并行输入与输出.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,并行输入与输出,学习情景四,学习目标：,了解并行通信的基本概念；,掌握键盘的基本组成及工作原理；,掌握七段,LED,显示器的基本组成及工作原理。,技能目标：,能够正确在,AT89S52,外连接键盘和显示设备。,能够灵活应用典型键盘、显示电路构成各种实际电路,串行通信与并行通信,项目一 矩阵式键盘电路设计,第一部分 项目要求,设计一个,44,矩阵键盘与,AT89S52,接口电路。要求用查询法读取行列键盘键码，并将键码存入内部,RAM 32H,单元。,第二部分 相关知识,在单片机应用系统中，经常使用简单的键盘和数码管显示电路作为系统的输入和输出，完成人机对话活动，即人机通道。实际上是单片机与键盘和数码管显示器的接口电路。,键盘接口应有以下功能：,键扫描功能，即检测是否有键闭合；,键识别功能，确定被闭合键所在的行列位置；,产生相应的键值功能；,消除按键抖动功能。,一、键盘工作原理,键盘是一组按键的集合，它是最常用的单片机输入设备，操作人员可以通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机通信。,根据按键的识别方法分类，键盘有,编码和非编码,的两种。,编码键盘是通过一个编码电路来识别闭合键的键码，,如,BCD,码键盘、,ASCII,码键盘等；,通过软件来识别键码为非编码键盘。,由于非编码键盘的电路简单，可以方便地增减键的数量，因此在单片机应用系统中得到广泛的应用。,1,、按键电路和抖动的消除,键盘中每个按键都是一个常开关电路。,开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时有抖动。,消除的办法：,硬件,单脉冲触发器，即双稳态触发器或基本,R-S,触发器。,软件,延时，用子程序,2,、键盘连接方式,键盘可分为独立式和行列（矩阵式）两类。,（,1,）独立式非编码键盘,电路：见图,4,只按键分别接到,89S52 P1,口的,4,条,I/O,线上。在没有键按下的情况下，,89S52,由于上拉电阻的作用，,P1.0P1.3,线上输入均为高电平。当有某键按下时，与其相连的,I/O,线将得到低电平，其他未按之键的输入线上，仍维持其原来的高电平输入。,这种键盘结构的优点是电路简单，编程简单,；,缺点是当键盘数较多时，要占用较多的,I/O,线。,这种键盘结构可用程序去掉抖动。,（,2,）非编码行列式键盘,为了减少键盘与单片机接口时所占用,I/O,线的数目，在键数较多时，通常都将键盘排列成行列矩阵形式。,即将,I/O,线的一部分作为,行线，,另一部分作为,列线，,按键设置在行线和列线的,交叉点上。,行列式键盘的数量为：,行线数,m,乘以列线数,n,，即可组成,mn,个按键的键盘。见图。,这是一个,44,行列式键盘，按键数量为,16,个。,矩阵式键盘接口处理的内容：,判断键盘中有无键按下的方法是,：,先向所有连接列线的,I/O,线输出,0,；,然后，,将连接行线的按键状态，由相应的,I/O,线读入累加器,A,中。,有键按下时对应的行线，输入为,0,；没有键按下时对应的,行线，输入为,1,。,X,3,求键码的过程是：,依次从一条列线上输出低电平，然后检查各行线的状态。若都为,1,，说明闭合键不在该列；若有的行线为,0,，则说明闭合键在该列与为,0,的行线的交点上。由于每个按键所在的行号和列号不相同，所以，每个按键都按行列号赋予了一个键号。（键值）,列,Y3 Y2 Y1 Y0,行,X3 X2 X1 X0,1 1 1 0 E 1 1 1 0 E,1 1 0 1 D 1 1 0 1 D,1 0 1 1 B 1 0 1 1 B,0 1 1 1 7 0 1 1 1 7,键号：列,行,EE ED EB E7,DE DD DB D7,BE BD BB B7,7E 7D 7B 77,键值,N=,行首键号,+,列号,3.,编码键盘按键的处理过程,处理程序分为：程序扫描方式和中断扫描方式。