单片机IO接口技术.pptx

2024/8/22 周四单片机原理及其应用19.1 I/O接口概述I/O接口的功能 2 I/O接口的编址方式存储器统一编址方式：CPU将I/O接口当作存储单元对待，访问I/O与访问存储器单元操作相同I/O独立编址方式：另外设立一个独立的I/O空间，与存储器空间互不影响，单独编址供I/O设备使用。在指令系统中，有专用于I/O访问的指令。1 I/O接口的功能速度匹配：锁存数据、传送联络信号。输入设备数据缓冲适应CPU的快速操作。数据格式转换：并-串转换、A/D、D/A转换。电平转换：电平幅值或正/负逻辑转换。隔离：通过接口三态门将总线与其它设备隔离。2024/8/22 周四单片机原理及其应用23 I/O接口数据传送方式外设READY？YN数据传送读接口状态同步传送方式（无条件传送）外设与CPU速度相当时，采用此种方式。如：单片机与外部RAM之间的数据传送。查询传送方式（条件传送）CPU与I/O接口之间的数据传送由程序控制来实现。通过查询外设是否准备就绪来决定是否传送数据。通用性好，软硬件简单，CPU效率低。9.1 I/O接口概述I/O接口的功能2024/8/22 周四单片机原理及其应用3中断控制传送方式 （1）任何外设与CPU交换信息，需向CPU发出中断申请；（2）CPU检测到中断请求，若满足中断响应条件，CPU立即停止正在执行的程序，转去执行中断处理程序,进行数据传送。（3）中断处理完毕返回被中断的程序处，继续执行原来的程序。CPU的效率提高。9.1 I/O接口概述I/O接口的功能2024/8/22 周四单片机原理及其应用4打印打印接收接收数据数据打印打印接收接收数据数据接收接收数据数据打印机打印时序查询方式CPU时序查询等待数据传送查询等待中断方式CPU时序执行程序数据传送执行程序一个查询方式和中断方式比较的实例9.1 I/O接口概述I/O接口的功能2024/8/22 周四单片机原理及其应用5 由硬件完成数据交换，不需要CPU的介入，由DMA控制器控制，使数据传送在存储器与外设之间直接传送。快、成本高。存储器CPU外设I/O口DMA控制器直接存储器存取方式（DMA）9.1 I/O接口概述I/O接口的功能2024/8/22 周四单片机原理及其应用6 MCS51系列单片机的外部RAM和I/O口是统一编址的，因此用户可以把单片机外部64KRAM空间的一部分作为扩展I/O的地址空间。单片机可以像访问外部RAM存储器那样访问外部接口芯片，对其口进行读写操作，在逻辑操作和指令使用上无任何区别。4 MCS-51单片机的I/O接口扩展9.1 I/O接口概述I/O接口的功能2024/8/22 周四单片机原理及其应用7实现方式采用TTL、CMOS电路。设计原则输入口具有缓冲作用缓冲器。输出口具有锁存作用锁存器。常用TTL芯片 缓冲器：74LS244，74LS245 锁存器：74LS273，74LS373，74LS374，74LS377等。9.2 简单芯片扩展I/O接口2024/8/22 周四单片机原理及其应用8芯片功能介绍（1）74LS244三态缓冲器(24路)1G状态输入/输出1高阻隔离0驱动输入输出 74LS244三态缓冲器功能表9.2 简单芯片扩展I/O接口2024/8/22 周四单片机原理及其应用9CLR(MR)CLK(CP)LXH DnQnXLHHH HLLLxQ074LS273 8D锁存器真值表（2）74LS273 8D锁存器9.2 简单芯片扩展I/O接口2024/8/22 周四单片机原理及其应用10外设外设74LS27374LS2448051P0CLKGABCBCLRVcc74LS273输出Q随输入D变化，CLR必须为高电平如何连接?CLK/G的设计应综合地址和控制信息。解决方案：实例：用74LS273和74LS244扩展I/O口9.2 简单芯片扩展I/O接口2024/8/22 周四单片机原理及其应用11（1）用74LS273 CLK的设计 74LS273为锁存器，通常可作为输出口。对于单片机来说，数据输出控制由WR实现。设P2.0=0时，单片机选中74LS273。则，可以得到下列真值表实现CLK真值表P2.001WRCLK00X1X11WRP2.0CLK9.2 简单芯片扩展I/O接口2024/8/22 周四单片机原理及其应用12 74LS244为缓冲器，通常可作为输入口。对于单片机来说，数据输出控制由RD实现。设P2.0=0时，单片机选中74LS244。则，可以得到下列真值表实现CLK真值表P2.001RDG(1G/2G)00X1X11RDP2.0G（2）用74LS244 1G/2G 的设计9.2 简单芯片扩展I/O接口2024/8/22 周四单片机原理及其应用13（3）用74LS273和74LS244扩展I/O口9.2 简单芯片扩展I/O接口2024/8/22 周四单片机原理及其应用14A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 xxxxxxx0 xxxxxxxx74LS273和74LS244的地址空间分析：地址为：FEFFH1111111111111119.2 简单芯片扩展I/O接口2024/8/22 周四单片机原理及其应用158255是一种8位并行I/O接口芯片，8255有3个8位的并行口：PA、PB、PC，3种工作方式。其中，PC口具有按位进行操作功能。9.3.1 8255可编程并行接口芯片及应用9.3 8255可编程并行接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用169.3.1 8255可编程并行接口芯片及应用8255的引脚和内部结构9.3 8255可编程并行接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用17（1）D0D7为数据总线，用于传送CPU和8255之间的数据、命令和状态字。