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1、单片机原理及应用单片机原理及应用(C51(C51版版) )第第7 7章章单片机典型单片机典型IOIO接口技术接口技术7.1 7.1 键盘及接口电路键盘及接口电路7.1.1 7.1.1 键盘的分类键盘的分类 根据按键的识别方法分类，可分为编码键盘和非编码根据按键的识别方法分类，可分为编码键盘和非编码键盘：键盘： 1. 1. 编码键盘编码键盘 键盘上闭合键的识别由专用的硬件译码器实现，并产键盘上闭合键的识别由专用的硬件译码器实现，并产生键编号或键值。生键编号或键值。 2. 2. 非编码键盘非编码键盘 没有专用的硬件译码器，其按键的识别和键值的产生没有专用的硬件译码器，其按键的识别和键值的产生由软件
2、完成，该类键盘成本较低，且使用灵活。由软件完成，该类键盘成本较低，且使用灵活。7.1.2 7.1.2 键盘的工作原理键盘的工作原理 键盘中每个按键都是一个常开开关电路，是利用机械键盘中每个按键都是一个常开开关电路，是利用机械触点来实现按键的闭合和释放。触点来实现按键的闭合和释放。 1. 1. 抖动现象抖动现象 由于弹性作用的影响，按键的机械触点在闭合及断开由于弹性作用的影响，按键的机械触点在闭合及断开的瞬间都会有抖动的现象，即不能马上实现按键的完全闭的瞬间都会有抖动的现象，即不能马上实现按键的完全闭合或断开，从而使输入电压信号也出现抖动现象，合或断开，从而使输入电压信号也出现抖动现象， 7.2
3、.3 7.2.3 七段七段LEDLED数码管显示接口数码管显示接口 动态显示方式的接口电路及软件译码，通常可以通过并行动态显示方式的接口电路及软件译码，通常可以通过并行接口芯片如接口芯片如81558155、82558255等进行扩展。使用时需要一个等进行扩展。使用时需要一个8 8位的位的I/OI/O输出端口用于输出数码管的段码，还需要根据系统的需求输出端口用于输出数码管的段码，还需要根据系统的需求来确定用于输出位码控制的来确定用于输出位码控制的I/OI/O端口的位数。端口的位数。80518051连接连接6 6位动位动态显示方式接口电路如图态显示方式接口电路如图7-87-8所示。所示。图7-8
4、8051接6位动态显示接口电路7.2.4 LCD7.2.4 LCD液晶显示器接口液晶显示器接口 LCDLCD液晶显示器是一种被动显示器，以其微功耗、体积液晶显示器是一种被动显示器，以其微功耗、体积小、抗干扰能力强，显示内容丰富等优点，在仪器仪表上小、抗干扰能力强，显示内容丰富等优点，在仪器仪表上和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。液晶显示器从显示的形式上可分为段式、点阵字符式和点液晶显示器从显示的形式上可分为段式、点阵字符式和点阵图形式。阵图形式。 LCD LCD七段显示器除了段极引脚七段显示器除了段极引脚a ag g外，还有一个公共引外，还有一个公
5、共引脚脚COMCOM，它可静态方式驱动（加直流信号），也可动态方式，它可静态方式驱动（加直流信号），也可动态方式驱动（加交流信号）。由于直流信号将会使驱动（加交流信号）。由于直流信号将会使LCDLCD的寿命减少，的寿命减少，故通常采用动态驱动方式。为了显示方便，可采用硬件译故通常采用动态驱动方式。为了显示方便，可采用硬件译码，码，MotorolaMotorola公司生产的公司生产的MC14543MC14543芯片是一种常用的芯片是一种常用的LCDLCD锁锁存存/ /译码译码/ /驱动电路，使用十分简单。驱动电路，使用十分简单。 点阵字符型液晶显示器是指显示的基本单元是由一定点阵字符型液晶显示器
6、是指显示的基本单元是由一定数量的点阵组成，可以显示数字、字母、符号等。由于数量的点阵组成，可以显示数字、字母、符号等。由于LCDLCD的控制必须使用专用的驱动电路，而且的控制必须使用专用的驱动电路，而且LCDLCD面板的接线需要面板的接线需要特殊方式，一般这类显示器需要将特殊方式，一般这类显示器需要将LCDLCD面板、驱动器与控制面板、驱动器与控制电路组合在一起制作成一个电路组合在一起制作成一个LCDLCD液晶显示模块（液晶显示模块（LCMLCM）。）。7.3 A/D7.3 A/D、D/AD/A转换器与单片机的接口转换器与单片机的接口 在实际应用中，通常利用传感器将被控对象的物理量转在实际应用
