《微型计算机控制技术 教学课件 ppt 作者 王洪庆 第2章 微型计算机控制系统的接口技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型计算机控制技术 教学课件 ppt 作者 王洪庆 第2章 微型计算机控制系统的接口技术（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章 微型计算机控制系统的接口技术,2.1 LED显示器接口 2.2 键盘接口技术 2.3 模拟量输入通道 2.4 模拟量输出通道 2.5 开关量输入/输出通道,2.1 LED显示器接口,LED显示分为：静态显示和动态显示 静态显示:在每一次显示输出后能够保持显示不变，仅在待显数字需要改变时，才更新其数字显示器中锁存的内容。这种显示占用CPU时间少，显示稳定可靠。缺点是，当显示的位数较多时，占用的I/O较多。 动态显示:CPU需定时地对每位LED显示器进行扫描，每位LED显示器分时轮流工作，每次只能使一位LED显示，但由于人的视觉暂留现象，仍感觉所有的LED显示器都在同时显示。这种显示的优点
2、是使用硬件少，占用I/O口少。缺点是占用CPU时间长，只要不执行显示程序，就立刻停止显示。,图2-2 软件译码静态显示电路原理图,图2-3 流程图,图2-4 动态扫描显示器接口电路,图2-5 动态显示子程序流程图,程序清单如下：,DIS :MOV R0, #30H ；R0指向显缓 MOV R2, #20H ；R2存位选码 DIS1:MOV A, R0 ；取数进行译码 MOV DPTR,TAB MOVC A,A+DPTR ；取段码 MOV DPTR, #0FD01H MOVX DPTR, A ；段码送A口 MOV A , R2 INC DPTR MOVX DPTR,A ；位选码送B口 ACALL
3、 YS1MS ；延时1ms MOV A, R2 JB ACC.0, DIS2 ；是否显示完毕,MOV A, R2 RR A ；下一位位选码 MOV R2, AJMP DIS1 DIS2: RET INC ；未完，取下位 YS1MS：MOV R7，#01H ;延时子程序 DL1： MOV R6，#0F8H DJNZ R6，$ DJNZ R7, DL1 RET TAB： DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH DB 66H, 6DH, 7DH, 07H DB 7FH, 6FH, 77H, 7CH DB 39H, 5EH, 79H, 71H ;共阳极字段码,返 回,2.2 键盘接口技术概述,键盘
4、是输入设备，操作人员可以通过键 盘 向计算机输入参数，功能选择，指令及其他控制命令。 键盘分为编码键盘和非编码键盘。由于非编码键盘硬件开销小，电路简单，所以单片机控制系统中常用非编码键盘。,2.2.1 非编码键盘,单片机对非编码键盘的控制有以下三种方式： （1）程序控制扫描方式 （2）定时扫描方式 （3）中断扫描方式,2编写键盘程序分为以下四步：,（1）判断是否有闭合键。 （2）延时去抖动。 （3）求键值。 （4）等待按键的释放。,2.2.2 独立式键盘工作原理及接口,在单片机应用系统中有时候只需要使用简单的键盘就能完成输入操作，按键的数量较少可采用独立式键盘，如图2-6所示。此接口电路的按键
5、一端接地，另一端接CPU的口线和一个拉高电阻。平时无键按下时，各端口均为高电平。当有某键按下时，相应的输入线为低电平。CPU查询此输入口的状态就可知是哪个键闭合。当按键的数目增加时，将增加输入口线。为了减少输入口线，可采用矩阵键盘。,图2-6 独立式键盘接口电路,图2-7 48矩阵键盘与单片机接口电路,矩阵键盘控制程序清单如下：,ORG 0200H KEYPR： MOV DPTR, #01H ；8155初始化 MOV A, #0CH MOVX DPTR, A ；控制字写入 MOV R3, #00H ；列寄存器清零 MOV R4, #00H ；行寄存器清零 ACALL KEXAM ；检查有无键按
6、下 JZ KEND ；无键按下返回 ACALL D10MS ACALL KEXAM ；再次检查有无键按下 JZ KEND MOV R2, #0FEH KEY1： MOV DPTR, #0103H ；送C口地址 MOV A, R2,MOVX DPTR, A ；扫描某一行 MOV DPTR, #0101H ；送A口地址 MOVX A, DPTR ；读列值模型 CPL A ANL A, # 0FFH KEY1：MOV DPTR, #0103H ；送C口地址 MOV A, R2 MOVX DPTR, A ；扫描某一行 MOV DPTR, #0101H ；送A口地址 MOVX A, DPTR ；读列值模
7、型 CPL A ANL A, # 0FFH JNZ KEY2 ；有键按下，求列值 MOV A, R4 ；无键按下，行+8 ADD A, #08H MOV R4, A MOV A, R2 ；求下列为低电平模型 RL A MOV R2, A JB ACC.4, KEY ；判是否已全扫描 AJMP KEND,KEY2： CPL A ；恢复列码 KEY3： INC R3 RRC A JC KEY3 KEY4： ACCALL D10MS ACALL KEXAM JNZ KEY4 ；等待键释放 MOV A, R4 ；计算键值 ADD A, R3 MOV BUFF, A ；键值存入BUFF KEDN：RET
