第8章 MCS-51单片机并行IO口及扩展

1、单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束教学目标教学目标8.1 8.1 接口概述接口概述8.2 MCS-518.2 MCS-51单片机内部并行单片机内部并行I/OI/O端口端口 8.3 I/O8.3 I/O口应用口应用数码管显示技术数码管显示技术8.8.4 4 I/O I/O口应用口应用按键、键盘技术按键、键盘技术8.8.5 5 I/O I/O口应用口应用I/OI/O接口扩展技术接口扩展技术本章小结本章小结思考题与习题思考题与习题单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束教学目标教学目标 1. 了解了解接口的概念、作用，区分接口和端口的不同。接口的概念、作用，区分接口和端口的不同。

2、2. 了解了解MCS-51单片机单片机P0、P1、P2、P3四个端口内四个端口内部结构，部结构，掌握各个端口功能特性掌握各个端口功能特性。 3. 掌握掌握MCS-51单片机端口三个不同操作方式：输单片机端口三个不同操作方式：输出数据方式、读端口数据方式、读引脚方式。出数据方式、读端口数据方式、读引脚方式。 4. 了解了解并行并行IO接口芯片接口芯片8255内部结构及工作原理，内部结构及工作原理，掌握掌握8255 编程应用。编程应用。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束8.1 8.1 接接 口口 概概 述述3二、二、 接口与端口接口与端口一、一、 为什么需要为什么需要I/OI/O接口接

3、口三、三、 接口电路主要功能接口电路主要功能四、四、 缓冲与锁存缓冲与锁存五、五、 数据传送方式数据传送方式单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束4CPU存储器存储器CPUI/O设备设备接口电路接口电路对对CPU和外部设备之间的和外部设备之间的数据传送数据传送进行协调进行协调一、一、为什么需要为什么需要I/OI/O接口接口单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束5二、二、I/OI/O接口与接口与I/OI/O端口端口CPUCPU通过端口通过端口地址就可以对地址就可以对端口中的数据端口中的数据进行读写。进行读写。I/OI/O端口：端口：I/OI/O接口：接口：常指常指I/OI/O接口

4、中接口中带有端口地址的寄存器或缓冲器带有端口地址的寄存器或缓冲器指指CPUCPU和外设之间的和外设之间的I/OI/O接口芯片接口芯片关系：关系：一个外设通常有一个一个外设通常有一个I/OI/O接口，接口，一个一个I/OI/O接口可以有多个接口可以有多个I/OI/O端口。端口。数据口数据口命令口命令口状态口状态口可能不全可能不全有，但至有，但至少有一个少有一个单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 给每个端口一个编号，称为外设给每个端口一个编号，称为外设I/O端口端口编址编址技术技术单独编址单独编址统一编址统一编址思考：一个思考：一个I/OI/O接口可以有多个接口可以有多个I/OI/O端

5、口，如何区分各个端口呢？端口，如何区分各个端口呢？单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束单独编址：单独编址：端口地址端口地址和存储器单元地址分别编址，相互独立。和存储器单元地址分别编址，相互独立。不占用存储器地址。不占用存储器地址。需要有专用的需要有专用的I/OI/O指令。指令。例：例：Z80CPUZ80CPU存储器操作存储器操作： 1IORQ0MREQ地址范围：地址范围：00000000H HFFFFHFFFFH端口操作：端口操作： 1MREQ0IORQ地址范围：地址范围：0000H HFFHFFHMCS51MCS51单片机单片机没有专用没有专用I/OI/O指令指令特点：特点：单片机

6、原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束将将端口地址端口地址和存储器统一进行编址和存储器统一进行编址，端口地址占，端口地址占用部分存储器单元地址。用部分存储器单元地址。访问存储器与访问存储器与I/OI/O端口指令共用。端口指令共用。外设端口地址安排灵活，数量不受限制。外设端口地址安排灵活，数量不受限制。地址被占用的存储器单元不能使用。地址被占用的存储器单元不能使用。MCS51MCS51单片机单片机属于这种编址方式属于这种编址方式统一编址：统一编址：单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束&A8A15具体哪个具体哪个I/O端口工作，端口工作，还需由低还需由低8位地址决定。位地址决定。存储器

7、中的存储器中的FF00HFFFFH单元将不能使用单元将不能使用。FFH00例：例：MCS-51CPUMCS-51CPU寻址范围：寻址范围：存储器地址：存储器地址：00000000H HFEFFHFEFFH00000000H HFFFFHFFFFHI/OI/O端口地址：端口地址：FF00HFF00HFFFFHFFFFH0100H-FEH1110单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束10三、三、接口电路主要作用接口电路主要作用1）实现不同外设的实现不同外设的速度匹配速度匹配。2）改变数据的改变数据的传输方式传输方式。3）改变信号的改变信号的性质和电平性质和电平。单片机原理及其接口技术主目录

