第8章接口技术 将汇编程序改为c程序 原理图部分需要更改

第8章接口技术,教学目的：了解80C51系列单片机与键盘、显示器、模数、数模转换器等外设连接的技术。教学重点：1.键盘接口的工作原理及应用；2.LED显示器接口的工作原理及应用。3.并行A/D、D/A的工作原理及应用。教学难点：1.液晶显示器的原理及应用2.键盘接口的工作原理。,8.1键盘接口,键盘电路的设计应使CPU不仅能识别是否有键按下，还要能识别是哪一个键按下，而且能把此键所代表的信息翻译成计算机所能接收的形式。在单片机应用系统中多采用非编码键盘，其分为独立式键盘和矩阵式键盘，硬件上此类键盘只提供通、断两种状态，其它工作都靠软件来完成。,8.1.1键盘工作原理,1键输入原理2键输入接口与软件应解决的问题（l）键开关状态的可靠输入通常去抖动影响的方法有硬、软件两种。图8-1键闭合及断开时的电压波动,（2）对按键进行编码以给定键值或直接给出键号监测有无键按下；有键按下后，在无硬件去抖动电路时，应用软件延时方法除去抖动影响；有可靠的逻辑处理办法；输出确定的键号以满足散转指令要求。,8.1.2独立式按键,1独立式按键结构在此电路中，按键输入都设置为低电平有效，上拉电阻保证了按键断开时，I/O口线有确定的高电平。,图8-2独立式按键电路,2独立式按键的软件编制,START：MOVA，0FFH；置输入方式MOVP1，AL1:MOVA，P1；输入键状态CJNEA,#0FFH,L3；有键按下转L3LCALLDELAY；延时5mS，省略SJMPL1L3:LCALLDELLAY；延时5mSLCALLDELLAY；延时5mSMOVA,P1；再读P1口CJNEA,#0FFH,L2；确实有键按下转L2SJMPL1；误读键，返回L2：JNBACC.0,TAB0；为0转0号键首地址JNBACC.1,TAB1；为1转1号键首地址JNBACC.2,TAB2；为2转2号键首地址JNBACC.3,TAB3；为3转3号键首地址,JNBACC.4,TAB4；为4转4号键首地址JNBACC.5,TAB5；为5转5号键首地址JNBACC.6,TAB6；为6转6号键首地址JNBACC.7,TAB7；为7转7号键首地址SJMPL1；再次读入键状态TAB0：LJMPOPR0；转向0号键功能程序TAB1：LJMPOPR1.TAB7：LJMPOPR7.OPR0：.；0号键功能程序LJMPSTART；0号键程序执行完返回0PR7：.；7号键功能程序.LJMPSTART；7号键程序执行完返回,8.1.3行列式键盘,1行列式键盘电路的结构及原理,2键盘的工作方式（l）循环扫描方式键盘扫描程序一般应具备下述几个功能：判断键盘上有无键按下;去除键的抖动影响;扫描键盘，得到按下键的键号;判别闭合的键是否释放。图8-3中32个键的键值从左上角的数字“0”键对应为如下分布:00H，01H，02H，03H，04H，05H，06H，07H08H，09H，0AH，0BH，0CH，0DH，0EH，0FH10H，11H，12H，13H，14H，15H，16H，17H18H，19H，1AH，1BH，1CH，1DH，1EH，1FH,行线P2.0P2.3处于输入状态，列线P1.0P1.7为输出状态。按键设置在行、列线交点上，当某个键闭合时，则对应的行线和列线短路，行线输入即为列线输出。获取这32个键值时，P1口和P2口输出与输入的相应值为如下分布:012345670FEEFDEFBEF7EEFEDFEBFE7FE8FEDFDDFBDF7DEFDDFDBFD7FD10FEBFDBFBBF7BEFBDFBBFB7FB18FE7FD7FB7F77EF7DF7BF77F7由以上分布可以总结出：闭合键的键码值行首键号列号例如，当P1口的输出为F7H（11110111B），即其第3列有输出，读出P2口低4位的值为0DH（1101B），说明是第1行与第3列相交的键闭合，则键号8311。,读键盘程序如下：KEY：LCALLKS；调用KS判别有键按下吗？