第9章-人机接口.ppt

1、常用芯片,74LS373三态同相八D锁存器，输出口具有锁存作用74LS273带公共时钟复位八D触发器，锁存器74LS377单边输出公共使能八D锁存器74LS173三态输出四位D型寄存器74LS374三态反相八D锁存器74LS244八同相三态缓冲器/线驱动器，缓冲器输入口具有缓冲作用74LS245八同相三态总线收发器，缓冲器74LS1383-8线译码器74LS139双2-4线译码器74LS164八位串行入/并行输出移位寄存器,9.1键盘与接口（硬件和软件二部分）硬件：键盘结构及与主机的连接方式。软件：键盘管理程序。9.2键盘输入基础知识9.2.1键盘的组织（1）编码式键盘键和专用键盘编码器构成，

2、有键按下，自动生成键值。例如:MM5740AA芯片;INTEL8279等。（2）非编码式键盘(本章介绍)不含编码器,键盘只送出一个简单的闭合信号,对应的键值需有软件来译出。,键盘和显示是单片机应用系统中实现人机对话的一种基本形式，两种接口设计的好坏，直接影响到人机接口的友好程度。,9.2.2非编码键盘（1）独立式键盘特点:一键一线。优点:结构简单，键容易识别。缺点:占用较多I/O口线，不便组成大型键盘。,（2）矩阵式键盘特点:把检测线分成二组，一组为行线，另一组为列线，按键放在行线和列线的交叉点上。或称为：输入口和输出口。优点:键盘规模可扩大。缺点:键盘分析程序较复杂。,（3）键盘的三种工作方

3、式编程扫描方式(查询方式)中断工作方式定时扫描方式,9.3键盘抖动及消除,由于键盘的机械特性，键盘在按下和松开的过程中会存在抖动过程，具体如图所示：键抖动可能导致计算机将按键操作识别为多次操作。为了消除干扰，必须采取措施消除抖动。,9.3.1键盘消抖（1）硬件电路消除法经过一个单稳态电路后，对脉冲进行整形。得到标准脉冲。（2）软件延时法当判定按键按下时，用软件延时10ms20ms，等待键稳后重新再判一次，以躲过触点抖动期。,9.4键盘接口方法,9.4.1独立式键盘接口方法（1）查询方式例9-1：KEY:JNBP1.0,KEY1JNBP1.1,KEY2JNBP1.2,KEY3JNBP1.3,KE

4、Y4AJMPKEYKEY1:KEY2:KEY4:,（2）中断方式在某些实时性要求较高的场合，需要采用中断方式。例9-2：WB0:CLREX0MOVP1，#0FFH;设P1口为输出状态MOVA,P1JNBACC.0,KEY1JNBACC.1,KEY2JNBACC.2,KEY3JNBACC.3,KEY4FANH:NOPSETBEX0RETIKEY1:LJMPFANHKEY4:LJMPFANH,9.4.2矩阵式键盘接口方法,（1）行扫描法所有输出口(P1.4-P1.7)输出0，读取输入口(P1.0-P1.3)状态；判是否有键按下(没有键按下，读入值为0FH)。若确定有键按下，则开始逐列送0，进行列扫

5、描。最后记录行值和列值，获取键值。为保证消抖，考虑消抖措施。具体见下页。,输出口,输入口,列,行扫描法按键的识别过程及程序所有输出口输出0，读取输入口；如果输入口全为1，重新执行第1步，否则向下；输出口（列）逐个送0，读取输入口；若全为1，则下一个输出口送0，否则能够确定列和行；记录当前列值N，记录行值M。计算获取键值(M-1)4+N=（116）,列,输出口,输入口,KEY:MOVP1,#0FHNOPMOVA,P1CJNEA,#0FH,LS1AJMPKEYLS1:MOVP1,#0EFHNOPMOVA,P1CJNEA,#0EFH,HS1LS2:MOVP1,#0DFNOPMOVA,P1CJNEA,

6、#0DFH,HS2LS3:MOVP1,#0BFHNOPMOVA,P1CJNEA,#0BFH,HS3LS4:MOVP1,#7FHNOPMOVA,P1AJMPHS4,HS1:MOVN,#01HLCALLHQHZAJMPOKHS2:MOVN,#02HLCALLHQHZAJMPOKHS3:MOVN,#03HLCALLHQHZAJMPOKHS4:MOVN,#04HLCALLHQHZAJMPOKHQHZ:MOVM,#00HNEXT1:RRCAINCMJCNEXT1RET,OK:MOVA,MDECAMOVB,#04HMULABADDA,N。,以某一个按键按下为例，进行计算,输出口,输入口,例9-3：,计算获

