并行口的應(yīng)用與擴(kuò)展

并行口的應(yīng)用與擴(kuò)展第1頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一本章學(xué)習(xí)目標(biāo)

掌握MCS-51單片機(jī)并行I/O口的應(yīng)用掌握鍵盤與顯示器的擴(kuò)展原理及方法第2頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一4.1單片機(jī)的并行接口P0～P3

MCS-51單片機(jī)有P0、P1、P2、P3四個(gè)8位雙向I/O口，每個(gè)端口可以按字節(jié)輸入或輸出，也可以按位進(jìn)行輸入或輸出，四個(gè)口共32根口線，用作位控制十分方便。一、四個(gè)并行口使用的注意事項(xiàng)如下：如果單片機(jī)內(nèi)部有程序存貯器，不需要擴(kuò)展外部存貯器和I/O接口，單片機(jī)的四個(gè)口均可作I/O口使用。四個(gè)口在作輸入口使用時(shí)，均應(yīng)先對其寫“1”，以避免誤讀。P0口作I/O口使用時(shí)應(yīng)外接10K的上拉電阻，其它口則可不必。P2可某幾根線作地址使用時(shí)，剩下的線不能作I/O口線使用。P3口的某些口線作第二功能時(shí)，剩下的口線可以單獨(dú)作I/O口線使用P0驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL電路，P1，P2，P3可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL電路。第3頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一3.讀-修改-寫：修改輸出鎖存器的內(nèi)容。鎖存器中的數(shù)據(jù)通過上三態(tài)門進(jìn)入內(nèi)部總線，修改后再寫入到鎖存器中。讀-修改-寫指令：并行口為目的操作數(shù)的指令：如：ANLP1，A1.輸出鎖存：輸出將使數(shù)據(jù)寫入輸出鎖存器。輸出指令：MOV P1，A MOV P1.0，C2.輸入三態(tài)：輸入從I/O引腳上輸入信號，讀信號打開，引腳信號通過下三態(tài)門進(jìn)入內(nèi)部總線。為保證可靠輸入，先寫入“1”。

MOV P1，#0FFH ；使輸出驅(qū)動(dòng)器截止

MOV A，P1 ；輸入

P0～P3的復(fù)位狀態(tài)均為FFH，自動(dòng)處于輸入狀態(tài)。二、并行接口的三種操作：第4頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一首先，在應(yīng)用設(shè)計(jì)中應(yīng)理解，計(jì)算機(jī)內(nèi)由數(shù)字電路組成只存在兩種TTL電平，高電平3.5～5V和低電平0V，對應(yīng)著的數(shù)字為“1”和“0”。外設(shè)的狀態(tài)要通過電路轉(zhuǎn)換成高、低電平，計(jì)算機(jī)才能識別(如開關(guān)電路)。計(jì)算機(jī)輸出數(shù)據(jù)“1”即輸出3.5V～5V，輸出數(shù)據(jù)“0”即輸出0V，根據(jù)外設(shè)需要的電平要求輸出“1”或“0”數(shù)據(jù)，這就是程序控制外設(shè)的本質(zhì)。4.2并行I/O口的直接應(yīng)用

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從P1.0～P1.3輸入開關(guān)狀態(tài)，再經(jīng)P1.4～P1.7輸出去驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，使發(fā)光二極管顯示開關(guān)的狀態(tài)。接成灌電流形式，能增加驅(qū)動(dòng)能力，使二極管更亮些。并行I/O口的直接應(yīng)用舉例第6頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一控制程序如下：

ORG 0000H AJMP MAINORG 0030HMAIN：MOV A，#0FFH MOV P1，A；熄滅發(fā)光二極管， ；P1口低位寫“1” MOV A，P1 ；讀入開關(guān)狀態(tài)

SWAP A ；A高低半字節(jié)交換

MOV P1，A ；開關(guān)狀態(tài)輸出

AJMPMAIN END第7頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一4.3LED顯示器的擴(kuò)展

