第2章輸入通道接口技術(shù)

1、2021-10-29第2章 輸入通道接口技術(shù)計算機控制技術(shù)1計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)Computer Controlled SystemsComputer Controlled Systems10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 2第第2 2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù)2.1 信號測量與傳感器技術(shù)信號測量與傳感器技術(shù)2.2 模擬信號輸入通道接口模擬信號輸入通道接口2.3 鍵盤接口技術(shù)鍵盤接口技術(shù)2.4 開關(guān)量信號輸入接口開關(guān)量信號輸入接口 作業(yè)作業(yè)10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 32.1 信號信號測量與傳感器技術(shù)測量與

2、傳感器技術(shù) 傳感器是計算機控制系統(tǒng)的傳感器是計算機控制系統(tǒng)的“感觸器官感觸器官”； 傳感器能將需要測量的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號，傳感器能將需要測量的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)調(diào)理、電信號經(jīng)調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號，然后送給轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號，然后送給計算機進行處理。計算機進行處理。 傳感器有很多種類：溫度傳感器，壓力傳感器，傳感器有很多種類：溫度傳感器，壓力傳感器，流量傳感器，等等。流量傳感器，等等。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 42.2 模擬信號模擬信號輸入通道接口輸入通道接口一、模擬多路開關(guān)一、模擬多路開關(guān)二、二、A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器三、數(shù)據(jù)采集與

3、處理方法三、數(shù)據(jù)采集與處理方法10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 5一、模擬多路開關(guān)一、模擬多路開關(guān) 在實際的計算機控制系統(tǒng)中，往往需要對多路信號進行在實際的計算機控制系統(tǒng)中，往往需要對多路信號進行測量，而計算機在同一時刻只能處理一路信號，因此需要將測量，而計算機在同一時刻只能處理一路信號，因此需要將各路信號分時地送給計算機處理。各路信號分時地送給計算機處理。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 61 1、模擬多路開關(guān)、模擬多路開關(guān)CD4051CD4051*CD4051是是8通道多路開關(guān)通道多路開關(guān)*帶有帶有3個通道選擇輸入端個通道選擇

4、輸入端A、B、C，用于選擇，用于選擇8個通道個通道之一之一*一個禁止輸入端一個禁止輸入端INH，高，高電平時，禁止模擬信號輸電平時，禁止模擬信號輸入；低電平時允許模擬信入；低電平時允許模擬信號輸入號輸入 *VDD與與VSS的電平差為的電平差為0.5 15V10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 72 2、CD4051CD4051多路開關(guān)的擴展應(yīng)用多路開關(guān)的擴展應(yīng)用 在實際應(yīng)用中，如果被測參數(shù)多于在實際應(yīng)用中，如果被測參數(shù)多于8路，可以采用將多個路，可以采用將多個CD4051 相連進行擴展。相連進行擴展。*由由D0D1D2D3來選擇來選擇16路路通道之一通道之一*其中其

5、中D30，選中，選中1*其中其中D31，選中，選中210/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 8二、二、A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 能將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的器件，能將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的器件，稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，即稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，即A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 9信號的采樣信號的采樣 以一定的時間間隔取得某一個連續(xù)變量值的過程，或者以一定的時間間隔取得某一個連續(xù)變量值的過程，或者將連續(xù)時間信號轉(zhuǎn)換成時間離散的脈沖序列的過程，稱為將連續(xù)時間信號轉(zhuǎn)換成時間離散的脈沖序列的過程，稱為采采樣過程樣過

6、程。這些脈沖信號這些脈沖信號f*(t)即為即為采樣信號采樣信號。它是時間上離散、幅值上它是時間上離散、幅值上連續(xù)的信號。連續(xù)的信號。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 10信號的量化信號的量化 將采樣信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的過程稱為量化過將采樣信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的過程稱為量化過程，執(zhí)行量化動作的裝置就是程，執(zhí)行量化動作的裝置就是A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 量化單位：量化單位：q=（ymax-ymin）/2n 量化過程是一個小數(shù)歸整的過程，因而一定存量化過程是一個小數(shù)歸整的過程，因而一定存在在量化誤差量化誤差。 當(dāng)然，當(dāng)當(dāng)然，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器的字長轉(zhuǎn)換器的字長n足夠長時，量化

7、誤足夠長時，量化誤差就變得相當(dāng)小了，數(shù)字信號可以近似采樣信號。差就變得相當(dāng)小了，數(shù)字信號可以近似采樣信號。注意區(qū)別：線性誤差注意區(qū)別：線性誤差在滿量程輸入范圍內(nèi)，偏在滿量程輸入范圍內(nèi)，偏移理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差定義為移理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差定義為線性誤差線性誤差。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 11A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器采用的轉(zhuǎn)換原理：轉(zhuǎn)換器采用的轉(zhuǎn)換原理： 1、逐次逼近式、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間與轉(zhuǎn)換精度比轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間與轉(zhuǎn)換精度比較適中，轉(zhuǎn)換時間一般在較適中，轉(zhuǎn)換時間一般在s級，轉(zhuǎn)換精度一般在級，轉(zhuǎn)換精度一般在0.1%左右，左右，

8、適用于一般場合；適用于一般場合； 2、雙斜積分式、雙斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器的核心部件是積分器，因轉(zhuǎn)換器的核心部件是積分器，因而速度較慢，其轉(zhuǎn)換時間一般在而速度較慢，其轉(zhuǎn)換時間一般在ms級，但抗干擾性能強，轉(zhuǎn)級，但抗干擾性能強，轉(zhuǎn)換精度可達換精度可達0.01%或更高，適用于在數(shù)字電壓表類儀器中使或更高，適用于在數(shù)字電壓表類儀器中使用；用； 3、并行式又稱閃爍式、并行式又稱閃爍式由于采用并行比較，因而轉(zhuǎn)換由于采用并行比較，因而轉(zhuǎn)換速率較高，其轉(zhuǎn)換時間一般在速率較高，其轉(zhuǎn)換時間一般在ns級，但抗干擾性能較差，由級，但抗干擾性能較差，由于工藝限制，其分辨率一般不高于于工藝限制，其分辨率一般不高于8位，主

9、要用于一些轉(zhuǎn)換速位，主要用于一些轉(zhuǎn)換速度較快的儀器中。度較快的儀器中。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 12A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)：轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)： 1、分辨率、分辨率分辨率是衡量分辨率是衡量A/D轉(zhuǎn)換器分辨輸入模擬量轉(zhuǎn)換器分辨輸入模擬量最小變化程度的技術(shù)指標(biāo)。最小變化程度的技術(shù)指標(biāo)。 通常用數(shù)字量的位數(shù)通常用數(shù)字量的位數(shù)n表示，它表示能對滿量程輸入的表示，它表示能對滿量程輸入的1/2n的增量做出反映。的增量做出反映。 若若n=8，滿量程輸入為，滿量程輸入為5.12V， 則數(shù)字量的最低有效位（則數(shù)字量的最低有效位（LSB）=5.

