mcs-51单片机的接口技术

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1、第9章 MCS-51单片机的接口技术 9.1 人机通信接口技术 9.2 微机打印机接口技术 9.3 A/D转换与A/D转换器 9.4 D/A转换与D/A转换器,9.1.1 键盘接口技术 9.1.2 显示接口技术 9.1.3 键盘、显示组合接口举例,9.1 人机通信接口技术,9.1.1 键盘接口技术,为了控制一些系统运行状态,就要向其输入命令或数据需要键盘实现 键盘：数字键、功能键、组合控制键 以开关状态来设置控制功能或输入数据 1.键输入过程与软件结构 相应键按下，单片机应用系统应完成该按键所设定的功能，因此与软件相关。由散转指令JMP A+DPTR作为键盘信息输入的软件接口 实现的键输入软件

2、框图如图9-1,图9-1MCS-51单片机应用系统键输入软件框图,2.键盘输入接口与软件应解决的任务,1)键开关状态的可靠输入 键盘的操作是利用机械触点的合、断作用。 机械触点的弹性作用，闭合及断开瞬间均有抖动，出现负脉冲，时间510ms。 去除抖动的措施：硬件 软件：检测到有键按下，执行一个10ms的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，如保持闭合状态电平则可确认有键按下，从而消除了抖动的影响。,2)按键编码与键号定义 按键或键盘都通过I/O口线查询按键的开关状态。键盘的结构不同，采用的编码也不同。但都要转换为与累加器中的数值相对应的键值，以实现按键功能程序的转移。通过转移指令J

3、MP A+DPTR 3)按键监测与编制键盘程序 是否有键按下的检测方式：中断和查询 编制键盘控制程序时应考虑的问题： （1）监测有无按键按下 （2）有键按下后，在无硬件去抖动电路时，应用软件延时方法去除抖动影响 （3）有可靠的逻辑处理办法 （4）给出确定的键号以满足散转指令要求,3.独立式按键,1)独立式按键结构 独立式按键是指直接用I/O口线构成的单个按键电路。每根I/O口线上按键的工作状态不会影响其他I/O口线的工作状态。独立式按键电路如图9-3所示。 2)独立式按键的软件结构 下面给出的是查询方式的键盘程序,它只包括按键查询、键功能程序转移。 FUN0FUN7 为功能程序入口地址标号.

4、SUB0SUB7分别为每个按键的功能程序。,图9-3 独立式键盘结构,Start：MOV P1,#0FFH；置I/O口为输入方式 MOV A，P1 ；读入键状态 CPL A JZ Start ；无键按下，则返回 JB ACC.0，FUN0 ；0号键按下转 JB ACC.1，FUN1 ；1号键按下转 JB ACC.2，FUN2 ；2号键按下转 JB ACC.3，FUN3 ；3号键按下转 JB ACC.4，FUN4 ；4号键按下转 JB ACC.5，FUN5 ；5号键按下转 JB ACC.6，FUN6 ；6号键按下转 SJMP FUN7,FUN0：AJMP SUB0 FUN1：AJMP SUB1

5、FUN7：AJMP SUB7 SUB0： LJMP Start SUB1： LJMP Start SUB7： LJMP Start,图9-4 矩阵式键盘结构,4.矩阵式键盘 1)矩阵式键盘电路的结构及工作原理,2)键盘的工作方式,键盘工作方式有编程扫描方式和中断扫描方式. 编程扫描方式：利用CPU在完成其他工作的空余，调用键盘扫描子程序，来响应键输入要求。执行键功能程序时，CPU不再响应键输入要求。键盘扫描程序一般应具有下述4个功能。 （1）判别键盘上有无键按下。 （2）去除键的抖动影响。 （3）求按键位置。 （4）判别按键是否释放。,中断扫描方式：当键盘上有键闭合时产生中断请求，CPU响应中

