MCS51單片機(jī)的人機(jī)界面接口技術(shù).ppt

單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),主講教師：蘇曉龍,全校公共選修課,計(jì)算機(jī)學(xué)院信息科學(xué)系,辦公室：計(jì)A315-1,答疑地點(diǎn)：計(jì)A315-1,E-mail：,第八章 MCS-51單片機(jī)的人機(jī)界面接口技術(shù),8.1顯示器接口 8.2鍵盤及其接口 8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展 8.4 撥碼盤及語音接口,8.1 顯示器接口,8.1.1 LED顯示器接口 8.1.2 LCD顯示器接口 8.1.3 典型鍵盤/顯示器接口實(shí)例,返回本章首頁,8.1.1 LED顯示器接口,1LED顯示器結(jié)構(gòu)與原理,LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。,在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段LED。這種顯示塊有共陰極與共陽極兩種，如圖8-1所示。七段顯示塊與微機(jī)接口非常容易。如表8-1所示。,8.1.1 LED顯示器接口,1LED顯示器結(jié)構(gòu)與原理,LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。,（a）管腳配置 （b）共陰極 （c）共陽極 圖8-1 七段LED顯示塊,e,表8-1 七段LED的段選碼,8.1.1 LED顯示器接口,2LED顯示器與顯示方式,在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用LED顯示塊構(gòu)成N位LED顯示器。圖8-2是N位顯示器的構(gòu)成原理。,LED顯示器有兩種方式： （1）LED靜態(tài)顯示方式（如圖8-3所示） （2）LED動(dòng)態(tài)顯示方式（如圖8-4所示）,圖8-2 N位LED顯示器,8.1.1 LED顯示器接口,1） 靜態(tài)顯示器接口,靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。就是在同一時(shí)刻只顯示1種字符，或者說被顯示的字符在同一時(shí)刻是穩(wěn)定不變的。,這種顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨(dú)立，公共端恒定接地(共陰極)或接正電源(共陽極)。每個(gè)數(shù)碼管的8個(gè)字段分別與一個(gè)8位I/O接口相連，I/O端口只要有字形代碼輸出，相應(yīng)字符即顯示出來，并保持不變，直到I/O端口輸出新的字形代碼。,采用靜態(tài)顯示方式，雖然具有較高的顯示亮度，占用CPU時(shí)間少，編程簡單等優(yōu)點(diǎn)，但其占用的端口線多，硬件電路復(fù)雜，成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場合。,例1：圖8. 3是數(shù)碼管靜態(tài)顯示方式的一種典型應(yīng)用，用兩片74LS273驅(qū)動(dòng)2位靜態(tài)LED顯示器(共陰極數(shù)碼管)。P2.7=0時(shí)選通1#顯示器，其地址為7FFFH； P2.6=0時(shí)選通2#顯示器，其地址為BFFFH。用下列程序可在顯示器上顯示字符“1”和“2”：,8.1.1 LED顯示器接口,圖8.3 2位靜態(tài)LED顯示器,MOV DPTR，#7FFFH MOV A，#06H ； “1”的字形代碼 MOVX DPTR，A MOV DPTR，#0BFFFH MOV A，#5BH ； “2”的字形代碼 MOVX DPTR，A,8.1.1 LED顯示器接口,圖8-4 八位LED動(dòng)態(tài)顯示器電路,8.1.1 LED顯示器接口,2）動(dòng)態(tài)顯示接口,動(dòng)態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，這種逐位點(diǎn)亮顯示器的方式稱為動(dòng)態(tài)掃描。,通常，各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位的I/O端口控制；各位LED顯示器的位選線(COM端)由另外的I/O端口控制。動(dòng)態(tài)方式顯示時(shí)，各數(shù)碼管分時(shí)輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示，必須采用動(dòng)態(tài)掃描方式，即在某一時(shí)刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的字形代碼，在另一時(shí)刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的字形代碼。