（2）RESET：复位信号，输入高电平有效。复位后，8255所有内部寄存器清0，所有口被置为输入方式。8255的引脚的功能9.3 8255可编程并行接口芯片及其使用 （3）CS:片选线，输入，低电平有效。当为低电平时8255 被选中。（4）RD:读信号线，输入，低电平有效。当为低电平时，所选的8255处于读状态，控制8255把指定口的数据信息或寄存器状态信息输出到数据总线D0D7上。（5）WR：写信号线，输入，低电平有效。当为低电平时控 制8255把数据总线D0D7的数据信息或控制信息写入指定口或寄存器中。2024/8/22 周四单片机原理及其应用189.3 8255可编程并行接口芯片及其使用（6）A0、A1：地址线，输入，用于选择端口。当=0芯片被选中时，这两位的4种组合分别用于选择PA口、PB、PC和控制寄存器。CSA1A0口或寄存器CPU操作状态000PA口01读PA口 10写入PA口 001PB口01读PB口 10写入PB口 010PC口01读PC口 10写入PC口 011控制寄存器01无效10写入控制字1未选中数据总线呈高阻态2024/8/22 周四单片机原理及其应用19(7)I/O口线（24条）PA0PA7、PB0PB7、PC0PC7为32条双向总线，用于8255和外设之间传送数据。PA7PA0：PA口的并行I/O数据线，双向三态。PB7PB0：PB口的并行I/O数据线，双向三态PC7PC0：PC口的并行I/O数据线，双向三态。当8255工作与方式0 时，PC7PC0为两组并行I/O数据线。当8255工作与方式1或方式2 时，PC7PC0分为两组，作端PA口和端PB口的联络控制线，此时每根线将赋予新的功能。9.3 8255可编程并行接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用208255的工作方式（一）8255的控制字8255有2个控制字，2个控制字均在A1A0为11时发出。如果控制字的最高位D7为1，则表示工作方式控制字，如果最高位D7为0，则表示PC口按位置位/复位控制字。（1）8255工作方式控制字8255的三个端口的工作方式是通过CPU对控制口写入控制字来决定的。8255方式选择控制字寄存器的定义如下图所示。8255的3个端口被分成2组，A组包括PA口和PC口的高4位，B组包括PB口和PC口的低4位。D7：控制字标志位，控制字作为8255工作方式选择控制字时，D7必须为1 8255方式选择控制字寄存器的定义 9.3 8255可编程并行接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用21D6D5：A组的工作方式设置位。A组有3种工作方式：方式0、方式1和方式2，由控制字寄存器的D6D5两位设定 D6D5工作方式说明00方式0基本的输入/输出方式01方式1选通输入/输出方式1方式2双向输入/输出方式 8255工作方式设置 9.3 8255可编程并行接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用22D4：设置PA口的输入/输出状态，D41，PA口为输入口，D40，PA口为输出口。D3：设置PC口的高4位的输入/输出状态，D41，PC口的高4位为输入，D40，PC口的高4位为输出。D2：B组的工作方式设置位。B组有2种工作方式：D20，B组的端口工作在方式0、D21，B组的端口工作方式1。D1：设置PB口的输入/输出状态，D11，PB口为输入口，D10，PB口为输出口。D0：设置PC口的低4位的输入/输出状态，D01，PC口的低4位为输入，D00，PC口的低4位为输出。9.3 8255可编程并行接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用23（二）8255的状态字8255没有专门的状态字寄存器，工作方式1或方式2时，读取端PC口的数据，即可以获得状态字。当状态字中有效信息不满8位时，所缺的即为对应端PC口引脚的输入电平（1）在PA口、PB口定义为方式1输入时，读取PC口，获取的状态字的格式如图9.17所示，我们称之为PA口、PB口输入口状态字，D7为PC口数据的最高位，D0为最低位。状态字的低3位D2D0为B组状态字，高5位D7D3为A组状态字，各位所代表的含义如下：INTRA/INTRB：PA口、PB口的输入中断请求标志IBFA/IBFB：PA口、PB口的输入缓冲器满标志INTEA2/INTEB：PA口、PB口的输入中断允许标志8255的PA口、PB口为输入口状态字 9.3 8255可编程并行接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用24（2）在PA口、PB口定义为方式1输出时，读取PC口，获取的状态字的格式如图所示，称它为PA口、PB口输出口状态字，状态字的低3位D2D0为B组状态字，高5位D7D3为A组状态字，各位所代表的含义如下：INTRA/INTRB：PA口、PB口的输出中断请求标志/：PA口、PB口的输出缓冲器满标志INTEA1/INTEB：PA口、PB口的输出中断允许标志 8255的PA口、PB口为输出口状态字 9.3 8255可编程并行接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用25（3）在PA口定义为方式2时，读取PC口，获取的状态字的格式如图9.19所示，称它为PA口双向I/O状态字，状态字的低3位D2D0由PB口组的工作方式来确定，各位所代表的含义如下：INTRA为PA口中断请求标志；IBFA为PA口的输入缓冲器满标志；为PA口的输出缓冲器满标志；INTEA1为PA口的输出中断允许标志；INTEA2为PA口的输入中断允许标志9.3 8255可编程并行接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用26（三）工作方式1 方式0工作方式0为基本的输入/输出方式，这种工作方式不需要选通信号。