10、12/28=20mV即：低于即：低于20mV的量都被省略了（量化誤差）。的量都被省略了（量化誤差）。 2、轉(zhuǎn)換時間、轉(zhuǎn)換時間完成一次由模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換所需要完成一次由模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換所需要的時間；的時間； 3、線性誤差、線性誤差在滿量程輸入范圍內(nèi)，偏移理想轉(zhuǎn)換特在滿量程輸入范圍內(nèi)，偏移理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差（一般用性的最大誤差（一般用LSB表示）。表示）。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 131 1、8 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC0809*芯片內(nèi)包含有芯片內(nèi)包含有8通道通道多路開關(guān)及計算機兼多路開關(guān)及計算機兼容的控制邏輯容的控制邏輯*

11、一個高阻抗斬波穩(wěn)一個高阻抗斬波穩(wěn)定比較器定比較器*一個帶有模擬開關(guān)一個帶有模擬開關(guān)樹組的樹組的256R電阻分壓電阻分壓器器*一個逐次逼近型寄一個逐次逼近型寄存器存器SARADC0809是是8位逐次逼位逐次逼近型近型AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 14ADC0809的引腳功能：的引腳功能：*IN0IN7:8個模擬量個模擬量輸入端輸入端*START：啟動信號。：啟動信號。當(dāng)當(dāng)START為高電平時，為高電平時，A/D轉(zhuǎn)換開始轉(zhuǎn)換開始*EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng)號。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束轉(zhuǎn)換結(jié)束后，發(fā)出一個正脈沖，后，發(fā)出一個正脈沖，表示表示A/D

12、轉(zhuǎn)換完畢轉(zhuǎn)換完畢*OE：輸出允許信號，：輸出允許信號，高電平有效高電平有效*CLOCK:實時時鐘實時時鐘1、8位位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC080910/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 151 1、8 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC0809*ALE:地址鎖存允許，地址鎖存允許，高電平有效高電平有效*CBA:選擇通道選擇通道*D0D7:數(shù)字量輸出數(shù)字量輸出端端*VREF、 VREF:參參考電壓端子考電壓端子*VCC :電源端子，接電源端子，接5V*GND：接地：接地ADC0809的引腳功能：的引腳功能：10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)

13、輸入通道接口技術(shù) 161 1、8 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC0809ADC0809的主要技術(shù)的主要技術(shù)指標(biāo)：指標(biāo)：*單一電源單一電源5V，模擬，模擬量輸入范圍量輸入范圍0 5V*分辨率為分辨率為8位位(n=8)*最大不可調(diào)誤差：小最大不可調(diào)誤差：小于于1LSB (LSB即最即最低有效位低有效位1/2n)*轉(zhuǎn)換時間在時鐘頻率轉(zhuǎn)換時間在時鐘頻率640khz時，約為時，約為100s*功耗為功耗為15mW10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 172 2、ADC0809ADC0809的應(yīng)用的應(yīng)用應(yīng)用原理圖：應(yīng)用原理圖：轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC變變成高

14、電平，可作為成高電平，可作為中斷請求信號。中斷請求信號。計算機發(fā)出一個允計算機發(fā)出一個允許命令，許命令，OE變高變高電平，則可讀數(shù)據(jù)電平，則可讀數(shù)據(jù)經(jīng)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量的數(shù)字量10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 182 2、ADC0809ADC0809的應(yīng)用的應(yīng)用*啟動脈沖啟動脈沖START和地址和地址鎖存允許脈沖鎖存允許脈沖ALE的上的上升沿將地址鎖存，將升沿將地址鎖存，將CBA所指定的通道信號所指定的通道信號送至送至A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器t*在在START正脈沖下降沿正脈沖下降沿t時刻后，時刻后，EOC變負，直變負，直至轉(zhuǎn)換結(jié)束，至轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC變正變

15、正轉(zhuǎn)換結(jié)束轉(zhuǎn)換結(jié)束*此時，計算機發(fā)出一個此時，計算機發(fā)出一個允許命令，使允許命令，使OE變高電變高電平，則可讀出數(shù)據(jù)平，則可讀出數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換時序圖：轉(zhuǎn)換時序圖：10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 193 3、A/DA/D轉(zhuǎn)換器與微處理器的連接轉(zhuǎn)換器與微處理器的連接（1）模擬量輸入通道的連接）模擬量輸入通道的連接 A/D轉(zhuǎn)換器接受的模擬量大都為轉(zhuǎn)換器接受的模擬量大都為05V的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號（2）數(shù)字量輸出引腳的連接）數(shù)字量輸出引腳的連接 A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字量輸出引腳和微處理器的連接方法與其內(nèi)部轉(zhuǎn)換器數(shù)字量輸出引腳和微處理器的連接方法與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)：結(jié)構(gòu)

