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1、第七章第七章 单片机的典型外围接口技术单片机的典型外围接口技术 作为单片机应用系统，键盘和显示器作为最常用的输入、输出接口往往是不可缺少的外围部件；另外计算机只能接受和处理数字信号，因此对于大量的模拟信号的处理，往往需要A/D、D/A接口，本章将初步介绍这方面的一些知识。教学内容教学内容：键盘接口、键盘分类：独立联接式和矩阵式，编码键盘 和 非编码键盘，键盘接口电路和工作原理，LED显示器接 口，静态显示电路和动态显示电路及工作原理，并行 DAC接口 和简单编程，并行ADC接口和接口程序。教学重点教学重点：简单键盘、LED显示接口电路及工作原理，并行DAC，ADC与80C51单片机接口方法。教
2、学要求教学要求：掌握简单键盘、LED显示接口电路及工作原理；掌握并行DAC，ADC与80C51单片机接口方法；了解串DAC、ADC的接口 键盘处理程序任务键盘处理程序任务1)1)键输入键输入检查键盘是否有键被按下，消检查键盘是否有键被按下，消除按键抖动。确定被按键的键号，除按键抖动。确定被按键的键号，获取键号。获取键号。硬件电路消除抖动或软件消除硬件电路消除抖动或软件消除抖动。抖动。2)2)键译码键译码键号为键盘位置码，根据键号查表得出被按键号为键盘位置码，根据键号查表得出被按键的键值。键值：数字键键的键值。键值：数字键0 09 9、字符键、字符键0AH0AH0FH0FH、功能键、功能键10H
3、10H 。延时等待延时等待10ms 仍有按键信号？仍有按键信号？Y 有按键信号？有按键信号？NYN键盘处理键盘处理 按键释放？按键释放？NY3 3)键处理键处理根据键值转移到不同程序段。根据键值转移到不同程序段。若键值属于数字、字符键，则调用显示数字若键值属于数字、字符键，则调用显示数字和字符的子程序。和字符的子程序。若键值属于功能键，则进行多分支转移，执若键值属于功能键，则进行多分支转移，执行各个功能程序段。行各个功能程序段。抖动时间抖动时间10ms开关动作时间开关动作时间100ms“1”“0”10msI/O接接口口+5v+5v消除抖动电路开关开关单片机单片机键盘状态的监键盘状态的监测方法：
4、测方法：中断中断方式还是查询方式还是查询方式方式 7.1 键盘接口键盘接口 1。键盘的工作原理：有独立连接式和矩阵式两类键盘。（1）独立连接式键盘：这是一类最简单的键盘，每个键独立地连接一根数据输入线。如 P222图图71 所示。当没有任何键被按下时，所有输入线都为高电平，若某键被按下，该线被拉成低电平。其优点是结构简单、使用方便；但占口线太多。（2）矩阵式键盘：如 P223图图72 a 所示。它包括：键盘开关矩阵；输出（行线）锁存器；输入（列线）缓冲器。2。矩阵式键盘的工作过程：逐行扫描（使某行为0，其余为高）；读入列缓冲器状态，若为全1，则该行无键按下,继续另一行；若有列线为0，则该行该列
5、的键被按下；若已判断有某键被按下，则转该键的键处理子程序。键盘扫描程序框图见P223图72 b，扫描方式有：程控、定时、中断扫描。独立式键盘电路独立式键盘电路矩阵式键盘矩阵式键盘 0 1+5v C0 C1 R0 R1键盘键盘I/O接口接口1.1.键盘扫描方式键盘扫描方式(1).(1).扫描法扫描法列线输出，行线输入。列线输出，行线输入。列线逐行输出列线逐行输出0 0，某行有按键，行线输入有，某行有按键，行线输入有0 0，若无按键，行线输入，若无按键，行线输入全部为全部为1 1。(2).(2).反转法反转法行列线交换输入、输出，两步获取按键键号。行列线交换输入、输出，两步获取按键键号。P1.0P
6、1.1P1.7+5v每个按键单独占有一根每个按键单独占有一根I/O接接口引线。口引线。单键管理程序单键管理程序key:setb p1.0key:setb p1.0 jb p1.0,key2;jb p1.0,key2;有键按下有键按下P1.0=0P1.0=0key1:acall dis ;key1:acall dis ;延时，防止抖动延时，防止抖动 setb p1.0 setb p1.0 jb p1.0,key2 jb p1.0,key2;键是否释放消除了连击功能键是否释放消除了连击功能 jnb p1.0,key1 jnb p1.0,key1 key2:ret key2:ret ORG 0000
7、H AT0:SETB P1.0 SETB P1.1 JB P1.0,AT2 ACALL DIS JB P1.0,AT4 MOV 30H,#00H AT1:JB P1.0,AT4 ACALL DIS AJMP AT1 AT2:JB P1.1,AT4 ACALL DIS JB P1.1,AT4 MOV 30H,#01H AT3:JB P1.1,AT4 ACALL DIS AJMP AT3 AT4:RET DIS:开 始置 P1.0,P1.1为 1P1.0=1?调 显 示 子 程 序P1.0=1?键 值 送 30HP1.0=0?P1.1=1?P1.1=1?P1.1=0?调 显 示 子 程 序调 显
8、示 子 程 序调 显 示 子 程 序返 回YYYYNYYNNNN 7.1.2 键盘的接口电路 1。直接使用I/O口的键盘电路 如 P224图图73 所示。由于80C51的I/O口具有输出锁存与输入缓冲的功能，可用来组成键盘电路。图中用P1口组成44的16键键盘，列线接低4位并通过与门和/INT0相连；行线串联一个二极管接高4位，串联二极管是为了防止多键同时按下时使输出口短路。开 始返 回输 出 全 扫 描 码调 用 显 示 子 程 序转 显 示 子 程 序置 行 扫 描 码 初 值键 值 寄 存 器 清 零置 列 计 数 器 初 值输 出 行 扫 描 码检 测 有 键 按 下？所 有 行 均