6、断请求后，转去执行中断服务程序，在中断服务程序中判别键盘上闭合键的键号，并做相应的处理。 3)键盘接口举例 下图是一实际键盘接口电路，其配套软件如下：,KS: MOV DPTR，#7FFFH ；键扫程序 CLR P1.0 ；先扫描第一列（0-7号键） MOVX A，DPTR ；读入按键状态 MOV 37H，A ；暂存按键状态 CPL A JZ KSK1 ；0-7号键没键操作.则跳 LCALL DL20 ；0-7号键有按键,延时去抖 MOVX A，DPTR ；再读按键状态 XRL A，37H ；和延时前状态一样吗？ JZ KS1 ； 一样，则转去查询键号 KSK1:SETB P1.0 ；扫描第二

7、列键,8-F号键 CLR P1.1 MOVX A，DPTR ； 读入按键状态 MOV 37H，A ； 暂存按键状态 CPL A,JZ KSK2 ；8-F号键没有键按下，则跳 LCALL DL20 ；8-F号键有按键，则延时去抖 MOVX A，DPTR ；再读按键状态 XRL A，37H ；和延时前的状态一样吗? JZ KS1 ；一样，则转去查询键号 KSK2:AJMP KS9 ；8-F键不存在键操作，则跳 KS1: MOVX A，DPTR ;再读按键状态 CPL A JNZ KS1 ；按键还没有松开,等待松开 MOV A，37H ；查询有键操作的键号 JB ACC.0，KS2 ；不是第一个键，

8、则跳 MOV 37H，#00H ；赋键初值 AJMP KS10 KS2:JB ACC.1，KS3 ；不是第二个键，则跳 MOV 37H，#01H ； 赋键初值,AJMP KS10 KS3: JB ACC.2，KS4 ；不是第三个键，则跳 MOV 37H，#02H ； 赋键初值 AJMP KS10 KS4: JB ACC.3，KS5 ；不是第四个键，则跳 MOV 37H，#03H ；赋键初值 AJMP KS10 KS5: JB ACC.4，KS6 ；不是第五个键，则跳 MOV 37H，#04H ； 赋键初值 AJMP KS10 KS6: JB ACC.5，KS7 ；不是第六个键，则跳 MOV 3

9、7H，#05H ； 赋键初值 AJMP KS10 KS7: JB ACC.6，KS8 ；不是第七个键，则跳 MOV 37H，#06H ； 赋键初值,AJMP KS10 KS8: JB ACC.7，KS9 ；不是第八个键，则跳 MOV 37H，#07H ；赋键初值 AJMP KS10 KS9: SETB ACC.7 ；设置键值无效标志 AJMP KS11 KS10: MOV A，37H ；取得按键号码，即键值 ANL A，#07H JNB P1.0，KS11 ；是0-7号键，则跳 SETB ACC.3 ；是8-F键,则置第二列标志 KS11: ORL P1，#03H MOV 37H，A ；将键值

10、存入37H单元 RET ；返回,9.1.2 显示接口技术,1LED结构与显示方式 1) LED显示器结构与原理 LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件，也称数码管。 在单片机应用系统中通常使用的是七段LED。这种显示块有共阴极与共阳极两种，如图9-6。 通常的七段LED 显示块中有八个发光二极管，其中七个发光二极管构成字形“8”；一个发光二极管构成小数点的“ ”。七段发光二极管，再加上小数点位，共计8段，因此提供给LED显示器的字形数据正好一个字节。其对应关系如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 dp g f e d c b a,（a）共阴极 （b）共阳极 （c）管脚配

11、置 图9-6 7段LED显示块,LED显示块与微机接口非常容易。只要将一个8位并行输出口与显示块的发光二极管引脚相连即可。8位并行输出口输出不同的字节数据可显示不同的数字或字符，如表9-1所示。 通常将控制发光二极管的8位字节数据称为段选码或称字形代码. 公共极称为位选线。 共阳极与共阴极的段选码互为补数。,表9-1 七段LED的段选码,2)LED显示器与显示方式 在单片机应用系统中使用LED显示块构成N位LED显示器。图9-7是N位显示器的构成原理图。 N位LED显示器有N根位选线和8*N根段选线。根据显示方式不同，位选线与段选线的连接方法不同。 段选线控制要显示什么样的字符 而位选线则控制