16、有關(guān)：*若內(nèi)部含有數(shù)據(jù)輸出鎖存器則可以直接與微處理器連接；若內(nèi)部含有數(shù)據(jù)輸出鎖存器則可以直接與微處理器連接；*若內(nèi)部無數(shù)據(jù)輸出鎖存器，一般通過若內(nèi)部無數(shù)據(jù)輸出鎖存器，一般通過I/O接口與微處理器連接口與微處理器連接。接。（3）A/D轉(zhuǎn)換器啟動方式轉(zhuǎn)換器啟動方式*脈沖啟動脈沖啟動(ADC0809)*電平啟動電平啟動10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 203、A/D轉(zhuǎn)換器與微處理器的連接轉(zhuǎn)換器與微處理器的連接（4）結(jié)束信號處理方法）結(jié)束信號處理方法*中斷方式中斷方式 將轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志信號接到微處理器系統(tǒng)的中斷申請引腳；將轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志信號接到微處理器系統(tǒng)的中斷申請引腳；*

17、查詢方式查詢方式 把結(jié)束信號送到微處理器數(shù)據(jù)總線或把結(jié)束信號送到微處理器數(shù)據(jù)總線或IO接口的某一位；微接口的某一位；微處理器向處理器向A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)出啟動信號后，就開始查詢轉(zhuǎn)換器發(fā)出啟動信號后，就開始查詢AD轉(zhuǎn)換是轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。否結(jié)束。*軟件延時方法軟件延時方法 微處理器啟動微處理器啟動AD轉(zhuǎn)換后，就根據(jù)轉(zhuǎn)換芯片完成轉(zhuǎn)換所需轉(zhuǎn)換后，就根據(jù)轉(zhuǎn)換芯片完成轉(zhuǎn)換所需要的時間，調(diào)用一段延時程序。要的時間，調(diào)用一段延時程序。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 213、A/D轉(zhuǎn)換器與微處理器的連接轉(zhuǎn)換器與微處理器的連接（5）參考電源的選擇）參考電源的選擇 在在A/D轉(zhuǎn)換器中，參

18、考電源的作用是作為標(biāo)準(zhǔn)電源，直轉(zhuǎn)換器中，參考電源的作用是作為標(biāo)準(zhǔn)電源，直接關(guān)系到接關(guān)系到AD轉(zhuǎn)換的精度。轉(zhuǎn)換的精度。*通常通常8位位A/D轉(zhuǎn)換器由外電源供給；轉(zhuǎn)換器由外電源供給；*12位位AD轉(zhuǎn)換器內(nèi)部設(shè)置有精密參考電源。轉(zhuǎn)換器內(nèi)部設(shè)置有精密參考電源。（6）時鐘信號的連接）時鐘信號的連接*一種是由芯片內(nèi)部提供；一種是由芯片內(nèi)部提供；*一種是由外部時鐘提供，一般由系統(tǒng)時鐘分頻得到。一種是由外部時鐘提供，一般由系統(tǒng)時鐘分頻得到。（7）接地）接地 將將A/D轉(zhuǎn)換器的模擬地和數(shù)字地分別與系統(tǒng)的模擬地和數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬地和數(shù)字地分別與系統(tǒng)的模擬地和數(shù)字地相連；字地相連； 整個系統(tǒng)中，模擬地和數(shù)字地只在一點

19、接通。整個系統(tǒng)中，模擬地和數(shù)字地只在一點接通。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 224 4、8 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計* START（高（高5位地址）：位地址）：1000 0故對應(yīng)故對應(yīng)IN0IN7：80H87H；* EOC：0111 0* OE：0110 010/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 234 4、8 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計利用查詢法對模擬通道利用查詢法對模擬通道IN3，進行，進行A/D轉(zhuǎn)換，程序段：轉(zhuǎn)換，程序段： OUT 83H,ALWAIT: IN AL,7

20、0H TEST AL,01H JZ WAIT IN AL,60H10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 244 4、8 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 254、8位位A/D轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計ADC0809與計算機的接口原理圖與計算機的接口原理圖_例例2：AD轉(zhuǎn)換的結(jié)束信號轉(zhuǎn)換的結(jié)束信號EOC作為狀態(tài)信號，經(jīng)作為狀態(tài)信號，經(jīng)三態(tài)門接入數(shù)據(jù)總線三態(tài)門接入數(shù)據(jù)總線D7位；位；設(shè)各輸入通道地址是設(shè)各輸入通道地址是200H207H；（1）8個模擬通道的信個模擬通道的信號進行

21、號進行AD轉(zhuǎn)換的程序（轉(zhuǎn)換的程序（通過通過查詢查詢EOC）：）：10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 264、8位位A/D轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計DATA SEGMENT COUNT EQU 8 BUFFER DB COUNT DUP(0)DATA ENDS PROG SEGMENRT MAIN PROC FAR ASSUME CS:PROG，DS:DATA START: PUSH DS PUSH AX PUSH BX MOV AX，DATA MOV DS，AX LEA BX，BUFFER MOV DX,200H( (接下頁接下頁) ) ;數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段;

22、為系統(tǒng)返回做準(zhǔn)備為系統(tǒng)返回做準(zhǔn)備;設(shè)置數(shù)據(jù)段基址設(shè)置數(shù)據(jù)段基址;取測試數(shù)據(jù)存放區(qū)首地址取測試數(shù)據(jù)存放區(qū)首地址;送通道送通道IN0地址地址;子程序子程序10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 274、8位位A/D轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計(接上頁接上頁)START1: SUB AX，AX OUT DX，AL PUSH DX MOV DX，220HSTART2: IN AL，DX TEST AL，80H JZ START2 POP DX IN AL，DX MOV BX，AL INC BX INC DX LOOP START1 RET ;啟動啟動AD轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換;AX

23、清零清零;取取EOC的地址的地址;讀入讀入EOC值值;比較比較;為零則返回為零則返回;為為1，取通道，取通道IN0地址地址;讀取讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換結(jié)果;存入數(shù)據(jù)區(qū)存入數(shù)據(jù)區(qū);指向下一存儲單元指向下一存儲單元;指向下一通道指向下一通道 ;循環(huán)程序，取下一通道采樣數(shù)據(jù)循環(huán)程序，取下一通道采樣數(shù)據(jù) ;通道通道IN0地址入棧地址入棧10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 284、8位位A/D轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計（2）利用延時方法進行）利用延時方法進行8個模擬通道的個模擬通道的AD轉(zhuǎn)換的程序：轉(zhuǎn)換的程序： MOV DX，200HSTART1: SUB AX，A

