输入和输出设备及接口技术概述(PPT 45页).ppt

1、,第十章 输入/输出设备及接口技术,第一节 七段LED显示器接口技术 第二节 键盘接口技术 第三节 打印机接口技术 第四节 数/模（D/A）与模/数（A/D）转换电路接 口技术 第五节 串行通信接口技术,显示器的结构及工作原理,（1）显示器件简介 常用的显示器件有显示记录仪、发光二极管（LED）显示器、液晶（LCD）显示器、大屏幕显示器和图形CRT显示器终端等。 LED显示器由于具有结构简单、体积小、功耗低、配置灵活、显示清晰、可靠性高等优点，目前已被微型计算机控制系统及智能化仪表广泛采用。 LCD则以其功耗极低的特点，占据了从电子表到计算器，从袖珍仪表到便携式微型计算机等应用场合。 CRT显

2、示器：单显、CGA、EGA、VGA、SVGA，有标准的硬件规范，驱动程序较多，可有触摸屏。体积大、耗电多。,LED显示器的工作原理和接口方法,（2）LED显示器结构,共阴极,共阳极,显示器的结构及工作原理,显示字型（字模）编码表（共阳极）,取反,共阴极 段选码,取反,译码：将要显示的字符转换成对应段选码的过程。分为硬件译码 和软件译码。,显示器的结构及工作原理,1、静态显示方式原理 静态LED显示器接口,LED显示器与单片机的接口电路,LED显示器与单片机的接口分为静态显示接口和动态显示接口,LED显示器中的每一条段选线都分别与一位I/O口线相连，即一位LED显示器需要一个8位并行I/O口，每

3、一位LED可独立显示。CPU只需要把所显示字符的段选码送到相应的输出口，在同一时刻各位显示器都能保持显示相应的字符。 优点：显示程序简单，显示亮度稳定，不刷新显示内容时不用CPU去干预，节省CPU时间。 缺点：需要占用较多的I/O口线，提高了硬件成本。 适用范围：适用于显示位数较少的系统中。,LED显示器与单片机的接口电路静态显示接口,LED显示器与单片机的接口电路,2、静态显示方式应用电路举例,（软件译码）静态LED显示器编程（显示数据） 1）将字符显示代码（段选码）以表格的形式存放在程序存储器的某个区域（软件查表法获得段选码） 2）将显示信息存放在显示缓冲区中； 3）从显示缓冲区中取出一个

4、显示信息（显示一位），通过查表获取该显示信息段选码； 4）指定显示位所对应的输出口（锁存器）地址，输出段选码。 5）多位显示重复24步。,LED显示器的工作原理和接口方法,软件译码的静态LED显示,例：将内部RAM30H、31H单元的两个用BCD码表示的十进制数(十位数在高4位)在4位LED显示器上显示出来。 分析：比如(30H)=45,(31H)=67 第1位LED的地址F800H 程序清单： ORG0100H TAB:DBC0H,F9H,A4H,B0H,99H DB92H,82H,F8H,80H,90H DB88H,83H,C6H,A1H,86H DB8EH;共阳极的段选码 ORG0120

5、H DISP:MOVR0,#30H,MOVR3,#00H MOVR2,#0F8H MOVR7,#02H LOOP:MOVA,R0 ANLA,#0F0H;屏蔽低4位 SWAPA MOVDPTR,#TAB MOVCA,A+DPTR;取出对应段选码 MOVDPH,R2 MOVDPL,R3 MOVXDPTR,A;写入第1位LED显示器 INCR2;指向第2位LED,MOVA,R0 ANLA,#0FH;屏蔽高4位 MOVDPTR,#TAB MOVCA,A+DPTR MOVDPH,R2 MOVDPL,R3 MOVXDPTR,A;写入第2位LED显示器 INCR0 INCR2;指向第3位LED DJNZR7

6、,LOOP SJMP$,（1） 显示原理,动态显示接口电路,输出口1 输出adp,输出口2 输出显示 位控信息,输出adp,输出显示位控制,LED显示器与单片机的接口,动态显示方式 特点： 将各位LED显示器的所有对应段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制输出段选码，而每位LED显示器的公共端分别由另外的I/O口控制（位选）。LED显示器的显示内容通过段选I/O口和位选I/O口的相互配合控制，以动态扫描显示的方式输出待显示的内容。 各位LED显示器轮流显示，每位显示约1ms，由于人的视觉暂留效应，感觉各位LED同时点亮，无闪动现象。,LED显示器与单片机的接口,（软件译码）动态LED显示器