8、上一页下一页结 束111）数据锁存）数据锁存CPU接口接口CS数据在数据总线上停留的时间十分短暂数据在数据总线上停留的时间十分短暂8051单片机的单片机的4个并行个并行I/O口口输出锁存输出锁存！四、四、缓冲与锁存缓冲与锁存设备设备O/I 输出端的状态不随输入端的状态变化而变化，输出端的状态不随输入端的状态变化而变化，状态状态一直一直保持保持到下一个锁存允许时才更新到下一个锁存允许时才更新。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束2）数据缓冲）数据缓冲四、四、缓冲与锁存缓冲与锁存 输入信号虽然已经准备好，输入信号虽然已经准备好，受到受到隔离隔离而不能送到输出而不能送到输出端，在特定信号控

9、制下才能送到输出端。端，在特定信号控制下才能送到输出端。T/C方式方式2的逻辑结构图的逻辑结构图CPU接口接口CS外设数据准备好后不能直接送入总线，以防造成数据冲突外设数据准备好后不能直接送入总线，以防造成数据冲突设备设备O/I8051单片机的单片机的4个并行个并行I/O口口输入缓冲输入缓冲！单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束13五、五、数据传送方式数据传送方式1.1.同步传送：同步传送：无条件直接传送。无条件直接传送。2.2.异步传送：异步传送：查询传送。查询传送。3.3.中断传送：中断传送：利用中断功能传送。利用中断功能传送。4.4.DMADMA传送：传送：不通过不通过CPUC

10、PU，由由DMADMA控制器控制，直接控制器控制，直接在外设之间传送数据。在外设之间传送数据。MCS-51MCS-51具备具备的传送方式的传送方式单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束教学目标教学目标8.1 8.1 接口概述接口概述8.2 MCS-518.2 MCS-51单片机内部并行单片机内部并行I/OI/O端口端口 8.3 I/O8.3 I/O口应用口应用数码管显示技术数码管显示技术8.8.4 4 I/O I/O口应用口应用按键、键盘技术按键、键盘技术8.8.5 5 I/O I/O口应用口应用I/OI/O接口扩展技术接口扩展技术本章小结本章小结思考题与习题思考题与习题单片机原理及其

11、接口技术主目录上一页下一页结 束158.2 MCS-51单片机内部单片机内部并行并行I/O端口端口 8.2.1 端口的功能描述端口的功能描述8.2.2 端口的内部结构端口的内部结构8.2.3 应用举例应用举例单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束地址总线(AB)805187518031P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3 .0P3 .1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7PS ENEAALERST用户I/O控制总线(CB)锁存器P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0

12、.1P0.0ALEA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0VCCVSS数据总线(DB)(a)(b)P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD、 P3 .0TXD、 P3 .1INT0、 P3.2INT1、 P3.3T0 、 P3.4T1 、 P3.5WR 、 P3.6RD 、 P3.7XTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.08051

13、8751803112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221VCCVSSP0口口(3932脚脚)：P2口口(2128脚脚)： 8位通用位通用I/O口、地址口、地址/数据复用口，数据复用口，漏极开路型，不带上拉电阻，驱动漏极开路型，不带上拉电阻，驱动 能力最强能力最强 8位通用位通用I/O口、配合口、配合P0输出地址输出地址高八位，带上拉电阻高八位，带上拉电阻8.2.1 端口的功能描述端口的功能描述单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束地址总线(AB)805187518031P1.7P1.6

14、P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3 .0P3 .1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7PS ENEAALERST用户I/O控制总线(CB)锁存器P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ALEA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0VCCVSS数据总线(DB)(a)(b)P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD、 P3 .0TXD、 P3 .1INT0、 P3.2INT

15、1、 P3.3T0 、 P3.4T1 、 P3.5WR 、 P3.6RD 、 P3.7XTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.080518751803112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221VCCVSSP1口口(18脚脚) ： P3口口(1017脚脚) ：8位通用位通用I/O口、带上拉电阻口、带上拉电阻 8位通用位通用I/O口、带上拉电阻口

16、、带上拉电阻每个引脚具有第二功能每个引脚具有第二功能8.2.1 端口的功能描述端口的功能描述单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束18一一.PO.PO口口8.2.2端口的内部结构端口的内部结构u P0P0口是一个三态双向口口是一个三态双向口, , 可作为通用可作为通用I/OI/O接口接口, , 也可作为也可作为地地址址/ /数据数据分时复用口。分时复用口。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束19端口三种不同操作方式：端口三种不同操作方式： 输出数据方式输出数据方式读端口数据方式读端口数据方式读引脚方式读引脚方式(1)P0(1)P0口作为通用口作为通用I/OI/O口使用口使用单

