單片機(jī)原理及應(yīng)用(C51版)第7章單片機(jī)典型IO接口技術(shù) (2)課件

第7章

單片機(jī)典型I/O接口技術(shù)7.1鍵盤及接口電路7.2顯示器及接口電路7.3A/D、D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口7.1鍵盤及接口電路7.1.1鍵盤的分類根據(jù)按鍵的識(shí)別方法分類，可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤：1.編碼鍵盤鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由專用的硬件譯碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編號(hào)或鍵值。2.非編碼鍵盤沒有專用的硬件譯碼器，其按鍵的識(shí)別和鍵值的產(chǎn)生由軟件完成，該類鍵盤成本較低，且使用靈活。7.1.2鍵盤的工作原理鍵盤中每個(gè)按鍵都是一個(gè)常開開關(guān)電路，是利用機(jī)械觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)按鍵的閉合和釋放。1.抖動(dòng)現(xiàn)象由于彈性作用的影響，按鍵的機(jī)械觸點(diǎn)在閉合及斷開的瞬間都會(huì)有抖動(dòng)的現(xiàn)象，即不能馬上實(shí)現(xiàn)按鍵的完全閉合或斷開，從而使輸入電壓信號(hào)也出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，2.連擊的處理當(dāng)按鍵在一次被按下的過程中，其功能程序被反復(fù)多次執(zhí)行的現(xiàn)象，好像按鍵被多次按下一樣，這種現(xiàn)象就稱為連擊。7.1.3鍵盤結(jié)構(gòu)及掃描子程序

無論是編碼鍵盤還是非編碼鍵盤都可以分為獨(dú)立連接式和矩陣式兩類。在單片機(jī)系統(tǒng)中多用非編碼鍵盤。1.獨(dú)立式非編碼鍵盤接口及處理程序很多實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)均為采用較少幾個(gè)按鍵組成的非編碼鍵盤，也稱其為開關(guān)式鍵盤，或線性鍵盤，它們與單片機(jī)的連接如圖7-1所示。每一個(gè)鍵對(duì)應(yīng)P1口的一根口線，各鍵是相互獨(dú)立的。當(dāng)某個(gè)鍵按下時(shí)，該鍵所對(duì)應(yīng)的口線的電位就由高電平變?yōu)榈碗娖剑珻PU訪問并查詢所有接鍵口線，即可識(shí)別是哪一個(gè)鍵按下。這種鍵盤結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是當(dāng)按鍵較多時(shí)，要占用較多的I/O。7.1.4鍵盤接口擴(kuò)展設(shè)計(jì)當(dāng)鍵盤的按鍵較多或單片機(jī)的I/O端口較緊張時(shí)，就需要通過外部擴(kuò)展來實(shí)現(xiàn)鍵盤的功能。通常通過8255、8155等并行接口芯片，或通過單片機(jī)的串行口進(jìn)行鍵盤的擴(kuò)展，也可通過專用鍵盤、顯示接口芯片如8279進(jìn)行鍵盤擴(kuò)展。8051經(jīng)8155擴(kuò)展鍵盤圖7-3為4×8鍵盤，經(jīng)8155與單片機(jī)相連，鍵掃描子程序參看教材。

圖7-38051通過8155擴(kuò)展建盤7.2顯示器及接口電路

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)需實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)和觀察，常用于觀察的顯示器主要有LED（發(fā)光二極管顯示器）和LCD（液晶顯示器）。7.2.1LED狀態(tài)顯示用LED作狀態(tài)指示器具有電路簡(jiǎn)單、功耗低、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，而且LED還有紅、黃、綠等多種顏色供選擇。特別是LED的低功耗、長(zhǎng)壽命特性，使它正在逐漸取代傳統(tǒng)上由白熾燈指示的場(chǎng)合。7.2.2LED數(shù)碼顯示

LED顯示器是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成顯示字段的顯示器件，有7段和“米”字段之分，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用7段LED顯示器。1.LED七段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及原理這種顯示器有共陰極和共陽(yáng)極兩種，發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的稱為共陽(yáng)極顯示器，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。圖7-5七段LED數(shù)碼管a)共陰型b)共陽(yáng)型c)管腳分布a）b）c）7.2.3七段LED數(shù)碼管顯示接口動(dòng)態(tài)顯示方式的接口電路及軟件譯碼，通常可以通過并行接口芯片如8155、8255等進(jìn)行擴(kuò)展。使用時(shí)需要一個(gè)8位的I/O輸出端口用于輸出數(shù)碼管的段碼，還需要根據(jù)系統(tǒng)的需求來確定用于輸出位碼控制的I/O端口的位數(shù)。8051連接6位動(dòng)態(tài)顯示方式接口電路如圖7-8所示。圖7-88051接6位動(dòng)態(tài)顯示接口電路7.2.4LCD液晶顯示器接口