依此規(guī)律循環(huán)，逐個(gè)循環(huán)點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，每位顯示1 ms左右，即可使各位數(shù)碼管顯示要顯示的字符。雖然這些字符是在不同的時(shí)刻分別顯示的，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，可以給人以同時(shí)顯示的感覺。,8.1.1 LED顯示器接口,采用動(dòng)態(tài)顯示方式節(jié)省I/O端口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時(shí)，CPU要依次掃描，仍占用CPU較多的時(shí)間。 用51系列單片機(jī)構(gòu)建數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)時(shí)，采用簡單的接口芯片即可進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，其特點(diǎn)是接口電路簡單，編程方便，價(jià)格低廉。6位動(dòng)態(tài)LED顯示器如圖8.5所示。,2）動(dòng)態(tài)顯示接口,圖8.5 6位動(dòng)態(tài)LED顯示器,圖8.5中，數(shù)碼管采用共陰極LED，字形碼輸出口74LS273經(jīng)過8路同相驅(qū)動(dòng)電路7407后接至數(shù)碼管的各段，當(dāng)位線輸出“1”時(shí)，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管發(fā)光。7407是集電極開路的同相驅(qū)動(dòng)器，能為發(fā)光段提供更大的導(dǎo)通電流，增強(qiáng)LED的發(fā)光亮度，其輸出端經(jīng)110 的限流電阻接至+5 V電源，改變電阻的大小即可調(diào)節(jié)發(fā)光亮度。用另一個(gè)輸出口74LS273作為LED的位選控制口，其輸出經(jīng)過6路反相驅(qū)動(dòng)器75452后接至數(shù)碼管的COM端。當(dāng)位選控制口的某位輸出“1”時(shí)，75452反相器驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的LED位發(fā)光。,2）動(dòng)態(tài)顯示接口,字形碼輸出口和位選控制口的地址分別為：,字形碼輸出口地址：DFFFH(地址不是惟一的)； 位選控制口的地址：EFFFH(地址不是惟一的)。,在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，為了便于對(duì)LED 顯示器進(jìn)行管理，需要建立一個(gè)顯示緩沖區(qū)。顯示緩沖區(qū)DISBUF是片內(nèi)RAM的一個(gè)區(qū)域，它的作用是存放要顯示的字符，其長度與LED的位數(shù)相同。,3）動(dòng)態(tài)掃描程序,圖8.5 中的動(dòng)態(tài)顯示器，DISBUF為6個(gè)字節(jié)，設(shè)DISBUF占用片內(nèi)RAM的70H75H單元。顯示緩沖區(qū)DISBUF中的內(nèi)容是由其他處理程序事先存入DISBUF中的，再由顯示程序進(jìn)行顯示。,設(shè)要顯示“P89C51，則“P89C51”在DISBUF中的存放形式見表6.3所示。數(shù)碼顯示器的低位(最右邊的位)顯示的是顯示緩沖區(qū)中的低地址單元中的數(shù)，因此在顯示緩沖區(qū)中存放的次序?yàn)榈偷刂穯卧娴臀?，高地址單元存高位?表6.3 顯示緩沖區(qū),3）動(dòng)態(tài)掃描程序,要說明的是，顯示程序是利用查表方法來得到要顯示字符的字形代碼的。在顯示程序的字形代碼(顯示段碼)表中， 字形代碼存放的次序依次為“09”，“AF”，“空白”和“P”。其中，“P”的序號(hào)為18(即11H)，故在DISBUF中的75H單元用11H代表“P”。,3）動(dòng)態(tài)掃描程序,顯示程序的任務(wù)是把顯示緩沖區(qū)中待顯示的字符送往LED顯示器顯示。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描顯示時(shí)， 從DISBUF中依次取出待顯示的字符，采用查表的方法得到其對(duì)應(yīng)的字形代碼，逐個(gè)地循環(huán)點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，每位顯示1 ms左右，即可使各位數(shù)碼管顯示要顯示的字符。