《单片机原理及控制技术 教学课件 ppt 作者 王君 第6章单片机的人机交互与扩展技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理及控制技术 教学课件 ppt 作者 王君 第6章单片机的人机交互与扩展技术（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第6章 单片机的人机交互与扩展技术,人机交互是指操作人员与计算机之间进行的现场或远程信息交换与联系，用于人机交互的设备称为人机接口，这些设备主要有键盘、显示器和打印机等。一般的计算机控制系统必须要有人机交互功能，以便操作人员可以随时输入数据传递生产命令，并通过显示和打印功能及时掌握生产情况。对于简单的应用场合，由于单片机本身就是一个最小的应用系统，因此能直接满足实际应用所要求的功能，充分发挥单片机硬件结构紧凑、设计简单、成本低的优点。当设计一些较为复杂的测控系统时，其自身的功能往往不能够满足应用的需要，此时可利用MCS-51系列单片机强大的外部扩展功能，扩展各种外围电路以补充片内资源的不足，适
2、应特定应用的要求。,第6章 单片机的人机交互与扩展技术,1.LED显示技术,6.1 单片机的人机交互技术,6.1.1 显示器接口技术,在单片机应用系统中，为了便于观察和监视系统的运行情况，经常需要用显示器显示输入信息、中间信息、运行状态及运行结果等数据。目前常用的显示器件有LED (发光二极管显示器)和LCD(液晶显示器)两种。,LED显示器主要是指由发光二极管组成的数码管显示器或LED点阵显示模块。根据公共端的接法不同，LED数码管分为共阴极和共阳极二种类型，在使用时，由于LED显示器的工作电流通常为515mA，工作电压为1.52.5V，因此使用时需加驱动及限流电阻。根据显示方式不同，LED
3、显示有静态显示和动态显示之分。,（1）静态显示方式: 每一位显示都占用单独的具有锁存功能的I/O接口，显示信号始终存在； com端连接在一起；,8051,P1.5,P1.4,P1.3,P1.2,P1.1,P1.0,LE D C B A,g f e d c b a,Dp g f e d c b a,MC14495,LE D C B A,g f e d c b a,Dp g f e d c b a,MC14495,+5V,（2）动态显示方式 是将所有数码管的8个显示笔划“a,b,c,d,e,f,g,dp ”的同名端连在一起，每个数码管的COM为各自独立的位选信号，当单片机输出字形码时，所有数码管都
4、接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于位选信号。,例：如下图所示采用译码器的动态显示接口电路，设51单片机内部RAM的40H43H单元中有四位非压缩BCD码，编写动态显示子程序。,显示子程序如下： ORG 0050H DISB EQU 40H DISP：MOV R2，#80H MOV R0，#DISB DISP1：MOV A， R0 ANL A，#0FH ORL A， R2 MOV P1，A MOV R3 ,#25 DISP2：NOP NOP,DJNZ R3， DISP2 ；延时1ms INC R0 MOV A，R2 RR A MOV R2， A JNB ACC.3， DI
5、SP1 MOV A ，#0FH MOV P1， A SETB P3.0 RET,用以上显示子程序控制显示的方法虽然程序简单，但CPU的负担较重，一次循环显示的过程，需要几个毫秒，在这段时间里CPU不能做其它事情，否则影响LED亮度的一致性。在一些实时性要求较高的控制系统中，可以采用中断显示的方法控制显示，即用单片机内部定时器每隔1ms产生一次中断。在定时中断服务程序中更新显示，由于中断显示程序不需要延时，更新一位显示 只需要几十微秒，对主程序的影响较小。,LCD(Liquid Crystal Display)液晶显示是一种新型的显示技术，它是利用液晶材料的电光效应(如加电引起光学特性变化)的显
6、示器。液晶本身不发光，靠电信号控制环境光在显示部位反射(或透射)而显示。液晶显示具有很多独到的优异特性，比如低压、微功耗、平板型结构、被动型显示、易于彩色化、长寿命等，已经越来越多地应用到各个领域，从智能化仪器仪表、计算机到家用电器都可以看到液晶显示的身影。 液晶显示器通常把驱动电路集成在一起，形成液晶显示模块，用户可以不必了解驱动器与显示器是如何连接的，使用时只需按照一定的要求向显示模块发命令和写数据即可。,2.LCD显示技术,典型应用（ OCMJ48）,如图为MCS-51单片机与OCMJ48中文显示模块的接口电路。图中单片机的P1口接OCMJ模块的8根数据线用于数据的传送，P0.0、P0.
