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1、人机接口 键盘接口 显示器接口 模拟量输入/输出接口 D/A转换接口 A/D转换接口,第 7 章 单 片 机 接口技术,本章内容,Single Chip Microcomputer,重点：在于系统概念的形成、各种接口设计方案和设计技巧的掌握，熟悉各种交互设备。难点：矩阵键盘及用动态显示的硬件及软件设计。,人机界面:是指人与计算机系统进行信息交互的接口，包括信息的输入和输出。 7.1 MCS-51单片机与键盘的接口技术键盘：单片机系统中完成控制参数输入及修改的基本输入设备，是人工干预系统的重要手段。键盘的分类：按编码方式可分为编码键盘与非编码键盘。按键组连接方式可分为独立连接式键盘与矩阵连接式键
2、盘。按键按照结构原理可分为两类，一类是触点式开关按键另一类是无触点式开关按键。,按键的特点及输入原理,键输入原理：通过按键的接通与断开，产生两种相反的逻辑状态低电平“0”与高电平“1”。 键功能的实现：对于一组键或一个键盘，需通过接口电路与单片机相连。可采用查询或中断方式测试有无键按下，再确定是哪一个键按下，将该键号送入累加器ACC，然后判断是数字键还是功能键，若是数字键，则将键号对应的数字送入相关输入缓冲区；若是功能键，则通过跳转指令转入执行该键的功能程序，执行完后再返回主程序。,键盘接口需要解决的问题,键抖动及消除：,机械按键抖动时间在5ms10ms之间,硬件方案双稳态去抖电路,软件方案延
3、时10ms20ms后再次判断,消除方法：,关于消除按键机械抖动的研究,计算机与信息技术,方龙, 肖献保, 李威,独立式按键,每键相互独立，各自与一条I/O线相连，CPU可直接读取该I/O线的高/低电平状态。其优点是硬件、软件结构简单，判键速度快，使用方便；缺点是占I/O口线多。适用场合：多用于设置控制键、功能键。适用于键数少的场合。,独立式键盘与单片机接口,独立式按键接口程序设计,键盘处理程序任务 1)键输入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，获取键号。 硬件电路消除抖动或软件消除抖动。 2)键处理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 和字符
4、的子程序。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。,例：K1合时P1.0、P1.1的灯亮，K2合时P1.2、P1.3的灯亮。,判断有无键按下:MOV P3,#0FFHMOV A,P3CPL AANL A,#00111100BJZ K_RET,键盘处理 KEY_CL:JB ACC.2,KB01JB ACC.3,KB02JB ACC.4,KB03JB ACC.5,KB04 AJMP KEY_RET KB01: LCALL PGM1 AJMP KEY_RET KB02:LCALL PGM2 AJMP KEY_RET KB03:LCALL PGM3 AJMP KEY_RET KB0
5、4:LCALL PGM4 AJMP KEY_RET KEY_RET: RET,矩阵式按键,接口电路：,矩阵连接式键盘键按矩阵排列,各键处于矩阵行/列的结点处,CPU通过对连在行(列)的I/O线送已知电平的信号,然后读取列(行)线的状态信息。逐线扫描,得出键码。其特点是键多时占用I/O口线少,硬件资源利用合理，但判键速度慢。 适用场合：多用于设置数字键，适用于键数多的场合。,例2：采用矩阵式键盘进行键号识别,KS: MOV A,#0FFH MOV P1,A MOV P1,#0FH MOV A,P1 CPL A ANL A,#0FH RET,键闭合判断程序,按键识别扫描法,流程：当第0列处于低电平
6、时，逐行查找是否有行线变低，若有，则第0列与该行的交叉点按键按下；若无，则表示第0列无键按下，再让下一列处在低电平，依此循环，这种方式称为键盘扫描。键号=行首键号（0、4、8、12）+列号（0、1、2、3）,原理：在某一时刻只让一条列线处于低电平，其余列线均处于高电平，则当这一列有键按下时，该键所在的行电平将会由高电平变为低电平，可判定该列相应的行有键按下。,SERCH: MOV R2,#0EFH MOV R3,#00HLINE0: MOV A,R2 MOV P1,A MOV A,P1 JB ACC.3,LINE1MOV A,#00HAJMP TRYK LINE1: JB ACC.2,LINE
7、2MOV A,#04HAJMP TRYK LINE2: JB ACC.1,LINE3MOV A,#08H,例2：采用矩阵式键盘进行键号识别,按键识别程序：,AJMP TRYK LINE3: JB ACC.3,LINE4 MOV A,#0CH AJMP TRYK LINE4: INC R3 MOV A,R2 RL A MOV R2,A AJMP LINE0 TRYK: ADD A,R3 BACK: RET,定时扫描方式,定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部的定时器产生一定时间（例如10 ms）的定时，当定时时间到就产生定时器溢出中断。CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有
8、键按下时识别出该键，再执行该键的功能程序。,中断扫描方式,为提高CPU工作效率，可采用中断扫描工作方式。其工作过程如下：当无键按下时，CPU处理自己的工作，当有键按下时，产生中断请求，CPU转去执行键盘扫描子程序，并识别键号。,使用外部记数接口,这种方案是将按键与定时计数器的外部技术引脚相连，只要在程序中安排以下程序： MOV TMOD,#66H MOV TL0,#0FFH MOV TH0,#0FFH MOV TL1,#0FFH MOV TH1,#0FFH SETB ET0 SETB ET1 SETB EA SETB TR0 SETB TR1,使用串行作为接口,此方法是通过串行口读扫描信号，进
