《单片机原理及应用 教学课件 ppt 作者 佟云峰 第五章 单片机接口技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理及应用 教学课件 ppt 作者 佟云峰 第五章 单片机接口技术（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 单片机接口技术,学习要点： 单片机的总线结构 单片机的外部存储器扩展 键盘及显示器接口 单片机与实时时钟/日历芯片DS1302的接口 单片机与开关元器件的接口,第五章 单片机接口技术 5.1 单片机的总线结构 5.2 MCS-51单片机的外部存储器扩展 5.3 键盘及显示器接口 5.4 实时时钟/日历芯片DS1302 5.5 单片机与开关元器件的接口 本章小节,返回主目录,5.1 单片机的总线结构,单片机要求扩展时，为了便于与各种芯片相连接，应把单片机的外部总线变成一般微机所具有的三总线结构形式，即地址总线、数据总线、控制总线。,图5-1 MCS-51单片机三总线图,5.2 MCS-5
2、1单片机的外部存储器扩展,5.2.1 外部数据存储器扩展,图5-3 MCS-51单片机数据存储器的扩展原理,MCS-51单片机内有128字节的RAM存储器，它们可以作为工作寄存器、堆栈、软件标志和数据缓冲器。但在实时数据采集和处理应用系统中，仅靠片内RAM存储器可能就不够了，此时就需要扩展外部数据存储器。,图5-4 MCS-51单片机访问外部RAM的时序,图5-5 6264RAM与AT89C51的连接图,5.2.2 外部程序存储器扩展,对于没有内部ROM的单片机或者当程序较长、片内ROM容量不够时，用户必须在单片机外部扩展程序存储器。MCS-51单片机片外有16条地址线，即P0口和P2口，因此
3、最大寻址范围为64KB（0000HFFFFH）。,图5-6 MCS-51单片机程序存储器的扩展原理,图5-7 程序存储器的读周期时序图,图5-8 2716ROM与AT89C51的连接图,5.3 键盘及显示器接口,5.3.1 键盘及接口,键盘是由若干个按键组成的开关矩阵，它是一种廉价的输入设备。一个键盘，通常包括有数字键(09)，字母键(AZ)以及一些功能键。操作人员可以通过键盘向计算机输入数据，地址、指令或其它控制命令，实现人机对话。 用于计算机系统的键盘按其结构形式可分为两类：一类是编码键盘，键盘上闭合键的识别由专用的硬件来实现。另一类是非编码键盘，键盘上闭合键的识别由软件来识别。单片机系统
4、中普遍使用非编码键盘，一般有独立式和行列式两种。,图5-11 独立式键盘,图5-12 行列式键盘,图5-12所示为行列式键盘，可采用以下方法完成是否有键按下及按下的是哪一个键的判断。,5.3.2 LED显示器及接口,显示器是最常用的输出设备，特别是发光二极管显示器（LED）和液晶显示器（LCD），由于结构简单、价格廉价和接口容易，在单片机系统中得到广泛的应用。,1. LED显示器的结构,图5-13 七段LED数码显示器,为了显示字符和数字，需为LED显示器提供显示段码(或称字形代码)，组成一个“8”字形的7段，再加上一个小数点位，共计8段，各段码的对应关系如表5-1.,表5-1 十六进制数及空
5、白与P的显示段码,2显示方式及接口,控制LED显示器点亮的方法有静态和动态两种方法。 静态显示，就是显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通或截止，这种方法，每一显示位都需要一个8位的输出口控制，占用的硬件较多，一般仅用于显示位数较少的场合。 动态显示是一位一位地轮流点亮各位显示器，对每一位显示器而言，每隔一段时间点亮一次，利用人的视觉留感达到显示的目的。显示器的亮度跟导通的电流有关，也和点亮的时间与间隔的比例有关。动态显示器因其硬件成本较低，而得到广泛的应用。,例5-1 图5-14是LED数码管与单片机接口的电路实例。图中单片机的P1口经74LS245驱动后与LED数码管笔段端连接，通过I/
6、O端口的输出来控制数码管显示内容，数码管的公共端保持为高电平，使数码管处于显示状态。,图5-14 LED数码管与单片机接口电路,如果要让图5-14所示电路实现自动加1显示数字09。程序框图如图5-15所示，程序清单如下：,图5-15 加“1”计数显示程序流程图,例5-2 如图5-16所示，用2个数码管显示2位数字，采用动态显示方式。,图5-16 数码管动态显示接口电路1,图5-17 两位数码动态显示程序框图,5.3.3 键盘显示专用接口芯片ZLG7290,ZLG7290是一键盘/LED驱动芯片，该芯片能自动完成8位LED数码管的动态扫描和64按键检测扫描. 电路特点： （1）I2C串行接口，提
