应用系统配置及接口技术

1、第第8 8章章应用系统配置及接口技术应用系统配置及接口技术前向、后向、人机通道系统框图前向、后向、人机通道系统框图8.18.1人人- -机通道配置与接口技术机通道配置与接口技术 8.1.1键盘接口及处理程序键盘接口及处理程序编码键盘编码键盘: 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,并产生键编并产生键编号或键值号或键值非编码键盘非编码键盘: 靠软件识别的键盘靠软件识别的键盘* 用得多的是非编码键盘用得多的是非编码键盘按键特性按键特性硬件去抖动和软件去抖动硬件去抖动和软件去抖动软件方法：软件方法： （用于键较多的场合。）（用于键较多的场合。） 检测有键闭

2、合，延时检测有键闭合，延时10ms20ms左右，再检测，仍保持闭左右，再检测，仍保持闭合，则确认为有键按下。合，则确认为有键按下。硬件方法：利用硬件方法：利用RS触发器，用于键较少的场合。触发器，用于键较少的场合。一、键盘结构一、键盘结构1 1、独立式非编码键盘接口及处理程序、独立式非编码键盘接口及处理程序程序：程序：MOVA,#0FFHMOVP1,AMOVA,P1 ；键状态输入；键状态输入JNBACC.0,P0F；0号键按下转号键按下转JNBACC.1,P1FJNBACC.2,P2FJNBACC.3,P3FJNBACC.4,P4FJNBACC.5,P5FJNBACC.6,P6FJNBACC.

3、7,P7FLJMPSTART；无键按下返回；无键按下返回P0F:LJMP PROG0P1F:LJMPPROG1.PROG0: LJMPSTARTPROG1: 2 2、行列式键盘接口及工作原理、行列式键盘接口及工作原理识别键的两种方法：识别键的两种方法： 行（或列）扫描法行（或列）扫描法 线反转法线反转法例：右图（列扫法）例：右图（列扫法）向列线输出全向列线输出全0 ，读入行线电平，读入行线电平，若有键按下，若有键按下，再逐列扫描，再逐列扫描，获得相应键键值获得相应键键值二、单片机对非编码键盘扫描的控制方式二、单片机对非编码键盘扫描的控制方式 常用行列矩阵式非编码键盘的控制有三种方式：常用行列矩

4、阵式非编码键盘的控制有三种方式：1、程序控制扫描方式，即查询方式。、程序控制扫描方式，即查询方式。2、定时扫描方式。、定时扫描方式。3、中断扫描方式。、中断扫描方式。参见参见 P P148 148 图图8-108-10应用举例：应用举例：程序控制扫描方式及处理程序，硬件连接程序控制扫描方式及处理程序，硬件连接图如下。图如下。3232个键对应键值如下：个键对应键值如下： （按（按PA,PCPA,PC口二进制码，口二进制码， 为任意值）为任意值）FE E FD E FB E E7 E EF E DF E BF E 7F EFE D FD D FB D E7 D EF D DF D BF D 7F

5、DFE B FD B FB B E7 B EF B DF B BF B 7F BFE 7 FD 7 FB 7 E7 7 EF 7 DF 7 BF 7 7F 7键值到键号的转换：键值到键号的转换：闭合的键号闭合的键号=行首键号行首键号+列号列号键盘扫描子程出口：键盘扫描子程出口： （A）=键号键号对对8155的初始化在主程序中完成，设的初始化在主程序中完成，设PA为基本输出，为基本输出，PC为基本输入。为基本输入。KEY1: ACALL IfPressKey ；判断有无键按下；判断有无键按下JNZKeyDebouce；有；有,(A) 0AJMPKEY1KeyDebouce：ACALL T12MS

6、 ；delay 12msACALL IfPressKey ; 再判断再判断JNZScanKeypad ; 有，逐列扫描键盘有，逐列扫描键盘AJMPKEY1Scankeypad:MOVR2,#0FEH；首列扫描字；首列扫描字MOVR4,#00H；首列号；首列号LK4:MOVDPTR,#7F01H ；PA口地址口地址MOVA,R2MOVX DPTR,A；列扫；列扫INCDPTRINCDPTR；PC口地址口地址MOVX A,DPTR；读入行；读入行JBACC.0,LONE; 第第0行无键按下转行无键按下转MOVA,#00H；行首键号；行首键号AJMPLKP; 转求键号转求键号LONE:JBACC.1