17、片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束20输出数据方式输出数据方式MOV P0，AMOV P0，#dataANL P0，AXRL P0，#data所有所有端口操作指令端口操作指令均可从端口输出数据。均可从端口输出数据。00单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束u 在在CPUCPU向端口输出数据时向端口输出数据时, , 对应的对应的控制信号为控制信号为0 0, , 转换开转换开关把输出级与锁存器端接通关把输出级与锁存器端接通, , 同时因与门同时因与门3 3输出为输出为0 0使使V2V2截止截止, , 此时此时, , 输出级是漏极开路电路输出级是漏极开路电路。 单片机原理及其接口技

18、术主目录上一页下一页结 束u 使用时注意使用时注意: : 在输出数据时在输出数据时, , 由于由于V2V2截止截止, , 输出级是漏极开路电输出级是漏极开路电路路, , 要使要使“1”1”信号正常输出信号正常输出, , 必须外接上拉电阻必须外接上拉电阻。 单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束24读端口数据方式读端口数据方式MOV A，P0MOV R1，P0MOV 20H，P0MOV R1，P0仅对仅对端口锁存器中的数据端口锁存器中的数据进行读入进行读入00单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束25读端引脚方式读端引脚方式 为了正确

19、为了正确读入端口引脚数据，须先使读入端口引脚数据，须先使V1、V2管截止管截止，而后读入。，而后读入。0001应注意应注意 ，当作输入端口，当作输入端口使用时，应先对该口写入使用时，应先对该口写入“1 1”使场效应管使场效应管T2T2截止，截止，防场效应管处于导通状态，防场效应管处于导通状态，会将输入的高电平拉成低会将输入的高电平拉成低电平，从而引起误读。电平，从而引起误读。 单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束26例如读例如读P0P0口低口低4 4位引脚线上的信号：位引脚线上的信号： MOV P0,#0FHMOV P0,#0FH MOV A,P0 MOV A,P0 单片机原理及其接

20、口技术主目录上一页下一页结 束输出数据方式输出数据方式MOV P1，AMOV P1，#data读端口数据方式读端口数据方式MOV A，P1MOV R1，P1读引脚方式，先写读引脚方式，先写“1”读读P1口低口低4位引脚线上的信号：位引脚线上的信号： MOV P1,#0FH MOV A,P1 单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束u此时可分为两种情况：此时可分为两种情况： 一种是从一种是从P0P0口口输出输出地址或数据地址或数据 另一种是从另一种是从P0P0口口输入输入数据。数据。1 12 23 34 4(2)P0(2)P0口作为口作为地址地址/ /数据总线数据总线使用使用单片机原理及其

21、接口技术主目录上一页下一页结 束(2)P0(2)P0口作为口作为地址地址/ /数据总线数据总线使用使用单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束1 12 23 34 4u在访问片外存储器需从在访问片外存储器需从P0P0输出地址或数据输出地址或数据信号信号时时, , 控制信号应控制信号应为高电平为高电平1 1, , 使转换开关使转换开关MUXMUX把反把反向器向器4 4的输出端与的输出端与V1V1接通接通, , 同时把与门同时把与门3 3打开。打开。 单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束1 12 23 34 4u从从P0P0口送出地址后，又从口送出地址后，又从P0P0口接收数据，口

22、接收数据，输入输入数数据类似于从据类似于从P0P0口读引脚。口读引脚。 单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束32读取片外读取片外RAM的的2050H单元内容到累加器单元内容到累加器MOV DPTR,#2050HMOVX A，DPTR；执行此指令执行此指令,P3.7引脚上输出引脚上输出/RD 有效信号有效信号(低电平低电平)，DPTR包含包含16位地址信息由位地址信息由P0（低（低8位）、位）、P2口（高口（高8位）提供，数据由位）提供，数据由P0口输口输入到累加器。入到累加器。20H50H2050H累加器累加器AXX单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束33Q二二.P1.P1

23、口口单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束34Qu P1P1口为准双向口。它在结构上与口为准双向口。它在结构上与P0P0口的口的区别在于区别在于输出驱动部输出驱动部分分, , 其输出驱动部分由场效应管其输出驱动部分由场效应管V1V1与内部上拉电阻组成。与内部上拉电阻组成。 当某位输出高电平时当某位输出高电平时, , 可以提供拉电流负载可以提供拉电流负载, , 不必象不必象P0P0口那口那样需要外接电阻样需要外接电阻。 单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束35Qu 从功能上看从功能上看P1P1只有一种功能（对只有一种功能（对MCS51MCS51子系列）子系列）, , 即即通用输