9、行键识别，通过串口向移位寄存器发送扫描信号，通过P1口读行信号。,基于单总线技术的按键扩展,在没有按键按下时,即DS2450 的输入量时0,当有不同的按键按下时,DS2450 的输入量不同,微处理器就会得到不同的数字量,微处理器根据采集到的数字量可判断按键情况。,单片机控制的“机电一体化产品”中按键的接口设计 科技咨询，李进波,键盘扫描子程序一般包括以下内容：1.判别有无键按下；2.消除键盘机械抖动;3.扫描获取闭合键的行、列值；4.用计算法或查表法得到键值；5.判断闭合键释放否，如没释放则继续等待；6.保存闭合键号。,显示器接口技术,LED的结构和显示原理 静态显示方式 动态显示方式 动态显
10、示的实现,动态显示方式,为使LED显示不同的符号或数字，要为LED提供段码 （或称字型码）。,提供给LED显示器的段码（字型码）正好是一个字 节（8段）。各段与字节中各位对应关系如下：,按上述格式，8段LED的段码如表7-1所示。,表7-1 LED段码（8段）,表7-1只列出了部分段码，可根据实际情况选用。,另外，段码是相对的，它由各字段在字节中所处的 位决定。例如表7-1中8段LED段码是按格式：,而形成的， “0”的段码为3FH（共阴）。反之，如将格式改为下列格式：,则 “0”的段码为7EH（共阴）。,字型及段码由设计者自行设定，习惯上还是以“a”段对应段码的最低位。,二、静态显示技术静态
11、显示数码管相应笔段一直处于点亮状态，因此功耗大，而且占用硬件资源多，几乎只能用在显示位数极少的场合。优点：LED亮度高，可用在室外显示场合。例如：通过单片机P2口并经74LS245驱动以后，让一位数码管循环显示09，其电路如下：,程序清单：ORG 0030HMOV SP,#60hMOV R0,#00h DISP0：MOV DPTR，#SEGTAB ；字段码首地址 DISP1： MOV A,R0 ；从0开始显示 DISP3：MOVC A，A+DPTR ；查字符段选码MOV P2，A ；从P2口输出显示MOV R3，#100 ；停留 1s DISP4：ACALL D10MSDJNZ R3，DISP
12、4INC R0CJNE R0，#0ah,DISP1AJMP DISP1 ；又从0开始显示,D10MS：MOV R7，#14H ；10ms延时子程序 DLY： MOV R6，#0F8H DLY1： DJNZ R6，DLY1DJNZ R7，DLYRET SEGTAB ： TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H; ；0，1，2 DB 0B0H,99H,92H ;；3，4，5 DB 82H,0F8H,80H ;；6，7，8 DB 98H,88H,83H ;；9，A，B DB 0C6H,0A1H,86H ;；C，D，E END,例：模拟产品计数显示电路,编 程,START: MOV SP,#60HM
13、OV TMOD,#60H MOV TH1,#00H MOV TL1,#00H SETB EA SETB ET1 SETB TR1 MAIN: MOV A,#00H MOV P1,#0C0H DISP:MOV A,TL1 MOV R1,A MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P1,A MOV A,R1 SJMP DISP ; INT_1:MOV TH1,#00H ; ；定时器1置初值MOV TL1,#00HRETI,3动态显示接口1) 动态显示概念动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。通常，各位数码管的段选线相应并联在一起，由一个
14、8位的I/O口控制；各位的位选线（公共阴极或阳极）由另外的I/O口线控制。动态方式显示时，各数码管分时轮流选通，要使其稳定显示，必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管，并送出相应的段码，在另一时刻选通另一位数码管，并送出相应的段码。依此规律循环，即可使各位数码管显示将要显示的字符。虽然这些字符是在不同的时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位显示间隔足够短就可以给人以同时显示的感觉。,数码管动态显示的硬件设计,动态显示程序流程图,采用动态扫描方式依次循环点亮各位数码管，构成多位动态数码管显示电路。,开 始,显示缓冲区首地址送R0 显示位数送R3,起始显示位送R2,指向位选口，
15、送位选码,从缓冲区取要显示的数,查表得字型码,指向段选口，送字型码,位选码左移,指向显示缓冲区下一个单元,延时,结束,1,1,扫描完一遍吗?,Y,N,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN: MOV 30H,#0 MOV 31H,#1 MOV 32H,#2 MOV 33H,#3 MOV 34H,#4 MOV 35H,#5 MOV 36H,#6 MOV 37H,#7 LCALL DIP AJMP MAIN,DIP:MOV R2,#07FHMOV R0,#30HMOV R3,#8 DIP1:MOV A,R2MOV P2,A MOV A,R0 MOV DPTR,#DBB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,R2 RL A MOV R2,A INC R0;只向下一缓冲单元 LCALL DELAY DJNZ R3,DIP1 RET,