,設(shè)DISBUF中的信息為“P89C51”，可由下列程序在顯示器上顯示“P89C51”：,3）動(dòng)態(tài)掃描程序,LOOP1: LCALL DISPLAY ；調(diào)用顯示子程序 LJMP LOOP1 ； 循環(huán) DISPLAY: MOV R0，#70H ；R0指向DISBUF首 ;地址 MOV R3，#01H ； 右起第1個(gè)LED ;的選擇字 NEXT： MOV A，#00H ； 取位選控制字為全滅 MOV DPTR，#0EFFFH ；取位選控制口 ;地址 MOVX DPTR，A ； 瞬時(shí)關(guān)顯示器 MOV A，R0 ；從DISBUF中取出字符,MOV DPTR，#DSEG ；取段碼表首地址 MOVC A，A+DPTR ；查表，取對(duì)應(yīng)的字形碼 MOV DPTR，#0DFFFH ；取字形碼輸出口地址 MOVX DPTR，A ；輸出字形碼 MOV DPTR，#0EFFFH ；取位選控制口地址 MOV A，R3 ；取當(dāng)前位選控制字 MOVX DPTR，A ； 點(diǎn)亮當(dāng)前LED顯示位,3）動(dòng)態(tài)掃描程序,LCALL DELAY ；延時(shí)1 ms INC R0 ；R0指向下一個(gè)字符 JB ACC.5，EXIT ；若當(dāng)前顯示位是第6位則 ;結(jié)束 RL A ； 下一個(gè)LED的選擇字 MOV R3，A SJMP NEXT,EXIT: RET ；返回段碼表 09，AF，空白， DSEG: DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H， 6DH，7DH， DB 07H，7FH6FH，77H，7CH， 39H，5EH， DB 79H，71H，00H，73H DELAY：MOV R7，#02H ； 延時(shí)1 ms的子程序 DEL1: MOV R6，#0FFH DEL2: DJNZ R6，DEL2 DJNZ R7，DEL1 RET,例2針對(duì)圖8.5所示的電路，編一顯示程序， 調(diào)用動(dòng)態(tài)掃描顯示子程序DISPLAY，使數(shù)碼顯示器顯示“012345”共6個(gè)字符。,解: 參考程序如下： MOV A， 05H ； 取最右邊1位字符 MOV R0，70H ； 指向DISBUF首址(最低位) MOV R1，06H ； 共送入6個(gè)字符 LOP2: MOV R0，A ； 將字符送入DISBUF INC R0 ； 指向下一顯示單元 DEC A ； 下一個(gè)顯示字符 DJNZ R1，LOP2 ； 若6個(gè)數(shù)未送完，則重復(fù) LOP3：LCALL DISPLAY； 掃描顯示一遍 SJMP LOP3 ； 重復(fù)掃描,8.1.1 LED顯示器接口,3LED顯示器接口實(shí)例,從LED顯示器的原理可知，為了顯示字母與數(shù)字，必須最終轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的段選碼。這種轉(zhuǎn)換可以通過硬件譯碼器或軟件進(jìn)行譯碼。,硬件譯碼器LED顯示器接口（如圖8-6所示） 軟件譯碼LED顯示器接口（如圖8-7 、8-8所示）,圖8-6 利用硬件譯碼器的七段LED接口電路,圖8-7 通過8155擴(kuò)展I/O口控制的8位LED動(dòng)態(tài)顯示接口,圖8-8 動(dòng)態(tài)顯示子程序流程圖,返回本節(jié),8.2 鍵盤及其接口,1 按鍵的分類,鍵盤實(shí)際上是由排列成矩陣形式的一系列按鍵開關(guān)組成的，用戶通過鍵盤可向CPU輸入數(shù)據(jù)信息、地址信息和各種命令。鍵盤按照其接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識(shí)別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法不同。,編碼鍵盤主要是用硬件來實(shí)現(xiàn)對(duì)按鍵的識(shí)別，鍵盤接口電路能夠由硬件邏輯自動(dòng)提供與鍵對(duì)應(yīng)的編碼。此外，編碼鍵盤一般還具有去抖動(dòng)和多鍵、竄鍵保護(hù)電路。,這種鍵盤使用方便，但需要較多的硬件，價(jià)格較貴，一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)較少采用。,非編碼鍵盤的接口電路只是簡單地提供按鍵的行列矩陣，對(duì)按鍵的識(shí)別、編碼、去抖動(dòng)等工作均由軟件完成。由于其經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因此常應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)中。下面將重點(diǎn)介紹非編碼鍵盤。,8.2 鍵盤及其接口,1 按鍵的分類,2. 矩陣鍵盤的結(jié)構(gòu)及原理,8.2 鍵盤及其接口,在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路及專一的復(fù)位功能外，其他按鍵都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)的。當(dāng)所設(shè)置的功能鍵或數(shù)字鍵按下時(shí)，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)完成該按鍵所設(shè)定的功能。