第9章----基于单片机的接口技术.ppt

1、第9章基于单片机的接口技术，9.1显示接口设计(发光二极管显示液晶显示)9.2键盘接口设计9.3模数转换器接口设计9.4数模转换器接口设计9.5通用总线接口设计及单片机实例，9.1.1数码管(发光二极管)显示，(a)数码管外形图，(b)通用阴极数码管(c)静态显示电路，图9-1四位静态显示电路，动态显示电路，图9-2四位动态显示电路，9.1.2发光二极管显示驱动电路此外，动态和静态显示模式对驱动电路有不同的要求。如果是静态显示，则不需要发光二极管驱动。一般情况下，只需将单片机的输入输出端口与数码管的段码连接，如图10-6所示(请确认)。但是，在动态显示中应该考虑到发光二极管的驱动，因为动态显示

2、是由段和位选择信号完成的，所以必须同时考虑段和位的驱动能力，而段的驱动能力决定了位的驱动能力。常用的驱动电路有两种，一种是使用集成电路芯片如SN7407或简单的三极管放大电路，另一种是三极管放大驱动电路和无栅驱动电路。例如，带8255接口的显示器如图9-6所示，74752逻辑图和真值表，7407，X9.1.3液晶接口设计，点阵液晶引脚时序波形显示模块基本原理，控制字，单片机硬件接口设计和液晶模块软件设计，液晶模块1。点阵液晶显示器的基本原理，图10-11“单”点阵显示软件界面，2。液晶显示器引脚，图10-12液晶显示器外围引脚图，VDD 5VVLCD驱动操作电压D/IH/L数据/指令代码R/W

3、H/L数据读/写E H使能DB0-DB7数据总线CS1，CS2H芯片选择端子RESH复位VEE负电压输出(驱动液晶显示器的负电源)EL-E背光，有时为NCEL-D，iii。写定时波形，图10-13写3。读取时序波形，图10-14读取操作时序，9.1.4单片机和液晶显示模块的硬件接口设计，有多种接口模式，不同的访问模式有不同的电路设计和软件设计。现在，介绍一个键盘接口设计：9.2。键盘接口电路是嵌入式系统设计的重要组成部分，也是人机交互的重要接口。键盘可以实现向单片机输入命令等功能。9.2.1键盘的工作原理，常用的键盘按解码方法分为两类：1)编码键盘：编码键盘键盘上闭合键的识别是通过专用硬件编码

4、器实现的，并生成相应键的数字或键值。2)非编码键盘：非编码键盘闭合键的识别由软件实现。主处理器由软件控制，定期扫描键盘，以询问是否有任何按键关闭。如果任何键被按下，跳转到相应的程序执行，如果没有键被按下，继续执行。由于编码键盘的硬件电路复杂，目前在小型嵌入式系统中经常使用非编码键盘。非编码键盘根据连接方式可分为独立键盘和矩阵键盘，按键抖动。目前，大多数按键利用机械触点的开关动作。由于机械弹性的影响，机械触点在闭合和断开时刻都有抖动过程，导致电压信号抖动，如图所示。抖动时间与开关的机械特性有关，一般为5毫秒到10毫秒。在扫描键盘的过程中，一定要想办法消除按键抖动，否则会造成按键被误读。有两种方法

5、可以消除抖动：硬件和软件。硬件用于消除抖动，图9-3用于消除抖动。如果有很多键，软件用来消除抖动，即当一个键被按下时，调用5毫秒和5毫秒的延时子程序，然后判断该键是否被再次按下。如果判断此时键盘仍被按下，则认为键盘被真正按下。如果判断此时没有按下键盘，则被描述为键盘抖动或干扰。9.2.2独立键，图10-3独立键接口电路，9.2.3矩阵键，矩阵键盘适用于大量键的场合，由行线和列线组成，键位于行和列的交叉点。由于51单片机输入输出端口(P0P3)均为8引脚，正常情况下，单片机键盘接口电路使用其中一个输入输出端口，所以在大多数情况下，矩阵键盘采用矩阵按键表，以44矩阵键盘为例，详细说明了矩阵键盘的设

6、计方法和技巧。在实际应用中，44键盘主要由数字09和功能键组成。这里是一个常用的键盘排列，如表10-1所示。表10-1键表，矩阵键盘接口电路，如何判断一个键是否被按下，使用非编码键盘，51单片机的中央处理器必须监控所有的键，一旦发现该键被按下，中央处理器应该通过程序识别它，并将其转移到相应的键处理程序，实现键功能。键盘设置在行和列的交叉处，行和列线分别连接到按键开关的两端。行线通过上拉电阻连接到VCC。当键未被激活时，行线处于高电平状态。当按键时，行线的电平状态将由与行线相关联的列线的电平决定。如果列线电平低，行线电平低，如果列线电平高，行线电平也高，这是判断是否按下键盘的关键。根据以上分析，