24、X OUT DX，AL CALL DELAY0 IN AL，DX MOV BX，AL INC BX INC DX LOOP START1 ;送通道送通道IN0地址地址;啟動啟動AD轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換;延時，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束延時，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束;讀取讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換結(jié)果;存入指定數(shù)據(jù)區(qū)存入指定數(shù)據(jù)區(qū);程序循環(huán)，轉(zhuǎn)向下一個通道采樣程序循環(huán)，轉(zhuǎn)向下一個通道采樣10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 29 在工業(yè)控制和工業(yè)測量中，經(jīng)在工業(yè)控制和工業(yè)測量中，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器采樣得轉(zhuǎn)換器采樣得到的數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過計算機的加工處理后才能得到到的數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過計算機的加工處理后才能得到相應(yīng)的準(zhǔn)確結(jié)果

25、。這個加工處理的過程可以包括數(shù)相應(yīng)的準(zhǔn)確結(jié)果。這個加工處理的過程可以包括數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等步驟。字濾波、標(biāo)度變換等步驟。 克服現(xiàn)場干擾克服現(xiàn)場干擾標(biāo)度變換標(biāo)度變換數(shù)字濾波數(shù)字濾波 獲得直觀數(shù)據(jù)獲得直觀數(shù)據(jù)三、數(shù)據(jù)采集與處理方法三、數(shù)據(jù)采集與處理方法 獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)采樣、量化采樣、量化10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 30采樣與量化采樣與量化模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換包含采樣和量化兩個過程。模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換包含采樣和量化兩個過程。信號的采樣信號的采樣 執(zhí)行采樣動作的是采樣器執(zhí)行采樣動作的是采樣器K，K每隔一個時間間隔每隔一個時間間隔T，閉合一個時

26、間閉合一個時間。T稱為采樣周期；稱為采樣周期；稱為采樣寬度。稱為采樣寬度。 時間和幅值均連續(xù)的模擬信號時間和幅值均連續(xù)的模擬信號y(t)通過采樣器后，被通過采樣器后，被變換為時間上離散的采樣信號變換為時間上離散的采樣信號y*(t)。模擬信號到采樣信號的變換過程稱為采樣過程或離散過程。模擬信號到采樣信號的變換過程稱為采樣過程或離散過程。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 31采樣與量化采樣與量化 時間和幅值均連續(xù)的模擬信號時間和幅值均連續(xù)的模擬信號y(t)通過采樣器后，被變換通過采樣器后，被變換為時間上離散的采樣信號為時間上離散的采樣信號y*(t)。信號的采樣過程：

27、信號的采樣過程：y(t)t0KTy(t)y*(t)t01T2T3T4Ty*(t) 采樣信號采樣信號y*(t)是否能如實地反映模擬信號是否能如實地反映模擬信號y(t)的所的所有變化與特征呢？有變化與特征呢？ 采樣定理：當(dāng)采樣頻率采樣定理：當(dāng)采樣頻率f2fmax (模擬信號的最高模擬信號的最高頻率），那么采樣信號頻率），那么采樣信號y*(t)就能唯一地復(fù)現(xiàn)就能唯一地復(fù)現(xiàn)y(t)。 實際應(yīng)用中，常取實際應(yīng)用中，常取 f（510）fmax 。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 32采樣與量化采樣與量化信號的量化信號的量化 采樣信號在時間軸上是離散的，但在函數(shù)軸上仍然是連采

28、樣信號在時間軸上是離散的，但在函數(shù)軸上仍然是連續(xù)的，因為連續(xù)信號續(xù)的，因為連續(xù)信號y(t)幅值上的變化，也反映在幅值上的變化，也反映在y*(t)上。上。 而計算機只能接受在時間上離散、幅值上也不連續(xù)的數(shù)而計算機只能接受在時間上離散、幅值上也不連續(xù)的數(shù)字信號，所以，采樣信號仍不能進入計算機。字信號，所以，采樣信號仍不能進入計算機。t01T2T3T4Ty*(t)KTy(t)y*(t)y(t)t010/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 33采樣與量化采樣與量化 將采樣信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程稱為量化過程，執(zhí)行將采樣信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程稱為量化過程，執(zhí)行量化動作的裝置是量

29、化動作的裝置是A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 字長為字長為n的的A/D轉(zhuǎn)換器把轉(zhuǎn)換器把ymin-ymax范圍內(nèi)變化的采樣信范圍內(nèi)變化的采樣信號，變換為數(shù)字號，變換為數(shù)字0-2n-1，其最低有效位（，其最低有效位（LSB）所對應(yīng)的）所對應(yīng)的模擬量模擬量q稱為量化單位。稱為量化單位。12minmaxnyyq 量化過程實際是一個用量化過程實際是一個用q去度量采樣幅值高低的去度量采樣幅值高低的小數(shù)歸整過程小數(shù)歸整過程。 由于量化過程是一個小數(shù)歸整過程，因而存在量由于量化過程是一個小數(shù)歸整過程，因而存在量化誤差，量化誤差是化誤差，量化誤差是q/2，或，或q。 當(dāng)當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器的字長轉(zhuǎn)換器的字長n足夠長，量化誤差

30、足夠小，足夠長，量化誤差足夠小，可以認為數(shù)字信號近似于采樣信號?？梢哉J為數(shù)字信號近似于采樣信號。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 34數(shù)字濾波數(shù)字濾波 數(shù)字濾波數(shù)字濾波為了減小甚至消除疊加在采樣數(shù)據(jù)中的隨為了減小甚至消除疊加在采樣數(shù)據(jù)中的隨機信號值的影響，利用程序?qū)Χ啻尾蓸有盘査玫降臄?shù)據(jù)進機信號值的影響，利用程序?qū)Χ啻尾蓸有盘査玫降臄?shù)據(jù)進行加工處理，以保證采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及精度。行加工處理，以保證采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及精度。 數(shù)字濾波，可以簡化硬件設(shè)計，參數(shù)調(diào)整方便，多通道數(shù)字濾波，可以簡化硬件設(shè)計，參數(shù)調(diào)整方便，多通道共用。共用。 常用的數(shù)字濾波算法常用的數(shù)字