8、 BUFF：EQU 30H D10MS：MOV R5, #14H ；延时子程序 DL： MOV R6, #FFH DL0：DJNZ R6, DL0 DJNZ R5, DL RET KEXAM：MOV DPTR, #0103H ；检查是否有键按下子程序 MOV A,#00H,MOVX DPTR, A MOV DPTR, #0101H MOVX A, DPTR CPL A ANL A, #0FFH RET,BACK,2.3 模拟量输入通道,模拟量输入通道: 数据采集系统输入通道中的一种，它的任务是把传感器转换后的电信号经过适当的调理，然后转换成数字量输入计算机。 2.3.1 模拟量输入通道的一般结
9、构,图2-9 多路模拟量输入通道结构图,2.3.2 A/D转换器及其与CPU的接口,A/D 转换器的作用:将模拟量转换为数字量。 常用的有8位A/D转换器ADC0809；10位A/D转 换器AD75702；12位转换器AD574等。 A/D转换器按变换原理有 1. 逐次比较式 2.双积分式 3.量化反馈式 4.并行式,图2-10 ADC0809与8031的查询方式接口,下面程序是采用软件查询的方法，分别8路模拟信号轮流采样一次，并依次把结果存储到数据存储区的采样转换程序。 ZHCX: MOV R1, #data ；置数据区首地址 MOV DPTR, #7FF8H ; P2.70,且指向通道0
10、MOV R7, #08H ；置通道数 LOOP: MOVX DPTR, A ；启动A/D转换 JB P3.0，$ ；查询转换是否结束 MOVX A, DPTR ；读取转换结果 MOV R1, A ；转储 INC DPTR ；指向下一个通道 INC R1 ；修改数据区指针 DJNZ R7, LOOP ；8位通道全采样完了吗？ RET,BACK,2.4 模拟量输出通道,模拟量输出通道作用：数字量转换成适合于执 行机构的模拟量 1单路模拟量输出通道的一般结构,图2-13 DAC0832的模拟电压输出电路,2DAC0832与MCS51单片机的接口,0832单缓冲器方式接口 0832双缓冲器方式接口,正
11、向锯齿波程序清单：（设输出电压的幅值为0V+5V） ORG 0200H MOV DPTR，#0DFFFH ；DAC0832（1）地址送DPTR DA1：MOV R6，#80H ；初始数据送DAC0832（1） DA2：MOV A，R6 MOVX DPTR，A INC R6 ；R6中数据加1 CJNE R6，#00H，DA2 ；一个周期末结束，循环 AJMP DA1 ；一个周期结束，继续下 一个周期,双向锯齿波程序清单：（设输出电压的幅值为-5V+5V）,ORG 0300H MOV DPTR，#0DFFFH ；DAC0832（1）地址送DPTR DA2：MOV R6，#00H ；初始数据送DAC
12、0832（1） DA1：MOV A，R6 MOVX DPTR，A INC R6 CJNE R6，#00H，DA1 ；一个周期末结束，循环 AJMP DA2 ；一个周期结束，继续下一个周期,返 回,2.5 开关量输入/输出通道,1 开关量I/O通道的一般结构,2.5.2 开关量输入信号的调理,开关量输入通道的基本功能：就是接收外部设备的状态逻辑信号，这些状态信号的形成可能是电压或电流，也可能是开关的触点，而且还伴随有抖动以及噪声等干扰。因此，为保证微机获取干净的逻辑信号，必须对现场输入的状态信号采取转换、保护、滤波、隔离等措施，这就是开关量输入信号调理的任务。 1信号转换电路 2RC滤波电路 3
13、保护电路 4触点抖动的消除 5光电隔离技术及常用器件,2.5.3 开关量输出驱动电路,在微机控制系统中，执行机构通常需要大电压（大电流）来控制，而微机系统输出的开关量大部为TTL（或CMOS）电平，这种电平一般不能直接驱动执行机构，需要另外设计驱动电路。常用的驱动电路有以下几种。 1功率驱动电路 2固态继电器输出电路,固态继电器是一个四端有源器件，其输入控制端可与TTL及CMOS电平兼容。其结构一般由耦合电路、整型放大电路、开关电路和吸收电路四部分构成，图2-24所示为直流型固态继电器的结构图。耦合电路由光电耦合器组成，作用是耦合控制信号同时实现隔离；整形波放大电路的作用是将光电管接收到的控制
14、信号进行整形放大用于触发电子开关；开关电路的作用是使电子开关VT导通与负载构成回路；吸收电路VD的作用是用于防止从负载电源传来的尖峰、浪涌电压对开关期间的冲击。固态继电器根据使用场合分为单向直流型和双向交流型两种。,固态继电器的结构和工作原理,SSR应用中应注意的问题 1.直流型和交流型用途不同，不能互换； 2.交流型有过零型和移相型两种，要求射频干扰小的 场合应使用过零型； 3.使用交流型应有吸收电路； 4.SSR的输入均为发光二极管，可直接由TTL驱动， 也可以用CMOS电路在加上一级跟随器驱动,驱动电 流约510 mA时输出导通端，1mA以下输出断开； 5.选用SSR时，电压和电流是两个
15、最重要的参数； 6.为减少SSR的射频干扰，可在电源变压器一次侧与 电源引线之间并接0.047F电容。 7.切忌负载短路。,图2-25 固态继电器的驱动方法,小 结,输入/输出通道是微型计算机控制系统的重要组成部分，可分为模拟量输入通道、模拟量输出通道、开关量输入通道和开关量输出通道四种类型。 输入/输出通道由于类型不同具有不同的结构，同一类型的通道又由于通道数、传感器和执行机构不同而具有多种形式，所以组成通道的器件和电路就具有不同的功能。 由传感器、外部仪表或装置输出的信号一般都无法直接输入A/D转换器或I/O口，需要经过信号调理电路的调理或转换。同样，由D/A转换器输出的模拟信号或I/O口输出的开关量信号也需要经过转换或驱动才能控制执行机构。,