7、,LTWOMOVA,#08HAJMPLKPLTWO: JBACC.2,LTHRMOVA,#10HAJMPLKPLTHR:JBACC.3,NEXTMOVA,#18HLKP:ADDA,R4 ；行首键号列号；行首键号列号PUSHACCLK3:ACALL IfPressKey ；等待键释放；等待键释放JNZLK3POPACC ； 键号送键号送ARETNEXT:INCR4 ; 指向下一列指向下一列MOVA,R2 ； 判断判断8列扫描完否？列扫描完否？JNBACC.7,KND ；完，返回完，返回RLA；否则变为下列扫描字；否则变为下列扫描字MOVR2,AAJMPLK4；转下列扫描；转下列扫描KND:AJM

8、PKEY1IfPressKey :MOVDPTR,#7F01H ；PA口地址口地址MOVA,#00H；送全扫描字；送全扫描字MOVX DPTR,AINCDPTRINCDPTRMOVX A,DPTRCPLAANLA,#0FHRETT12MS:MOVR7,#18H；12ms延时子程延时子程TM:MOVR6,#0FFHTM6:DJNZR6,TM6DJNZR7,TMRET三、键操作及功能处理三、键操作及功能处理MOVDPTR,#JMPTABCLRCRLCAJMPDPTR+A JMPTAB:AJMPAAAAJMPBBBAJMPCCC .8.1.2 LED8.1.2 LED显示器接口及显示程序显示器接口及

9、显示程序一、一、LED显示器结构原理显示器结构原理二、二、LEDLED显示器接口及显示方式显示器接口及显示方式LEDLED有静态（占较多有静态（占较多I/OI/O口线）和动态（需不断扫描）两口线）和动态（需不断扫描）两种显示方式。种显示方式。三、三、LEDLED显示器与显示器与81558155接口及显示子程序接口及显示子程序动态显示：扫描每位动态显示：扫描每位LED的间隔不能超过的间隔不能超过20ms,并注意保持延并注意保持延时一段时间。时一段时间。DIS:MOVR0,#7EH ；显示缓冲区；显示缓冲区MOVR2,#01H ；位码；位码MOVA,R2LP0:MOVDPTR,#7F01HMOVX

10、 DPTR,AINCDPTRMOVA,R0ADDA,#0DHMOVC A,A+PC ；段码；段码 MOVX DPTR,AACALL D1MSDECR0MOVA,R2JBACC.5,LP1RLAMOVR2,AAJMPLP0LP1:RETDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DHDB7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CHDB39H,5EH,79H,71H,40H,00HD1MS: MOVR7,#02HDL:DJNZR6,DL1DL1:DJNZR7,DLRET8.1.3 8.1.3 键盘键盘/LED/LED显示器与显示器与81558155接口及键盘扫描子程序接口及键盘扫描子程序KD1

11、:MOVA,#00000011B;PA,PB为输出方式，为输出方式，PC为输入方式为输入方式MOVDPTR,#7F00HMOVXDPTR,AKEY1:ACALLIfPressKey JNZLK1ACALLDIS; 调用显示子程调用显示子程AJMPKEY1LK1: ACALL DIS ；调用显示子程并；调用显示子程并delay 12msACALL DIS ACALLIfPressKey ; 逐行扫描键盘逐行扫描键盘JNZScanKeypad JNZDISAJMPKEY1Scankeypad:MOVR2,#0FEHMOVR4,#00HLK4:MOVDPTR,#7F01HMOVA,R2MOVXDPT

12、R,AINCDPTRINCDPTRMOVXA,DPTRJBACC.0,LONEMOVA,#00HAJMPLKPLONE:JBACC.1,LTWOMOVA,#08HAJMPLKPLKP:ADDA,R4 ；行首键号列号；行首键号列号PUSHACCLK3:ACALLIfPressKey ；等待键释放；等待键释放JNZLK3POPACCRETNEXT:INCR4MOVA,R2JNBACC.7,KNDRLAMOVR2,AAJMPLK4KND:AJMPKEY1IfPressKey:MOVDPTR,#7F01HMOVA,#00HMOVXDPTR,AINCDPTRINCDPTRMOVXA,DPTRCPLAAN