31、濾波算法（1）程序判斷濾波）程序判斷濾波（2）中值濾波）中值濾波（3）算術(shù)平均值濾波）算術(shù)平均值濾波（4）加權(quán)平均值濾波）加權(quán)平均值濾波（5）滑動平均值濾波）滑動平均值濾波（6）低通濾波）低通濾波（7）復(fù)合數(shù)字濾波）復(fù)合數(shù)字濾波10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 35（1）程序判斷濾波）程序判斷濾波 所謂程序判斷濾波，就是根據(jù)經(jīng)驗，確定出兩次所謂程序判斷濾波，就是根據(jù)經(jīng)驗，確定出兩次采樣之間可能出現(xiàn)的最大偏差采樣之間可能出現(xiàn)的最大偏差E。 *如果采樣得到的值與上次采樣值之差超過如果采樣得到的值與上次采樣值之差超過E，則表明該采樣數(shù)據(jù)中存在較大的干擾信號，應(yīng)予以則表

32、明該采樣數(shù)據(jù)中存在較大的干擾信號，應(yīng)予以剔除；剔除； *如果采樣得到的值與上次采樣值之差小于如果采樣得到的值與上次采樣值之差小于E，則本次采樣值為正常值。則本次采樣值為正常值。 程序判斷濾波分為兩種：限幅濾波、限速濾波程序判斷濾波分為兩種：限幅濾波、限速濾波10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 36（1）程序判斷濾波）程序判斷濾波 限幅濾波：把兩次相鄰的采樣值相減，求出其差限幅濾波：把兩次相鄰的采樣值相減，求出其差值值(以絕對值表示以絕對值表示)，然后與兩次允許的最大差值，然后與兩次允許的最大差值E進行比較。進行比較。 若小于等于若小于等于E，則本次采樣值有效；則本

33、次采樣值有效； 若大于若大于E，則取上一次采樣值。則取上一次采樣值。*E的選取非常重要（通?？筛鶕?jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)獲得）的選取非常重要（通?？筛鶕?jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)獲得）E太大無法剔除各種干擾；太大無法剔除各種干擾；E太小又有可能使正常值丟失，影響測量的實時性。太小又有可能使正常值丟失，影響測量的實時性。*限幅濾波主要用于變化比較緩慢的參數(shù)，如溫度等。限幅濾波主要用于變化比較緩慢的參數(shù)，如溫度等。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 37（1）程序判斷濾波）程序判斷濾波限速濾波：是限幅濾波的一種折中，既考慮了采樣限速濾波：是限幅濾波的一種折中，既考慮了采樣的實時性，又照顧到采樣值變換

34、的連續(xù)性。的實時性，又照顧到采樣值變換的連續(xù)性。 設(shè)按時間順序設(shè)按時間順序t1、 t2、 t3的三個采樣值分別為的三個采樣值分別為y1、 y2、y3； 當(dāng)當(dāng)|y2y1|E時，時，y2有效，取值有效，取值 y2； 當(dāng)當(dāng)|y2y1| E時，如果當(dāng)時，如果當(dāng)|y3y2|E時，則時，則y3有有效，取值效，取值 y3；否則，取值；否則，取值( y3+y2)/2.*E的選取不太靈活，不能反映采樣點數(shù)大于的選取不太靈活，不能反映采樣點數(shù)大于3時各時各采樣值受干擾的情況。采樣值受干擾的情況。 10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 38（2）中值濾波）中值濾波中值濾波：對某一參數(shù)連續(xù)

35、采樣中值濾波：對某一參數(shù)連續(xù)采樣N(奇數(shù)奇數(shù))次，然后把次，然后把N次采樣的值次采樣的值從小到大從小到大或或從大到小從大到小排列，再排列，再取中間位取中間位置上的值作為本次采樣值置上的值作為本次采樣值。*可以克服偶然因素引起的波動干擾，或者采樣器本可以克服偶然因素引起的波動干擾，或者采樣器本身不穩(wěn)定引起的脈動干擾；身不穩(wěn)定引起的脈動干擾；*只適用物理量變化較慢的工作場合。只適用物理量變化較慢的工作場合。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 39（3）算術(shù)平均值濾波）算術(shù)平均值濾波*算術(shù)平均值濾波主要用于對壓力、流量等周期脈動算術(shù)平均值濾波主要用于對壓力、流量等周期脈

36、動參數(shù)采樣值進行平滑加工，已使所測數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定，參數(shù)采樣值進行平滑加工，已使所測數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定，不適宜于克服隨機性干擾。不適宜于克服隨機性干擾。NyyyYN/ ).(21將將Y作為這個采樣周期內(nèi)的采樣值。作為這個采樣周期內(nèi)的采樣值。算術(shù)平均值濾波的方法是：在一個時間段內(nèi)，對被測算術(shù)平均值濾波的方法是：在一個時間段內(nèi)，對被測物理量采樣物理量采樣N次，得到次，得到N個采樣值個采樣值y1，y2，yN，求這求這N個數(shù)的平均值個數(shù)的平均值10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 40（4）加權(quán)平均值濾波）加權(quán)平均值濾波NyAyAyAYNN/ ).(2211 算術(shù)平均值濾波中算術(shù)平均

37、值濾波中N個采樣值對濾波結(jié)果的影響個采樣值對濾波結(jié)果的影響因子是相同的，而加權(quán)平均值濾波則對因子是相同的，而加權(quán)平均值濾波則對N個采樣值個采樣值y1，y2，yN，考慮不同的加權(quán)系數(shù)，得，考慮不同的加權(quán)系數(shù)，得A1，A2，AN為加權(quán)系數(shù)，滿足為加權(quán)系數(shù)，滿足1.21NAAA10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 41（5）滑動平均值濾波）滑動平均值濾波 滑動平均值濾波方法是，動態(tài)保留滑動平均值濾波方法是，動態(tài)保留N個最近的采個最近的采樣數(shù)據(jù)，每采樣一個新數(shù)據(jù)，便將保留時間最長的樣數(shù)據(jù)，每采樣一個新數(shù)據(jù)，便將保留時間最長的采樣數(shù)據(jù)移走一個，隨后按算術(shù)平均值或加權(quán)平均采樣數(shù)