24、入输出通用输入输出I/OI/O接口接口, , 具有具有输出、读端口、读引脚操输出、读端口、读引脚操作作3 3种工作方式种工作方式, , 每每1 1位口线能独立地用作输入或输出线。位口线能独立地用作输入或输出线。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束36三三.P2口口 P2P2口的位结构比口的位结构比P1P1多了一个转换控制部分，当多路开多了一个转换控制部分，当多路开关关MUXMUX倒向下时，倒向下时，P2P2口作通用口作通用I/OI/O口，口，具有具有输出、读端口、输出、读端口、读引脚操作读引脚操作3 3种工作方式种工作方式 ；单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束37三三.P

25、2口口 当扩展片外存贮器时，当扩展片外存贮器时，MUXMUX开关打向上，开关打向上，P2P2口作口作高八位地址线高八位地址线输出高八位地址信号。输出高八位地址信号。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束38 四四.P3.P3口口 P P3 3口作通用口作通用I/OI/O口，口，具有具有输出、读端口、读引脚操输出、读端口、读引脚操作作3 3种工作方式种工作方式，内部结构中增加了第二输入，内部结构中增加了第二输入/ /输出功能。输出功能。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束P3口各位的第二功能口各位的第二功能引脚引脚第二功能第二功能功功 能能 说说 明明 P3.0RXD串行数据输

26、入端串行数据输入端 P3.1TXD串行数据输出端串行数据输出端 P3.2INT0外部中断外部中断0中断请求信号输入端中断请求信号输入端P3.3INT1外部中断外部中断1中断请求信号输入端中断请求信号输入端P3.4T0定时定时/计数器计数器0外部计数脉冲输入端外部计数脉冲输入端P3.5T1定时定时/计数器计数器1外部计数脉冲输入端外部计数脉冲输入端P3.6WR片外片外RAM写选通信号输出端写选通信号输出端 P3.7RD片外片外RAM读选通信号输出端读选通信号输出端 单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 例例8.8.1 1、P1.4P1.4P1.7P1.7接有四接有四个发光二极管，个发光

27、二极管，P1.0P1.0P1.3P1.3接有四个开关，将接有四个开关，将P1.0P1.0P1.3P1.3所接的开关状态反映到发光二极管上所接的开关状态反映到发光二极管上8.2.3 应用举例应用举例单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束41 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100HMAIN: MOV P1,#0FH ;高四位全灭，低四位输入线送高四位全灭，低四位输入线送“1”， ABC: MOV A,P1 ;读读P1口引脚开关状态，并送入口引脚开关状态，并送入A SWAP A ;低四位开关状态换到高四位低四位开关状态换到高四位 MOV P1,A ;从从P1口输出口输出

28、ORL P1,#0FH ;高四位不变，低四位送高四位不变，低四位送“1”， SJMP ABC ;循环执行循环执行END a、汇编程序设计、汇编程序设计单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束b、C51程序设计程序设计单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束教学目标教学目标8.1 8.1 接口概述接口概述8.2 MCS-518.2 MCS-51单片机内部并行单片机内部并行I/OI/O端口端口 8.3 I/O8.3 I/O口应用口应用数码管显示技术数码管显示技术8.8.4 4 I/O I/O口应用口应用按键、键盘技术按键、键盘技术8.8.5 5 I/O I/O口应用口应用I/OI/O接

29、口扩展技术接口扩展技术本章小结本章小结思考题与习题思考题与习题单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束8.3 I/O口应用口应用数码管显示技术数码管显示技术8.3.1 LED数码管数码管的结构原理的结构原理8.3.2 LED数码管译码方法数码管译码方法8.3.3 LED数码管数码管的显示方式的显示方式单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 8.38.3 I/OI/O口应用口应用数码管显示技术数码管显示技术8.3.1 LED数码管的数码管的结构原理结构原理 LED显示器的外形结构如图8.10（a）所示，它由8个(或7个)发光二极管构成，

30、可用来显示09、A、B、C、D、E、F、及小数点“.”等字符。其中把各二极管的阴极连接在一起，称为共阴极数码管，把各二极管的阳极连接在一起，称为共阳极数码管，如图8.10（b）、（C）所示。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 (b)共阴极 (c)共阳极 (a)外形结构图8.10 七段LED显示器单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束48 0 0 1 1 1 1 1 1 3fh dp g f e d c b a abcdefgdpcdedp12345678910abfgcomcomabcefcomgd显示”0”,字形码为3fh.单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束4