JNZK1；有键按下转移LCALLDELAY；无键按下，调延时子程序LJMPKEYK1：LCALLDELAY；加长延时时间，消除键抖动LCALLDELAYLCALLKS；调用KS子程序再次判别有无键闭合JNZK2；键按下，转逐列扫描LJMPKEY；误读键，返回K2：MOVR2，0FEH；首列扫描字送R2MOVR4，00H；首列号送R4K3：MOVA，R2MOVP1，A；列扫描字送P1口MOVA，P2；读取行扫描值JBACC.0，L1；第0行无键按下，转查第1行MOVA，00H；第0行有键按下，该行的行首键号0H送ALJMPLK；转求键号,L1：JBACC.1，L2；第1行无键按下，转查第2行MOVA，08H；第1行有键按下，该行行首键号08H送ALJMPLK；转求键号L2：JBACC.2，L3；第2行无键按下，转查第3行MOVA，#l0H；第2行有键按下，该行的行首键号l0H送ALJMPLK；转求键号L3：JBACC.3，NEXT；第3行无键按下，改查下一列MOVA，18H；第3行有键按下，该行的行首键号；l8H送ALK：ADDA，R4；形成键码送入APUSHACC；键码入栈保护K4：LCALLDELAYLCALLKS；等待键释放JNZK4；未释放，等待POPACC；键释放，弹栈送ACCRET；键扫描结束，返回,NEXT：INCR4；修改列号,指向下一列MOVA，R2JNBACC.7，KEY；第7位为0，已扫描完最高列转KEYRLA；未扫描完，扫描字左移一位，变为下列扫描字MOVR2，A；扫描字暂存R2LJMPK3；转下列扫描KS：MOVA，0MOVP1,A；全扫描字00H送P1口MOVA，P2；读入P2口行状态CPLA；变正逻辑，以高电平表示有键按下ANLA，0FH；屏蔽高4位RET；出口状态：A0时有键按下,（2）中断工作方式,采用中断扫描工作方式可提高CPU的工作效率。一种简易键盘接口如图8-5所示。,由于P1口为双向I/O口，可以采用“线路反转”法识别键值。步骤如下：（1）P1.0P1.3输出0，由P1.4P1.7输入并保存数据到A中；（2）P1.4P1.7输出0，由P1.0P1.3输入并保存数据到B中；（3）A的高四位与B的低四位相或成为键码值；（4）查表求得键号。,线路反转程序如下：ORG0000HLJMPSTARTORG0003LJMPFZH；转读键值程序ORG0030HSTART:MOVSP,#50HMOVP1,#0FHMOVIE,#81H；CPU和外部中断0开中断SJMP$ORG0080H；读键值中断程序FZH：SETBRS0；选择第1组工作寄存器MOVP1,#0F0H；设P1.0P1.3输出0MOVA,P1；读P1口ANLA,#0F0H；屏蔽低4位，保留高4位MOVB,A；P1.4P1.7的值存B,MOVP1,#0FH；反转设置，设P1.4P1.7输出0MOVA,P1ANLA,#0FH；屏蔽高4位，保留低4位ORLA,B；与P1.4P1.7的值相或，形成键码MOVB,AMOVR0,#00H；置键号初值MOVDPTR,#TAB;LOOP:MOVA,R0MOVCA,A+DPTR；取键码值CJNEA,B,NEXT2；与按键值相比较，不相等，继续SJMPRR0；相等返回，键码值在A中NEXT2:INCR0；键值加1CJNER0,#10H,LOOP；是否到最后一个键RR0:CLRRS0；恢复第0组工作寄存器RETITAB:DB0EEH,0EDH,0EBH,0E7H；0，1，2，3的键码值DB0DEH,0DDH,0DBH,0D7H；4，5，6，7的键码值DB0BEH,0BDH,0BBH,0B7H；8，9，10，11的键码值DB07EH,07DH,07BH,077H；12，13，14，15的键码值,8.2显示器接口,8.2.1LED显示器的结构与原理,8.2.2LED静态显示方式,显示子程序如下：功能：把数据从显示缓冲区送到数码管。入口：要显示的数放在以DIS0为首的8个单元中。出口：把预置的数输出以更新原有的显示。DIR：SETBRS0；保护第0组工作寄存器PUSHACC；保护现场PUSHDPHPUSHDPLMOVR2，08H；显示8个数码管MOVR0，DIS7；显示缓冲区末地址送入R0DL0：MOVA，R0；取要显示的数作查表偏移量MOVDPTR，TAB；指向字形表首MOVCA，ADPTR；查表得字形码MOVSBUF，A；发送显示,DL1：JNBTI，DL1；等待发送完一帧CLRTI；清中断标志，准备继续发送DECRO；更新显示单元DJNZR2，DL0；重复显示所有数码管CLRRS0；恢复使用第0组工作寄存器POPDPL；恢复现场POPDPHPOPACCRETTAB：DB0COH，0F9H，0A4H，0BOH，99H；0，1，2，3，4DB92H，82H，0F8H，80H，90H；5，6，7，8，9DB88H，83H，0C6H，0A1H，86H；A，B，C，D，EDB8EH，0BFH，8CH，0FFH；F，P，暗,8.2.3LED动态显示方式,图8-8扫描式显示电路,这种工作方式是分时轮流选通数码管的公共端，使得各个数码管轮流导通，即各数码管是由脉冲电流导电的（循环扫描一次的时间一般为10ms）。当所有数码管依次显示一遍后，软件控制循环，使每位显示器分时点亮。