7、取键值(M-1)4+N=（116）,（2）线路反转法,反转法工作原理先让P1高四位输出“0”，从P1的低四位读键盘状态，如E键被按下，从P1的低四位输入为1101，“0”对应按键代表的列。线路反转，P1的低四位输出“0”电平，从P1高四位读键盘状态，从P1高四位输入0111，“0”对应按键代表的行位置。数据合成特征码01111101（7DH），完全确定按键位置。通过查键码转换表找到对应的键值(顺序码)。,特征码按顺序排列存入特征码表中，如E的特征码为7DH，把获取的特征码和特征码表中的特征码比较，相等后，根据偏移量就可获得键值，从而执行相应的键盘程序。,MOVR6,00HMOVR7，15NEX

8、T：MOVA，R6MOVCA，ADPTRCJNEA，52H，NEXT1RETNEXT1：INCR6DJNZR7，NEXTRETTZM：DB0E7H，0EBH，0EDH，0EEHDB0D7H，0DBH，0DDH，0DEH。,键盘子程序设置：MOVP1,#0FH;高位输出0NOPMOV50H，P1；0XHMOVP1,0F0H；低位输出0NOPMOV51H，P1;Y0HMOVA，50HANLA，0FHMOV50H，AMOVA，51HANLA，0F0HORLA，50H；获得键码拼凑字节YXHMOVDPTR，TZMMOV52H，A,从TZM表中搜寻所有特征码，和（52H）比较，找到是哪个按键按下，结果存

9、在R6里。,例9-4：,9.5LED显示及接口,9.5.1LED显示原理LED-发光二极管。（52）15200欧LED的正向压降：1.2V2.6V，工作电流:5mA20mA。适合于脉冲工作状态，电路须串联适当的限流电阻。LED显示器的类型：单个、七段、米字型和点阵式。9.5.2单个LED显示器常用于仪器的状态显示。,9.5.3七段LED显示器,将数个LED组成一个阵列,并封装于一个标准的外壳中，七段LED显示器有共阳极和共阴极两种结构。可用于显示09数字和多种字母。,如果数码管要显示“1”，则需要b段和c段亮，其余段灭。要显示字母“A”，则需要除了d段和DP段灭外，其余段都亮。,为了让数码管能

10、正确显示数字或字母，须点亮相应的段，这样就需要对其译码。在译码方式上主要有两种，硬件和软件。无论是硬件译码还是软件译码，实际是都是给出要显示数字或者字符的段码。,（1）硬件译码七段译码/驱动器（47）译码器47译码器，4位输入，7位输出；BCD译码器。只需要给该译码器输入相应的BCD码后，译码器会自动译出相应的段码。特点：计算机时间的开销较小，但硬件开支大。,（2）软件译码,省略了硬件，其要显示的BCD码通过软件的方法，将其转换为相应的段码。具体措施：先将要显示的数字和字母的段码计算出来；将段码按顺序做成段码表，存入程序存储器中；把要显示的BCD码作为偏移量，通过查表的方式来查段码；取出段码，

11、送至显示数码管进行显示。,7段LED段码表,D7D6D5D4D3D2D1D0Dpgfedcba,9.5.4点阵式LED显示器,以点阵格式进行显示,显示的字符较逼真，但接口电路和控制程序较复杂。常用57点阵。字型码生成辅助软件。,9.5.5七段LED显示及接口,按显示方式分：静态显示和动态显示之分。（1）静态显示及其接口特点:每位LED的8个段都配有独立的I/O口线，公共端直接接地或者接VCC。优点:每一位显示输出后能够保持显示不变，直至重新送入新的数据。缺点:当显示位数较多时，占用的I/O口较多。（2）动态扫描显示及其接口特点:把所有数码管的段线并联在一起，每个数码管的公共端由独立的I/O口进

