第七章MCS-51單片機(jī)接口技術(shù)

1、第七章第七章 MCS-51MCS-51單片機(jī)接口技術(shù)單片機(jī)接口技術(shù)7.1 MCS-517.1 MCS-51鍵盤接口技術(shù)鍵盤接口技術(shù) 7.2 MCS-517.2 MCS-51顯示器接口技術(shù)顯示器接口技術(shù) 7.3 MCS-51 D/A7.3 MCS-51 D/A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)轉(zhuǎn)換器接口技術(shù) 7.4 MCS-51 A/D7.4 MCS-51 A/D轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)轉(zhuǎn)換器接口技術(shù) 1.1.鍵盤有全編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種；鍵盤有全編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種；2.2.按鍵只是簡(jiǎn)單的電平輸入。當(dāng)某鍵被按下按鍵只是簡(jiǎn)單的電平輸入。當(dāng)某鍵被按下時(shí)，該鍵輸入到計(jì)算機(jī)的狀態(tài)將發(fā)生變化；時(shí)，該鍵輸入到計(jì)算機(jī)的狀態(tài)將發(fā)生

2、變化；3.3.鍵盤接口電路包括硬件和軟件兩大部分；鍵盤接口電路包括硬件和軟件兩大部分； （1）硬件部分應(yīng)保證鍵開(kāi)關(guān)狀態(tài)的可靠輸入 （2）軟件部分是對(duì)按鍵進(jìn)行編碼以給出鍵值 獨(dú)立式按鍵接口技術(shù)獨(dú)立式按鍵接口技術(shù)行列式鍵盤行列式鍵盤（1 1）判斷整個(gè)鍵盤是否有鍵按下）判斷整個(gè)鍵盤是否有鍵按下采用粗掃描的辦法。讓所有的行為0，讀列的數(shù)值。（2 2）判斷被按鍵的具體位置）判斷被按鍵的具體位置采用細(xì)掃描的辦法。逐行輸出0，讀列的數(shù)值。軟件管理（三步）：軟件管理（三步）：（3 3）計(jì)算被按鍵的鍵值，以確定要完成的功）計(jì)算被按鍵的鍵值，以確定要完成的功能能。5151單片機(jī)指令系統(tǒng)單片機(jī)指令系統(tǒng)計(jì)算被按鍵的鍵

3、值：計(jì)算被按鍵的鍵值：采用某種算法，將行和列的信息合并為一個(gè)信息，該信息稱為該鍵的鍵值，并按一定的順序形成一個(gè)鍵值表。在計(jì)算鍵值時(shí)應(yīng)注意所有按鍵的鍵值應(yīng)采用同一種算法并且計(jì)算出來(lái)的鍵值應(yīng)該各不相同。5151單片機(jī)指令系統(tǒng)單片機(jī)指令系統(tǒng)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常用的顯示設(shè)備有在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常用的顯示設(shè)備有單個(gè)發(fā)光二極管、八段單個(gè)發(fā)光二極管、八段LEDLED顯示器、液晶顯示器、液晶顯示器（顯示器（LCDLCD）、屏幕顯示器（）、屏幕顯示器（CRTCRT）等。）等。兩種顯示方式：兩種顯示方式： 一、一、LEDLED靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示 二、二、LEDLED動(dòng)態(tài)顯示動(dòng)態(tài)顯示數(shù)碼管結(jié)構(gòu)與原理：數(shù)碼管結(jié)構(gòu)與

4、原理：顯示器的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題：顯示器的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題： 段驅(qū)動(dòng)與位驅(qū)動(dòng)段驅(qū)動(dòng)與位驅(qū)動(dòng) 顯示內(nèi)容與顯示代碼的轉(zhuǎn)換問(wèn)題：顯示內(nèi)容與顯示代碼的轉(zhuǎn)換問(wèn)題： 查表法查表法LEDLED靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示LEDLED動(dòng)態(tài)顯示動(dòng)態(tài)顯示利用串行接口芯片的利用串行接口芯片的LEDLED顯示顯示 8031 P3.0 P3.1 P1.0A B C D E F G HAB 74LS164（1） /CR CPA B C D E F G HAB 74LS164（2） /CR CPD7 . D0D7 . D0鍵盤鍵盤/ /顯示綜合舉例顯示綜合舉例D/AD/A：將數(shù)字量轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量的器件：將數(shù)字量轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量的器件兩種輸出形式：兩種輸出形式