,一組鍵或一個(gè)鍵盤，總有一個(gè)接口電路與CPU相連。當(dāng)按鍵較多時(shí)一般采用行列式結(jié)構(gòu)并按矩陣形式排列，如圖8.9所示。,圖8.9.1 矩陣鍵盤的結(jié)構(gòu),8.2 鍵盤及其接口,圖8.9.2 矩陣鍵盤在89C51單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例之一,8.2 鍵盤及其接口,圖8.9給出了44行列式鍵盤的基本結(jié)構(gòu)示意圖。44表示有4根行線和4根列線，在每根行線和列線的交叉點(diǎn)上有1個(gè)按鍵，組成了一個(gè)有16個(gè)按鍵的矩陣鍵盤。 列線通過上拉電阻接到5 V上。當(dāng)無鍵按下時(shí)，列線處于高電平狀態(tài)； 當(dāng)有鍵按下時(shí)，行、列線將導(dǎo)通，此時(shí)，列線電平將由與此列線相連的行線電平?jīng)Q定，這是識(shí)別按鍵是否按下的關(guān)鍵。然而，矩陣鍵盤中的行線、列線和多個(gè)鍵相連，因此，必須將行線、列線信號(hào)配合起來作適當(dāng)處理，才能確定閉合鍵的位置。識(shí)別按鍵是否按下的方法很多，其中，最常見的方法是行掃描法。,8.2 鍵盤及其接口,3. 矩陣鍵盤的行掃描法,8.2 鍵盤及其接口,所謂行掃描法，就是通過行線逐行發(fā)出低電平信號(hào)。如果該行線所連接的鍵沒有按下，則列線的電平信號(hào)是全“1”； 如果有鍵按下的話，則列線得到的是非全“1”信號(hào)，即根據(jù)列線的電平信號(hào)是否有“0”信號(hào)來判斷有無鍵按下。,在使用行掃描法時(shí)，為了提高效率， 首先快速檢查整個(gè)鍵盤中是否有鍵按下。,若無鍵按下，則結(jié)束鍵盤掃描程序； 若有鍵按下，則再用逐行掃描的方法來確定閉合鍵的具體位置(按下的是哪一個(gè)鍵)。,具體方法是：,8.2 鍵盤及其接口,1）先掃描第0行，行輸出值為1110B（見圖8.9.1），第0行為 “0”，其余3行為“1”(通常，把行輸出值為0的行稱為當(dāng)前行)，然后讀入列信號(hào)，判斷是否為全“1”。 若列輸入值為全“1”，則當(dāng)前行無鍵按下。,2）若第0行無鍵按下，再掃描第1行。行輸出1101(第1行為“0”，其余3行為“1”)， 再掃描下一行 依此規(guī)律逐行掃描，直到掃描某行時(shí)，其列輸入值不為全“1”，則根據(jù)行輸出值和列輸入值中0的位置確定閉合鍵的具體位置，從而用計(jì)算法或查表法得到閉合鍵的鍵值。,例8. 3 為單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)84矩陣鍵盤，并編寫鍵盤掃描程序。,8.2 鍵盤及其接口,解： 接口電路如圖8.10所示。用74LS273作為行輸出口，輸出8位行掃描信號(hào)。 用74LS244作為列輸入口，輸入4位列輸入值。其口地址分別是: 行輸出口地址：F7FFH； 列輸入口地址：FBFFH。,圖8.10 一個(gè)84矩陣鍵盤電路,8.2 鍵盤及其接口,鍵盤采用行掃描法方式工作，鍵盤掃描子程序應(yīng)具有以下功能： (1) 判斷有無鍵按下。其方法為：行輸出口輸出全為0，讀列輸入口信息，若列輸入值為全1，則說明無鍵按下； 若不為全1，則說明有鍵按下。 (2) 消除按鍵的抖動(dòng)。 微機(jī)鍵盤通常使用機(jī)械觸點(diǎn)式按鍵開關(guān)。機(jī)械式按鍵在按下或釋放時(shí)，由于機(jī)械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時(shí)間的觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)，然后其觸點(diǎn)才穩(wěn)定下來。其抖動(dòng)過程如圖8.11所示，抖動(dòng)時(shí)間的長短與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為510 ms。 ,8.2 鍵盤及其接口,圖8.11 按鍵抖動(dòng)示意圖,8.2 鍵盤及其接口,在觸點(diǎn)抖動(dòng)期間檢測按鍵的通斷狀態(tài)，可能導(dǎo)致判斷出錯(cuò)，即一次按下按鍵被錯(cuò)誤地認(rèn)為是多次操作，這種情況是不允許出現(xiàn)的。為了克服由于按鍵觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)所致的檢測誤判，必須采取消抖動(dòng)措施。 在此，使用軟件延時(shí)的方法消除按鍵的抖動(dòng)。當(dāng)檢測到有按鍵按下時(shí)，調(diào)用兩次顯示子程序，每調(diào)用一次延時(shí)6 ms，共延時(shí)12 ms。這樣既實(shí)現(xiàn)了按鍵的消抖動(dòng)，又可保持顯示器有穩(wěn)定的顯示。同樣，在檢測到閉合鍵釋放后，也采用軟件延時(shí)的方法消除按鍵的抖動(dòng)。,8.2 鍵盤及其接口,(3) 逐行掃描。若有鍵按下，則逐行掃描，以判別閉 合鍵的具體位置。 (4) 計(jì)算閉合鍵的鍵值。