,（,1,）程序扫描方式，即查询方式。,在单片机应用系统中，对键盘的处理只是,CPU,工作的一部分。为了能及时发现有键按下，,CPU,要不断,地调用键盘处理程序，对键盘进行扫描。这种,CPU,主动调用键盘处理程序的方式，称为程序扫描方式。,程序控制扫描工作方式的工作过程与键盘扫描子程序。,（,）,判断键盘上有无键按下。,其方法为：,D0 D3,输出,0000B,（列线），读,D4 D7,状态（行线），若,D4 D7,为全“,1”,则键盘无键按下，若不全为“,1”,则有键按下。,（,）,去除键的机械抖动影响：,在判断有键按下后，软件延时一段时间（,5 10mS,）后再判断键盘状态，如果仍为有键按下状态，则认为有一个稳定的键按下，否则按照键抖动处理。,（,）,判别闭合键的键号：,对键盘的列线进行扫描，再相应地顺序读出,D4 D7,的可能状态。,（,）,CPU,对键的一次闭合仅作一次处理，采用的方法为等待键释放以后再将键号送入累加器,A,中。,（,2,）中断扫描方式,为了提高,CPU,的效率，可以让键盘工作在中断扫描方式。有键闭合，产生中断请求信号。,消抖、求键号等工作由中断服务子程序完成。,采用中断方式的键盘接口电路。,89S52,二、键盘接口控制方式,1,、判别键盘上有无键闭合；,2,、键盘去抖,3,、判别闭合键的键号；,N=,行首键号,+,列号,4,、判断闭合键是否释放。,三、应用举例,【,例,4.1】,硬件连接如图所示，编程完成如下功能：按键按下后，对应的小灯亮，再按下，对应的小灯灭。,89S52,编程如下：,KEY,：,MOV P1,#0FFH,；灯全灭,MOV P2,#0FFH,；,P2,口为输入状态,MOV A,P2,；读键值，键按下相应位为,0,CPL A,；取反，键按下相应位为,1,ANL A,#0FH,；屏蔽高,4,位，保留低,4,位,JZ LRET,；全零，无键按下，返回,LCALL DEL20,；非全零，有键按下，延,时，软件去抖,MOV A,P2,；重读键值,CPL A,ANL A,#0FH,JZ LRET,；全零，无键按下，返回,JB ACC.0,K0,；,K0,按下，转,K0,程序,JB ACC.1,K1,；,K1,按下，转,K1,程序,JB ACC.2,K2,；,K2,按下，转,K2,程序,JB ACC.3,K3,；,K3,按下，转,K3,程序,SJMP LRET,K0,：,CPL P1.0,；,P1.0,状态取反，小灯,LED0,亮变灭，灭变亮,SJMP LRET,K1,：,CPL P1.1,；,P1.1,状态取反，小灯,LED1,亮变灭，灭变亮,SJMP LRET,K2,：,CPL P1.2,；,P1.2,状态取反，小灯,LED2,亮变灭，灭变亮,SJMP LRET,K3,：,CPL P1.3,；,P1.3,状态取反，小灯,LED3,亮变灭，灭变亮,LRET,：,RET,DEL20,：,MOV R7,#27H,；延时,20ms,左右,LOOP1,：,MOV R6,#0FFH,LOOP2,：,DJNZ R6,LOOP1,DJNZ R7,LOOP2,RET,第三部分 项目实施,（一）硬件电路,图中,P1.4P1.7,用于控制行线，,P1.0P1.3,用于控制列线。行、列线通过上拉电阻接,+5V,，没有键按下时，被钳在高电平状态。通过发送扫描字确定键码，具体方法如下：,89S52,+5V,P1.0,5.1 k,W,4,P1.7,P1.6,P1.5,P1.4,+5V,5.1 k,W,4,P1.3,P1.2,P1.1,(1),由列线输出,0,，然后读入,P1,口的值存入内部,RAM 30H,单元。,(2),由行线输出,0,，然后读入,P1,口的值存入内部,RAM 31H,单元。,(3),把,30H,的低,4,位与,31H,的高,4,位的值相加存入累加器,A,。,(4),最后判断累加器,A,的值，如果累加器,A,的数据全为,1,，说明无键按下，否则说明有键按下，且累加器,A,的数据就是被按下键的键值,(,程序中对累加器,A,取反，目的是用,JNZ,指令判断是否有键按下,),。