5、：一種是電壓輸出形式，即一種是電壓輸出形式，即輸入的是數(shù)字量，輸出為電壓；另一種是輸入的是數(shù)字量，輸出為電壓；另一種是電流輸出形式，即輸出為電流。電流輸出形式，即輸出為電流。DA轉(zhuǎn)換原理(電流輸出型) RVIREF總電流分支電流2101001iniiiInnDIDI輸出電流轉(zhuǎn)換原理利用電子開(kāi)關(guān)形成T型電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出電流I01，再利用反相運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換成輸出電壓Vout。運(yùn)放輸出電壓2211001nREFfbinfbORBBVRRIVDi 數(shù) 字 輸 入 模 擬 輸 出 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0

6、 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0V 0.039V 4.96V 5.00V 5.039V 9.96V若取 n=8位 Rfb = R VREF=10V滿量程輸出電壓 = VREF-VLSB2211001nREFfbinfbORBBVRRIVDiLSB（Least Significant Bit)最低有效位MSB（Most Significant Bit)最高有效位D / A轉(zhuǎn)換的重要指標(biāo)轉(zhuǎn)換的重要指標(biāo)分辨率的定義：分辨率的定義：最小輸出電壓與最大輸出電壓最小輸出電壓與最大輸出電壓所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量 之比。之比。如如10位位D / A轉(zhuǎn)換器：轉(zhuǎn)換器： 分

7、辨率分辨率 = 1/（2101）= 1/1023 = 0.001 反映了反映了D / A轉(zhuǎn)換的靈敏度。轉(zhuǎn)換的靈敏度。 建立時(shí)間；轉(zhuǎn)換精度建立時(shí)間；轉(zhuǎn)換精度D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器DAC0832DAC0832 主要特性主要特性 輸出電流線性度可在滿量程下調(diào)節(jié)；輸出電流線性度可在滿量程下調(diào)節(jié)；轉(zhuǎn)換時(shí)間為轉(zhuǎn)換時(shí)間為1s1s；數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通形式；數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通形式；每次輸入數(shù)字量為每次輸入數(shù)字量為8 8位二進(jìn)制數(shù)；位二進(jìn)制數(shù)；邏輯電平輸入與邏輯電平輸入與TTLTTL兼容；兼容；供電電源為單一電源，可在供電電源為單一電源，可在5V5V15V15V內(nèi)。內(nèi)。D/AD/

8、A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器DAC0832DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu) DAC0832DAC0832和和80518051單片機(jī)的連接單片機(jī)的連接A/DA/D：將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量的器件：將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量的器件類型：類型：一種是一種是逐次逼近式逐次逼近式；另一種是；另一種是雙斜率雙斜率積分式積分式A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器；第三種是；第三種是V/FV/F變換式；變換式；逐次逼近式逐次逼近式雙斜率積分式雙斜率積分式A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器V/FV/F變換式變換式A/DA/D器件的主要性能指標(biāo)器件的主要性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨率轉(zhuǎn)換精度。 ADC0809ADC0809主要功能特點(diǎn)主要功能特點(diǎn)分辨率為8位；總的不可

9、調(diào)誤差在（1/2）LSB和1LSB之間；典型轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s；具有鎖存控制的8路多路開(kāi)關(guān)；具有三態(tài)緩沖輸出控制；單一+5V供電，此時(shí)輸入范圍為05V；輸出與TTL兼容；時(shí)序時(shí)序與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)實(shí)例與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)實(shí)例V/FV/F式式A/DA/D轉(zhuǎn)換電路的應(yīng)用轉(zhuǎn)換電路的應(yīng)用 控制線的連接控制線的連接 對(duì)存儲(chǔ)器來(lái)講控制線無(wú)非是：芯片的對(duì)存儲(chǔ)器來(lái)講控制線無(wú)非是：芯片的選通選通控制、控制、讀寫讀寫控制?？刂?。 單片機(jī)與外部器件數(shù)據(jù)交換要遵循兩個(gè)重要原則單片機(jī)與外部器件數(shù)據(jù)交換要遵循兩個(gè)重要原則： 一是，地址唯一性，一個(gè)單元一個(gè)地址。一是，地址唯一性，一個(gè)單元一個(gè)地址。 二是，同一時(shí)刻，二是，同一

