C7第七章单片机接口技术.ppt

人机接口键盘接口显示器接口模拟量输入 输出接口D A转换接口A D转换接口通信接口 第章单片机接口技术 本章内容 SingleChipMicrocomputer PC机除了主机以外还需要哪些部分呢 单片机电路有时候也需要键盘 显示等外设 7 1键盘接口 按键的特点及输入原理独立式按键矩阵式按键 按键的特点及输入原理 按键的分类 触点式 机械 无触点式 电气键输入原理 通过按键的接通与断开 产生两种相反的逻辑状态低电平 0 与高电平 1 键功能的实现 对于一组键或一个键盘 需通过接口电路与单片机相连 可采用查询或中断方式测试有无键按下 再确定是哪一个键按下 将该键号送入累加器ACC 然后判断是数字键还是功能键 若是数字键 则将键号对应的数字送入相关输入缓冲区 若是功能键 则通过跳转指令转入执行该键的功能程序 执行完后再返回主程序 键盘接口需要解决的问题 是否有键按下 按键识别 键抖动及消除 机械按键抖动时间在5ms 10ms之间 硬件方案 双稳态去抖电路 软件方案 延时10ms 20ms后再次判断 消除方法 求键号 独立式按键 接口电路 特点 一线一键 按键识别 编程 简单 但占用较多口线 适合8键以下使用 例1 用P1口检测三个按键的状态并完成相应的功能 解 资源分配 用P1口的低3位检测3个按键的输入 为1则表示按键没有按下 为0则表示相应按键被按下 流程图 ORG0000HKB MOVP1 0FFHMOVA P1CPLAANLA 0FHJZKBLCALLD10MSMOVA P1CPLAANLA 0FHJZKBCJNEA 01H KB01LCALLPGM1SJMPKBKB01 CJNEA 02H KB02LCALLPGM2SJMPKBKB02 CJNEA 04H KBLCALLPGM3SJMPKBEND 编程 按三个按键中的任一键都对应一个特定功能 矩阵式按键 关键 如何判断键号 接口电路 特点 按键识别应采用扫描法或线路反转法编程较为复杂 节省口资源 8键以上使用 键盘扫描子程序一般包括以下内容 1 判别有无键按下 2 扫描获取闭合键的行 列值 3 用计算法或查表法得到键值 4 判断闭合键释放否 如没释放则继续等待 5 保存闭合键号 键按下 释放判断 KS MOVA 00HMOVP1 A 全扫描字 00H送P1口MOVP1 0FHMOVA P1 读入P1口状态CPLA 变正逻辑 高电平表示有键按下ANLA 0FH 取低4位RET 返回 A 0表示有键按下 按键识别 扫描法 流程 当第0列处于低电平时 逐行查找是否有行线变低 若有 则第0列与该行的交叉点按键按下 若无 则表示第0列无键按下 再让下一列处在低电平 依此循环 这种方式称为键盘扫描 键号 行首键号 0 4 8 12 列号 0 1 2 3 原理 在某一时刻只让一条列线处于低电平 其余列线均处于高电平 则当这一列有键按下时 该键所在的行电平将会由高电平变为低电平 可判定该列相应的行有键按下 例2 键盘扫描程序 SERCH MOVR2 0EFHMOVR3 00HLINE0 MOVA R2MOVP1 AMOVA P1JBACC 3 LINE1MOVA 00HAJMPTRYKLINE1 JBACC 2 LINE2MOVA 04HAJMPTRYKLINE2 JBACC 1 LINE3MOVA 08H AJMPTRYKLINE3 JBACC 3 LINE4MOVA 0CHAJMPTRYKLINE4 INCR3MOVA R2RLAJNBACC 0 BACKMOVR2 AAJMPLINE0TRYK ADDA R3BACK RET 定时扫描方式 定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次 它利用单片机内部的定时器产生一定时间 例如10ms 的定时 当定时时间到就产生定时器溢出中断 CPU响应中断后对键盘进行扫描 并在有键按下时识别出该键 再执行该键的功能程序 中断扫描方式 为提高CPU工作效率 可采用中断扫描工作方式 其工作过程如下 当无键按下时 CPU处理自己的工作 当有键按下时 产生中断请求 CPU转去执行键盘扫描子程序 并识别键号 7 2显示器接口技术 LED的结构和显示原理静态显示方式动态显示方式动态显示的实现 动态显示方式 问题引入 LED显示器如何显示出指定数字 字符 例 模拟产品计数显示电路 编程 ORG1000HSTAR MOVTMOD 60H 定时器T1工作在方式2计数MOVTH1 00H T1置初值MOVTL1 00HMAIN MOVP1 0C0H 数码管显示0DISP JBP3 3 DISP 监测按键信号ACALLDELAY 消抖延时JBP3 3 DISP 确认低电平信号DISP1 JNBP3 3 DISP1 监测按键信号ACALLDELAY 消抖延时JNBP3 3 DISP1 