7、中，通常利用传感器将被控对象的物理量转换成易传输、易处理的连续变化的电信号，然后再将其转换成易传输、易处理的连续变化的电信号，然后再将其转换成计算机能接受的数字信号，完成这种转换任务的器件换成计算机能接受的数字信号，完成这种转换任务的器件称为模称为模/ /数（数（A/DA/D）转换器。而将计算机输出的数字信号转）转换器。而将计算机输出的数字信号转换为被控对象能接受的模拟信号的器件称为数换为被控对象能接受的模拟信号的器件称为数/ /模（模（D/AD/A）转换器。转换器。 7.3.1 D/A7.3.1 D/A转换器转换器 D/A D/A转换器在测控系统中将计算机产生的数字量控制信转换器在测控系统中
8、将计算机产生的数字量控制信号转换成模拟信号，用于驱动外部执行机构。号转换成模拟信号，用于驱动外部执行机构。 1. D/A 1. D/A转换器的基本原理转换器的基本原理 D/A D/A转换器的基本功能是将一个用二进制表示的数字量转换器的基本功能是将一个用二进制表示的数字量转换成相应的模拟量。实现这种转换的基本方法是对应二转换成相应的模拟量。实现这种转换的基本方法是对应二进制数的每一位，产生一个相应的电压（电流），而这个进制数的每一位，产生一个相应的电压（电流），而这个电压（电流）的大小则正比于相应的二进制的权。电压（电流）的大小则正比于相应的二进制的权。 2. D/A 2. D/A转换器的主要参
9、数转换器的主要参数 D/A D/A转换器的主要参数有：转换器的主要参数有： (1) (1) 分辨率。分辨率。 (2) (2) 转换时间。转换时间。 (3) (3) 线性度。线性度。 (4) (4) 输出电平。输出电平。 3. 3. 集成集成D/AD/A转换器举例转换器举例DAC0832DAC0832 DAC0832 DAC0832是采用先进的是采用先进的CMOSCMOS工艺制成的双列直插式单片工艺制成的双列直插式单片8 8位位D/AD/A转换器。转换速度为转换器。转换速度为1s1s，可直接与微机接口。，可直接与微机接口。 7.3.2 A/D7.3.2 A/D转换器转换器 A/D A/D转换器是
10、测控系统中将模拟信号转换成数字信号转换器是测控系统中将模拟信号转换成数字信号的重要器件。的重要器件。 1. A/D 1. A/D转换原理转换原理 根据根据A/DA/D转换器的原理可将转换器的原理可将A/DA/D转换器分成两大类。一转换器分成两大类。一类是直接型类是直接型A/DA/D转换器，其输入的模拟电压被直接转换成转换器，其输入的模拟电压被直接转换成数字代码，不经任何中间变量；另一类是间接型数字代码，不经任何中间变量；另一类是间接型A/DA/D转换转换器，其工作过程中，首先把输入的模拟电压转换成某种中器，其工作过程中，首先把输入的模拟电压转换成某种中间变量间变量( (时间、频率、脉冲宽度等等
11、时间、频率、脉冲宽度等等) )，然后再把这个中间，然后再把这个中间变量转换为数字代码输出。变量转换为数字代码输出。 2. A/D 2. A/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 (1) (1) 分辨率。分辨率。 (2) (2) 量程。量程。 (3) (3) 精度。精度。 (4) (4) 转换时间。转换时间。 3. A/D 3. A/D转换器的外部特性转换器的外部特性 各集成各集成A/DA/D转换芯片的封装不尽相同，性能各异。但从转换芯片的封装不尽相同，性能各异。但从原理和应用的角度来看，任何一种原理和应用的角度来看，任何一种A/DA/D转换器芯片一般具有转换器芯片一般具有以下控制信号线以