13、LA,#0FHRETLTWO:JBACC.2,LTHRMOVA,#10HAJMPLKPLTHR:JBACC.3,NEXTMOVA,#18H8.1.4 8.1.4 串行口控制的键盘串行口控制的键盘/LED/LED显示器接口电路显示器接口电路KEY:MOVA,#00HMOVSBUF,AKL0:JNZTI,KL0CLRTIKL1:JNBP1.0,PK1JBP1.1,KL1PK1:ACALLD10MSJNBP1.0,PK2JBP1.1,KL1PK2:MOVR7,#08HMOVR6,#FEHMOVR3,#00HPL5:MOVA,R6MOVSBUF,AKL2:JNBTI,KL2CLRTIJNBP1.0,P

14、K4JNBP1.1,PK5MOVA,R6RLAMOVR6,AINCR3DJNZR7,PL5RETPK5:MOVR4,#08HAJMPPK3PK4:MOVA,#00HMOVSBUF,AKL3:JNBTI,KL3CLRTIKL4:JNBP1.0,KL4JNBP1.1,KL4MOVA,R4ADDA,R3SUBBA,#0AHJNCKL6MOVDPTR,#TABLADDA,#0AHMOVCA,A+DPTRMOVR0,60HMOVR0,AINCR0CJNER0#60H,KDMOV60H,#58HSJMPKD1KD:MOV60H,R0KD1:ACALLLEDRETKL6:MOVB,#03HMULABMOVD

15、PTR,KTABJMPA+DPTRKTAB:LJMPK1LJMPK2.TABL:DBC0H,F9H,A4H,B0HDB99H,92H,82H,F8HDB80H,90HLED:SETBP1.2MOVR7,#08HMOVR0,#58HLED1:MOVA,R0MOVSBUF,ALED2:JNBTI,LED2CLRTIINCR0DJNZR7,LED1CLRP1.2RETA/D、D/A转换在单片机系统中的应用示意图MCS-51D/A转换器控制执行机构A/D转换器多路开关传感器1 传感器2 传感器n 控制执行机构温度、压力、流量等信号温度、压力、流量等信号模拟信号模拟信号数字信号被控实体8.2 8.2 单

16、片机测控系统前向通道配置单片机测控系统前向通道配置传感器及小信号放大电路传感器及小信号放大电路传感器传感器模拟小信号放大模拟小信号放大8.3 8.3 前向通道中的前向通道中的A/DA/D转换器及接口技术转换器及接口技术8.3.1 8.3.1 逐次逼近型逐次逼近型A/DA/D转换器及接口技术转换器及接口技术一、一、ADC0809 A/D串换器芯片串换器芯片ADC0809芯片的引脚lIN0IN7: 八路模拟电压输入端；lALE: 地址锁存控制信号，上升沿送入、下降沿锁存；laddA addC: 地址输入线；lSTART: 启动输入端，高电平有效。lEOC:转换结束标志输出. 高电平表明转换完成。再

17、次启动ADC时该引脚变低电平，直到转换完成后再次变高电平。lD7D0:数字量输出线。lOE:输出三态控制线.置高电平时数据经D7D0向外输出。lCLOCK:时钟输入端。 提供640KH逐次比较脉冲时序。lVref（+）、 Vref（-）:参考电压输入，为电阻网络提供电压。 Vref（+）、 Vref（-）可以与Vcc和GND 连接。lVcc、GND:电源和地。二、二、ADC0809ADC0809与与80318031接口接口连接方案一：连接方案一：例：某粮库某冷冻厂需对例：某粮库某冷冻厂需对8 8点进行温度巡回检测，被测温点进行温度巡回检测，被测温度范围度范围303050c.50c.MAIN:M