7、得出了矩阵键盘按键的识别方法：将所有的列行设置为低电平，检查每行的电平是否有变化，如果有变化，则表示按下了一个按键，如果没有变化，则表示没有按键，如何判断哪个按键被按下，以及如何识别具体的按键：逐个设置低电平， 在其他列设置高电平，检查每行的电平变化，如果一行的电平从高电平变为低电平，键盘编码，说明：9.3模数转换器和接口、9.3.1 ADC0809芯片结构9.3.2 ADC0809工作原理9.3.3模数转换器接口设计示例，9.3.1 ADC0809芯片结构，ADC0809引脚图。 ADC0809的工作时序图和结构图见教材第136页，9.3.3模数转换器接口设计示例。由于ADC0809芯片上没

8、有时钟信号，因此时钟信号从时钟端发送，最佳时钟频率为640KHZ。在ADC0809与单片机的接口中，时钟信号通常是通过将单片机的ALE信号除以4得到的。单片机的ALE除以6。如果单片机的晶振频率为12兆赫兹，则模数转换器的4分频频率约为500千赫兹，满足模数转换器时钟端的频率要求。通常，使用两级d触发器来完成它。例如，芯片74LS74用于实现四分频电路。ADC0809与单片机之间有三种接口电路：查询模式、中断模式和等待延时模式。这三种模式各有优点。用户可以根据实际需要进行选择。查询模式和中断模式电路，图10-19模数转换器0809与单片机的连接图，等待延迟模式、和等待延迟模式的模数转换示意图。

9、当时钟为640K时，0809的主要转换时间为100秒，例如：8051/Inti、In00。0809和8051之间的接口如图9-15所示，它依次转换八个模拟信号，并从内部随机存取存储器的第一个地址40H开始将它们存储在单元中，9.4数模转换器和接口，9.4.1数模转换器DAC0832结构，9.4.2数模转换器图10-21 DAC0832引脚图，10.4.5数模转换器DAC0832与单片机接口技术，常用的DAC 0832与单片机有三种基本接口方式：直通方式，单级缓冲连接方式和双级缓冲连接方式，直通方式，图10-23。 单级缓冲连接模式，图10-24 DAC0832单级缓冲连接模式，双级缓冲连接模式

10、，图10-25双级缓冲连接模式，10.5通用总线接口设计及单片机实例，10.5.1概述10.5.2 I2C总线的基本特性10 . 5 . 3 I2C总线的数据传输格式10.5.4单片机模拟I2C总线10 . 5 . 2 I2C总线接口设计实例10.5.6单片机对24LC2的写操作外部设备的读写操作必须按照一定的数据传输接口规范进行，这是数据传输的硬件基础，也是数据通信和计算机网络的重要组成部分。目前，主要有两种数据通信方式：并行和串行。并行通信基本上由三条总线(地址总线、数据总线和控制总线)实现。有多种串行模式，包括232串行接口、串行接口、I2C总线接口和通用串行总线接口。然而，MCS-51

11、单片机集成了四个并行输入输出端口和一个串行端口。随着电子技术的快速发展，新的数据传输接口标准和协议不断涌现。然而，51单片机没有集成这些接口，真正的问题是必须用这些新的接口芯片完成数据传输。为了解决这个问题，必须扩展单片机的数据传输接口。10 . 5 . 2 I2C总线的基本特征，图10-26I2C总线结构图，I2C总线是飞利浦公司开发的一种简单、双向、双线、同步的串行总线。它只需要两条信号线(串行数据线和串行时钟线)来实现连接到总线的设备之间的通信。I2C公交车连接少，结构简单。因此，它广泛应用于消费电子产品、通信产品、仪器仪表和工业控制系统中，只需要两条信号线：串行数据线SDA和串行时钟线

12、SCL。连接到总线的每个设备对应于一个特定的地址，该地址由软件寻址。同时，总线上的每个设备决定了主从关系。主控制器可用作主发射器或主接收器。I2C总线是一种真正的多主机总线，它包含错误检测和总线仲裁功能，以防止两个或多个主控制器同时启动数据传输而造成的数据破坏。串行8位双向数据传输的数据传输速率范围从标准I2C模式下的100千位/秒到快速模式下的400千位/秒到高速模式下的3.4兆位/秒。片内滤波器可以滤除总线数据线上的毛刺，确保可靠的数据传输。连接到同一总线的集成电路数量仅受最大电容400PF、I2C总线特性、10.5.3 I2C总线的数据传输格式、图10-29的四个阶段以及10.5.5 I2C总线接口设计示例的限制。I2C总线实际上已经成为在100多个不同的集成电路上实施的国际标准，并且已经得到50多个公司的许可。目前，使用I2C总线接口的芯片很多，如时钟芯片、可编程只读存储器芯片、集成电路卡等