31、9abcdefgdp12345678910abfgcomcomabcefgdp g f e d c b a 0 0 0 0 0 1 1 0 06h 显示”1”,字形码为06h.d单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束50显示显示”2”,字形码为字形码为5bh.(b)dpcomabcdefgdpcde12345678910comcomabcefgdp g f e d c b a 0 1 0 1 1 0 1 1 5bh dLED数码管的ga七个发光二极管因加正电压而发亮，因加零电压而不能发亮，不同亮暗的组合就能形成不同的字形，这种组合称之为字形码(段码)，如显示”0”,字形码为3fh.单片

32、机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束表8.2 LED显示器的字形(段)码表显示字符显示字符字形码字形码显示字符显示字符字形码字形码共阴极共阴极共阳极共阳极共阴极共阴极共阳极共阳极0 03FH3FHCOHCOHA A77H77H88H88H1 106H06HF9HF9HB B7CH7CH83H83H2 25BH5BHA4HA4HC C39H39HC6HC6H3 34FH4FHBOHBOHD D5EH5EHA1HA1H4 466H66H99H99HE E79H79H86H86H5 56DH6DH92H92HF F71H71H8EH8EH6 67DH7DH82H82H40H40HBFHBFH7

33、 707H07HF8HF8HP P73H73H8CH8CH8 87FH7FH8OH8OHP.P.F3HF3H0CH0CH9 96FH6FH9OH9OH熄灭熄灭00H00HFFHFFH单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束1.1.软件查表法软件查表法在程序中安排一张显示字符段码表,采 MOVC用软件查表。段码表应根据硬件电路中使用的数码管的极性和显示字符的需要而设定，设显示代码表首地址为LEDTAB，程序设计如下：abcdefghP1口89C51GND图8.11 一位LED静态显示图8.3.2 LED数码管译码方法数码管译码方法单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束DISP: M

34、OV A，data ；显示字符送；显示字符送A MOV DPTR，LEDTAB ；DPTR表首地址表首地址 MOVC A，ADPTR ；查段码表；查段码表 MOV P1，A ；显示段码送；显示段码送P1口口abcdefghP1口89C51GNDLEDTAB：DB3FH, 06H, 5BH, 4FH,;共阴极字型码表共阴极字型码表单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 2. 硬件译码法硬件译码法 硬件译码是用译码器把要显示的字符转换成显示代码。已有专用芯片，可把4位二进制数转换成对应的显示代码。例如Motorola公司生产的MC14495就是一种CMOS型七段十六进制-BCD码锁存译码驱

35、动器。如图8.12所示。除MC14495外，还有MC14493、MC14499、74LS47/48/49等，用户使用时请参阅有关器件手册。 单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束MC14495289C51P10P11P12P13P16P17 ABCDLEabcdefgabcdefgABCDLEabcdefgabcdefg图 8.12 专用硬件译码器显示电路图单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 8.3.3 LED显示器的显示方式显示器的显示方式 AT89C51单片机对LED数码管的显示控制可以分为静态和动态两种方式。1. 静态显示静态显示 各LED数码管的共阴或共阳极连接在一

36、起接地或接+5V，每位的段选线（adp)分别与一个8位并行I/O口相连。静态显示的特点是各LED数码管能稳定地同时显示各自字形。静态显示典型连接电路如图8.13所示。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束a b c d e f g hCOMI/O(1)a b c d e f g hCOMI/O(2)a b c d e f g hCOMI/O(3)a b c d e f g hCOMI/O(n)VCC/GND图8.13 静态显示典型连接电路图单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束2.动态显示动态显示 各LED数码管的段选线(adp)连接在一起，由一个8位I/O口控制，公共端分别用

37、一根I/O线单独控制。动态显示是各LED轮流地一遍一遍显示各自字符，因人的视觉暂留而使人看到的似乎是所有LED在同时显示不同字符。为稳定地显示，每位LED显示的时间为15ms。8位LED动态显示电路如图8.14所示。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束图8.14 8位LED动态显示电路图例例8.2 在在8位位数码管上显示从左向右不断循数码管上显示从左向右不断循环移动的字符环移动的字符“8” ，显示间隔，显示间隔1s。8位共阳数码管位共阳数码管动态扫描显示动态扫描显示P0口送字型码口送字型码P2口送字位码口送字位码P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23

38、P24P25P26P2712U6:A74LS0456U6:C74LS041312U6:D74LS041110U6:E74LS0498U6:F74LS0412U7:A74LS0434U7:B74LS041312U7:D74LS04P0口字型码口字型码P2口送字位码，经过非门口送字位码，经过非门学习板使用共阳数学习板使用共阳数码管，字型码用反码管，字型码用反码码共阳数码管的共阳数码管的COM端为端为“1”电电平点亮。字位码反相器后，连接平点亮。字位码反相器后，连接COM端。字位驱动特性是：端。字位驱动特性是：“0亮亮1不亮不亮”。 单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束61a、汇编程序设计

