單片機(jī)課件第七章

單片機(jī)原理及應(yīng)用

（第7章）第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用7.1LED顯示接口7.1.1LED顯示器的工作原理

管腳圖

共陰極

共陽(yáng)極第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用顯示共陰極共陽(yáng)極數(shù)字小數(shù)點(diǎn)暗十六進(jìn)制小數(shù)點(diǎn)暗十六進(jìn)制 Dpgfedcba Dpgfedcba 0 00111111 3FH 11000000 C0H 1 00000110 06H 11111001 F9H 2 01011011 5BH 10100100 A4H 3 01001111 4FH 10110000B0H 4 01100110 66H 10011001 99H 5 01101101 6DH 10010010 92H 6 01111101 7DH 10000010 82H 7 00000111 07H 11111000 F8H 8 01111111 7FH 10000000 80H 9 01101111 6FH 10010000 90H A 01110111 77H 10001000 99H B 01111100 7CH 10000011 83H C 00111001 39H 11000110 C6H D 01011100 5EH 10100011 A3H E 01111001 79H 10000110 86H F 01110001 71H 10001110 8EH 滅 00000000 00H 11111111 FFH小數(shù)點(diǎn) 10000000 80H 01111111 7FH第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用7.1.2顯示器的顯示方式 LED數(shù)碼管的顯示方式有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。1.靜態(tài)顯示 靜態(tài)顯示是指當(dāng)顯示某個(gè)數(shù)字或字符時(shí)，相應(yīng)的字段(發(fā)光二極管)恒定地導(dǎo)通或關(guān)斷，直到顯示下一個(gè)數(shù)字或字符為止。特點(diǎn)：公共段直接接地(共陰極)或電源(共陽(yáng)極)，每個(gè)數(shù)碼管的字段選線直接(a~g,dp)與一個(gè)8位的并口相連。占有硬件多，一般用于顯示器位數(shù)較少的場(chǎng)合。2.動(dòng)態(tài)顯示LED動(dòng)態(tài)顯示是將所有數(shù)碼管的段選線(a~g,dp)都并接在一起，接到一個(gè)8位的I/O接口上，每個(gè)數(shù)碼管的公共端(稱為位選端)分別由相應(yīng)I/O接口線控制第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用四位數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示圖D3D2D1D0I/O(1)I/O(2)第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用7.2液晶顯示器LCD7.2.1LCD顯示器的概述1.LCD顯示的工作原理 LCD(LiquidCrystalDisplay)是液晶顯示器的縮寫(xiě)，液晶顯示器是基于液晶電光效應(yīng)的一種被動(dòng)顯示器。被動(dòng)顯示器是因?yàn)樗ㄟ^(guò)借助外界光線照射液晶材料實(shí)現(xiàn)顯示，而非液晶顯示器自身發(fā)光顯示。它的工作原理是利用液晶的物理特性，在通電時(shí)使液晶排列變得有秩序，使光線容易通過(guò)；在不通電時(shí)，排列則變得混亂，阻止光線通過(guò)。2.LCD的分類

按電光效應(yīng)分類：LCD可分為電場(chǎng)效應(yīng)類、電流效應(yīng)類第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用 電熱效應(yīng)類等三類。電場(chǎng)效應(yīng)類又可分為扭曲向列型效應(yīng)(TwistedNematicTN)型、賓主效應(yīng)(GH)型和超前扭曲(SuperTwistedNematicSTN)型等。

按顯示內(nèi)容分類：LCD可分為字段式(又稱為筆畫(huà)式)、點(diǎn)陣字符型和點(diǎn)陣圖形三種。按采光方式分類：LCD可分為帶背光源和不帶背光源兩類。3.LCD的驅(qū)動(dòng)方式：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)7.2.2字符型LCD1602A的應(yīng)用 1.主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量：2×16個(gè)字符、 芯片工作電壓：4.5~5.5V；反射型EL或者LED背光，其中EL第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用

為100VAC400Hz，LED為4.2VDC； 字符尺度：2.95×4.35mm。2.接口說(shuō)明 引腳引腳編號(hào)名稱 狀態(tài) 功能 1 Vss 電源地 2 Vcc +5V邏輯電源 3 VEE 液晶驅(qū)動(dòng)電源 4 RS 輸入 寄存器選擇：1為數(shù)據(jù)，0為命令 5 R/W輸入 讀/寫(xiě)操作選擇：1為讀。0為寫(xiě) 6 E 輸入 使能信號(hào) 7～14D0～D7三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 15 LED+輸入 背光電源的正極 16 LED-輸入 背光電源的負(fù)極第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用3.指令說(shuō)明 0x38

