《《单片机接口技术（C51版）》-张道德-电子教案 第八章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《单片机接口技术（C51版）》-张道德-电子教案 第八章（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单片机接口技术(C51版),第八章人机界面接口技术,内容概述,教学目标 1了解键盘的结构，掌握独立式键盘、行列式键盘的工作原理、接口电路设计及C51软件设计方法； 2.了解共阴极、共阳极LED显示器的工作原理、特点，理解LED显示器的静态显示、动态显示两种显示方式的优缺点，能设计LED显示的接口电路及LED显示的C51程序。了解MAX7219 显示管理芯片的工作原理，掌握MAX7219与单片机的接口电路设计与软件设计方法。 3.了解LCD显示器的工作原理、特点，理解SED1330 LCD控制器的结构、显示原理、控制方法，能设计SED1330与单片机的接口电路，了解汉字显示原理，设计基于SED1
2、330的汉字显示、数字显示显示、图形显示的C51程序设计。通过SED1330掌握LCD显示器的使用方法。 4.了解TPP-40A型打印机的主要性能、接口要求，掌握单片机与打印机的接口电路设计，理解并掌握打印机打印汉字的C51源程序。 5.理解语音芯片ISD4004的工作原理，掌握ISD4004语音芯片与单片机的接口电路设计，关键是理解SPI接口操作时序及控制命令，掌握ISD4004的C51程序设计。,8.1 键盘及其接口,8.1.1 独立式键盘接口 独立式按键结构,2.应用实例,例8-1-1 某单片机系统键盘结构如图8-1-2所示。试编写简单的按键处理程序,fosc=12MHz。程序中应当考虑
3、到键盘去抖动的问题。,8.1.2 行列式键盘接口,按键设置在行列式交点上，行列线分别连接到按键开关的两端。当行线通过上拉电阻接+5伏时，被钳位在高电平状态 .,键识别方法,1)查询是否有键按下。 2)查询按键所在行列位置。 3)对所在的行号列号译码得到键值 。 4)键的抖动处理。 例8-2-2 根据图8-1-3，写出键盘处理程序。 源代码见程序清单,8.2 LED显示器接口,8.2.1 LED显示器结构与原理 七段LED显示块中有八个发光二极管，故也有人叫做八段显示器。其中七个发光二极管构成七笔字形“8”，一个发光二极管构成小数点。显示块有共阴极与共阳极两种。,段选码(字形码),8.2.2 L
4、ED显示方式,8.2.2.1 LED静态显示方式,8.2.2.2 LED动态显示方式,八位LED动态显示电路只需要两个8位I/O口。其中一个控制段选码，另一个控制位选。要想每位显示不同的字符，必须利用人的视觉暂留，采用扫描方式。,动态显示与静态显示的比较,对相同个数的数码管来说，采用动态显示占用的I/O口线更少，但是因为需要CPU经常刷新显示内容，因此占用更多的CPU时间。,8.2.3 LED显示器接口实例,8.2.3.1 硬件译码器LED显示器接口 硬件译码器是使用BCD七段十六进制锁存、译码驱动芯片来完成BCD码到段选码的转换和显示驱动。当每个位的段选线上，使用一个芯片时为静态显示；若N位
5、共用一个芯片作段选控制时为动态显示。常用的硬件译码器有MC14495、MC14499、CD4511等，应用时请详细查阅有关电气特性资料。,8.2.3.2 软件译码LED显示器接口,部分源程序,void display(uchar idata *p) uchar sel,i; COM8155=0x03h; /PA、PB口输出方式 sel=0x01; for(i=0;i8;i+) PB8155=table*p; /输出段选码 PA8155=sel; /输出位选码 delay(1); p-; /取下一位待显示数据 sel=sel1; /选择下一位 ,8.2.4 LED显示管理芯片MAX7219,MA