,（二）参考程序,键扫描程序如下：,BOAD,：,LCALL BOADD,JNZ BOAD1,；无键按下转,BOAD,LCALL DELAY,；调延时子程序,AJMP BOAD,；继续扫描键盘,BOAD1,：,LCALL DELAY,；消除键抖动,(,延时,子程序略,),LCALL BOADD,；确认是否有键按下,JNZ BOAD2,LCALL DELAY,SJMP BOAD,；转键扫描,BOAD2,：,CPL A,MOV 32H,，,A,；取键值,BOAD3,：,LCALL DELAY,LCALL BOADD,JNZ BOAD3,；等待键松开,B2,：,RET,；返回,；获取键值子程序,BOADD,：,MOV P1,，,#0FH,；置行线为,0,MOV A,，,P1,MOV 30H,，,A,MOV P1,，,#0F0H,；置列线为,0,MOV A,，,P1,MOV 31H,，,A,ANL 30H,，,#0FH,；取列值,MOV A,，,30H,ANL 31H,，,#0F0H,；取行值,ADD A,，,31H,；行值加列值,CPL A,；,A,全,0,无键按下,RET,键盘扫描程序的运行结果是把闭合键的键码放在,32,单元中。,项目二 字符显示,第一部分 项目要求,设计一个八位显示电路，要求,8,只数码管从左到右顺序显示,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,、,8,共,8,个字符；将内存,10H,、,11H,、,12H,、,13H,中存放的压缩,BCD,码显示出来。,第二部分 相关知识,单片机应用系统中使用的显示器主要有：,发光二极管显示器（,LED,）；液晶显示器（,LCD,）；阴极射线管显示器（,CTR,）。,一、发光二极管及,LED,显示器,发光二极管,LED,显示器,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。,7,段,LED,字型码（段码）,显示,字形,h a b c d e f g,共阳极段,选码,共阴极段选码,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F,“,灭”,1 1 0 0 0 0 0 0,1,1 1 1 1 0 0 1,1,0 1 0 0 1 0 0,1,0 1 1 0 0 0 0,1,0 0 1 1 0 1 0,1,0 0 1 0 0 1 0,1,0 0 0 0 0 1 0,1,1 1 1 1 0 0 0,1,0 0 0 0 0 0 0,1,0 0 1 0 0 0 0,1,0 0 0 1 0 0 0,1,0 0 0 0 0 1 1,1,1 0 0 0 1 1 0,1,0 1 0 0 0 0 1,1,0 0 0 0 1 1 0,1,0 0 0 1 1 1 0,1 1 1 1 1 1 1 1,C0H,F9H,A4H,B0H,99H,92H,82H,F8H,80H,90H,88H,83H,C6H,A1H,86H,8EH,FFH,3FH,06H,5BH,4FH,06H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H,00H,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,字段引线与数据线连接，每个显示字形对应一个字形码。,COM,P,1.0,1.7,89S52,a,f b,g,e,c,d h,a,b,h,a b h,COM,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,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,COM,P,1.0,1.7,89S52,a,f b,g,e,c,d h,a,b,h,二、七段,LED,显示器工作原理,LED,显示器有,静态显示,和,动态显示,两种方式,1.,静态显示器,多位,LED,分别用一组,8,位字段口，各位,LED,公共端接地，分别输出显示不同字形。