設(shè)置16*2顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)接口； 0x01

清屏； 0x0F

開(kāi)顯示，顯示光標(biāo)，光標(biāo)閃爍； 0x08

只開(kāi)顯示； 0x0e

開(kāi)顯示，顯示光標(biāo)，光標(biāo)不閃爍； 0x0c

開(kāi)顯示，不顯示光標(biāo)； 0x06

地址加1，當(dāng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)的時(shí)候光標(biāo)右移； 0x02

地址計(jì)數(shù)器AC=0;（此時(shí)地址為0x80）光標(biāo)歸原點(diǎn)，但DDRAM中斷內(nèi)容不變； 0x18

光標(biāo)和顯示一起向左移動(dòng)。；第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用4.LCD1602A程序編寫(xiě)流程及各模塊子程序 (1)頭文件，宏定義、管腳定義 (2)LCD1602A初始化子程序 (3)LCD1602A顯示初始化子程序 (4)讀忙子程序 (5)寫(xiě)指令寫(xiě)數(shù)據(jù)子程序 (6)顯示單個(gè)字符子程序 (7)顯示字符串子程序7.3鍵盤(pán)接口7.3.1鍵盤(pán)的工作原理第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用1．按鍵的電路原理

按鍵電路及波形斷開(kāi)閉合斷開(kāi)第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用

按鍵的抖動(dòng)人眼察覺(jué)不到，但會(huì)對(duì)CPU產(chǎn)生干擾，進(jìn)而產(chǎn)生誤處理。為了識(shí)別按鍵閉合一次，對(duì)按鍵做相應(yīng)的處理，必須采取措施消除抖動(dòng)。

硬件消抖電路斷開(kāi)閉合+5V+5V輸出第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用2．按鍵抖動(dòng)的消除

按鍵抖動(dòng)消除的方法有兩種：硬件消除和軟件消除。 分析可知：當(dāng)按鍵閉合時(shí)，即輸出為0，無(wú)論按鍵是否有跳動(dòng)，輸出仍為0；當(dāng)按鍵斷開(kāi)，輸出為1，無(wú)論按鍵是否有跳動(dòng)，輸出仍為1，可消除按鍵抖動(dòng)。

軟件消除法是在第一次檢測(cè)到按鍵閉合時(shí)，執(zhí)行10ms的延遲子程序，避開(kāi)抖動(dòng)，待電平穩(wěn)定后再讀入按鍵的狀態(tài)信息，確定按鍵是否閉合，以消除抖動(dòng)影響。3．鍵盤(pán)接口的控制方式隨機(jī)方式、中斷方式、定時(shí)方式第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用7.3.2鍵盤(pán)的分類和接口1.獨(dú)立式鍵盤(pán)Vcc第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用7.3.3矩陣式鍵盤(pán) 1.矩陣式鍵盤(pán)的工作原理 矩陣式按鍵的工作過(guò)程如下：1)判斷是否有鍵閉合。2)判斷按鍵閉合位置3)鍵碼計(jì)算 4)等待鍵的釋放7.4A/D轉(zhuǎn)換器與C51單片機(jī)的接口7.4.1A/D轉(zhuǎn)換器 1.A/D轉(zhuǎn)換器的類型：逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器、雙斜率積分式A/D轉(zhuǎn)換器和V/F變換式A/D轉(zhuǎn)換器。第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用2.A/D轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo)

分辨率：一位最小單位的數(shù)字量所表示的模擬電壓變化量，它與位數(shù)有關(guān)；

量化誤差：在量化時(shí)造成的有限分辨率與無(wú)限分辨率間的最大偏差；

轉(zhuǎn)換速度：轉(zhuǎn)換一次的時(shí)間，逐次比較型一般為5~10us；

轉(zhuǎn)換精度：它反映實(shí)際A/D在量化值上與理想A/D的差值，用絕對(duì)或相位誤差表示。3.A/D轉(zhuǎn)換器的組成 ①模擬輸入信號(hào)和參考電壓；②數(shù)字輸出信號(hào)第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用 ③啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)，輸入信號(hào)； ④轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)或者“忙”信號(hào)，輸出信號(hào)；⑤數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入信號(hào)7.4.2ADC0809與C51單片機(jī)的接口1.ADC0809的概述ADC0809是采用CMOS工藝制成的逐次逼近式、8位A/D轉(zhuǎn)換器，采用28腳DIP封裝，其結(jié)構(gòu)原理框圖和引腳分配分別見(jiàn)圖7-15和圖7-16。它包含有一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存器和譯碼電路、比較器、256R電阻網(wǎng)絡(luò)、電子開(kāi)關(guān)逐位比較寄存器SAR、三態(tài)輸出鎖存緩沖器以及控制和定時(shí)電路等第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用