6、X7219是美国MAXIM公司生产的串行输入输出共阴极显示驱动器。该芯片可直接驱动最多8位7段数字LED显示器，或64个LED和条形图显示器。它与微处理器的接口非常简单，仅用3个引脚与微处理器相应端连接即可实现最高10MHz串行口。MAX7219的位选方式独具特色，它允许用户选择多种译码方式译码选位，而且，每个显示位都能个别寻址和刷新，而不需要重写其他的显示位，这使得软件编程十分简单且灵活。,8.2.4.1 引脚说明,该芯片采用24脚DIP和SO封装，工作电压4.05.5V，最大功耗1.1W。,图8-2-6 MAX7219引脚图,8.2.4.2 基本工作原理及使用方法,对于MAX7219，串行
7、数据是以16位数据包的形式从Din脚串行输入，在CLK的每一个上升沿一位一位地送入芯片内部16位移位寄存器，而不管Lout脚的状态如何。Load脚必须在第16个CLK上升沿出现的同时或之后，但在下一个CLK上升沿之前变为高电平，否则移入的数据将丢失。操作者只需编程发送16位数据包，就能简单地操作LED的位选以及段选，设置和改变MAX7219的工作模式。,16位数据包格式,D7D0：8位数据位，D7最高位，D0为最底位； D11D8：4位地址位； D15D12：无关位，通常全取1。 MAX7219通过D11D8 4位地址位译码，可寻址14个内部寄存器，分别是8个LED显示位寄存器，5个控制寄存器
8、和1个空操作寄存器。LED显示寄存器由内部88静态RAM构成，操作者可直接对位寄存器进行个别寻址，以刷新和保持数据，只要V超过2V（一般为5V）。 内部RA M 地址0108H 分别对应于DIG0 DIG7。,几个控制寄存器的设置,停机寄存器(地址0CH)：当D0=0时，MAX7219处于停机状态；当D0=1 ，正常工作状态。 译码模式选择寄存器（地址09H）；共有4种译码模式供选择，当数据位全0时选择“非译码方式”。在此方式下，8个数据位分别一一对应7个段和小数点。通常选择此方式。 扫描限制寄存器：地址0BH；用于设置显示的LED个数（18），当D2D1D0111、D7D6D5D4D3无关时
9、，可接8个LED管。 亮度调节寄存器：地址0AH；共有16级选择，用于LED显示亮度的强弱设置。 关断模式寄存器：地址0CH；有两种模式选择：一种是关断状态模式（D00）；一种是正常操作状态（D01），通常选择正常操作状态。 显示测试寄存器：地址0FH；有两种选择用于设置LED是测试状态还是正常操作状态：当在测试状态时（D01）各位全应亮，一般选择正常操作状态（D00）。,8.2.4.3 MAX7219的典型应用,源程序见程序清单,图8-2-7 MAX7219与8031应用电路原理图,8.3 LCD显示器接口,8.3.1.1 LCD显示器基本原理,液晶显示器（Liquid Crystal Di
10、splay）基本结构 液晶是介于固体和液体之间的一种有机化合物。可流动，又具有晶体某些光学性质，即在不同方向上它的光电效应不同。被动显示器，本身不发光。通过电压控制对环境光在显示部位的反射或透射来实现显示。,8.3.1.2 LCD特点,1）功耗小。每平方厘米1uW以下，LED的几百分之一。 2）可在明亮环境下正常使用，清晰度不受环境光影响。 3）外形薄，约为LED的1/3。 4）显示内容多 5）响应时间和余辉时间长，响应速度为ms级。 6）通常需辅助光源 7) 使用寿命较长(50000h以上) 8) 工作温度范围窄（-5+700C）,LCD参数及与LED比较,主要参数： 响应时间：从加上脉冲电
11、压算起，到透光率达饱和值90%所需时间。 余 辉 ：从去掉脉冲电压算起，到透光率达饱和值10%所需时间。 阀值电压Vth：当脉冲电压大于Vth液晶显示，否则不显示。 对比度: 在零伏时光透过率与在工作电压下透过率的比值。 刷新率 ：每秒刷新次数 分辨率: 屏幕上水平和垂直方向所能够显示的点数 视角： 可视角度 。目前最好的已达160度，将近纯平CRT的180。 与LED比较： 发光方式（环境光）；驱动方式（交流）；功耗（小）；动态响应（ms）；使用寿命（小于LED，LED材料化学物理不稳定性）：体积,背光源,由于液晶显示器是靠反射光线进行显示的器件，因此在环境光线较弱时，就需要有光源来使显示变