39、、汇编程序设计单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束62a、汇编程序设计、汇编程序设计单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束b、C51程序设计程序设计1单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束b、C51程序设计程序设计2单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束修改例修改例8.2程序程序 在在8位位数码管上显示数码管上显示从左从左向右向右不断循环移动的字符不断循环移动的字符“18” ，显，显示间隔示间隔1s。修改例修改例8.2程序程序 在在8位位数码管上稳定显示数码管上稳定显示字符字符“18” 。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束数码管上稳定显示数字数码管

40、上稳定显示数字“12345678”时候，不显时候，不显示的字段有余辉，如何消除称作消隐。示的字段有余辉，如何消除称作消隐。解决方法：在延时之后再次向字位码端送让数码解决方法：在延时之后再次向字位码端送让数码管全灭的字位码即可。管全灭的字位码即可。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束数码管上稳定显示数字数码管上稳定显示数字“12345678”时候，不显时候，不显示的字段有余辉，如何消除称作消隐。示的字段有余辉，如何消除称作消隐。解决方法：在延时之后再次向字位码端送让数码解决方法：在延时之后再次向字位码端送让数码管全灭的字位码即可。管全灭的字位码即可。单片机原理及其接口技术主目录上一页下

41、一页结 束教学目标教学目标8.1 8.1 接口概述接口概述8.2 MCS-518.2 MCS-51单片机内部并行单片机内部并行I/OI/O端口端口 8.3 I/O8.3 I/O口应用口应用数码管显示技术数码管显示技术8.8.4 4 I/O I/O口应用口应用按键、键盘技术按键、键盘技术8.8.5 5 I/O I/O口应用口应用I/OI/O接口扩展技术接口扩展技术本章小结本章小结思考题与习题思考题与习题单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束8.4 I/O 口应用口应用按键、键盘技术按键、键盘技术 键盘是单片机应用系统中使用最广泛的一种数据输键盘是单片机应用系统中使用最广泛的一种数据输入设

42、备。入设备。键盘是一组按键的组合。键盘是一组按键的组合。 按键通常是一种按键通常是一种常开型（也有常闭型的）常开型（也有常闭型的）按钮开关，按钮开关，常态下键的两个触点处于断开状态，按下键时它们才闭常态下键的两个触点处于断开状态，按下键时它们才闭合（短路）。合（短路）。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 非编码键盘键码由软件扫描产生。按组成结构又可分为独立式键盘和矩阵式键盘。无论是硬件结构还是软件设计都比较简单，故重点讨论矩阵式键盘的工作原理与程序设计。 通常，键盘有编码和非编码两种。 编码键盘通过硬件电路产生被按按键的键码和一个选通脉冲。选通脉冲可作为CPU的中断请求信号。这种键

43、盘使用方便，所需程序简单，但硬件电路复杂，常不被单片机采用。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 S1S4S3S2 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 89C51+5V图8.1 独立式键盘接口特点：每个按键占用一条I/O线，当按键数量较多时，I/O口利用率不高，但程序编制简单。适用于所需按键较少的场合。特点：电路连接复杂，但提高了I/O口利用率，软件编程较复杂。适用于需使用大量按键的场合。 89C51P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5V图8.2 矩阵式键盘接口单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束MCS51单片机键输入过程 8.4.1 键

44、盘控制流程单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 由于按键按下时的机械动作，在按键被按下或松开的瞬间，其输出电压会产生波动，称为键抖动。 为确保每按一次键单片机只进行一次处理，使键盘可靠地工作，必须消除按键抖动。消抖方法有硬件消抖和软件延时两种。键稳定键按下后沿抖动前沿抖动8.4.2 键盘接口和键输入软件中应解决的几个问题键盘接口和键输入软件中应解决的几个问题 1消除键抖动单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 （1）硬件消抖法：就是在键盘中附加去抖动电路，从根上消除抖动产生的可能性。右图所示电路实际上是由R-S触发器构成的单脉冲电路。当按钮开关按下时Q端输出低电平，当开关松开

45、时Q端恢复高电平，即输出一个负脉冲，以此消除抖动。/S /RQ/Q原理：基本RS触发器，/S0，Q1 /R0，Q0 抖动时，/R=/S=1,Q不变。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 （2）软件消抖法：键按下的时间与操作者的按键动作有关，约为十分之几到几秒不等。而键抖动时间与按键的机械特性有关，一般为510ms不等。软件消抖法即是采用延时（一般延时1020ms）的方法，以避开按键的抖动，即在按键已稳定地闭合或断开时才读出其状态。 100ms10ms10ms键抖动时间 软件消抖法延时区间示意图单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 因不小心同时按下两个或两个以上的按键，即发生