端口PA、PB 和PC 中都可以通过方式控制字设定为输入或输出端口。2 方式1I/OPC7I/OPC6I/OIBFAPC5I/OPC4INTRAINTRAPC3PC2IBFBPC1INTRBINTRBPC0输出方式输入方式PC口引脚方式1时8255的PC口各个引脚的定义9.3 8255可编程并行接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用27 方式2方式2为具有联络信号的双向I/O口模式，只有PA口有方式2。此时，PA口成为一个8位的双向I/O数据接口，占用PC口的高5位引脚PC7PC3为PA口输入/输出的控制联络信号线。其余的3位可为端PB口在方式1下的联络信号线、或端PB口在方式0（基本输入/输出）时作为端PC口引脚使用。方式2时PC口控制联络信号定义见表 PC口引脚双向方式PC0由PB口的方式决定PC1由PB口的方式决定PC2由PB口的方式决定PC3INTRAPC4PC5IBFAPC6PC7方式2时PC口控制联络信号定义 9.3 8255可编程并行接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用289.3.2 8255与MCS-51单片机的接口设计 9.3 8255可编程并行接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用299.3.2 8255与MCS-51单片机的接口设计 单片机引脚P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0地址 地址总线A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 8255引脚 未用未用 未用未用 未用未用未用CS 未用未用 未用未用 未用未用A1A0PA000FE00PB001FE01PC010FE02控制寄存器011FE038255的口和控制寄存器地址分析如下：9.3 8255可编程并行接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用30电路图中，开关K0K7与8255PA口的PA0PA7相连，8个LED指示灯连接在PB口。根据开关K0K7闭合状态控制LED0LED7的显示状态，K0控制LED0，依此类推。另外，设置PC口的高4位为输出，低四位为输入。解：（1）初始化初始化就是设置8255的I/O口的工作方式，对控制寄存器写入工作方式控制字。PA口外接开关，为方式0的输入，PB口外接LED指示灯，为方式0的输出，而PC口要求高4位为输出，低四位为输入，它只能工作在方式0，则工作方式控制字设置如下：控制字标志位为1，A组：0010，B组：001，组合后工作方式控制字为：10010001，即91H。9.3 8255可编程并行接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用31（2）LED指示灯的控制根据电路图可知，当开关K0断开时，PA0输入高电平，K0闭合时，PA0输入低电平。PB0输出高电平时，指示灯LED0被熄灭，当PB0输出低电平时，指示灯LED0被点亮。因此，PA口读入的信息，直接传递给PB口即可控制LED指示灯的显示状态。9.3 8255可编程并行接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用32（3）程序 MOV A,#91H ；初始化，工作方式控制字 MOV DPTR,#0FE03H ；控制寄存器地址CONTROL:MOVX DPTR,A ；设置工作方式，初始化完成MOVDPTR,#FE00H ；PA口地址MOVXA,DPTR ；从PA口读开关状态INCDPTR ；PB口地址MOVXDPTR,A；从PB口输出控制LED指示灯 ；以下为其他应用程序AJMPCONTROL9.3 8255可编程并行接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用332568位的静态RAM。I/O接口部分 可编程8位PA70 可编程8位PB70 可编程6位PC50 命令寄存器8位 状态寄存器8位计数器/计时器部分 一个14位的二进制减法计数器/计时器256B静态RAM PA 定时器 PB PC 口APA0PA7口BPB0PB7PC0PC5口CIO/MAD0AD7TIMER INTIMER OUTCEALERDWRRESET8155的结构9.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用34TIMER INTIMER OUTPC3PC4 PC5 IO/MCERDWRALEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7VssVccPC2PC1PC0PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA08155RESETAD70地址数据线，三态RESET复位信号ALE允许地址锁存信号CE片选信号IO/M接口与存储器的选择信号WR写信号RD读信号8155的引脚9.