12、行控制。定时对各显示器进行扫描，显示器件分时轮流工作，每次只允许一个器件显示。优点:使用硬件少，占用I/O口少。缺点:占用机时长，只要不执行显示程序，就立刻停止显示。,4位LED的静态显示接口电路,+5V,步骤:选择串行口工作在方式0同步移位寄存器功能；把要显示的数据存入缓冲单元；把要显示的数据的段码送至串口缓冲区（SBUF）；检查TI标志位，发送完后一字节后清除标志位，开始下一字节；所有数据显示完没有。程序如下：,例9-5：,MOVSCON，00HMOV50H，1MOV51H，2MOV52H，3DISP：MOVR7，03MOVR0，50HNEXT：MOVA，R0MOVDPTR，DDSEGMO

13、VCA，A+DPTRMOVSBUF，ANEXT1：JNBTI，NEXT1CLRTIINCR0DJNZR7，NEXTEND,DDSEG：DBC0H，F9H，A4HDBB0H，99H，92HDB82H，F8H，80HDB90H，88H，83HDBC6H，A1H，86HDB8EH，89H，8CHDBC1H，FFH,自己定义一个缓存区，存放要显示的数字，如50H,51H,52H,LED上显示的数字是什么？,9.5.68155H芯片介绍,1.8155H的逻辑结构,如图9-11所示。,补充：MCS-51单片机与8155H的接口,可编程I/O口的扩展,图8155的结构和引脚,2.8155H的引脚功能,（1）

14、AD7AD0（8条）（2）I/O总线（22条）,（3）控制总线（8条）RESET：复位输入线CE*和IO/M*RD*和WR*ALE：地址锁存允许TIMERIN和TIMEROUT*：,（4）电源线（2条）Vcc：+5V电源Vss：地,3.CPU对8155HI/O端口的控制,(1)8155H各端口地址分配,（2）8155H的命令字,（3）8155H的状态字,8155H的工作方式,1.存储器方式,对片内RAM单元进行读写，若IO/M*=0和CE*=0，则通过AD7AD0上的地址对RAM存储器任一单元读写。,2.I/O方式,8155H的I/O方式分为基本I/O和选通I/O两种工作方式，如表9-3所示。

15、可对片内任一寄存器读写，端口地址由A2、A1、A0三位决定（见表9-2）。,表9-3C口在两种I/O工作方式下各位定义,（1）基本I/O方式,（2）选通I/O方式(见右图）,a.选通I/O输入b.选通I/O输出,3.内部定时器/计数器及使用,14位的减1定时器/计数器，计数长度和计数方式由写入计数寄存器的控制字来确定。,计数器的两个寄存器的格式如图9-16。,T13T0:计数器长度,M2、M1:设置定时器的4种工作方式,4种工作方式及相应输出波形如图9-17。,MCS-51与8155H接口及软件编程,1.MCS-51与8155H的硬件接口电路,2.8155H的编程举例,(1)初始化程序设计,例

16、9-6：若A口定义为基本输入方式，B口定义为基本输出方式，对输入脉冲进行24分频，初始化程序如下：,START:MOVDPTR,7F04H；指针指向定时器低8位MOVA,18H；计数初值24送A,MOVXDPTR,A；计数初值低8位装入定时器,INCDPTR；指针指向定时器高8位MOVA,40H；设定时器连续方波输出MOVXDPTR,A；计数初值高6位装入定时器,MOVDPTR,7F00H；指向命令/状态口MOVA,#0C2H；设定命令控制字MOVXDPTR,A；A口输入，B口输出,开定时器,动态接口,例9-7：,共阴极数码管,假设：共阴极数码管8155端口地址：控制口：7F00H,A口：7F

17、01H,B口：7F02H;6位要显示的数据存放于内部RAM78H-7DH单元中；初始化控制字为03H，A口为输出口，B口为输出口（P202）段码表存于DDSEG中。操作步骤：初始化8155（往控制口送入控制字03H）；准备要显示的数据（78H首地址送入R0中）；给A口送入位选字00100000B（左边先亮，以后右移即可）；查表获取要显示的第一位数据的段码送入B口，延时10ms；所有数据显示完吗？否则地址加一，位选字右移，下位显示。,KKOUDATA7F00H：8155命令口地址AKOUDATA7F01H；8155A口地址BKOUDATA7F02H；8155B口地址.DISP：MOVR0，78H；显示数据首地址送R0MOVA，03H；A口、B口均为输出口MOVDPTR，KKOUMOVXDPTR，A；8155初始化MOVR3，00100000B；使显示器最左边位亮NEXT:MOVDPTR，AKOU；数据指针指向A口MOVA，R3MOVXDPTR，A；送扫描值INCDPTR；数据指针指