(1)ADC0809外部引腳功能 (2)ADC0809主要功能特點(diǎn) (3)ADC0809的操作時(shí)序2.ADC0809與C51單片機(jī)的接口第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用7.4.3A/D轉(zhuǎn)換器的選擇和分析1.A/D轉(zhuǎn)換器的選擇原則：轉(zhuǎn)換速率和分辨率、器件功能、模擬輸入信號(hào)的幅度和極性、器件功耗。2.A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)時(shí)注意事項(xiàng)： 電路接口、電源電壓和參考電壓、器件保護(hù)、抗干擾。7.5D/A轉(zhuǎn)換器與C51單片機(jī)的接口7.5.1D/A轉(zhuǎn)換器概述 1.內(nèi)部無(wú)鎖存器 2.內(nèi)部帶鎖存器7.5.2DAC0832的C51編程 1.DAC0832概述第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用 (1)DAC0832的主要特性 分辨率：8位，邏輯電平與TTL兼容； 電流穩(wěn)定時(shí)間：1us； 參考電壓工作范圍：-10V~+10V； 可單緩沖、雙緩沖或直接輸出； 單電源供電：+5V~+15V； 低功耗：200mW。 (2)DAC0832內(nèi)部框圖及引腳在DAC0832內(nèi)部的8位輸入數(shù)據(jù)寄存器和8位DAC寄器，可以分別選通。因此，可以通過(guò)選通輸入寄存器的控制端，將單片機(jī)輸出的數(shù)據(jù)輸入到輸入寄存器，在需要D/A轉(zhuǎn)換時(shí)，再選通DAC寄存器，實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用 (3)DAC0832的工作方式①直通方式 ②單緩沖方式③雙緩沖方式2.DAC0832與80C51的接口電路D/A轉(zhuǎn)換芯片除了用于輸出模擬量外，也常用于產(chǎn)生各種波形。在MCS-51單片機(jī)的控制下，產(chǎn)生三角波、鋸齒波、矩形波以及正弦波，且產(chǎn)生各種波形的硬件電路是相同的 (1)階梯波 設(shè)定一個(gè)8位的變量，該變量從0開(kāi)始循環(huán)增加，每增加一次向DAC0832寫(xiě)入一個(gè)數(shù)據(jù)，得到一個(gè)輸出電壓，這樣則可以得到一個(gè)階梯波。 如果需要獲取任意起始電壓或終止電壓的波形，則需要先確定起始電壓和終止電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。在程序中修改起始和終止數(shù)字量。第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用 (2)三角波將正向階梯波和反向階梯波結(jié)合起來(lái)則可以獲得三角波 (3)矩形波 矩形波也是一種常用的波形信號(hào)，通過(guò)增加不同的延遲時(shí)間可以獲得不同占空波的矩形波，當(dāng)延時(shí)時(shí)間相同時(shí)，即是方波信號(hào)。上限電壓和下限電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量可計(jì)算得到。 (4)正弦波 利用DAC0832實(shí)現(xiàn)正弦波輸出時(shí)，首先需要將正弦波模擬電壓離散化。對(duì)于一個(gè)離散化為N點(diǎn)的正弦波，需要計(jì)算出這N個(gè)離散點(diǎn)的模擬電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，并制成一個(gè)表存儲(chǔ)。由于正弦波是對(duì)稱的，只需計(jì)算1/4周期內(nèi)點(diǎn)的值即可。第7章MCS-51單片機(jī)的接口技術(shù)及應(yīng)用7.5.3串行輸入D/A轉(zhuǎn)換器TLC56151.TLC5615的結(jié)構(gòu)和原理 TLC5615是具有3線串行接口的D/A轉(zhuǎn)換器，其輸出為電壓型，最大輸出電壓是基準(zhǔn)電壓值的兩倍，帶有上電復(fù)位功能，上電時(shí)將DAC寄存器復(fù)位為零。2.TLC5615與AT89C51單片機(jī)的串行接口電路

P3.1P3.2/CSTLC5615AT8