7、1引脚接OCMJ模块的BUSY和REQ作为握手联络信号。,1）写字节子程序,该子程序采用查询方式对模块进行写操作。 SUB1：JB P0.1，SUB1 ；确信模块空闲（BUSY=0） MOV P1，A ；向总线送数 NOP ；等待数据总线稳定 SETB P0.0 ；置模块REQ=1，向模块发请求命令 HE3： JNB P0.1，HE3 ；等待模块响应（BUSY =1） CLR P0.0 ；撤消REQ请求信号，数据输入结束 RET ；返回,2）写汉字程序段,该程序段显示一个汉字“啊”（区位码为 1601H ）。 MOV A，#0F0H ；选显示汉字命令字 ACALL SUB1 ；调用写子程序 M
8、OV A，#02H ；#O2H，XX，屏幕坐标 ACALL SUB1 ；调用写子程序 MOV A，#00H ；#00H，YY，屏幕坐标 ACALL SUB1 ；调用写子程序 MOV A，#16H ；#16H,QQ，GB2312汉字区位码高位 ACALL SUB1 ；调用写子程序 MOV A，#01H ；#01H,WW，GB2312汉字区位码低位 ACALL SUB1 ；调用写子程序,3）写816 ASCII 码程序段 该程序段显示一个816 ASC码 “A”。 MOV A，#0F9H ；选显示816 ASCII字符命令字 ACALL SUB1 ；调用写子程序 MOV A，#04H ；#04H，
9、XX坐标值 ACALL SUB1 MOV A，#00H ；#00H，YY坐标值 ACALL SUB1 MOV A，#41H ；#41H，ASCII字符代码“A” ACALL SUB1 4）绘制一个点（11点阵）程序段 MOV A，#0F2H ；选显示位点阵命令字 ACALL SUB1 ；调用写子程序 MOV A，#20H ；#20H,XX,以11 点阵屏幕坐标值 X ACALL SUB1 MOV A，#00H ；#00H,YY,以11点阵屏幕坐标值 Y ACALL SUB1,5）绘制一横线（18点阵）程序段 MOV A，#0F3H ；选显示字节点阵命令字 ACALL SUB1 ；调用写子程序
10、MOV A，#04H ；#04H，XX，以18 点阵屏幕坐标值 X ACALL SUB1 MOV A，#00H ；#00H，YY，以11点阵屏幕坐标值 Y ACALL SUB1 MOV A，#0FH ；为输入字节数据，1为黑点，0 为白点 ACALL SUB1,键盘是若干按键的集合，是向系统提供操作人员干预命令及数据的接口设备。键盘可分为编码键盘和非编码键盘两种。编码键盘能够由硬件逻辑自动提供与被按键对应的编码。此外，一般还具有去抖动和多键、窜键保护电路，这种键盘使用方便，但需要较多的硬件，价格较贵，一般的单片机应用系统较少采用。非编码键盘只简单地提供行和列的矩阵，其它工作都靠软件来完成，由于
11、其经济实用，目前在单片机应用系统中多采用这种办法。,6.1.2 键盘接口技术,1、在设计键盘接口时，解决以下几个问题： 检测是否有键按下； 去抖动 若有键按下，判定是哪一个键； 确定被按键的读数； 不管一次按键持续的时间有多长，仅采用一个数据； 处理同时按键。,2、独立式连接的非编码键盘,（）查询方式,（）中断方式,为了识别键盘上的闭合键，通常采用两种方法，一种为行扫描法，另一种称为行反转法。 行扫描法,原理：CPU每次使并行 输出端口的某位为零， 而其它位为1，然后CPU 只要读取输入端口中的 数据，就可判别。,3、矩阵式连接的非编码键盘,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,
12、12,13,14,15,5 V,8031,P1.6,P1.7,P1.0,P1.1,P1.2,P1.3,P1.5,P1.4,行反转法,5V,PA0 PA1 PA2 PA3 PB0 PB1 PB2 PB3,10k8,原理： 第一步设A口输出B 口输入 A口输出全0值，然后 从B口读入； 第二步设A口输入B 口输出 将B口刚读入的值输出，再从A口读入,9,0,MCS-51内部的串行口，大大扩展了MCS-51的应用范围。利用串行口可以实现MCS-51之间的点对点的串行通信、多机通信以及MCS-51与PC机间的单机或多机通信。MCS-51串行口的输入、输出均为TTL电平。这种以TTL电平串行传输数据的方
13、式，抗干扰性能差，传输距离短。为了提高串行通信的可靠性，增大串行通信的距离，一般都采用标准串行接口，如RS-232、RS-422A、RS-485等标准来实现串行通信。,6.1.3 串行通信接口技术,1.RS-232接口 RS-232是由美国电子工业协会(EIA)于1962年制定的标准，是在异步串行通信中应用最广的标准串行接口。RS-232适用于短距离或带调制解调器的串行通信场合。它适合于数据传输速率在020000b/s范围内的通信。,1）机械标准,DB-25插座，具有25针的电缆连接器，定义了22根信号。但实际进行异步通信时只需9根。所以还有DB-9连接器作为多功能I/O卡或主板上COM1和C
14、OM2两个串行口的连接器。,对于短距离通信，一般不采用Modem，可直接将通信双方连接在一起。当不需联络信号时可采用最简三线式连接。,RS-232C标准规定，若不使用MODEM，最大直 接传输距离为15m。,2）电气标准,EIA电平采用负逻辑。 低电平为5V15V 高电平为5V15V 电平转换,MAX232的双机串行通信接口图,3）应用,MAX232实现PC机与单片机串行通信接口图,2. RS-422接口 RS-232既是一种电气标准，又是一种物理接口标准，而RS-422仅仅是一种电气标准，是为改善RS-232标准的电气特性，又考虑与RS-232兼容而制定的。RS-422与RS-232的关键不
15、同在于把单端输入改为双端差分输入，信号地不再公用，双方的信号地也不再接在一起。,3.RS-485接口 RS-422为全双工，采用2对平衡差分信号线，使线路成本增加；而RS-485为半双工，收发双方共用1对线进行通信，即采用1对平衡差分信号线。RS-485标准允许最多并联32台驱动器和32台接收器，对于多站互连是十分方便的。,6.2 存储器扩展技术,1.选取存储器芯片的原则,6.2.1 存储器扩展中应考虑的问题,2.工作速度的匹配,3.片选信号与地址信号分配,4.地址译码方式,6.2.2存储器的并行扩展,一、程序存储器的扩展 (1)EPROM的扩展,8031和27128的连接图,(2) EEPROM扩展,8031和2864A的连接图,二、数据存储器的扩展,8031和6264的连接图,三、存储器的综合扩展,译 码 器,G B A,&,存储器的扩展图（2）,OE WE,A0 12 CS 2864A,A0 12 CS 2864A,A0 12 CS1 6264,OE WE,D07,OE WE,D07,D07,P