計(jì)算公式為 鍵值行號(hào)4列號(hào) (5) 判斷按鍵是否釋放。計(jì)算出閉合鍵的鍵值后， 再判斷按鍵是否釋放。若按鍵未釋放，則等 待； 若鍵已釋放，則再延時(shí)消抖。 (6) 命令處理。根據(jù)閉合鍵的鍵值，程序應(yīng)完成該 按鍵所設(shè)定的功能。若按下的是命令鍵，則 轉(zhuǎn)入命令鍵處理程序，完成命令鍵的功能； 若按下的是數(shù)字鍵，則轉(zhuǎn)入數(shù)字鍵處理程序， 進(jìn)行數(shù)字的存儲(chǔ)和顯示等操作。,8.2 鍵盤及其接口,鍵盤掃描程序如下： ； KEY 鍵盤掃描程序 ； 入口參數(shù)： 無 ； 出口參數(shù)： A為返回值 ； 若有鍵按下，則A為閉合鍵的鍵值031 ；若無鍵按下，則A為FFH ；占用寄存器：R3為行計(jì)數(shù)器，R2存放行掃 ；描值，R4、R5為暫存器 KEY: LCALL KS1 ；快速檢查整個(gè)鍵盤中是否 ；有鍵按下,8.2 鍵盤及其接口,JNZ LK1 ； A非0， 若有鍵按下， ；則轉(zhuǎn)至LK1 LJMP LK8 ； 若無鍵按下，則返回 LK1: LCALL DISPLAY ；若有鍵閉合，則調(diào)顯示 ；子程，延時(shí)12 ms LCALL DISPLAY ； 消抖動(dòng) LCALL KS1 ； 再次檢查有鍵閉合否 JNZ LK2 ；若有鍵閉合，則轉(zhuǎn)入逐行掃描 LJMP LK8 ； 若無鍵閉合，則返回 KL2：MOV R3，00H ； 行號(hào)初值送R3 MOV R2，0FEH； 行掃描初值送R2,8.2 鍵盤及其接口,LK3: MOV DPTR，0F7FFH ；行輸出口地 ；址，F(xiàn)7FFH MOV A，R2 ； 行掃描值送A MOVX DPTR，A ； 掃描當(dāng)前行 MOV DPTR，0FBFFH ；列輸入口地址， ；FBFFH MOVX A，DPTR ； 讀入列值 ANL A，0FH ； 保留低4位 MOV R4，A ； 暫存列值 CJNE A，0FH，LK4 ；列值非全“1”則轉(zhuǎn) MOV A，R2 ； 行掃描值送A,8.2 鍵盤及其接口,JNB ACC.7，LK8 ； 已掃到最后1行則返回 RL A ；若未掃完，則準(zhǔn)備掃下一行 MOV R2，A ； 行值存入R2中 INC R3 ； 行號(hào)加1 LJMP LK3 ； 轉(zhuǎn)至掃描下一行 LK4: MOV A，R3 ； 行號(hào)送入A ADD A，R3 ； 行號(hào)2 MOV R5，A ； 暫存 ADD A，R5 ； 行號(hào)4 MOV R5，A ； 存入R5中,8.2 鍵盤及其接口,MOV A，R4 ； 列值送入A LK5: RRC A ； 列值右移1位 JNC LK6 ； 該位為0則轉(zhuǎn) INC R5 ； 鍵值加1 SJMP LK5 ； 列號(hào)未判完繼續(xù) LK6: PUSH R5 ； 保護(hù)鍵值 LK7: LCALL DISPLAY ； 掃描一遍顯示器 LCALL KS1 ； 發(fā)全掃描信號(hào) JNZ LK7 ； 鍵未釋放則等待 LCALL DISPLAY ； 鍵已釋放 LCALL DISPLAY ； 延時(shí)12 ms，消抖 POP A ； 鍵值存入A中 KND: RET ； 返回,8.2 鍵盤及其接口,LK8: MOV A，0FFH ；無閉合鍵標(biāo)志，F(xiàn)FH存 ；入A中 RET ； 返回 KS1: MOV DPTR，0F7FFH ；行輸出口地址： ；F7FFH MOV A，00H ；取8行全掃描信號(hào) MOVX DPTR，A ； 同時(shí)掃描8行 MOV DPTR，0FBFFH ；列輸入口地址： ；FBFFH MOVX A，DPTR ； 列輸入 ANL A，0FH ； 保留低4位 ORL A，0F0H ； 高4位取“1” CPL A ；取反，若無鍵按下，則全0 RET ； 返回,8.2 鍵盤及其接口,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,所謂可編程的接口芯片，是指其功能可由微處理機(jī)的指令來加以改變的接口芯片，利用編程的方法，可以使一個(gè)接口芯片執(zhí)行不同的接口功能。目前，各生產(chǎn)廠家已提供了很多系列的可編程接口器件，51單片機(jī)常用的可編程接口芯片是Intel 8255A。,1. 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與端口選擇,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,8255A是一種8位并行接口芯片，它為用戶提供了3個(gè)8位并行端口PA、PB和PC口，3個(gè)端口都可以和外設(shè)相連，分別傳送外設(shè)的輸入/輸出數(shù)據(jù)或控制信息，圖8.12給出了8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳圖。3個(gè)端口在8255A內(nèi)部分成A、B兩組控制電路，這兩組控制電路根據(jù)CPU發(fā)出的方式選擇字來控制8255A的工作方式，每個(gè)控制組都接收來自讀/寫控制邏輯的“命令”和內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的“控制字”，并向與其相連的端口發(fā)出適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)。A組控制部件用來控制PA口和PC口高4位(PC7PC4)， B組控制部件用來控制PB口和PC口低4位(PC3PC0)。,圖8.12 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳圖,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,讀/寫控制邏輯用來管理數(shù)據(jù)信息、控制字和狀態(tài)字的傳送，它接收來自CPU地址總線的A1、A0和控制總線有關(guān)信號(hào)(、RESET等)，向8255A的A、B兩組控制部件發(fā)送命令，用于對(duì)8255的端口選擇及讀/寫控制，表8.4給出了8255A的端口選擇及讀/寫控制狀態(tài)表。,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,表8.4 8255A端口選擇及讀/寫控制狀態(tài)表,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,2. 8255A的控制字與工作方式,8255A有兩種控制命令字：一個(gè)是方式選擇控制字，另一個(gè)是C口按位置位/復(fù)位控制字，其控制字格式如圖8.13所示。初始化時(shí)，CPU首先對(duì)8255A的控制寄存器寫入方式選擇控制字，選擇8255A的工作方式。在8255A工作期間，如果把一個(gè)置位/復(fù)位控制字送入8255A的控制寄存器，就能將C口的某一位置1或清0，而不影響其他位的狀態(tài)，使C口具有位操作功能。,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,圖8.13 8255A控制字格式 (a) 方式選擇控制字格式； (b) C口置位/復(fù)位控制字格式,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,8255有3種工作方式：方式0、方式1和方式2。工作方式的選擇是通過上述寫控制字的方法來完成的。,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,(1) 方式0(基本輸入/輸出方式)：A口、B口及C口高4位、低4位都可以設(shè)置為方式0輸入或輸出，不需要選通信號(hào)。單片機(jī)可以用8255A進(jìn)行數(shù)據(jù)的無條件傳送，數(shù)據(jù)在8255A的各端口能得到鎖存和緩沖。在方式0下，輸入口為緩沖輸入方式， 輸出口具有鎖存功能。,A口和B口為方式1輸入時(shí)，C口的定義及握手信號(hào)的時(shí)序如圖8.14所示。其中，為選通信號(hào)，低電平有效，當(dāng)外設(shè)送來信號(hào)時(shí)，輸入的數(shù)據(jù)被裝入8255A的輸入鎖存器中； IBF是輸入緩沖器滿信號(hào)，高電平有效。,(2) 方式1(選通輸入/輸出方式)：A口和B口都可以獨(dú)立地設(shè)置為方式1，在這種方式下，8255A的A口和B口通常用于傳送和它們相連外設(shè)的數(shù)據(jù)，C口作為A口和B口的握手聯(lián)絡(luò)線，以實(shí)現(xiàn)中斷方式傳送數(shù)據(jù)。,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,圖8.14 方式1輸入時(shí)的握手信號(hào)及時(shí)序,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,IBF是一個(gè)狀態(tài)信號(hào)，當(dāng)其為高電平表示輸入口的數(shù)據(jù)尚未被CPU取走時(shí)，外設(shè)暫時(shí)不能向輸入口送新的數(shù)據(jù)； INTR是中斷請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效。當(dāng)IBF為高電平，且中斷允許信號(hào)INTE=1時(shí)，INTR=1，向CPU請(qǐng)求中斷。CPU響應(yīng)中斷后，執(zhí)行輸入指令(產(chǎn)生讀信號(hào)為負(fù)脈沖)，讀取輸入口的數(shù)據(jù)，同時(shí)的下降沿清除中斷請(qǐng)求信號(hào)，的上升沿使IBF=0。,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,INTE為中斷允許控制信號(hào)。A口由PC4位的置位/復(fù)位狀態(tài)進(jìn)行控制，B口由PC2位的置位/復(fù)位狀態(tài)進(jìn)行控制。