38、據(jù)移走一個，隨后按算術(shù)平均值或加權(quán)平均值方法計算出有效的采樣值。值方法計算出有效的采樣值。 *對周期性干擾有抑制作用，減少了總的采樣次對周期性干擾有抑制作用，減少了總的采樣次數(shù)，提高了采樣速度。數(shù)，提高了采樣速度。 *不適用脈沖干擾比較嚴(yán)重的場合。不適用脈沖干擾比較嚴(yán)重的場合。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 42（6）低通濾波）低通濾波 在工業(yè)控制系統(tǒng)中，大部分被測信號都是低頻信號，比在工業(yè)控制系統(tǒng)中，大部分被測信號都是低頻信號，比如溫度、流量等等，而脈沖干擾信號屬于高頻信號，因此采如溫度、流量等等，而脈沖干擾信號屬于高頻信號，因此采用低通濾波的方法，可以消除

39、高頻干擾對測量精度的影響。用低通濾波的方法，可以消除高頻干擾對測量精度的影響。RCY(s)X(s)傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：11)()()(ssXsYsG其中其中RC為為RC濾波器的時間常數(shù)。濾波器的時間常數(shù)。將上式離散后得差分方程：將上式離散后得差分方程：)() 1()1 ()(kxkyky)(kx為第為第k次采樣值；次采樣值；)(ky為第為第k次濾波結(jié)果的輸出值；次濾波結(jié)果的輸出值；/1Te為濾波平滑系數(shù)；為濾波平滑系數(shù)；T為采樣周期。為采樣周期。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 43（7）復(fù)合數(shù)字濾波）復(fù)合數(shù)字濾波 復(fù)合數(shù)字濾波，也稱為多級數(shù)字濾波，就是將兩種或

40、以復(fù)合數(shù)字濾波，也稱為多級數(shù)字濾波，就是將兩種或以上的數(shù)字濾波方法聯(lián)合起來使用，其目的是進一步提高濾波上的數(shù)字濾波方法聯(lián)合起來使用，其目的是進一步提高濾波效果。效果。 *算術(shù)平均值濾波與加權(quán)平均值濾波能較好地消除脈動干算術(shù)平均值濾波與加權(quán)平均值濾波能較好地消除脈動干擾，而中值濾波則能較好地消除隨機脈沖干擾。擾，而中值濾波則能較好地消除隨機脈沖干擾。 將兩者結(jié)合起來的方法是首先把采樣值從小到大排列，將兩者結(jié)合起來的方法是首先把采樣值從小到大排列，去掉最大值和最小值，將余下的采樣值求平均。去掉最大值和最小值，將余下的采樣值求平均。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 4

41、4標(biāo)度變換標(biāo)度變換 將測量得到的二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的實際數(shù)值和單位，將測量得到的二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的實際數(shù)值和單位，這一轉(zhuǎn)換過程稱為標(biāo)度變換。這一轉(zhuǎn)換過程稱為標(biāo)度變換。（1）線性參數(shù)標(biāo)度變換）線性參數(shù)標(biāo)度變換（2）非線性參數(shù)標(biāo)度變換）非線性參數(shù)標(biāo)度變換10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 45（1 1）線性參數(shù)標(biāo)度變換）線性參數(shù)標(biāo)度變換 當(dāng)被測參數(shù)值與當(dāng)被測參數(shù)值與A/D采樣值成線性關(guān)系時，采用采樣值成線性關(guān)系時，采用線性參數(shù)標(biāo)度變換方法。線性參數(shù)標(biāo)度變換方法。轉(zhuǎn)換公式：轉(zhuǎn)換公式：0000)(RSSSSRRRmxmx分別是測量儀表的下限值、上限值和當(dāng)前測量值；分

42、別是測量儀表的下限值、上限值和當(dāng)前測量值；xmRRR、0分別是測量儀表對應(yīng)的分別是測量儀表對應(yīng)的A/D采樣器的下限值、上采樣器的下限值、上限值和當(dāng)前測量值。限值和當(dāng)前測量值。xmSSS、010/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 46（1 1）線性參數(shù)標(biāo)度變換）線性參數(shù)標(biāo)度變換例題：某溫度測量儀表，其量程為例題：某溫度測量儀表，其量程為10 C50 C ，采用的，采用的是是8位位A/D轉(zhuǎn)換器，在某次測量過程中，轉(zhuǎn)換器，在某次測量過程中，A/D采樣值經(jīng)數(shù)字濾采樣值經(jīng)數(shù)字濾波后得到的數(shù)值為波后得到的數(shù)值為7BH，試求這次測量的實際溫度值。，試求這次測量的實際溫度值。解：已知

43、測量儀表的解：已知測量儀表的8位位A/D轉(zhuǎn)換器的對應(yīng)值轉(zhuǎn)換器的對應(yīng)值，CR100CRm50，00SFFHSm08位位A/D轉(zhuǎn)換器的當(dāng)前值為：轉(zhuǎn)換器的當(dāng)前值為：BHSx7利用公式：利用公式：0000)(RSSSSRRRmxmx1002550123)1050(255123C3 .29所以，這次測量的實際溫度值為所以，這次測量的實際溫度值為29.3 C 。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 47（2 2）非線性參數(shù)標(biāo)度變換）非線性參數(shù)標(biāo)度變換 有些參數(shù)的測量，對于有些參數(shù)的測量，對于A/D采樣值，除了需要進行線性采樣值，除了需要進行線性標(biāo)度變換外，還需要經(jīng)特定的公式計算