7、编程（显示数据） ： 1）将字符显示代码（字段码）以表格的形式存放在程序存储器的某个区域； 2）将显示信息转换为0X的模式，存放在显示缓冲区中；每个显示位对应一个单元 3）从显示缓冲区中取出一个显示信息（显示一位），通过查表获取该显示信息的字符显示代码； 4）指定段选码输出口的（锁存器）地址，输出段选码信息。 5）指定显示位选输出口的（锁存器）地址，输出显示位选控制信息。 6）延时若干ms 7）多位显示重复26步。,LED显示器与单片机的接口,（2） 应用电路举例,LED显示器与单片机的接口,1. LED显示器 内部由发光二极管组成段显示。 数码管结构又分为共阳极型和共阴极型。 2. LCD液

8、晶显示器 常用的LCD可分为字符型和点阵型两大类。 字符型可用来显示字符和数字， 点阵型可用来显示汉字及图形。,第一节七段LED显示器接口技术,一、LED显示器结构和字段码关系 由发光二极管组成，不同的发光段亮，可组成不 同字型，电流太大，耗电量大，电流太小，发光度不 够，一般各管电流在10mA较合适。,七段LED显示器接口技术,1. LED显示器结构(Light-Emitting Diode),共阳极,共阴极,外形图,2. 7段LED字型码（段选码）,二、LED 显示器接口,LED显示器用于显示工业控制参数、过程状态。 1. LED数码管 共阴极LED和共阳极LED 当LED字段引线与数据线

9、连接，每个显示字形对应一个字形码。,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 h g f e d c b a,显示程序任务：,1)设置显示缓冲区，存放待显示数据。 2)显示译码：程序存储器中建立字形码常数表，查表得出对应数据的字形码。 3)输出显示：输出字形码到显示端口。,例： MOV DPTR，#WTAB ；指向字形码表首地址 MOV A，R0 ；取显示缓冲区中数据 MOVC A，A+DPTR ；查表显示译码 MOV P1，A ；输出显示 WTAB：DB3FH，06H，5BH ；字形码表 ,2. LED接口电路,显示多位数据的两种电路： 1)静态显示 多位LED分别用一组8位字段口，各

10、位LED公共端接地， 分别输出显示不同字形。,显示多位数据的两种电路： 2)动态显示,每个LED需要一个8位并行口,多位LED共用一个8位字段口，各位LED公共端用字位口控制，扫描输出显示不同字形。 显示缓冲区与多位LED对应关系：,显示程序：,DIS： MOV R0，#7AH ；指向显示缓冲区起始单元 MOV R3，#01H ；字位码初值R3 MOV A，R3 ；取字位码 DLP： MOV DPTR，#PAAR；指向字位口 (PA口) MOVX DPTR，A ；输出字位码，显示其中1位 MOV A，R0 ；取一个显示数据 ADD A，#0CH ；查表偏移量 MOVC A，A+PC ；取出字形

11、码 INC DPTR ；指向字段口(PB口) MOVX DPTR，A ；输出字形码 ACALL DLY1MS ；延时1ms INC R0 ；指向显缓区下一单元 MOV A，R3 ；修改字位码 RL A ；显示下一位 MOV R3，A JNB ACC.6，DLP ；未显示到最右边LED，继续显示 RET ；全部扫描一遍，结束 DTAB：DB 0C0H，0F9H，0A4H ；字形表 DB 0B0H，99H， DLY1MS： ；延时1ms子程序,3）多位静态显示方式及其接口电路,多位静态显示电路,4）多位动态显示方式及其接口电路,第二节 键盘接口技术,键盘输入数据和命令，显示用于计算机的状态、命令和

12、计算结果。 键盘 单片机键盘有两种： 一种是全编码键盘，其键码全由硬件提供，但是这种方式硬件结构复杂，成本高； 另一种是非编码键盘，这种键盘多采用矩阵方式，利用软件识别键码及完成各种键功能处理。 单片机系统中多采用非编码键盘。,独立式按键接口设计一、独立式键盘接口电路,1. 接口与数据 每个按键单独占有一根I/O 接口引线。 输入每根I/O接口引线的信号 对应某个数据。,2. 键盘的可靠性消除抖动电路,二、独立式按键接口程序设计,键盘处理程序任务 1)键输入 检查键盘是否有键被按下，消除按 键抖动。确定被按键的键号，获取键号。 硬件电路消除抖动或软件消除抖动。 2)键译码 键号为键盘位置码，根