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常常使用發(fā)光二極管（LED）來指示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，使用數(shù)碼管顯示檢測參數(shù)和數(shù)據(jù)。顯示程序涉及到硬件電路的連接，顯示結(jié)果最為直觀，所以，學(xué)習(xí)單片機(jī)顯示程序編寫有利于提高讀者的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也為后續(xù)調(diào)試較大程序提供故障診斷的方法。

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，最常用的是七段式LED顯示器，又稱數(shù)碼管。

第8頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一4.3.1LED數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu)與原理常見數(shù)碼管的管腳排列如下圖（a）所示，其中COM為公共點(diǎn)。根據(jù)內(nèi)部發(fā)光二極管的接線形式，可分為共陰極型(圖(b))和共陽極型(圖(c))。共陰極共陽極圖（a）圖（b）圖（c）第9頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一

LED數(shù)碼管的g～a七個(gè)發(fā)光二極管因加正電壓而發(fā)亮，因加零電壓而不能發(fā)亮，不同亮暗的組合就能形成不同的字形，這種組合稱之為段碼（或稱字型碼）

，顯然共陽極和共陰極的字形碼是不同的，其字形碼見下表。

LED數(shù)碼管每段需10～20ma的驅(qū)動(dòng)電流，可用TTL或CMOS器件驅(qū)動(dòng)。字形碼的控制輸出可采用硬件譯碼方式，如采用BCD7段譯碼/驅(qū)動(dòng)器74LS48、74LS49、CD4511(共陰極)或74LS46、74LS47、CD4513(其陽極)也可用軟件查表方式輸出。

第10頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一十六進(jìn)制數(shù)字形碼表

顯示字符段符號十六進(jìn)制代碼dpgfedcba共陰共陽0123456789ABCDEFHP0000000000000000010011111011110111111000111011111011111010001010111111111011011011011110001101111111110100001111100111100100011011011111101011113FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H76H73HC0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88H83HC6HA1H86H8EH89H8CH

第11頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一4.3.2LED接口電路：兩種顯示電路：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。特點(diǎn)：顯示亮度高，硬件和軟件都較簡單；但占用口線多。1．靜態(tài)顯示：每位的段碼線（a～dp）分別與一個(gè)8位的鎖存器輸出相連。顯示字符一確定，相應(yīng)鎖存器的段碼輸出將維持不變，直到送入另一個(gè)段碼為止。各位的公共端連接在一起（接地或+5V）。第12頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一2．動(dòng)態(tài)顯示：所有位的段碼線相應(yīng)段并在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，各位的公共端分別由相應(yīng)的I/O線控制。分時(shí)輪流選通數(shù)碼管的公共端，使得各數(shù)碼管輪流導(dǎo)通，在選通的LED上得到顯示字形碼。一個(gè)接口完成字形碼的輸出(字形選擇)，另一接口完成各數(shù)碼管的輪流點(diǎn)亮(字位選擇)。第13頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一2．動(dòng)態(tài)顯示：動(dòng)態(tài)顯示采用各數(shù)碼管循環(huán)輪流顯示的方法，當(dāng)循環(huán)顯示頻率較高時(shí)，利用人眼的暫留特性，看不出閃爍顯示現(xiàn)象。特點(diǎn)：節(jié)省硬件資源，成本較低，但要保證顯示器正常顯示，CPU必需每隔一段時(shí)間執(zhí)行一次顯示子程序，降低了CPU的工作效率；同時(shí)顯示亮度較靜態(tài)顯示低。第14頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一例3-52單片機(jī)顯示電路下圖所示，試編寫一個(gè)系統(tǒng)上電自檢程序。要求使6個(gè)數(shù)碼管從右到左輪流顯示“8.”1秒后，再全部顯示“8.”3秒，最后最右邊的數(shù)碼管顯示“0”，其余全部熄滅。設(shè)時(shí)鐘頻率為11.0592MH。第15頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一第16頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一4.4矩陣式鍵盤的擴(kuò)展1.鍵盤輸入的特點(diǎn)鍵盤：一組按鍵開關(guān)的集合。