10、時(shí)刻，CPU只能訪問(wèn)一個(gè)地址，即只能與一只能訪問(wèn)一個(gè)地址，即只能與一 個(gè)單元交換數(shù)據(jù)。個(gè)單元交換數(shù)據(jù)。 不交換時(shí)，外部器件處于鎖閉狀態(tài)，對(duì)總線呈浮空狀態(tài)。不交換時(shí)，外部器件處于鎖閉狀態(tài)，對(duì)總線呈浮空狀態(tài)。 讀讀 / 寫寫：CPU向外部設(shè)備發(fā)出的讀向外部設(shè)備發(fā)出的讀/寫控制命令。寫控制命令。 EPROM：/OE /PSEN SRAM： /WE /WR /OE /RD 選通選通：CPU與器件交換數(shù)據(jù)或信息，需先發(fā)出選通信號(hào)與器件交換數(shù)據(jù)或信息，需先發(fā)出選通信號(hào) /CE或或/CS，以便選中芯片。，以便選中芯片。二、存儲(chǔ)器地址編碼二、存儲(chǔ)器地址編碼SRAM6116：“16” 2K8b = 2KB 21

11、210 = 211即即6116有有11根地址線。根地址線。地址空間：地址空間： A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0最低地址：最低地址： 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0000H 最高地址：最高地址： 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 07FFH MCS-51單片機(jī)尋址范圍：?jiǎn)纹瑱C(jī)尋址范圍：64KB 26210 = 216即即16位地址線位地址線地址空間：地址空間： A15A14A13A12A11A10A9A8A7A0 單片機(jī)單片機(jī) A10A9A8A7A0 6116 25 = 322KB上式中：上式中：“”表示表示0或或1。即單片機(jī)地址空間中包含

12、有即單片機(jī)地址空間中包含有32個(gè)個(gè)2KB。某片。某片6116占據(jù)的是哪占據(jù)的是哪2KB不能確定不能確定地址浮動(dòng)。地址浮動(dòng)。 只有限定只有限定A15A11的取值才能確定的取值才能確定6116在系統(tǒng)中的地址在系統(tǒng)中的地址范圍。如，范圍。如，P2.6 = 0 ，選中，選中6116的的/CS線。設(shè)線。設(shè)P2.7 P2.5 P2.4 P2.3假定全為假定全為1 則則: 6116地址范圍是地址范圍是B800H BFFFH。 同理，同理， P27 P25 P24 P23假定全為假定全為0 則則: 6116地址范圍是地址范圍是 0000H 07FFH； 再設(shè)再設(shè)P27選中選中6116 （設(shè)（設(shè)P26 P25

13、P24 P23全為全為1） 則：地址范圍是則：地址范圍是7800H 7FFFH 23 = 88KB可見(jiàn)：存儲(chǔ)器芯片在系統(tǒng)中地址分布由兩個(gè)因素決定：可見(jiàn)：存儲(chǔ)器芯片在系統(tǒng)中地址分布由兩個(gè)因素決定： 一是，芯片本身的地址線（與容量有關(guān)）一是，芯片本身的地址線（與容量有關(guān)） 二是，芯片選通信號(hào)的獲得方式。二是，芯片選通信號(hào)的獲得方式。擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，總是讓單片機(jī)低位地址與存儲(chǔ)器芯片地址線相擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，總是讓單片機(jī)低位地址與存儲(chǔ)器芯片地址線相接；而讓單片機(jī)剩余的高位地址線（在接；而讓單片機(jī)剩余的高位地址線（在P2口）常作為片選信號(hào)口）常作為片選信號(hào)線。線。這種方法對(duì)這種方法對(duì)SRAM、EPROM、擴(kuò)展

14、、擴(kuò)展I / O芯片、外設(shè)同樣適用。芯片、外設(shè)同樣適用。 P25 = 0時(shí)，選中時(shí)，選中2764；“64” 8K8b = 23210 = 213 A15 A14 A13 A12 A11 A0 6116與與2764在在0800H DFFFH范圍內(nèi)地址重范圍內(nèi)地址重疊，這是不是違反交疊，這是不是違反交換原則呢？換原則呢？不會(huì)！因?yàn)?，不?huì)！因?yàn)椋?116是是SRAM，2764是是EPROM。除地址和選。除地址和選通信號(hào)外，還有讀通信號(hào)外，還有讀/寫控制信號(hào)起作用。寫控制信號(hào)起作用。RAM /WE /WR /OE /RD ROM /OE /PSEN可用來(lái)區(qū)分可用來(lái)區(qū)分二器件二器件3.3.并行并行I/OI/O口擴(kuò)展技術(shù)口擴(kuò)展技術(shù)單片機(jī)的口線單片機(jī)的口線直接作直接作I/OI/O口口簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單I/OI/O接口的擴(kuò)展接口的擴(kuò)展使用三態(tài)門擴(kuò)展并行口使用三態(tài)門擴(kuò)展并行口例例利用利用8255A8255A可編程芯片擴(kuò)展并行可編程芯片擴(kuò)展并行I/OI/O口口 8031 P3.0 P3.1 P1.0H G F E D C B AQH SIN/QH 74LS165（1） S/L