,a b h,COM,a,f b,g,e,c,d h,a b h,COM,a b h,COM,在,AT89S52,的串行口上扩展多片串行输入并行输出的移位寄存器,74LS164,作为静态显示器接口，图中给出了,8,位共阳极静态显示器的逻辑接口。设要显示的数据放在,78H-7FH,中。,89S52,静态显示程序如下：,DISPLAY,：,MOV R7,，,8,；,8,位显示计数器,MOV R0,，,78H,；,78H-7FH,为显示器缓冲区,MOV DPTR,，,TABLE,；显示字形码表首地址,LOOP1,：,MOV A,，,R0,；取出要显示的数据,INC R0,；指向缓冲区下一地址,MOVC A,，,A,DPTR,；取出显示字形码,MOV SBUF,，,A,；送出该,LED,上的字形码,LOOP2,：,JNB TI,，,LOOP2,；输出完否？,CLR TI,；完，清发送中断标志,DJNZ R7,，,LOOP1,；,8,位显示未完，继续,RET,TABLE,：,DB 0C0H,，,0F9H,，,0A4H,，,0BH,，,99H,DB 92H,，,82H,，,0FBH,，,80H,，,90H,DB 88H,，,83H,，,0C6H,，,0A1H,，,86H,DB 8EH,，,0FFH,；,F,，暗,2.LED,动态显示,动态显示方式是各位数码管的,a,h,端分别连在一起，并与单片机系统的一个,I/O,口相连。从该,I/O,口输出显示代码。每只数码管的共阴极端或共阳极端则与另一个,I/O,口相连，控制该位的点亮。,每一时刻，只有一位数码管被点亮，各位之间，依次轮流被点亮，对每位来说，每隔一段时间点亮一次。,利用发光二极管的余辉和人眼的驻留效应，并通过适当调整每位数码管点亮的时间和时间间隔，便可以得到稳定的显示输出。,在单片机系统应用中，广泛采用动态显示方式。,第三部分 项目实施,（一）硬件电路分析,P1,口输出与对应显示位的关系,端口,P1.0,P1.1,P1.2,P1.3,P1.4,P1.5,P1.6,P1.7,位码,01H,02H,04H,08H,10H,20H,40H,80H,数码管,L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8,89S52,（二）程序清单：,DPLAY,：,MOV R0,，,78H,；显示数据缓冲区首,地址送,R0,MOV R3,，,00000001B,；使显示器最右边位亮,LPl,：,MOV A,，,R3,MOV P1,，,A,；扫描值送,P1,口,MOV A,，,R0,；取欲显示数据,ADD A,，,0EH,；加上查表指令地址偏移量,MOVC A,，,A+PC,；取出段码,MOV P2,，,A,；送出显示,ACALL DELAY,；调用延时子程序,INC R0,；指向下一个显示缓冲区地址,MOV A,，,R3,JB ACC,0,，,LP2,；扫描到第八个显示器否？,RR A,；未到，扫描码右移,1,位,MOV R3,，,A,AJMP,LPl,LP2,：,RET,TAB,：,DB 0C0H,，,0F9H,，,0A4H,，,0B0H,，,99H,，,92H,；,0,，,1,，,2,，,3,，,4,，,5,DB 82H,，,0F8,，,80H,，,90H,，,0C8H,，,83H,；,6,，,7,，,8,，,9,，,A,，,B,DB 0C6H,，,0A1H,，,86H,，,8EH,；,C,，,D,，,E,，,F,DELAY,：,MOV R7,，,02H,；延时子程序,DL1,：,MOV R6,，,0FFH,DL2,：,DJNZ R6,，,DL2,DJNZ R7,，,DLl,RET,设计一个数码管显示电路，要求数码管以闪光方式轮流显示,0,F,共,16,个字符，闪光频率为,2Hz,，每个字符显示,1s,。（要求显示时间用中断方式实现）,讨论题,