例如，如果要显示“123DEF”时，位选码、段选码扫描一遍的相应显示状态如表8-2所示。,本段程序中，设CWR为8255控制口地址，POA为A口地址，POC为C口地址。DIS0DIS5是片外显示缓冲区，共6个单元对应6个数码管。,程序清单如下：MOD：PUSHACC；保护现场PUSHDPHPUSHDPLMOVR0，CWR；指向8255控制口MOVA，82H；设置8255工作方式字MOVXR0，A；设A口、C口为基本输出方式DIR：MOVR0，DIS5；指向显示缓冲区首单元MOVR6，20H；选中最左数码管MOVR7，00H；设定显示时间MOVDPTR，TAB；指向字形表首地址DIR1：MOVA，00HMOVR1，POC；指向8255C口（位选口）MOVXR1，A；关断显示MOVXA，R0；取要显示的数MOVCA，ADPTR；查表得字形码。MOVR1，POA；指向8255A口（字形口）MOVXR1，A；送字形码,MOVA，R6；取位选字MOVR1，POC；指向位选口MOVR1，A；送位选字HERE：DJNZR7，HERE；延时INCR0；更新显示缓冲单元CLRCMOVA，R6RRCA；位选字右移MOVR6，AJNCDIR1；未扫描完继续循环POPDPL；恢复现场POPDPHPOPACCRETTAB：DB3FH，06，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07；07DB7FH，6FH，77H，7CH，39H，5EH，79H，71H；80FH,824液晶显示器概述,1段码型液晶模块2点阵字符液晶模块3点阵图形液晶模块本节将介绍一种较容易学习，使用也较广泛的字符型液晶显示模块LCM。,825字符型液晶显示模块LCM的组成及原理,与指令控制有关的主要部件如下：1.地址指针计数器AC：AC是显示数据寄存器DDRAM和字符发生器CGRAM共同的地址指针计数器。2.DDRAM显示数据存储器存放LCD当前要显示的数据。3.CGROM字符产生器ROMCGROM字符产生器的ROM中存放已经固化好的字符库。4.CGRAM字符产生器RAMCGRAM字符产生器的RAM可存放8个用户设计的58点阵图型。5.忙碌标志触发器BFBF指示LCD是否正在作内部处理工作，在写指令前，必须先检查BF标志。,826液晶显示模块LCM引脚及说明,一个典型LCM各引脚的名称及功能如下。1脚VSS电源地；2脚VCC5V；3脚VO液晶电源（调节显示对比度）；4脚RS寄存器选择端，当RS为0，选择指令寄存器；当RS为1，选择数据寄存器；5脚R/W读写控制信号，当R/W为0，选择写操作；当R/W为1，选择读操作；由RS和R/W控制读写操作的格式如表104所示。表104RS和R/W控制读写操作的格式RSR/W操作00写指令寄存器01读忙标志位BF和地址计数器AC到D0D710写数据寄存器11读数据寄存器6脚E使能控制端，E是正脉冲信号（脉冲宽度为0.5微妙左右），下降沿有效；7脚14脚DB0DB78位数据总线；不同厂家15和16脚的设置不同，具体设置情况，要查看型号说明书。,827LCM的指令,表85LCM指令一览表指令名称控制信号控制代码RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清除屏幕0000000001归位000000001*输入方式00000001I/DS显示状态0000001DCB光标/画面移位000001S/CR/L*工作方式00001DLNF*CGRAM地址设置0001A5A4A3A2A1A0DDRAM地址设置001A6A5A4A3A2A1A0标志/地址计数器01BFA6A5A4A3A2A1A0写数据10数据读数据11数据,828LCM的复位及初始化,在LCM内部有一个复位电路，上电即可自动复位，复位后默认状态如下：1）清除显示；2）功能设定为：8位数据长度，单行显示，57点阵字符；3）显示屏、光标、闪烁功能均为关闭；4）输入模式为：AC地址自动加1，显示屏不移动。如果采用指令进行热启动，使用LCM的一般操作步骤如下：1）写入指令代码30H或38H；2）延时4.1ms；3）写入指令代码30H或38H；4）延时100S;5）写入指令代码30H或38H:6）读取BF标志位，如果为1则等待，为0执行下一条指令；如果电源符合要求，或者已经用指令进行了热启动，则可直接执行功能初始化指令，通常为如下几步：1）工作方式设置指令，0011NFxx；2）清除显示，01；3）设定输入方式，000001I/DS;4）设置显示状态指令，00001DCB。