行線電壓信號通過鍵盤開關(guān)機(jī)械觸點(diǎn)的斷開、閉合，輸出波形如圖。4.4.1鍵盤接口原理第17頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一2.按鍵的確認(rèn)檢測行線電平

高電平：斷開；低電平：閉合，常用軟件來消除按鍵抖動(dòng)。

基本思想：檢測到有鍵按下，鍵對應(yīng)的行線為低，軟件延時(shí)10ms后，行線如仍為低，則確認(rèn)該行有鍵按下。3.如何消除按鍵的抖動(dòng)

有鍵松開時(shí)，行線變高，軟件延時(shí)10ms后，行線仍為高，說明按鍵已松開。采取以上措施，躲開了兩個(gè)抖動(dòng)期t1和t3的影響。第18頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一4.4.2鍵盤接口的工作原理獨(dú)立式按鍵接口和矩陣式鍵盤接口。1.獨(dú)立式鍵盤接口各鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接一根輸入線，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可很容易判斷哪個(gè)鍵被按下。此種接口適于鍵數(shù)較少或操作速度較高的場合。第19頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一2.矩陣式鍵盤接口由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。如圖所示。

用于按鍵數(shù)目較多的場合，行列式鍵盤與獨(dú)立式鍵盤相比，要節(jié)省很多的I/O口線。按鍵輸出第20頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一（1）、行列式鍵盤工作原理

無鍵按下，該行線為高電平，當(dāng)有鍵按下時(shí)，行線電平由列線的電平來決定。由于行、列線為多鍵共用，各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，必須將行、列線信號配合起來并作適當(dāng)?shù)奶幚恚拍艽_定閉合鍵的位置。

（2）、按鍵的識別方法常用的為掃描法圖8-5中6號鍵被按下為例，來說明此鍵是如何被識別出來的。第21頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一掃描法進(jìn)行按鍵識別的方法，分兩步進(jìn)行：第1步：識別鍵盤有無鍵按下第2步：如有鍵被按下，識別出具體的按鍵。把所有列線置0，檢查各行線電平是否有變化，如有變化，說明有鍵按下，如無變化，則無鍵按下。

依次把某一列置低電平，其余各列為高電平，檢查各行線電平的變化，如果某行線電平為低，可確定此行列交叉點(diǎn)處的按鍵被按下。掃描結(jié)果：列線Y2為低電平，行線Xl為低電平第22頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一可采用依次排列鍵號的方式對按鍵進(jìn)行編碼。以圖8-5中的4×4鍵盤為例，可將鍵號編碼為：0、1、2、…F等16個(gè)鍵號。編碼相互轉(zhuǎn)換可通過計(jì)算或查表的方法實(shí)現(xiàn)。計(jì)算法轉(zhuǎn)換按鍵的鍵號：

鍵號（值）=行號×每行的按鍵個(gè)數(shù)+列號對應(yīng)的4×4矩陣鍵盤的按鍵鍵號，如表8-1所示。（3）鍵盤的編碼第23頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一（4）鍵盤的掃描方式通常，鍵盤掃描方式有3種，即編程掃描、定時(shí)掃描和中斷掃描。1）.編程掃描方式只有當(dāng)單片機(jī)空閑時(shí)，才調(diào)用鍵盤掃描子程序，掃描鍵盤。鍵盤掃描程序一般應(yīng)包括以下內(nèi)容：判別有無鍵按下。有鍵按下，用軟件延時(shí)的方法消除按鍵抖動(dòng)的影響。鍵盤掃描取得閉合鍵的位置碼，既行、列值。用計(jì)算法或查表法將鍵的位置碼轉(zhuǎn)換為鍵值（0、1、2…F）。返回閉合鍵的鍵值。特點(diǎn)：CPU需不停的掃描鍵盤，工作效率較低。

第24頁，共28頁，2023年，2月20日，星期一2）.定時(shí)掃描掃方式利用單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)器，產(chǎn)生10ms的定時(shí)中斷，對鍵盤進(jìn)行掃描。3）.中斷掃描方式只有在鍵盤有鍵按下時(shí)，才執(zhí)