确认高电平信号SETBTR1 启动计数器DISP2 MOVA TL1MOVCA A DPTR 查表获取数码管显示值MOVP1 A 数码管显示计数值CJNEA 8E DISP2LJMPSTARTAB 0C0H 0F9H 0A4H DELAY MOVR2 14HDELAY1 MOVR3 0FAHDJNZR3 DJNZR2 DELAY1RETEND 静态显示方式 连接所有LED的位选均共同连接到 VCC或GND 每个LED的8根段选线分别连接一个8位并行I O口 从该I O口送出相应的字型码显示字型 特点原理简单 显示亮度强 无闪烁 占用I O资源较多 动态显示方式 连接所有LED的段选线共同连接在一起共用一个8位I O口 而每个LED的位选分别由一根相应的I O口线控制 因此必须采用动态扫描显示方式 每一个时刻只选通其中一个LED 同时在段选口送出该位LED的字型码 动态显示基本原理 电路的接法决定了必须采用逐位扫描显示方式 即从段选口送出某位LED的字型码 然后选通该位LED 并保持一段延时时间 然后选通下一位 直到所有位扫描完 要注意的两个问题 1 字型码通常通过查表指令MOVC来求得 2 换位显示时通常要加一段程序使所有的LED全灭 动态显示程序流程图 采用动态扫描方式依次循环点亮各位数码管 构成多位动态数码管显示电路 开始 显示缓冲区首地址送R0显示位数送R2 起始显示位送R3 禁止所有位 关显示 从缓冲区取要显示的数 查表得字型码 指向段选口 送字型码 指向位选口 送位选码 延时 指向显示缓冲区下一个单元 位选码左移 结束 1 1 扫描完一遍吗 Y N 试编制程序 要求当其中某一按键压下时与其对应的二极管将被点亮 课堂练习 7 3D A转换器接口 D A转换器的作用典型芯片DAC0832DAC0832的应用 D A转换器的作用 将数字量转换为模拟量 以便操纵控制对象 D A转换器的主要指标转换速度 一般几十微秒到几百微秒 快速的可达1微秒 转换精度 分辨率 决定于输入数字量的位数 位数越多 精度越高 典型芯片 DAC0832介绍 DAC0832是一个八位D A转换器 转换时间1微秒 结构如下 DAC0832功能分析 DI0 DI7 转换数据输入CS 片选信号 因此 DAC0832可以有三种工作形式 直通 单级锁存 两级锁存 单缓冲方式的接口 1 一个处于直通方式 另一个处于受控的锁存方式 同时 做何解释 单缓冲方式的接口 2 两个输入寄存器同时受控的方式 单缓冲方式的应用 产生锯齿波 假定采用接口 1 方式 即输入寄存器受控 而DAC寄存器直通 输入寄存器地址为E000H 产生锯齿波 源程序清单如下 ORG0200MOVDPTR 0E000H 指向输入寄存器地址MOVA 00H 转换初值WW MOVX DPTR A WR1有效 启动D A转换INCANOP 延时NOPAJMPWW 1 28 2 28 3 28 254 28 255 28 0 产生的锯齿波的过程 D A转换产生的锯齿波 用同样的方法也可以产生三角波 矩形波 梯形波 若将A的初值改为FFINC改为DEC ORG0200MOVDPTR 0E000H 指向输入寄存器地址MOVA 0FFH 转换初值WW MOVX DPTR A WR1有效 启动D A转换ANOP 延时NOPAJMPWW DEC INC 两个锁存器都接成受控锁存方式 双缓冲方式的接口和应用 对一个数字量的转换 需两步完成 程序如下 MOVDPTR 00E0HMOVX DPTR AMOVDPTR 00C0HMOVX DPTR A 输入寄存器地址 00E0HDAC寄存器地址 00C0H 你知道它与第二种单缓冲方式的区别吗 7 4A D转换器接口 A D转换器的作用典型芯片ADC0809ADC0809的应用 A D转换器的作用 将模拟量转换为数字量 以便计算机接收处理 传感器 单片机 双积分式A D转换器逐次逼近式A D转换器 A D转换器概述 逐次逼近式典型A D转换器芯片有 1 ADC0801 ADC0805型8位MOS型A D转换器 2 ADC0808 0809型8位MOS型A D转换器 3 ADC0816 0817 典型芯片 ADC0809介绍 ADC0809是一个8位8通道的AD转换器 ADC0809功能分析 CLK 时钟信号 可由单片机ALE信号分频得到 转换有以下几步 ALE信号上升沿有效 锁存地址并选中相应通道 ST信号有效 开始转换 A D转换期间ST为低电平 EOC信号输出高电平 表示转换结束 OE信号有效 允许输出转换结果 ADC0809和单片机的连接 通道选择表 1 首先分析各个通道的地址 IN0到IN7的地址为0000H到0007H 编程应用 中断方式 编程 可采用中断 查询两种方式 中断方式 ORG0000H 主程序入口地址AJMPMAIN 跳转主程序ORGOO13H 中断入口地址AJMPINT1 跳转中断服务程序MAIN