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用35PA708根通用的I/O端口线PB708根通用的I/O端口线PC506根通用的I/O端口线TIMERIN14位二进制减法计数器的输入端TIMEROUT计时器的输出引脚TIMER INTIMER OUTPC3PC4 PC5 IO/MCERDWRALEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7VssVccPC2PC1PC0PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA08155RESET电源引脚：Vcc，Vss9.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用368155与8031的连接RDWRALEP2.0P2.7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EARDWRALEIO/MCEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7RESETTIMERINTIMEROUT+5V10F/16V1k PA70PB70PC50805181559.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用378155 的256字节RAM的使用 作为单片机的外RAM8155RDWRCEIO/MALEAD07PAPBPCCEIO/M 1 使用条件：（1）0，8155芯片被选中。（2）0，8155芯片上的RAM被选中，由AD0AD7的地址总线(A0A7)为256个单元编址。此时，当 =0，CPU从8155RAM中由A7A0指定的单元中读取一个字节的数据。当 0，CPU将一个字节的数据写入到由A7A0指定的8155RAM单元中。RDWR9.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用382 单片机访问8155的RAM8051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD07PAPBPC P2.70，且P2.00，单片机使用8155上的RAM。A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.00 xxxxxx000000000 xxxxxx01111111108155RAM的地址空间分析：地址范围为：7E007EFFH1111111111119.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用393 单片机访问8155RAM的程序设计8051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD07PAPBPC9.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用408155 I/O端口的使用作为单片机的外部I/O口8155RDWRCEIO/MALEAD07PAPBPCCEIO/M1 使用条件：（1）0，8155芯片被选中。（2）1，8155芯片上的I/O口和定时/计数器被选中，由AD0AD7的地址总线(A0A2)为I/O口和定时/计数器编址。此时，当 =0，CPU从A2A0指定的对象读取（输入）一个字节的数据。当 0，CPU将一个字节的数据写入（输出）到A2A0指定的对象。RDWR9.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用412 8155芯片I/O口地址分配A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0I/OI/O端口端口 0 0 0命令/状态寄存器 0 0 1A口 0 1 0B口 0 1 1C口 1 0 0计数器低8位 1 0 1计数器高6位9.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用423 单片机访问8155的I/O口8051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD07PAPBPC P2.70，且P2.01，单片机使用8155上的I/O口和定时/计数器。A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.00 xxxxxx1xxxxx000 xxxxxx1xxxxx11108155I/O口的地址空间分析：11111111111100000000009.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用43I/O口及定时/计数器I/OI/O端口端口命令/状态寄存器A口B口C口计数器低8位计数器高6位I/OI/O端口地址端口地址7F007F017F027F037F047F058051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD07PAPBPC9.