18、OVR0,#0A0HMOVR2,#08HSETBIT1SETBEASETBEX1MOVDPTR,#7FF8HMOVX DPTR,A ;启动启动A/D转换转换HERE:SJMPHERE;InterruptMOVX A,DPTRMOVX R0,AINCDPTRINCR0DJNZR2,DONERETIDONE:MOVX DPTR,ARETI连接方案二：连接方案二：/RD/WRP0口口 MCS-51 ALE/INT1OESTARTALEADC0809 addCaddBaddCD7D0CLOCKEOC地址锁存器地址译码器+P0.2P0.1P0.0分频器F0H该连接方案该连接方案IN0-IN7IN0-IN

19、7的通道地址怎么给出？的通道地址怎么给出？ 正确理解正确理解 MOVX Ri，A指令，是设计指令，是设计ADC与单片机接口的与单片机接口的关键。指令执行周期：关键。指令执行周期：P0先输出先输出Ri中的地址中的地址F0H（地址信号锁存（地址信号锁存在在373中），后输出中），后输出A中通道代码（数据信号锁存到中通道代码（数据信号锁存到ADC中）中）。S1S2S6S5S4S3S1S2S6S5S4S3ALE/PsenA7-A0指令指令Ri=F0HA中中数据数据/WRP0口口选中外部单元选中外部单元MOVX Ri ,A 指令的时序START、ALE=/ WR/ F0H/ F0HOE=/ RD/ F0

20、H/ F0H锁存锁存A中通道地址中通道地址于于ADC，启动，启动ADC锁存低锁存低8位地址位地址于于373中中对对IN0-IN7IN0-IN7上的模拟电压采集并送上的模拟电压采集并送到内部到内部RAM30HRAM30H开始的单元开始的单元（采用中断方式）（采用中断方式） ORG 0000H LJMP START ORG 0013H LJMP CINT1 ORG 0A00H START:MOV R1,#30H ;数据区指针R1赋初值30H MOV R4,#08H ;计数器R4赋初值08H MOV R2,#00H ;通道代码送通道代码送R2 SETB EA SETB EX1 ;开/INT1中断 S

21、ETB IT1 ;设/INT1为边沿触发 MOV R0,#0F0H ;ADC地址送间址寄存器R0 MOV A,R2 ;通道代码送累加器A MOVX R0,A ;送通道代码并启动ADC SJMP $ ;等待中断ORG 0100HCINT1:MOV R0,#0F0H;中断服务程序MOVX A,R0;读入ADC数据MOV R1,A;存入转换的数据INC R1;修改数据区指针R1INC R2;修改通道代码寄存器R2MOV A,R2;通道代码送累加器AMOVX R0,A;送下一个通道代码并启动ADCDJNZ R4,LOOP;若未采集完转LOOPCLR EX1;采集完时，关中断LOOP:RETI;中断返回

22、END 初始化：R0:ADC口地址=F0HR1: 数据块指针=30HR2:ADC通道代码=00HR4:循环计数器=08H开INT1中断送通道代码并启动ADCMOVX R0 ,A等待INT1中断从ADC中读数据MOVX A,R0修改数据指针修改同道代码数据送内存MOV R1,A送下一个通道代码并启动ADC 8个通道完成？返回YN主程序流程图关闭INT1中断服务程序采用查询方式的ADC采集程序ORG 0000HLJMP 0100HORG 0100HSTART:MOV R1,#30H ;数据区指针R1赋初值30H MOV R4,#08H ;计数器R4赋初值08H MOV R2,#00H ;通道代码送

23、R2MOV A,#00H ;通道代码送AMOV R0,#0F0HLOOP: MOVX R0,A ;送通道代码，启动ADCJB IE1,$ ;ADC转换是否结束MOVX A,R0 MOV R1,A;取ADC的转换数据INC R1INC ADJNZ R4,LOOP SJMP $ END 初始化：R0:ADC口地址=F0HR1: 数据块指针=30HR2:ADC通道代码=00HR4:循环计数器=08H送通道代码并启动ADCMOVX R0 ,A停机 IE1=1?从ADC中读数据MOVX A,R0数据送内存MOV R1,ACC修改数据指针修改同道代码 8个通道完成？NY查寻法流程图8.3.2 8.3.2