13、据键号查表 得出被按键的键值。键值：数字键09、字符键0AH0FH、功能键10H 。 3)键处理 根据键值转移到不同程序段。若键 值属于数字、字符键，则调用显示数字 和字符的子程序。若键值属于功能键， 则进行多分支转移，执行各个功能程序 段。,三、单键管理程序,KEY: SETB P1.0 JB P1.0, KEY ；有键按下P1.0=0 KEY1: ACALL DELAY ；延时，防止抖动 SETB P1.0 JB P1.0, KEY1 ；键是否释放 JNB P1.0, KEY1 ；消除了连击功能 JB P1.0, KEY1 ；连击功能 ACALL PROGRAM ； AJMP KEY,第三

14、节 打印机接口技术,一、微型打印机简介 在单片机系统中应用较多的是微型打印机，例如PP40 、TPP-40A/16A 、GP16等智能微型打印机。 PP40在单片机中用得较为普遍，下面以PP40为例,二、PP40微型打印机 1、PP40的接口信号,2、PP40的操作方式 PP40具有两种工作模式 文本模式 图案模式 初始加电后，为文本模式。 在文本模式状态下，主机将回车符（0DH）和控制2编码（12H）写入PP40，则由文本模式变为图案模式，再将回车符（0DH）和控制1编码（11H）写入PP40，则又回到文本模式。 PP40在文本模式工作方式下，能描绘所有ASCII字符。 在图案模式下，能描绘

15、出用户设计的各种彩色图案。,1）文本模式 PP40的文本模式用于打印字符串，常用可打印的字符编码如表10-2(p204)所示。 表中00H1F中有七个控制字符。定义如下： 回位（08H）：使笔回到前一个字符位置，若描图笔已处于最左边位置，该命令失效。 进纸（0AH）：将纸推进一行。 退纸（0BH）：将纸倒退一行。 回车（0DH）：描图笔返回到最左边位置上。 方式控制编码1（11H）：PP40进入文本模式。 方式控制编码2（12H）：PP40进入图案模式。 转色（1DH）：笔架转动一个位置至另一颜色笔。 当超过一行的字数后，PP40自动回车并进纸一行。,2）图案模式 绘图操作命令 PP40在图案

16、模式操作时，提供多种绘图操作命令，供用户编制程序使用，以便绘画出各类图形，绘图命令格式和功能如表10-3（p205）所示,X，Y方向定义、字母描绘方向定义以及指令示例如图 所示。 X命令实例：当执行指令“X1，100，5”（将58H，31H，2CH，31H，30H，30H，2CH，35H，0DH写入PP40）以后，PP40描绘出的图形如图所示。( Xp,q,r) 1步距=0.2mm,PP40的绘图命令可分为5类： 不带参数的单字符命令，这类命令包括A，H和I命令。 只带一个参数的命令。这类命令包含L，C，S，Q四条命令。参数跟在命令符号后面。 带两个参数的命令。这类命令包括D，J，M，R四条命

17、令，参数之间需以“，”作分隔，指令以回车（0DH）结束。 P指令。用以编绘字符，字符与字符间以“，”分隔，以回车结束。 X指令。用以绘制坐标及分度线，带有3个参数。参数之间以“，”分隔，以回车结束。,绘图命令的编排有下列约定： 单字符命令后可直接跟其它指令（返回文本命令除外，它后面必须跟回车符0DH）例如：HJ300，-100CR等价于HCR和 J300，-100CR 一个参数的命令，可以在参数后面加“，”后跟其它命令。 例如：L2，C3，Q3，S0，M-150，-200CR。 二个以上参数的指令必须以回车CR（0DH）结束。不可省略。,3、PP40的接口方法,PP40必须通过并行接口和CPU通信,4、打印程序设计举例,1）PP40文本模式程序设计 文本模式打印中最重要的应用是格式打印 2） PP40图案模式程序设计 PP40图案模式程序设计的关键是掌握PP40的绘图 命令的功能和使用方法。,第四节 数/模与模/数转换电路接口技术,实现模拟量转换成数字量的器件称为模/数（A/D）转换器（ADC） 实现数字量转换成模拟量的器件称为数/模（D/A）转换器（DAC）,一、D/A转换电路接口技术 1 、 DAC0832芯片 DAC0832是带有两级数据输人缓冲锁存器的8位DA转换器。 2 、 DAC0832与单片