12、要在哪一位上显示这个字符。 图9-7 N位LED显示器,LED显示器有静态显示和动态显示两种方式： LED静态显示方式:当显示器显示某一字符时，相应段的发光二极管恒定地导通或截止，并且显示器的各位可同时显示。 静态显示较小的驱动电流能得到较高的显示亮度。 在静态显示方式下，共阴极或共阳极连接在一起接地或+5V；每位的段选线（adp）分别与一个8位并行口相连。（如图9-8所示） 由于每一位由一个8位输出口控制段选码，故在同一时间里，各位可同时显示。 N位静态显示器要求有N*8根I/O口线，占用I/O口线资源较多。故在位数较多时往往不采用静态显示，而是采用动态显示方式。,图9-8 4位静态LED显

13、示器电路,LED动态显示方式:就是一位一位地轮流点亮显示器的各个位。对于显示器的每一位而言，每隔一段时间点亮一次。 在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，通常将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制，形成段选线的多路复用。而各位的共阴极点或共阳极点分别由相应的I/O口线控制。实现各位的分时选通。 图9-9就是一个8位LED动态显示器电路。 8位LED动态显示电路只需要两个8位I/O口。其中一个口控制段选码，另一个口控制位选。要想每位显示器显示不同的字符，必须采用轮流扫描显示方式。 即在每一瞬间只使某一位显示相应字符。,图9-9 8位LED动态显示器电路,在此瞬间，段选码由控制I

14、/O口输出相应字符电平，位选I/O口输出位选码以保证该位显示器显示相应字符。如此轮流，使每位显示器轮流显示该位应显示的字符，并延时一段时间，以造成视觉暂留效果。,2.由MC14543构成的静态LED驱动接口电路 1） MC14543引脚功能 MC14543为4线-七段译码/驱动电路，具有4位二进制锁存、BCD-七段译码和驱动功能。图9-10为该集成电路的引脚图。其各引脚功能如下： M：输入线，用来控制输出状态的正反向； BI：输入线，用来消隐显示； LD：输入线，用来锁存BCD码； D0-D3：显示数据输入端（BCD码）； Ya-Yg：BCD-七段码的译码/驱动 输出端； VDD接电源，VSS

15、接地。 图9-10 引脚图,2） 由MC14543构成的静态LED驱动接口电路 图9-11给出了由MC14543构成的静态LED驱动接口电路。 从图9-11中可以看出，该电路主要由51单片机、或非门、MC14543、共阴阳数码管组成。 其中，或非门用来产生锁存信号，MC14543完成锁存、译码、驱动，数码管则用来显示。 上两个MC14543的地址为0BFFFH， 下两个MC14543的地址为7FFFH。 只要给出相应的地址，并在单片机的P0口输出BCD码，就会在相应的数码管上显示对应的数据该电路具有硬件成本低，配套软件简单等优点。,9.1.3 键盘、显示器组合接口举例,在单片机应用系统中，键盘

16、与显示是人机通信的最主要方式，因此，键盘与显示设计也是单片机系统必不可少的组成部分。8155是一款功能比较强大的I/O扩展芯片，图9-12是由8155组成的典型的键盘与显示接口电路。在图中，LED段驱动由PB口完成，位驱动由PA口完成，而键盘的扫描输出由PA口完成，键盘的回扫由PC口完成。LED采用动态显示、软件译码，键盘采用逐列扫描查询工作方式。 具体配套软件参见书中P231-234。,9.2 微型打印机接口技术 TpP-40A和TpP-16A 都是由单片机控制的智能型打印机。TpP-40A与TpP-16A接口与时序要求完全相同，操作方式也很相近，硬件电路及插脚完全兼容，只是指令代码不完全相同。TpP-40A每行打印40个字符，TpP-16A则每行打印16个字符。本节重点介绍TpP-40A的接口电路及打印软件。