46、了窜键。8.4.2 键盘接口和键输入软件中应解决的几个问题键盘接口和键输入软件中应解决的几个问题 2窜键处理 发生窜键的处理原则：把最后放开的按键作为真正被按的按键。 89C51P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5V单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 (1) 用键盘连接的I/O线的二进制组合表示键码。 3键编码及键值键编码及键值 如图 所示，各键相应的键值为：88H、84H、82H、81H、48H、44H、42H、41H、28H、24H、22H、21H、18H、14H、12H、11H。 这种键值编码软件较为简单直观，但离散性大，不便安排散转程序的入口

47、地址。8.4.2 键盘接口和键输入软件中应解决的几个问题单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 (2) 顺序排列键编码。 如图所示，这种方法键值的形成要根据I/O线的状态作相应的程序处理。键码可按下式形成：键码=行首键码+列号D4：0行0000D5：1行0100D6：2行1000D7：3行1100D0：0列0000D1：1列0001D2：2列0010D3：3列0011行列键码 0000,0001,0010,00110100,0101,0110,01111000,1001,1010,10111100,1101,1110,1111012304812单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结

48、 束 对于计算机应用系统，键盘扫描只是CPU工作的一部分，键盘处理只是在有键按下时才有意义。对是否有键按下的信息输入方式有中断方式与查询方式两种。4键盘的监测方法键盘的监测方法8.4.2 键盘接口和键输入软件中应解决的几个问题单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束8.4.3 非编码键盘非编码键盘1.独立式按键2.行列式键盘单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束（1）独立式按键接口结构独立式按键的接口电路示意图(a) 中断方式 (b) 查询方式 1. 独立式按键独立式按键一般用排阻进行上拉。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 下面是查询方式的键盘程序。K0K7为功能程

49、序入口地址标号PROM0PROM7分别为每个按键的功能程序START：MOV A，#0FFH MOV P1，A ；读；读P1口引脚口引脚 MOV A，P1 ；键状态输入；键状态输入 JNB ACC.0，K0 ；检测；检测0号键是否按下，按下转号键是否按下，按下转 JNB ACC.1，K1 ；检测；检测1号键是否按下，按下转号键是否按下，按下转 2独立式按键的软件结构独立式按键的软件结构单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 JNB ACC.2，K2 ；检测；检测2号键是否按下，按下转号键是否按下，按下转 JNB ACC.3，K3 ；检测；检测3号键是否按下，按下转号键是否按下，按下转

50、JNB ACC.4，K4 ；检测；检测4号键是否按下，按下转号键是否按下，按下转 JNB ACC.5，K5 ；检测；检测5号键是否按下，按下转号键是否按下，按下转 JNB ACC.6，K6 ；检测；检测6号键是否按下，按下转号键是否按下，按下转 JNB ACC.7，K7 ；检测；检测7号键是否按下，按下转号键是否按下，按下转 AJMP START ；无键按下返回，再顺次检测；无键按下返回，再顺次检测K0：AJMP PROM0K1：AJMP PROM1 K7：AJIMP PROM7；入口地址表；入口地址表 单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 PROM0： ；0号键功能程序号键功能程序

51、 LJMP START ；0号键功能程序执行完返回号键功能程序执行完返回PROM1： ；1号键功能程序号键功能程序 LJMP START ； 1号键功能程序执行完返回号键功能程序执行完返回 PROM7： ； 7号键功能程序号键功能程序 LJMP START ； 7号键功能程序执行完返回号键功能程序执行完返回单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 行列式键盘又叫矩阵式键盘。用I/O口线组成行、列结构，按键设置在行列的交点上。例如44的行列结构可组成16个键的键盘。因此，在按键数量较多时，可以节省I/O口线。2. 2. 行列式键盘行列式键盘89C51P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4

52、P1.5P1.6P1.7+5V+5V单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 行列式键盘的接口方法有许多，例如：直接接口于单片机的I/O口；利用扩展的并行I/O接口；用串行口扩展并行I/O口接口；利用可编程的键盘、显示接口芯片8279等进行接口其中，利用扩展的并行I/O接口方法方便灵活，在单片机应用系统中比较常用。（ 1）行列式键盘的接口单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 89C51P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5V单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束8155扩展I/O口组成的行列式键盘共32个键 PA口每位依次送出0，如有某键按

53、下，则在PC口能读到相应的值，结合PA口的信息，则能确定键值。列线行线0 1 2 3 4 5 6 70123单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 按键设置在行、列线的交点上，行、列线分别连接到按键开关的两端。行线通过上拉电阻接+5 V，被箝位在高电平状态。 对键盘的工作过程可分两步： 第一步是CPU首先检测键盘上是否有键按下； 第二步是再识别是哪一个键按下。 检测键盘上有无键按下可采用查询工作方式、定时扫描工作方式和中断工作方式。 （2）键盘工作原理）键盘工作原理单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束第一步是CPU首先检测键盘上是否有键按下； 键盘中有无键按下是由列线送入全0