44、才能得到測量結(jié)果。標(biāo)度變換外，還需要經(jīng)特定的公式計算才能得到測量結(jié)果。當(dāng)這些特定的公式是非線性的時候，這樣的計算過程被稱為當(dāng)這些特定的公式是非線性的時候，這樣的計算過程被稱為非線性參數(shù)標(biāo)度變換。非線性參數(shù)標(biāo)度變換。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 482.3 鍵盤接口技術(shù)鍵盤接口技術(shù)一、獨立式按鍵一、獨立式按鍵二、行列式鍵盤二、行列式鍵盤 作業(yè)作業(yè)三、軟鍵盤與觸摸屏接口三、軟鍵盤與觸摸屏接口10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 49一、獨立式按鍵一、獨立式按鍵獨立式按鍵是指直接用輸入端口線構(gòu)成的單個按鍵電路。獨立式按鍵是指直接用輸入端

45、口線構(gòu)成的單個按鍵電路。設(shè)設(shè)8255A的端口的端口A連接連接8個按鍵，初始化設(shè)置為輸入。個按鍵，初始化設(shè)置為輸入。*當(dāng)無鍵按下時，當(dāng)無鍵按下時，PA0PA7輸入狀態(tài)均為輸入狀態(tài)均為1（高電平）；（高電平）；*當(dāng)有鍵按下時，則按鍵對應(yīng)的端口線輸入為當(dāng)有鍵按下時，則按鍵對應(yīng)的端口線輸入為0（低電平）。（低電平）。適用于按鍵比較少的系統(tǒng)，按鍵之間互不影響。適用于按鍵比較少的系統(tǒng)，按鍵之間互不影響。A10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 50二、行列式鍵盤二、行列式鍵盤 行列式鍵盤行列式鍵盤(矩陣式鍵盤矩陣式鍵盤)由行線和列線組成，按鍵設(shè)置在由行線和列線組成，按鍵設(shè)置在行、

46、列結(jié)構(gòu)的交叉點上，行列線分別連在按鍵開關(guān)的兩端。行、列結(jié)構(gòu)的交叉點上，行列線分別連在按鍵開關(guān)的兩端。A列線輸出列線輸出行線輸入行線輸入判斷有無鍵按下：判斷有無鍵按下：*若若C口的低四位全為高電平口的低四位全為高電平(即即0FH)，則無鍵按下；，則無鍵按下；*若若C口低四位不全為高電平，則說明有鍵按下?？诘退奈徊蝗珵楦唠娖剑瑒t說明有鍵按下。（先使（先使A口輸出均為低電平）口輸出均為低電平）（再定時從（再定時從PC端口讀入行值）端口讀入行值）10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 511 1、定時掃描法、定時掃描法（1）定時掃描鍵盤，判斷有）定時掃描鍵盤，判斷有否按鍵按下

47、？否按鍵按下？ 先使先使A口輸出口輸出(列列)均為低電均為低電平，再定時從平，再定時從PC端口讀入行端口讀入行值，監(jiān)視有無鍵按下：值，監(jiān)視有無鍵按下：*若若C口的低四位全為高電平口的低四位全為高電平(即即0FH)，則無鍵按下；，則無鍵按下；*若若C口低四位不全為高電平，口低四位不全為高電平，則說明有鍵按下。則說明有鍵按下。開始開始掃描整個鍵盤有鍵按下嗎？延時10ms再次掃描整個鍵盤有鍵按下嗎？第一列輸出低電平此列有鍵按下嗎？下一列輸出低電平各列均掃描了嗎？返回返回記錄列值讀取行值鍵釋放了嗎？按鍵處理程序NNYYYYYNNN延時10ms10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口

48、技術(shù) 521 1、定時掃描法、定時掃描法（2）消除按鍵抖動）消除按鍵抖動開始開始掃描整個鍵盤有鍵按下嗎？延時10秒再次掃描整個鍵盤有鍵按下嗎？第一列輸出低電平此列有鍵按下嗎？下一列輸出低電平各列均掃描了嗎？返回返回記錄列值讀取行值延時10秒鍵釋放了嗎？按鍵處理程序NNYYYYYNNN 如果有按鍵按下，則延時如果有按鍵按下，則延時1020ms后，再次從后，再次從C口讀入口讀入行值，如果此時仍有鍵按下，行值，如果此時仍有鍵按下，則確認鍵盤有鍵按下。則確認鍵盤有鍵按下。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 531 1、定時掃描法、定時掃描法（3）求按鍵鍵值）求按鍵鍵值開始

49、開始掃描整個鍵盤有鍵按下嗎？延時10秒再次掃描整個鍵盤有鍵按下嗎？第一列輸出低電平此列有鍵按下嗎？下一列輸出低電平各列均掃描了嗎？返回返回記錄列值讀取行值延時10秒鍵釋放了嗎？按鍵處理程序NNYYYYYNNN 首先對鍵盤逐列掃描首先對鍵盤逐列掃描(即逐即逐列輸出低電平列輸出低電平)。*首先令首先令PA00，然后由，然后由C口讀口讀入行值，是否等于入行值，是否等于0FH？若等？若等于于0FH，說明該列無鍵按下；，說明該列無鍵按下；*再令再令PA10，然后由，然后由C口讀入口讀入行值，是否等于行值，是否等于0FH？若不等？若不等于于0FH，說明該列有鍵按下，說明該列有鍵按下，則求按鍵鍵值。則求按鍵

50、鍵值。 假設(shè)，列輸出值為假設(shè)，列輸出值為0FDH(1111 1101)，而行讀入值，而行讀入值為為0EH(0000 1110)，即所按鍵，即所按鍵值為值為1。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 541 1、定時掃描法、定時掃描法（4）等待按鍵釋放）等待按鍵釋放開始開始掃描整個鍵盤有鍵按下嗎？延時10秒再次掃描整個鍵盤有鍵按下嗎？第一列輸出低電平此列有鍵按下嗎？下一列輸出低電平各列均掃描了嗎？返回返回記錄列值讀取行值延時10秒鍵釋放了嗎？按鍵處理程序NNYYYYYNNN 為保證按鍵每閉合一次，為保證按鍵每閉合一次，計算機只作一次處理，程序需計算機只作一次處理，程序需