,829LCM的接口及应用举例,以AT89S51单片机为主机，实现与字符型LCM的接口，编程显示2行字母数字，第一行显示“WELCOMETO”，第二行显示“OURUNIVERSITY”。此例中的LCM为202显示模块。主机频率为6MHz，接口电路如图812所示。要求设定为2行显示，8位数据长度，57点阵字型。图812接口电路原理图图812接口电路原理图,编程如下。RSBITP2.0;寄存器选择信号R/WBITP2.1；读写选择信号EBITP2.2；使能控制ORG0000HLJMPMAINORG60HMAIN:MOVSP,#60H；设堆栈指针LCALLINIT；调LCM初始化程序LCALLFIRST；调设定显示地址为第一行第一个位置的子程序MOVDPTR,#TAB1；设置第一行字符的首地址指针LCALLDISPLAY；调用显示字符程序LCALLSECOND；调设定显示地址为第二行第一个位置的子程序MOVDPTR,#TAB2；设置第二行字符的首地址指针LCALLDISPLAY；调用显示字符程序SJMP$,；LCM初始化程序INIT:LCALLDELAY1；调延时5ms子程序,省略LCALLDELAY1MOVA,#30HMOVP2,#11111000B；置E、RS、R/W为0NOPSETBE；置E为高MOVP0,A；写入指令代码CLRE；置E为低LCALLDELAY1；延时5ms子程序，省略MOVA,#30HMOVP2,#11111000B；置E、RS、R/W为0NOPSETBE；置E为高MOVP0,A；写入指令代码CLRE；置E为低LCALLDELAY2；延时120s子程序，省略MOVA,#30HMOVP2,#11111000B；置E、RS、R/W为0NOP；延时,SETBE；置E为高MOVP0,A；写指令CLRE；置E为低LCALLDELAY2；延时120sMOVA,#38H；功能设置为2行显示，8位接口，57点阵ACALLWRC；判读BF和写命令MOVA,#01H；清除显示ACALLWRCMOVA,#06H；设置输入方式为AC为加1计数器，光标右移ACALLWRCMOVA,#0CH；设置显示状态为开显示，不显示光标，不闪烁ACALLWRCRET,；判读BF和写命令WRC：ACALLBUSY；调判读BF子程序MOVP2,#11111000B；置E、RS、R/W为0，准备写NOPSETBE；置E为高MOVP0,A；写入指令代码CLRE；置E为低RETBUSY:PUSHACCW:MOVP2,#11111010B；RS=0,R/W=1,E=0，准备读数据NOPSETBEMOVA,P0；读BF和AC值JBACC.7,W；BF不为0，等待CLREPOPACCRET,；写显示数据子程序WRTD:ACALLBUSYMOVP2,#11111100B;RS=1,R/W=0,E=0,准备写数据SETBEMOVP0,ACLRELCALLDELAY2RET；显示字符程序DISPLAY:MOVR1,#00NEXT:MOVA,R1MOVCA,A+DPTR；将DPTR所指的字符码逐一送到LCD显示CJNEA,#21H,DSL；到结束符“！”返回，否则继续显示RETDSL:LCALLWRTD；调显示数据子程序INCR1SJMPNEXT,FIRST:MOVA,#10000000B；DDRAM的地址设为80H，即要显示的字符从第一行的第一个位置开始LCALLWRCRETSECOND:MOVA,#11000000B；DDRAM的地址设为C0H，即要显示的字符从第二行的第一个位置开始LCALLWRCRETTAB1:DB“WELCOMETO”；LCD第1行显示的字符串DB“!”；结束码为“!”TAB2:DB“OURUNIVERSITY”；LCD第2行显示的字符串DB“!”；结束码为“!”END,8.3数模转换接口,8.3.1DAC电路原理,8.3.2DA转换器的主要技术指标,1DA建立时间（SettingTime）2DA转换精度(Accuracy)3分辨率(Resolution),8.3.3并行DA转换器,1DAC0832的引脚功能,2DAC0832的原理结构,图8-15DAC0832原理结构框图,3DAC0832的应用,图8-160832按单缓冲方式与AT89S51连接图,根据图8-16的电路，可以编出多种波形输出的DA转换程序，例如要得到图8-17的4种波形，则程序如下：,锯齿波START：MOVDPTR，#7FFFH；选中DAC0832MOVA，00HLP：MOVXDPTR，A；向0832输出数据INCA；累加器值加1SJMPLP三角波START