LCD液晶顯示器是一種被動(dòng)顯示器，以其微功耗、體積小、抗干擾能力強(qiáng)，顯示內(nèi)容豐富等優(yōu)點(diǎn)，在儀器儀表上和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。液晶顯示器從顯示的形式上可分為段式、點(diǎn)陣字符式和點(diǎn)陣圖形式。LCD七段顯示器除了段極引腳a～g外，還有一個(gè)公共引腳COM，它可靜態(tài)方式驅(qū)動(dòng)（加直流信號(hào)），也可動(dòng)態(tài)方式驅(qū)動(dòng)（加交流信號(hào)）。由于直流信號(hào)將會(huì)使LCD的壽命減少，故通常采用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式。為了顯示方便，可采用硬件譯碼，Motorola公司生產(chǎn)的MC14543芯片是一種常用的LCD鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)電路，使用十分簡(jiǎn)單。點(diǎn)陣字符型液晶顯示器是指顯示的基本單元是由一定數(shù)量的點(diǎn)陣組成，可以顯示數(shù)字、字母、符號(hào)等。由于LCD的控制必須使用專用的驅(qū)動(dòng)電路，而且LCD面板的接線需要特殊方式，一般這類顯示器需要將LCD面板、驅(qū)動(dòng)器與控制電路組合在一起制作成一個(gè)LCD液晶顯示模塊（LCM）。7.3A/D、D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口在實(shí)際應(yīng)用中，通常利用傳感器將被控對(duì)象的物理量轉(zhuǎn)換成易傳輸、易處理的連續(xù)變化的電信號(hào)，然后再將其轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)字信號(hào)，完成這種轉(zhuǎn)換任務(wù)的器件稱為模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器。而將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為被控對(duì)象能接受的模擬信號(hào)的器件稱為數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器。7.3.1D/A轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器在測(cè)控系統(tǒng)中將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字量控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)。1.D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理D/A轉(zhuǎn)換器的基本功能是將一個(gè)用二進(jìn)制表示的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量。實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的基本方法是對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)的每一位，產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的電壓（電流），而這個(gè)電壓（電流）的大小則正比于相應(yīng)的二進(jìn)制的權(quán)。

7.3.2A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器是測(cè)控系統(tǒng)中將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的重要器件。1.A/D轉(zhuǎn)換原理根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器的原理可將A/D轉(zhuǎn)換器分成兩大類。一類是直接型A/D轉(zhuǎn)換器，其輸入的模擬電壓被直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字代碼，不經(jīng)任何中間變量；另一類是間接型A/D轉(zhuǎn)換器，其工作過程中，首先把輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成某種中間變量(時(shí)間、頻率、脈沖寬度等等)，然后再把這個(gè)中間變量轉(zhuǎn)換為數(shù)字代碼輸出。2.A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)(1)分辨率。(2)量程。(3)精度。(4)轉(zhuǎn)換時(shí)間。3.A/D轉(zhuǎn)換器的外部特性各集成A/D轉(zhuǎn)換芯片的封裝不盡相同，性能各異。但從原理和應(yīng)用的角度來看，任何一種A/D轉(zhuǎn)換器芯片一般具有以下控制信號(hào)線。(1)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)線（START）。(2)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)線（EOC）。(3)片選信號(hào)線（）。4.集成A/D芯片舉例——ADC0809ADC0809具有8路模擬量輸入，可在程序控制下對(duì)任意通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，輸出8位二進(jìn)制數(shù)字量。（1）ADC0809的結(jié)構(gòu)ADC0809是一個(gè)8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。具有8路模擬量輸入，片內(nèi)有8路模擬開關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存及譯碼電路?？稍诔绦蚩刂葡聦?shí)現(xiàn)分時(shí)的對(duì)任意通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)送入三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，輸出的數(shù)據(jù)為8位二進(jìn)制數(shù)字量。ADC0809與8051接口電路(2)ADC0809與MCS-51的接口圖為ADC0809與8051的典型接口電路。對(duì)8路模擬信號(hào)輪流采樣一次，并把結(jié)果依次存到數(shù)組中;#include<reg52.h> //頭文件定義#include<absacc.h>unsignedchara[8];/**************************************************************************延時(shí)函數(shù) **************************************************************************/voiddelay(unsignedcharm){

unsignedchari,j; for(i=0;i<m;i++)

for(j=0;j<123;j++