24、双积分双积分A/DA/D转换器机及接口技术转换器机及接口技术8.4 8.4 系统后向通道配置及接口技术系统后向通道配置及接口技术8.4.1 后向通道中的功率开关器件及接口后向通道中的功率开关器件及接口一、继电器及接口一、继电器及接口二、光电耦合器（隔离器）件及驱动接口二、光电耦合器（隔离器）件及驱动接口8.4.2 8.4.2 后向通道中的后向通道中的D/AD/A转换及接口技术转换及接口技术D7 :D0tVout数字量输入NVout模拟量 输出 将数字量N（D7D0）转换为模拟量Vout的器件称之为D/A转换器。D/A 转换器一、一、D/A转换芯片转换芯片DAC0832DAC0832芯片引脚介绍

25、数字量输入线数字量输入线DI7DI0；第第1级缓冲控制线：级缓冲控制线：lILE:允许数字量输入线，高电平有效。允许数字量输入线，高电平有效。l/CS:片选线，低电平有效。片选线，低电平有效。l/WR1:写命令控制线，低电平有效。写命令控制线，低电平有效。l【锁存原理】【锁存原理】lILE= 1, /CS= /WR1=0时：数据进入输入寄存器；时：数据进入输入寄存器；1. 反之，条件不满足反之，条件不满足时：锁存器锁存数据。时：锁存器锁存数据。第第2级缓冲控制线（控制级缓冲控制线（控制DAC新的转换时刻）：新的转换时刻）：l/WR2:写命令控制线，低电平有效。写命令控制线，低电平有效。l/XF

26、ER:输入传送控制线，低电平有效。输入传送控制线，低电平有效。l l【锁存原理】【锁存原理】l/WR2=0，/XFER=0时：时：数据进入数据进入DAC寄存器寄存器,通过通过l T型电阻网络实现型电阻网络实现DAC转换；转换；l 反之，条件不满足时：反之，条件不满足时：锁存器锁存数据。锁存器锁存数据。DAC寄寄1. 存器不接收输入寄存器的数据。存器不接收输入寄存器的数据。输出线：输出线：lRfb:与外接运算放大器的输出端相连。与外接运算放大器的输出端相连。lIout1、Iout2:模拟电流输出线，分别与运算放大器的反模拟电流输出线，分别与运算放大器的反相端、同相端连接。相端、同相端连接。电源线

27、：电源线：lVCC:电源输入线，电源输入线，+5V+15V之间。之间。lVREF:参考电压输入线，参考电压输入线，-10V+10V范围内，由基准范围内，由基准电源提供。电源提供。lDGND:数字电源地。数字电源地。1.AGND:模拟电源地。模拟电源地。I RfV out电流 / 电压变换DAC0832Iout1Iout2V ref根据DAC0832结构特点，DAC0832的接法有：l无缓冲的直通方式：用于无CPU的普通仪表场合。l单 缓 冲 方 式： 在单片机系统中常用的使用模式。1.双 缓 冲 方 式： 用于多DAC的应用场合。二、二、D/A转换器与转换器与8031接口接口1、单缓冲方式将D

28、AC两个缓冲器中的后级直通（/XFER，/WR2=0）。前级的/WR1与单片机的/WR连接，/CS与地址译码器连接。这样，执行MOVX指令时，DAC就开始进行转换。 MOV R0,#0FEH ；DAC0832的地址送R0 MOVX R0,A ；产生/WR、/CS信号使0832进行转换。/WRP0口口ALE/WR1/WR2/XFER Rfb/CS Iout1ILE Iout2DI7DI0锁锁存存器器译译码码器器+5VV outFEHMOVX R0,AMOVX R0,A指令时序图指令时序图S1S2S6S5S4S3S1S2S6S5S4S3ALEPsenA15-A8(PC)A7-A0指令A7-A0数据

29、/RD或 /WRP2口P0口选中DAC0832R0中的地址（FEH）累加器A中的数据使用DAC0832作波形发生器，输出锯齿波、三角波和方波。1，锯齿波发生器程序：ORG 1000HSTART:MOV R0,#0FEH ；DAC口地址MOVX R0,A ；数据送DACINC A ；数据加一SJMP START ；返回继续END【说明】：单极性输出Vout2562VrfeBVrfeBn/WR1/WR2/XFER Rfb/CS Iout1ILE Iout2DI7DI0V outVoutt2,三角波发生器程序： ORG 1000HSTART: CLR A MOV R0,#0FEHDOWN: MOVX