只有PC4或 PC2置位時(shí)，8255A的A口或B口才會(huì)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。若A口和B口為方式1輸入時(shí)，PC7、PC6可以用作I/O線，即方式0下的輸入或輸出。 A口和B口為方式1輸出時(shí)，C口的定義及握手信號(hào)的時(shí)序如圖8.15所示。其中，OBF是輸出緩沖器滿信號(hào)，低電平有效。該信號(hào)為低電平表示CPU已將數(shù)據(jù)送到輸出端口，通知外設(shè)可將數(shù)據(jù)取走； 是外設(shè)產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)，若該信號(hào)有效表示數(shù)據(jù)被外設(shè)所接收。當(dāng)外設(shè)接收了輸出端口的數(shù)據(jù)后，INTR為高電平向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，請(qǐng)求CPU輸出新的數(shù)據(jù)。,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,圖8.15 方式1輸出時(shí)的握手信號(hào)及時(shí)序,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,INTE為中斷允許控制信號(hào)。A口由PC6位的置位/復(fù)位狀態(tài)進(jìn)行控制，B口由PC2位的置位/復(fù)位狀態(tài)進(jìn)行控制。只有PC6或 PC2置位時(shí)，8255A的A口或B口才會(huì)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。 若A口和B口為方式1輸入時(shí)，PC5、PC4可以用作I/O線，即方式0下的輸入或輸出。,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,(3) 方式2(A口的雙向選通輸入輸出方式)：只有A口可以設(shè)置為方式2，在這種方式下，既能輸入，又能輸出。無論是輸入或輸出都可以用中斷方式，也可以用查詢方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。A口為方式2時(shí)，C口的定義及握手信號(hào)的時(shí)序如圖8.16所示。 這時(shí)，中斷允許控制信號(hào)INTE1由PC6位的置位/復(fù)位狀態(tài)進(jìn)行控制，INTE2由PC4位的置位/復(fù)位狀態(tài)進(jìn)行控制。其他握手信號(hào)的定義類似于方式1。 當(dāng)A口工作在方式2時(shí)，B口既可工作在方式0下，又可工作在方式1下。,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,圖8.162 方式2的握手信號(hào)及時(shí)序,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,3. 8255A與系統(tǒng)的連接及應(yīng)用,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,由于8255A是Intel公司專為其主機(jī)配套設(shè)計(jì)制造的標(biāo)準(zhǔn)化外圍接口芯片，因此它與51單片機(jī)的連接是非常簡單的。圖8.17給出了一個(gè)8255A與系統(tǒng)的連接實(shí)例。,圖8.17 8255A與系統(tǒng)的連接,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,圖8.17中，P0口為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口，數(shù)據(jù)通過P0口直接傳送，地址的低8位通過74LS373鎖存。系統(tǒng)的讀/寫控制及復(fù)位信號(hào)與8255A的讀/寫及復(fù)位端對(duì)應(yīng)相連。系統(tǒng)地址總線的A1、A0直接與8255A的地址線A1、A0對(duì)應(yīng)相連。利用高8位地址線的P2.1作為選通信號(hào)，直接與8255A的片選端相連，8255A各個(gè)端口的地址如下： A口地址：FD00H(地址不是惟一的，下同)； B口地址：FD01H； C口地址：FD02H； 控制寄存器地址：FD03H。,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,例8.5 針對(duì)圖8.17所示的電路進(jìn)行編程，用位操作方式進(jìn)行控制，使8255A的PC5端向外輸出一個(gè)寬度為1 ms的正脈沖信號(hào)。 解：要從PC5端輸出一個(gè)正脈沖信號(hào)，則可通過對(duì)PC5位的置位/復(fù)位控制來實(shí)現(xiàn)。 