12、下控制信号线 。 (1) (1) 启动转换信号线（启动转换信号线（STARTSTART）。）。 (2) (2) 转换结束信号线（转换结束信号线（EOCEOC）。）。 (3) (3) 片选信号线（）。片选信号线（）。 4. 4. 集成集成A/DA/D芯片举例芯片举例ADC0809ADC0809 ADC0809 ADC0809具有具有8 8路模拟量输入，可在程序控制下对任意路模拟量输入，可在程序控制下对任意通道进行通道进行A/DA/D转换，输出转换，输出8 8位二进制数字量。位二进制数字量。 （1 1）ADC0809ADC0809的结构的结构 ADC0809 ADC0809是一个是一个8 8位逐次
13、逼近式位逐次逼近式A/DA/D转换器。具有转换器。具有8 8路模路模拟量输入，片内有拟量输入，片内有8 8路模拟开关，以及相应的通道地址锁路模拟开关，以及相应的通道地址锁存及译码电路。可在程序控制下实现分时的对任意通道进存及译码电路。可在程序控制下实现分时的对任意通道进行行A/DA/D转换，转换的数据送入三态输出数据锁存器，输出转换，转换的数据送入三态输出数据锁存器，输出的数据为的数据为8 8位二进制数字量。位二进制数字量。 ADC0809 ADC0809引脚功能为：引脚功能为： IN7 IN7IN0IN0：8 8路模拟量输入通道，在多路开关控制下，路模拟量输入通道，在多路开关控制下，任一时刻
14、只能有一路模拟量实现任一时刻只能有一路模拟量实现A/DA/D转换。转换。08090809要求对输要求对输入模拟量为单极性，电压范围入模拟量为单极性，电压范围0 05V5V，如果信号过小还需，如果信号过小还需要进行放大。对于信号变化速度比较快的模拟量，在输入要进行放大。对于信号变化速度比较快的模拟量，在输入前应增加采样保持电路。前应增加采样保持电路。 ADDA ADDA、B B、C C：8 8路模拟开关的三位地址选通输入端，路模拟开关的三位地址选通输入端，用来选通对应的输入通道。其对应关系见表用来选通对应的输入通道。其对应关系见表7-57-5。 ALE ALE：地址锁存输入线，该信号的上升沿可将
15、地址选：地址锁存输入线，该信号的上升沿可将地址选择信号择信号A A、B B、C C锁入地址寄存器。锁入地址寄存器。 START START：启动转换输入线，其上升沿用以清除：启动转换输入线，其上升沿用以清除A/DA/D内部内部寄存器，其下降沿用以启动内部控制逻辑，开始寄存器，其下降沿用以启动内部控制逻辑，开始A/DA/D转换转换工作。工作。 ADC0809与与8051接口电路接口电路 (2) ADC0809 (2) ADC0809与与MCS-51MCS-51的接口的接口 图为图为ADC0809ADC0809与与80518051的典型接口电路。的典型接口电路。对对8 8路模拟信号轮流采样一次，并
16、把结果依次存到数组中路模拟信号轮流采样一次，并把结果依次存到数组中; ;#include#include/头文件定义头文件定义 #include#includeunsigned char a8;unsigned char a8;/*/*延时函数延时函数 */ /void delay(unsigned char m)void delay(unsigned char m) unsigned char i,j;unsigned char i,j;for(i=0;im;i+)for(i=0;im;i+)for(j=0;j123;j+);for(j=0;j123;j+); void main()void main() unsigned char i;unsigned char i;XBYTE0x7FF8 = a0;XBYTE0x7FF8 = a0;for(i=0;i8;i+)for(i=0;i8;i+) delay(10);delay(10);ai = XBYTE0x7FF8+i;ai = XBYTE0x7FF8+i; while(1);while(1); 本章小结：练习及思考题：实训项目7：予习： 谢谢大家！结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！21