12、得清晰。这就产生了液晶显示的采光技术。从目前背光源的类型来看，一般分为： LED型（DC5VDC24V） EL型（场致发光灯，AC100V，400Hz） CCFL型（冷阴极荧光灯 ，AC1000V）。,8.3.2 SED1330 LCD控制器,8.3.2.1 SED1330的功能及结构 日本SEIKO EPSON公司出品的液晶显示控制芯片。具有功能较强的I/O缓冲器、指令丰富、可完成多种文本图形的显示、刷新功能；数据部分采用并行四位发送，最大可以驱动640256点阵液晶显示屏。下面按其内部的硬件组成作一的简要介绍。 SED1330的硬件部分由MPU接口单元、内部控制单元、驱动单元等组成。,1）
13、接口单元,接口单元具有功能较强的I/O缓冲器，体现在两个方面：1. MPU访问SED1330不须判断其“忙“状态，SED1330随时准备接受MPU的访问，并在内部时序下及时把MPU发来的指令、数据传输就位。2. SED1330在接口单元设置了适配8080系列和M6800系列MPU的操作时序电路，通过引脚的电平设置，可二者选择其一。,2)控制单元,控制单元由振荡器、功能逻辑电路、显示RAM管理电路、字符库及其管理电路和产生驱动时序的时序发生器组成。振荡器频率可在110MHz范围内选择，控制单元可以管理64K字节显示RAM，显示RAM可设置为文本显示或图形显示方式，两种显示方式下显示RAM内每个字
14、节的数据对应不同的显示内容。SED1330内藏字符发生器CRROM，其中固化了160种57点阵的字符。驱动单元具有各显示区的合成显示能力，可对传输数据进行组织以及产生液晶显示模块所需要的时序。,8.3.2.2 SED1330的指令表,通常指令后面紧跟该指令对应的参数。,8.3.2.3 与单片机接口方式,3）与单片机接口方式,8.3.2.4 汉字显示原理,1616点阵汉字“文”,汉字字模的提取,国家标准汉字字符集GB2312-80共收集了共7445个汉字和图形符号，其中汉字6763个，分为二级，一级汉字3755个，二级汉字3008个。 汉字图形符号根据其位置将其分为94个“区”，每个区包含94个
15、汉字字符，每个汉字字符又称为一个“位”。区的序号和位的序号都是从01到94，,机内码、区位码,在PC机的文本文件中，汉字是以机内码的形式存储的，每个汉字占用两个字节：第一个字节为区码，为了与ASCII码区别，范围从十六进制的0A1H开始（小于80H的为ASCII码字符）， 对应区位码中区码的第一区；第二个字节为位码，范围也是从0A1H开始，对应某区中的第一个位码。这样，将汉字机内码减去0A0AH就得该汉字的区位码。,示例,“房”的机内码为十六进制的“B7BF”，其中“B7”表示区码，“BF”表示位码。所以“房”的区位码为 0B7BFH-0A0A0H=171FH。 将区码和位码分别转换为十进制得
16、汉字“房”的区位码为“2331”，即“房”的点阵位于第23区的第31个字的位置，相当于在文件HZK16中的位置为第 32(23-1) 94+(31-1)=67136B以后的32个字节为“房”的显示点阵。,建汉字字库的方法,1 采用自编的软件,本书提供一个示例程序。 2 专用的C程序 3 专用的字模软件,8.3.2.5 液晶显示程序设计,每一次开机，均需对液晶显示控制器初始化。主要任务有：设置驱动器系统配置为单屏结构LCD驱动系统，屏蔽内部字符发生器，设置有效显示窗长度及LCD工作频率，设置各显示区的起始RAM地址及显示状态，设置光标状态等等。,1 汉字及数字 显示模块的设计,汉字显示必须使显示器工作于图形方式。在显示之前，须先建立本系统所需的汉字库，可直接从国标汉字字符集中用专用软件或自已编程提取，制作好字库后存在系统程序区中，由程序逐字节地向图形显示区相应单元写入，在显示屏上显示出相应的汉字