SETBIT1 边沿触发SETBEA 开中断SETBEX1 允许中断MOVDPTR 0007H 指向0809IN7通道地址 MOVX DPTR A 启动A D转换SJMP 等待中断INT1 MOVXA DPTR 读A D转换结果MOVB A 存数RETI 返回 查询方式 ORG0000H 主程序入口地址AJMPMAIN 跳转主程序ORG1000H 中断入口地址MAIN MOVDPTR 0007H 指向0809IN7通道地址MOVX DPTR A 启动A D转换L1 JBP3 3L1 查询MOVXA DPTR 读A D转换结果MOVB A 存数SJMP 分析实训电路板中0809的连接 确定各通道地址 对通道0输入模拟电压 运行转换程序 用动态显示方式在最右边两个LED显示转换结果 实训练习 7 4单片机与LCD接口设计 任务1 如何在LCD的指定位置显示出指定的字符 2行 16列 A b 任务2 如何在LCD的指定位置显示字符串 2行 16列 ShenzhenPolytechnic 基本内容 LCD接口程序设计 字符型LCD模块的使用方法 单片机与字符型LCD模块接口电路 NOTICE LCD LiquidCrystalDisplay 一 字符型LCD模块 ShenzhenPolytechnic LCD实验模块的连接管脚 123456789 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 VSS VDD VO RS R W E DB0 DB1 A DB3 DB2 DB5 DB4 DB7 DB6 K LCD模块 Vss 5V电源管脚 Vcc VDD 地管脚 GND Vo 液晶显示驱动电源 0V 5V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 VSS VDD VO RS R W E DB0 DB1 A DB3 DB2 DB5 DB4 DB7 DB6 K LCD模块 DB0 DB7 数据线 可以用8位连接 也可以只用高4位连接 节约单片机资源 本实验中采用的是八位连接方法 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 VSS VDD VO RS R W E DB0 DB1 A DB3 DB2 DB5 DB4 DB7 DB6 K LCD模块 A 背光控制正电源K 背光控制地 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 VSS VDD VO RS R W E DB0 DB1 A DB3 DB2 DB5 DB4 DB7 DB6 K LCD模块 单片机与LCD模块之间有四种基本操作 写命令读状态写显示数据读显示数据 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 VSS VDD VO RS R W E DB0 DB1 A DB3 DB2 DB5 DB4 DB7 DB6 K LCD模块 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 VSS VDD VO RS R W E DB0 DB1 A DB3 DB2 DB5 DB4 DB7 DB6 K LCD模块 RS 数据和指令选择控制端 RS 0 命令 状态 RS 1 数据R W 读写控制线 R W 0 写操作 R W 1 读操作E 数据读写操作控制位 E线向LCD模块发送一个脉冲 LCD模块与单片机之间将进行一次数据交换 二 单片机与字符型LCD模块接口 数据线 DB7 DB0接单片机的P1 7 P1 0 控制端 RS P3 0R W P3 1E P3 2 单片机与LCD模块硬件连接 实验模块 A01 A07连线表 动手做 注意 连接时 需要将跳线设置与E端接通 三 LCD接口程序设计 程序设计功能设置 写命令子程序LCD初始化 按一定顺序写命令字如 写清屏命令字 写DDRAM光标定位地址命令字显示数据 写数据子程序读入状态字 读状态子程序 1 读状态字 RS P3 0 0 R W P3 1 1 RSEQUP3 0RWEQUP3 1EEQUP3 2 E P3 2 R W P3 1 1 RS P3 0 0 SETBRW RW 1NOP 3条CLRRS RS 0NOP 3条SETBE E 1NOP 3条MOVA P1 读入状态字NOP 3条CLRE E 0NOP 3条CLRRW RW 0 STAT RET 2 写命令字 实训教程P33 E RS 0 R W 0 采用查询方式 读入状态字 再判断忙标志ACC 7 动手做 假定显示数据已存放到内部RAM的21H单元 3 命令字 清除屏幕 置AC为零 01H 设光标移动方向并指定整体显示是否移动 I D 1 增量方式I D 0