51、等待按鍵釋放后，才作下一按等待按鍵釋放后，才作下一按鍵的處理。鍵的處理。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 551 1、定時掃描法、定時掃描法K_CHK PROC NEAR；檢查有無按鍵子程序檢查有無按鍵子程序MOV DX,800H；送；送A口地址口地址MOV AL,00H；列輸出線全為；列輸出線全為0OUT DX,ALMOV DX,802H；送；送C口地址口地址IN AL,DX；從；從C口讀入行值口讀入行值A(chǔ)ND AL,0FH；行值與；行值與0FH相與相與CMP AL,0FH；相與值再與相與值再與0FH相減相減RET；返回主程序；返回主程序K_CHK ENDP設(shè)

52、設(shè)8255A的的4個口分個口分別為別為800H803H，初始化時已設(shè)初始化時已設(shè)A口為口為輸出，輸出，C口為輸入，口為輸入，則鍵盤掃描程序：則鍵盤掃描程序：(1)檢查有無按鍵子檢查有無按鍵子程序程序(K_CHK）(2)求按鍵鍵值子程求按鍵鍵值子程序序(3)按鍵處理子程序按鍵處理子程序相減為相減為0，則無鍵按下；，則無鍵按下；相減不為相減不為0，則有鍵按下。，則有鍵按下。10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 561 1、定時掃描法、定時掃描法設(shè)設(shè)8255A的的4個口分個口分別為別為801H803H，初始化時已設(shè)初始化時已設(shè)A口為口為輸出，輸出，C口為輸入，口為輸入，則

53、鍵盤掃描程序：則鍵盤掃描程序：(1)檢查有無按鍵子檢查有無按鍵子程序程序(K_CHK）(2)求按鍵鍵值子程求按鍵鍵值子程序序(3)按鍵處理子程序按鍵處理子程序KEYPROC NEAR；求按鍵鍵值子程序求按鍵鍵值子程序KSCAN:CALL K_CHK；檢查鍵盤有無按鍵；檢查鍵盤有無按鍵JNZ KS0；有鍵按下，轉(zhuǎn)；有鍵按下，轉(zhuǎn)KS0RETKS0:CALL DLY10MS；調(diào)用延時程序，防抖動；調(diào)用延時程序，防抖動CALL K_CHK；再次確認有無按鍵；再次確認有無按鍵JNZ KS1；有鍵按下，轉(zhuǎn)；有鍵按下，轉(zhuǎn)KS1RETKS1:MOV AH,0FEH；第一列掃描值；第一列掃描值,PA0=0MOV

54、 AL,AHMOV DX,800H；送；送A口地址口地址KS2:OUT DX,ALMOV DX,802H；送；送C口地址口地址IN AL,DX；從；從C口讀入行值口讀入行值A(chǔ)ND AL,0FHCMP AL,0FH；讀入的值與；讀入的值與0FH比較比較JNZ KS3；不為；不為0即有鍵按下轉(zhuǎn)即有鍵按下轉(zhuǎn)KS3ROL AH,1；第二列掃描值；第二列掃描值MOV AL,AHMOV DX,800H；送；送A口地址口地址AND AL,01H；8列是否已掃描完成？列是否已掃描完成？JNZ KS2；沒有，繼續(xù)檢查下一列；沒有，繼續(xù)檢查下一列RETKS3:MOV BH,AL；保存按鍵值到；保存按鍵值到BHKS

55、4:CALL DLY10MS；調(diào)用延時程序；調(diào)用延時程序CALL K_CHK ；檢查鍵盤有無按鍵；檢查鍵盤有無按鍵JNZ KS4；等待按鍵釋放；等待按鍵釋放CALL KEYP；調(diào)用按鍵處理子程序；調(diào)用按鍵處理子程序RETKEYENDP*按鍵的行值、列按鍵的行值、列值分別在值分別在BH、AH寄存器中寄存器中10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 571 1、定時掃描法、定時掃描法設(shè)設(shè)8255A的的4個口分別個口分別為為801H803H，初始，初始化時已設(shè)化時已設(shè)A口為輸出，口為輸出，C口為輸入，則鍵盤掃口為輸入，則鍵盤掃描程序：描程序：(1)檢查有無按鍵子程檢查有無按鍵

56、子程序序(K_CHK）(2)求按鍵鍵值子程序求按鍵鍵值子程序（KEY）(3)按鍵處理子程序按鍵處理子程序*按鍵的行值、列按鍵的行值、列值分別在值分別在BH、AH寄存器中寄存器中KEYPPROC NEAR；按鍵處理按鍵處理子程序子程序MOV BL,0；KP1:INC BL；SHR AH,1；JC KP1；DEC BL；BL得到第幾列得到第幾列 AND BH,0FH ；取低；取低4位位MOV CL,0；KP2: INC CL；SHR BH,1；JC KP2；DEC CL；MOV BH,CL；BH得到第幾行得到第幾行MOV AL,08HMUL BH；行值；行值8ADD AL,BL；得到實際按鍵值；得

57、到實際按鍵值SHL AL,1；MOV BX,AX；JMP K_TABBX；根據(jù)按鍵值轉(zhuǎn)移；根據(jù)按鍵值轉(zhuǎn)移K_TAB:JMP SHORT KEY00；JMP SHORT KEY01；JMP SHORT KEY31KEY00:；相應(yīng)按鍵處理；相應(yīng)按鍵處理RET；KEY01:；RET ；KEY31:；RET；KEYPENDP10/29/2021第第2章章 輸入通道接口技術(shù)輸入通道接口技術(shù) 582 2、中斷掃描法、中斷掃描法 中斷掃描法與定時掃描法的不同之處在于，沒有按鍵時，中斷掃描法與定時掃描法的不同之處在于，沒有按鍵時，鍵盤程序不用執(zhí)行，這樣就節(jié)省了鍵盤程序不用執(zhí)行，這樣就節(jié)省了CPU的時間。的時間。 只有當(dāng)任一鍵按下時，即只有當(dāng)任一鍵按下時，即IRQ2由低電平轉(zhuǎn)為高電平時，由低電平轉(zhuǎn)為高電平時，向向CPU申請中斷。申請中斷。CPU響應(yīng)中斷后，再調(diào)用鍵盤程序。響應(yīng)中斷后，再調(diào)用鍵盤程序。10/29/2021第第2章章