的方式 “同时”做何解释?

  32. 单缓冲方式的应用——产生锯齿波 假定采用接口（1）方式，即输入寄存器受控，而DAC寄存器直通，输入寄存器地址为E000H，产生锯齿波。 源程序清单如下： ORG 0200 MOV DPTR，#0E000H ；指向输入寄存器地址 MOV A，#00H ；转换初值 WW: MOVX @DPTR，A ；WR1有效，启动D/A转换 INC A NOP ；延时 NOP AJMP WW

  33. 产生的锯齿波的过程 255/28 254/28 3/28 2/28 1/28 0

  34. D/A转换产生的锯齿波 用同样的方法也可以产生三角波、矩形波、梯形波。 若将A的初值改为FF INC改为DEC? ORG 0200 MOV DPTR，#0E000H ；指向输入寄存器地址 MOV A，#0FFH ；转换初值 WW: MOVX @DPTR，A ；WR1有效，启动D/A转换 A NOP ；延时 NOP AJMP WW DEC INC

  35. 74LS138 A7A6A5 CBA Y7 Y7 Y6 Y6 双缓冲方式的接口和应用 ——两个锁存器都接成受控锁存方式。 你知道它与第二种单缓冲方式的区别吗? 输入寄存器地址：00E0H DAC寄存器地址：00C0H 对一个数字量的转换，需两步完成，程序如下： MOV DPTR，#00E0H MOVX @DPTR,A MOV DPTR,#00C0H MOVX @DPTR,A

  36. 7.4 A/D转换器接口 • A/D转换器的作用 • 典型芯片ADC0809 • ADC0809的应用

  37. A/D转换 A/D转换器的作用 将模拟量转换为数字量，以便计算机接收处理 传感器 单片机 • 双积分式A/D转换器 • 逐次逼近式A/D转换器。

  38. A/D转换器概述 逐次逼近式典型A/D转换器芯片有： (1)ADC0801~ADC0805型8位MOS型A/D转换器 (2)ADC0808 / 0809型8位MOS型A/D转换器 (3) ADC0816 / 0817

  39. 典型芯片—ADC0809介绍 ADC0809是一个8位8通道的AD转换器。

  40. ADC0809功能分析 转换有以下几步： • ALE信号上升沿有效，锁存地址并选中相应通道。 • ST信号有效，开始转换。A/D转换期间ST为低电平。 • EOC信号输出高电平，表示转换结束。 • OE信号有效，允许输出转换结果。 CLK：时钟信号，可由单片机ALE信号分频得到。

  41. 转换时钟由ALE分频得到。 P 0 A 0 - A 7 7 4 L S 3 7 3 A 0 A 1 A 2 A L E G 写信号、P2.0有效时，启动AD转换。 ÷ 2 A B C L K 转换结束后，输出高电平，向CPU发出中断请求 C 8 0 3 1 D 0 - D 7 V R ( + ) + 5 V 转换结果由此输出 V R ( - ) G N D 1 I N T 1 E O C I N 0 A D C 0 8 0 9 I N 1 I N 2 I N 3 读信号、P2.0有效时，允许输出AD转换结果。 W R I N 4 1 S T 1 ≥ I N 5 P 2 . 0 I N 6 A L E I N 7 1 O E 1 ≥ R D ADC0809和单片机的连接

  42. 8031 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0809 × × × × × × × ST × × × × × C B A C B A 选择的通道 × × × × × × × 0 × × × × × 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 … … × × × × × × × 0 × × × × × 1 1 1 1. 首先分析各个通道的地址。(IN0到IN7的地址为0000H到0007H） 通道选择表

  43. 编程应用—中断方式 中断方式： ORG 0000H ；主程序入口地址 AJMP MAIN ；跳转主程序 ORG OO13H ；中断入口地址 AJMP INT1 ；跳转中断服务程序 MAIN：SETB IT1 ；边沿触发 SETB EA ；开中断 SETB EX1 ；允许中断 MOV DPTR，#0007H ；指向0809 IN7通道地址 • 编程：可采用中断、查询两种方式。

  44. MOVX @DPTR,A ；启动A/D转换 SJMP $ ；等待中断 INT1: MOVX A,@DPTR ；读A/D转换结果 MOV B,A ；存数 RETI ；返回

  45. 查询方式： ORG 0000H ；主程序入口地址 AJMP MAIN ；跳转主程序 ORG 1000H ；中断入口地址 MAIN： MOV DPTR，#0007H ；指向0809 IN7通道地址 MOVX @DPTR,A ；启动A/D转换 L1: JB P3.3 L1 ;查询 MOVX A,@DPTR ；读A/D转换结果 MOV B,A ；存数 SJMP $

  46. 实训练习 • 分析实训电路板中0809的连接，确定各通道地址。 • 对通道0输入模拟电压，运行转换程序，用动态显示方式在最右边两个LED显示转换结果。

  47. 7.4 单片机与LCD 接 口 设 计

  48. 任务1：如何在LCD的指定位置显示出 指定的字符。 A b 2行×16列

  49. 任务2：如何在LCD的指定位置显示字 符串。 Shenzhen Polytechnic 2行×16列

  50. 基本内容 • 字符型LCD模块的使用方法 • 单片机与字符型LCD模块接口电路 • LCD接口程序设计** ≈≈≈≈NOTICE≈≈≈≈ LCD: Liquid Crystal Display

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