30、 R0,A INC A JNZ DOWNUP: DEC A MOVX R0,A JNZ UP SJMP DOWN END【说明】：单极性输出Vout2562VrfeBVrfeBn/WR1/WR2/XFER Rfb/CS Iout1ILE Iout2DI7DI0V outVoutt3,方波发生器程序： ORG 1000HSTART:MOV R0,#0FEH ；DAC口地址LOOP: MOV A,#33H ；数据为33HMOVXR0,A ；DAC转换ACALL DELAY ；调延时MOV A,#0FEH ；数据为FEHMOVX R0,A ；DAC转换 ACALL DELAY ；调延时SJMP LO

31、OP ；返回继续DELAY: :END【说明】：单极性输出【说明】：单极性输出VoutVout2562VrfeBVrfeBn/WR1/WR2/XFER Rfb/CS Iout1ILE Iout2DI7DI0VoutVoutt2、双缓冲方式/WRP0口口ALE/WR1/WR2/CS Rfb/XFER Iout1ILE Iout2DI7DI0锁存器译码器+5VV XFDHFEHFFH/WR1/WR2/CS Rfb/XFER Iout1ILE Iout2DI7DI0+5VV Y第一级缓冲：数据寄存第一级缓冲：数据寄存器存器存:/WR1,/CS第二级缓冲：第二级缓冲：DAC寄存寄存器器:/WR2,/X

32、FER设内部设内部RAMRAM单元有两个长度为单元有两个长度为3030的数据块，起始地址分别的数据块，起始地址分别为为DA1DA1和和DA2DA2，试编程将，试编程将DA1,DA2DA1,DA2中的数据分别从中的数据分别从1#1#和和2#DAC08322#DAC0832输出的程序。输出的程序。【解】：【解】：FDH:FDH:1#DAC08321#DAC0832数字量输入控制口；数字量输入控制口； FEH:FEH:2#DAC08322#DAC0832数字量输入控制口；数字量输入控制口； FFH:FFH:1#,2#DAC08321#,2#DAC0832的的DACDAC转换控制口；转换控制口；R2R

33、2为数据块长度计数器为数据块长度计数器0 0区区R1R1为为DA1DA1数据块指针，数据块指针，1 1区区R1R1为为DA2DA2数据块指针；数据块指针；R0R0用于存放用于存放DACDAC口地址。口地址。 ORG 1200HDA1 DATA 20H ;DATA为数据、地址赋值伪指令DA2 DATA 40H;为左边的“字符”名称赋值DTOUT: MOV R1,#DA1;0区的R1指向DA1数据区 MOV R2,#30;数据区长度30送计数器R2 SETB RS0;CPU转向1#工作寄存器区 MOV R1,#DA2;1#区R1指向DA2数据区 CLR RS0;返回0#工作寄存器区程序清单NEXT

34、:MOV R0,#0FDH;指向1#输入数据口MOV A,R1;取DA1数据MOVX R0,A;数据送1#的数据寄存器INC R1;修改DA1数据区指针SETB RS0;CPU转向1#工作寄存器区MOV R0,#0FEH;指向2#输入数据口MOV A,R1;取DA2数据MOVX R0,A; 数据送2#的数据寄存器INC R1;修改DA2数据区指针INC R0;R0=FFH,指向1#、2#后级MOVX R0,A;同时启动1#、2# DAC进行转换CLR RS0;CPU转回0# 工作寄存器区DJNE R2,NEXT;30个数据是否完成SJMP DTOUT;未完时，转DTOUT继续END程序流程图初始化：0区的R1做DA1指针1区的R1做DA2指针计数器R2赋初值30从DA1中取数据送1#修改DA1指针启动1#、2#DAC从DA2中取数据送2#修改DA2指针R2-1R2R2=0?NY外设接口电路小结：外部数据传送指令外部数据传送指令: MOVX A,R0 (MOVX A, DPTR) 或：或： MOVX R0,A (MOVX DPTR ,