由于每送1個(gè)控制字，只能對(duì)1位作1次置位或復(fù)位操作，因此產(chǎn)生1個(gè)正脈沖要對(duì)PC5位先送置位控制字，經(jīng)過一定的延時(shí)后再送復(fù)位控制字即能實(shí)現(xiàn)。,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,程序如下： MOV DPTR，0FD03H ； 指向8255A的控制口 MOV A，#80H ； 方式字，A、B和C口均 ；為方式0 輸出 MOVX DPTR，A ； 8255A初始化 MOV A，OBH ； 置位/復(fù)位控制字，對(duì) ；PC5置1 MOVX DPTR，A LCALL DELAY1ms ； 調(diào)用延時(shí)子程序 ；DELAY1ms DEC A ； 對(duì)PC5置0 MOVX DPTR，A,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,例8.6 使用8255A芯片為單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)打印機(jī)接口電路，并編寫打印子程序。 解 打印機(jī)的主要信號(hào)及時(shí)序如圖8.18所示。其中， DB0DB7為數(shù)據(jù)線，向打印機(jī)提供數(shù)據(jù)。是數(shù)據(jù)選通信號(hào)，利用的負(fù)脈沖將DB0DB7上的數(shù)據(jù)鎖存于打印機(jī)內(nèi)部，由打印機(jī)處理并打印該字符。在打印該字符期間BUSY為高電平，表示打印機(jī)處于“忙”狀態(tài)。一旦BUSY變?yōu)榈碗娖剑捅硎敬蛴C(jī)可以接收下一個(gè)數(shù)據(jù)。 打印機(jī)的接口電路如圖8.19所示。設(shè)8255A的地址為FD00HFD03H，8255A與系統(tǒng)的具體連接方法如圖8.17所示。,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,圖8.18 打印機(jī)的主要信號(hào)及時(shí)序圖,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,圖8.19 打印機(jī)的接口電路,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,打印子程序采用查詢方式傳送數(shù)據(jù)，其功能是打印片內(nèi)RAM 30H單元中的ASCII碼字符。程序如下： ； 主程序 MOV DPTR，0FD03H ；指向8255A的命令口 MOV A，88H ；取方式字：A口輸出，C口 ；低出高入 MOVX DPTR，A ； 送入方式字，8255A初始化 MOV A，01H ； C口置位/復(fù)位命令字 ；(PC0=1) MOVX DPTR，A ； 置PC0初始狀態(tài)為1,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,LCALL PRINT ； 調(diào)打印子程序PRINT： MOV DPTR，0FD02H ； 指向C口 LOOP1: MOVX A，DPRT ； 讀入C口信息 JB A.7，LOOP1 ；若BUSY=1，則繼 ；續(xù)查詢 MOV DPTR，0FD00H ； 指向A口 MOV A，30H ； 取RAM數(shù)據(jù) MOVX DPTR，A ；數(shù)據(jù)輸出到A口,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,MOV DPTR，0FD03H ； 指向命令口 MOV A，00H ； C口置位/復(fù)位命令 ；字(PC0=0) MOVX DPTR，A ；產(chǎn)生STB的下降沿 NOP MOV A，01H ； 改變C口置位/復(fù)位命令字 ；(PC0=1) MOVX DPTR，A ； 產(chǎn)生STB的上升沿 RET ； 返回,8.3 8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展,8.4 撥碼盤及語音接口,8.4.1 撥碼盤接口及應(yīng)用實(shí)例 8.4.2 ISD1420語音接口芯片及其應(yīng)用,返回本章首頁,8.4.1 撥碼盤接口及應(yīng)用實(shí),1十線撥盤（如圖8-30所示） l 十線撥盤接口：多個(gè)撥盤輸入時(shí)，接口如圖8-31所示。為節(jié)約I/O口，采用并聯(lián)連接，分時(shí)選通輸入的辦法。 l 讀數(shù)及自檢軟件十線撥碼盤便于實(shí)現(xiàn)自檢。在正常情況下，十線中只能有一個(gè)為低電平“0”。如果有一個(gè)以上的低電平“0”，則為短路故障；如全為高電平“1”，則為開路或接觸不良故障。圖8-32是讀數(shù)自檢子程序流程圖。,圖8-30 十線撥盤,8.4.1 撥碼盤接口及應(yīng)用實(shí),圖8-31 十線撥盤組接口,8.4.1 撥碼盤接口及應(yīng)用實(shí),圖8-32 十線撥盤讀數(shù)自檢程序流程圖,8.4.1