7、供键盘中断信号，方便于处理器接口； （2）可驱动8位共阴数码管或64只独立LED和64个按键； （3）可控扫描位数，可控任一数码管闪烁； （4）提供数据译码和循环，移位，段寻址等控制； （5）8个功能键，可检测任一键的连击次数； （6）无需外接元件即直接驱LED，可扩展驱动电流和驱动电压。,图5-19 ZLG7290芯片引脚图,表5-2 ZLG7290B 引脚功能表,图5-20 ZLG7290芯片应用电路图,5.3.4 LCD显示器接口,LCD是一种被动式显示器，由于它的功耗极低、抗干扰能力强，因而在低功耗的单片机系统中大量使用。 LCD本身不发光只是调节光的亮度，目前市售的LCD显示器都是利
8、用液晶的扭曲向列效应制成，这是一种电场效应，夹在两片导电玻璃电极间的液晶经过一定处理，它内部的分子呈90的扭曲，当线性偏振光透过其偏振面便会旋转90。当在玻璃电极上加上电压后，在电场作用下，液晶的扭曲结构消失，其旋光作用也消失，偏振光便可以直接通过。当去掉电场后液晶分子又恢复其扭曲结构。把这样的液晶置于两个偏振片之间，改变偏振片相对位置(正交或平行)就可得到白底黑字或黑底白字的显示形式。,1LCD显示器工作原理,图5-21 LCD 控制示意图,2. 硬件译码的LCD接口,图5-23 硬件译码的6位LCD接口电路,5.4 实时时钟/日历芯片DS1302,1.DS1302引脚与内部结构,DS130
9、2是美国DALLAS公司推出的一种高性能低功耗、带RAM的实时时钟/日历芯片。片内包括实时时钟/日历和31字节用于临时性存放数据的RAM寄存器，可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能。对于小于31天的月，月末的日期自动进行调整，并有闰年校正功能。,图5-24 DS1302引脚图,图5-25 DS1302结构图,2DS1302的数据操作,图5-26 DS1302控制字,图5-27 单字节读时序,图5-28 单字节写时序,表5-3 DS1302寄存器及控制字,3. DS1302与单片机的接口与编程,图5-29 DS1302与单片机联接图,图5-30 DS1302实时时间流程,
10、DS1302初始化子程序：,从DS1302读时间子程序：,5.5 单片机与开关元器件的接口,在单片机应用系统中，常常用单片机的输出信号去控制或驱动发光二极管（LED）、普通继电器、固态继电器、数字继电器、达林顿晶体管和大功率效应晶体管 (简称功率MOSFET)等电子器件。这些器件是不能用单片机的I/O口线来直接驱动的，必须外加驱动电路。,图5-31 单片机与普通继电器接口,图5-32 单片机与固态继电器接口,图5-33 达林顿管驱动电路,图5-34 功率MOSFET管驱动电路,图5-35 4N25光电耦合器接口电路,图5-36 4N40接口电路,本章小结,MCS-51单片机虽然已集成了计算机基
11、本的功能部件，能满足小型测控系统的需要，但对于较复杂的应用系统，往往还需要扩展一些外围芯片，以弥补片内硬件资源的不足。 单片机要求扩展时，为了便于与各种芯片相连接，应把单片机的外部总线变成一般微机所具有的三总线结构形式，即地址总线、数据总线、控制总线。 单片机扩展片外数据存储器、外部程序存储器时，数据存储器和程序存储器地址空间完全重叠，均为0000H0FFFFH，但数据存储器与I/O端口及外部设备是统一编址的。扩展片外数据存储器、外部程序存储器的地址线、数据线由P0口和P2口提供，数据存储器读写控制线只是用、扩展线，而不使用。程序存储器使用的控制信号有ALE和。,为了实现人机对话，单片机常配置
12、键盘和显示器。操作人员可以通过键盘向计算机输入数据，地址、指令或其它控制命令。键盘按其结构形式可分为两类，一类是编码键盘，另一类是非编码键盘。单片机系统中普遍使用非编码键盘，有独立式和行列式两种。 常用的显示器有LED显示器和LCD显示器。LED显示器有静态和动态两种显示方法。静态显示的特点是亮度高，显示程序简单；但占用的I/O线较多，一般显示器位数较少时采用静态显示。动态显示采用动态扫描方式，其特点是占用的I/O线较少，但显示程序复杂。一般显示器位数较多时，采用动态显示。,在单片机应用系统中，常常用单片机的输出信号去控制或驱动发光二极管（LED）、普通继电器、固态继电器、数字继电器、达林顿晶体管和大功率效应晶体管 (简称功率MOSFET)等电子器件。这些器件是不能用单片机的I/O口线来直接驱动的，必须外加驱动电路。,