54、，读入行线状态来判别的。其方法是：列口输出0，即所有列线置成低电平，然后将行线电平状态读入累加器A中。如果有键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平，从而使行输入状态不全为1。第二步是再识别是哪一个键按下。 键盘中哪一个键按下是由列线逐列置低电平后，检查行输入状态，称为逐列扫描。其方法是：从列口第0位开始，依次输出“0”，置对应的列线为低电平，然后读入行线状态，如果全为1，则所按下之键不在此列；如果不全为1，则所按下的键必在此列，而且是与0电平行线相交的交点上的那个键。 1) 查询工作方式查询工作方式单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束0 0 0 0行线输入列线输出1 1 1 10 0

55、 0 0第一步是CPU首先检测键盘上是否有键按下无按键按下有按键按下行线输入列线输出1 0 1 1 0 0 0 0 有一根行线电平被拉至低电平，从而使行输入状态不全为“1”，说明有按键按下！P1.7P1.6P1.5P1.4P1.7P1.6P1.5P1.4 P1.3P1.2P1.1P1.0P1.3P1.2P1.1P1.0单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 为求取键码，在逐列扫描时，可用计数器记录下当前扫描列的列号，然后用行线值为0的行首键码加列号的办法计算。第二步是再识别是哪一个键按下。行线输入列线输出1 1 1 11 1 1 0行列0123048121 1 1 11 1 0 11

56、1 1 11 0 1 11 0 1 10 1 1 1键码=行首键码+列号P1.7P1.6P1.5P1.4P1.7P1.6P1.5P1.4 P1.3P1.2P1.1P1.0P1.3P1.2P1.1P1.0单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束2) 定时扫描工作方式定时扫描工作方式 定时扫描工作方式是利用单片机内部定时器产生定时中断，CPU响应中断后对键盘进行扫描，当有键按下时，转入键功能的处理程序。 定时扫描在本质上是中断方式，只不过是定时扫描键盘，以中断的方式处理键盘，它的硬件电路与编程扫描工作方式相同。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 计算机应用系统工作时，并不经常需要

57、键输入。但无论是查询工作方式还是定时扫描工作方式，CPU经常处于空扫描状态。为了提高CPU的效率，可采用中断工作方式。这种工作方式是当键盘上有键按下时，向CPU发一个中断请求信号，CPU响应中断后，在中断服务程序中扫描键盘，执行键功能程序。 中断服务程序中应完成键识别、消除抖动、排除多次执行键功能操作等功能，可参考查询工作方式键盘程序。 3) 中断工作方式中断工作方式单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 例8.3 独立式键盘接口应用实例：电路原理图如图所示，要求编程实现当按下任一键时，数码管显示对应的键值。8.4.4 键盘接口应用实例单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 单

58、片机对键盘接口处理的一般过程如图所示。键扫描消抖求键码等待释放键扫描消除抖动有键按下？键扫描确有键按下？求键值按键处理键释放？YYYNN等待键释放N开始返回按键处理图 键盘处理流程框图单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束独立式键盘接口应用接线图单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 ;*主程序查询法* ORG 0000H MOV 32H, #0aH ; 32H置熄灭符MAIN: ACALL DISP ; 调显示子程序 MOV P3, #0FFH ; P3置1，读引脚 MOV A, P3 ; 扫描键盘 CPL A ; 按键状态取反 JZ MAIN ; A为全0，无键按下，转MA

59、IN ACALL DELAY ; 有键按下，延时消抖 MOV P3, #0FFH ; 再次扫描键盘 MOV A, P3 CPL A JZ MAIN ; 无键按下，干扰信号，转MAIN MOV 32H, #00H ; 确有键按下，求键码源程序如下：单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 MOV R2, #8KEY1: RRC A JC MAIN1 INC 32H DJNZ R2, KEY1MAIN1: MOV P3, #0FFH ;等待释放 MOV A, P3 CPL A JNZ MAIN1 ;未释放继续等待 SJMP MAIN;*延时子程序*DELAY: MOV R7, #50DELA

60、1: MOV R6, #100 DJNZ R6, $ DJNZ R7, DELA1 RET单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束;*显示子程序* DISP: MOV DPTR,#TAB1 MOV A,32H MOVC A,A+DPTR MOV P1,A RET;*09及熄灭符段码表*TAB1:DB 0C0H, 0F9H, 0A4H, 0B0H, 99H, 92H DB 82H, 0F8H, 80H, 90H, 0FFH END单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结 束 例8.4 矩阵式键盘接口查询法应用实例：电路原理如图所示，编程实现当