9、扫 描 完？该 键 释 放？该 列 有 键 按 下？该 行 有 键 按 下？检 测 有 键 按 下？修 改 行 扫 描 码键 值 寄 存 器 内 容 加 列 数键 值 寄 存 器 加 1列 码 右 移 1位列 计 数 器 计 数被 按 之 键 （键 值 寄 存 器）列 计 数 器 为 零？YYYYYYYNNNNNNNORG 0000HAT0:ACALL KS1 JNZ AT1 AJMP DISAT1:ACALL DIS ACALL KS1 JNZ AT2 AJMP DISAT2:MOV R2,#0FEH MOV R3,#00HAT3:MOV P1,R2 MOV A,P1 ANL A,#0F0H
10、 CJNE A,#0F0H,AT4 MOV A,R2 JNB ACC.3,AT7 RL A MOV R2,A MOV A,R3 ADD A,#04H MOV R3,A AJMP AT3AT4:MOV B,#04HAT5:JNB ACC.4,AT6 INC R3 RR A DJNZ B,AT5 AJMP AT7AT6:ACALL DIS ACALL KS1 JNZ AT6AT7:RETKS1:MOV P1,#0F0H MOV A,P1 ORL A,#0FH CPL A RETDIS:RET 2。利用I/O口和译码器的接口 如 P224图图74 所示。利用138译码器可由三根口线产生8根列线，节省
11、I/O口线。3。利用串行口的键盘电路 如 P224图图75 所示。7.2 显示器接口 7.2.1 LED显示器的工作原理 1。发光二极管的控制 P225图图76，只有当U1U2 2.8V 亮 2。七段LED的控制 它是由若干发光二极管组合而成的8字形显示块，由a、b、c、d、e、f、g七段及小数点h 组成，有共阳极和共阴极两种结构形式。如 P225图图77 所示。共阴极形的字形与字段的关系如P226表表71所示。共阴极LED的公共端接地。agdfecb10 9876gf GND abedGND c dp12345VDVD5 V(a)(b)(c)dp（a）外型结构；（b）共阴极；（c）共阳极数码
12、管字型编码表显显示示字字符符字字型型共共 阳阳 极极共共 阴阴 极极dpgfedcba字型字型码码dpGfedcba字型字型码码0011000000C0H001111113FH1111111001F9H0000011006H2210100100A4H010110115BH3310110000B0H010011114FH441001100199H0110011066H551001001092H011011016DH661000001082H011111017DH7711111000F8H0000011107H881000000080H011111117FH991001000090H0110111
13、16FHAA1000100088H0111011177HBB1000001183H011111007CHCC11000110C6H0011100139H显示显示字符字符字字型型共共 阳阳 极极共共 阴阴 极极 dpgfedcba字型字型码码dpGfedcba字型字型码码DD10100001A1H010111105EHEE1000011086H0111100179HFF100011108EH0111000171HHH1000100189H0111011076HLL11000111C7H0011100038HPP100011008CH0111001173HRR11001110CEH00110001
14、31HUU11000001C1H001111103EHYY1001000191H011011106EH 10111111BFH0100000040H.011111117FH1000000080H熄熄灭灭灭灭11111111FFH0000000000H 7.2.2 显示器的分类与接口 显示电路通常分为静态显示和动态显示两类。a b hCOMa f b g e c d h a b hCOM a b hCOM每个每个LEDLED需要一个需要一个8 8位并行口位并行口COMhCOMD7D1D0D0D1D2hbbhCOMa f b g e c d haaba多位多位LEDLED共用一个共用一个8 8位字
15、段口，位字段口，各位各位LEDLED公共端用字位口控制，公共端用字位口控制，扫描输出显示不同字形。扫描输出显示不同字形。（1）静态显示电路：静态显示要求每个8字形的显示块都要有段码锁存器（如 P227图图78 及 图图79 所示）。图78采用软件译段码，273 锁存；图79采用硬件译码，247 译码驱动。（2）动态显示电路：它和静态显示相比，可以节省显示驱动器，但要求CPU定时对显示器进行刷新，要占用较多的CPU工作时间。其显示电路如 P229图图711所示，包括显示块、字形锁存器和字位锁存器。工作过程是：先将显示字形代码送字形锁存器锁存，然后把要显示的位置送字位锁存器锁存，从而使该位点亮。为
16、防止闪烁，显示时间为12ms，且每隔20ms以内要刷新一次。例1（P230）：通过P1口及138译码器的接口电路。这是一个动态显示的例子。接口电路见 P231图713。工作过程：首先，使P1口的低4位输出字形代码；P1口的高3位输出一个位扫描字（与138译码配合），显示某一位，并保持1ms。各位显示一遍之后，关显示。尔后，使P1口的高4位转为输入方式，P1口的低4位输出键扫描信号，有键按下时，转入键译码和处理程序。其中，要注意在适当的时候进行显示器刷新，以使显示不灭掉。其它的有关显示与键盘的接口方法将在后续课程中进一步讲解。7.3 DAC 数数/模转换接口模转换接口一、一、D/AD/A转换器的性能指标转换器的性能指标1.1.分辨率分辨率（Resolution）分辨率是指D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量，取决于输入数字量的二进制位数。如果数字量的位数为n n,则称D/A转换器分辨率为 n n位位或称为模拟量满量程的1/21/2n n.如8位D/A转换器,转换后的电压满量程是5V,则分辨率为8位或5V/28=20mV.2.转换精度转换精度（Conversion Accuracy）指满量