：MOVDPTR，7FFFH；选中DAC0832MOVA，00HUP：MOVXDPTR，AINCAJNZUP；上升到A中为FFHDECADOWN：DECAMOVXDPTR，AJNZDOWN；下降到A中为00HINCASJMPUP；重复,矩形波START：MOVDPTR，7FFFHLP：MOVA，dataH；置输出矩形波上限MOVXDPTR，ALCALLDELH；调高电平延时程序，省略MOVA，dataL；置输出矩形波下限MOVXDPTR，ALCALLDELL；调低电平延时程序，省略SJMPLP；重复SJMPL2,梯形波START：MOVDPTR，7FFFHL1：MOVA，dataL；下限送AUP：INCAMOVXDPTR，ACJNEA,#dataH,L3；与上限比较L3：JCUPDOWN：LCALLDEL；调上限延时程序，省略L2：DECAMOVXDPTR，ACJNEA,#dataL,L4；与下限比较L4：JCL1SJMPL2,8.3.4串行D/A转换器,1.TLC5620的引脚功能图8-19TLC5620的引脚图,2.TCL5620的结构与工作原理,TLC5620有4路结构完全相同的8位电压输出数模转换器，每一路的原理框图与DAC0832类似。它的11位串行数据包括8位数据、2个DAC通道选择位、1个输出增益选择位。TLC5620输出电压VOUT的计算公式如下：,式中：Vref是参考电压，CODE是串行输入的数字量（0255），RNG是串行输入的倍压控制位，取值为0或1。,3TLC5620的时序,图10-22TLC5620工作时序图,图8-19TLC5620工作时序图,4应用实例利用TLC5620进行D/A转换，在A、B通道分别产生三角波和方波，该方波与三角波幅度相等、周期相同。例题连线图如图8-20所示。,图8-20TLC5620与单片机接口原理图,SCLABITP1.7；时钟线SDAABITP1.6；数据线SANBIT10H；三角波升、降标志位，为0时表示下降FANBIT11H；方波高、低电平标志位，为0时表示低电平LOADBITP3.5；数据控制线LDACBITP3.4；DAC更新控制线VOUTADATA30H；A通道数据暂存单元VOUTBDATA31H；B通道数据暂存单元ORG0000HAJMPMAINORG0100HMAIN:MOVSP,#60HNOPCLRSCLACLRSDAA,SETBLOADSETBLDACMOVR3,#0A2H;三角波的半周期计数器CLRSAN;三角波幅度递增递减标志位,初始化为0时，表示下降MOVVOUTA,#00H;三角波瞬态电压值存储器MOVR5,#0A2H;方波的半周期计数器CLRFAN;方电平标志位,初始化为0，表示低电平MOVVOUTB,#00H;方波高低电平电压值存储器，其幅度与三角波幅度相等DACHANG:;D/A转换程序开始MOVR1,#01H;选择通道A输出（三角波），2倍增益MOVR2,VOUTALCALLDAC5620；调用D/A转换子程序DJNZR3,CONTINUEA;判断三角波是否上升(或下降)到峰点(或谷点)MOVR3,#0A2HCPLSAN;如果已经达到峰点(或谷点)则改变幅度递增或递减标志,CONTINUEA:JBSAN,CONTINUEB;判断当前处于上升还是下降状态DECR2SJMPCONTINUECCONTINUEB:INCR2CONTINUEC:MOVVOUTA,R2;保存R2的值MOVR1,#03H;选择通道B输出（方波），2倍增益MOVR2,VOUTBLCALLDAC5620DJNZR5,CONTINUED;判断方波是否应该改变电平状态MOVR5,#0A2HCPLFAN;改变方波电平标志位,CONTINUED:JBFAN,CONTINUEE;根据方波高低电平标志位决定输出状态DECR2SJMPCONTINUEFCONTINUEE:INCR2MOVR2,#00HCONTINUEF:MOVVOUTB,R2;保存R2的值使VOUTB继续用于方波瞬态电压计算LJMPDACHANG;周期地进行转换，形成三角波和方波的周期信号；D/A转换子程序入口：R1，控制字；R2，数据字DAC5620:MOVA,R1；准备发控制字CLRSCLALCALLSENDBYTE,MOVA,R2；准备发数据字CLRSCLALCALLSENDBYTECLRLOADSETBLOADCLRLDACSETBLDACRETSENDBYTE:;发送时序要求中的一个字节MOVR7,#08SEND:SETBSCLARLCAMOVSDAA,CCLRSCLADJNZR7,SENDRET,8.4