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用449.4 8155可编程接口芯片及其使用 4 命令寄存器的定义PAPBPC1PC2IEAIEBTM1TM2PB、PAA口、B口数据传送方向0输入1输出ALT1 00C口输入，A、B口基本I/O方式ALT2 11C口输出，A、B口基本I/O方式ALT3 01PC3-PC5输出，A口选通方式，B口基本I/O方式ALT4 10A、B口选通方式PC2、PC1C口数据传送方向及AB口工作方式IEA、IEB A、B口中断允许控制0禁止1允许TM1、TM2计数器控制2024/8/22 周四单片机原理及其应用45PC口在各种工作方式下的状态9.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用465 状态寄存器的定义9.4 8155可编程接口芯片及其使用 INTRAABFINTEAINTRBBBFINTEBTMERD0D1D2D3D4D5D6D7A口中断请求标志A口缓冲器满标志A口中断允许标志B口中断请求标志B口缓冲器满标志B口中断允许标志定时器中断允许标志。计数到指定长度后置1，读状态后清02024/8/22 周四单片机原理及其应用476 8155 I/O口的初始化及应用程序设计8051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD07PAPBPC9.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用489.3.4.3 8155定时器/计数器工作原理8155的定时器是一个14位的减法计数器。能对输入定时器的脉冲信号进行计数，在达到“最后”计数值时，有一个矩形波或脉冲输出。由编程来控制定时器的输出波形及计数长度。由于计数长度为14位，所以分两次装入。计数初值的范围是：2H3FFFH。9.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用49（1）8155定时器/计数器工作方式由8155命令寄存器的最高两位设定TM2 TM10 00 11 01 1方式不影响定时器工作若计数器未启动，则无操作；若计数器已运行，则停止计数计数器减到0后，立即停止。装入方式和计数值后，立即启动定时器，若定时器已在运行，则达到当前计数值后，按新的方式和长度予以启动PAPBPC1PC2IEAIEBTM1TM29.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用50（2）定时/计数器的格式和输出形式9.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用51（2）定时/计数器的格式和输出形式M2 M1 T13 T12 T11 T10 T9 T815 14 13 12 11 10 9 8 T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T07 6 5 4 3 2 1 0定时器方式计数器高6位计数器低8位M2M100011011M2M1单 方 波连续方波单 脉 冲连续脉冲TIMER OUT引脚输出波形9.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用52（3）8155 定时/计数器的初始化及应用程序设计8051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD07PAPBPCTimer InTimer Out9.4 8155可编程接口芯片及其使用 2024/8/22 周四单片机原理及其应用53 在单片机应用系统中，键盘和显示器是常用的外设，它们是人与应用系统交换信息的窗口，用于输入参数和命令，显示系统的运行状态、计算结果以及命令提示信息等。本节主要介绍单片机应用系统中常用简单键盘和显示器的接口及软件设计方法。9.5 键盘及显示器接口设计2024/8/22 周四单片机原理及其应用549.5.1 键盘工作原理与接口电路（一）键盘概述键盘是由若干个按键组成的开关矩阵，它是一种廉价的输入设备。一个键盘，通常包括有数字键(09)，字母键(AZ)以及一些功能键。操作人员可以通过键盘向计算机输入数据，地址、指令或其它控制命令，实现人机对话。键盘按其结构形式可分为两类：1 编码键盘，即键盘上闭合键的识别由专用的硬件来实现；2 非编码键盘，即键盘上闭合键的识别由软件来识别。9.5 键盘及显示器接口设计2024/8/22 周四单片机原理及其应用55 单片机系统中普遍使用非编码键盘，键盘接口应具备以下功能：(1)键扫描功能，即检测是否有健按下；(2)产生相应的键代码(键值)；(3)消除按键抖动及多键按下；计算机测控系统常见键盘：通用键盘：84键,101键,102键,104键等。含单片机，串行输出(扫描码)。专用键盘：根据需要自己设计键盘。按键：即无锁开关，有机械按键，电容按键，导电橡胶按键，薄膜按键。9.5.1 键盘工作原理与接口电路2024/8/22 周四单片机原理及其应用56按键开关的集合。（二）键盘的特点510ms510ms100ms键的闭合/断开是机械触点的通断。会产生抖动。按键的确认需要消除抖动。硬件消抖 RS触发器软件消抖：软件延时20ms，让过抖动区。Vcc9.5.1 键盘工作原理与接口电路2024/8/22 周四单片机原理及其应用57（三）键盘接口独立式键盘各键相互独立，各接一根输入线。P10P118051 K1P12P13P14P15K2K3K4K5K6 键盘驱动程序步骤1)查键：扫描有否键按下，若无键按下，返回2)有键按下软件去抖：延时20mS3)找键：逐位右移4)等键释放5)软件去抖9.5.1 键盘工作原理与接口电路2024/8/22 周四单片机原理及其应用58 （1）行扫描法通过行线发出低电平信号，如果该行线所连接的键没有按下，则列线所接的端口得到的全是“1”信号，如果有键按下，则得到非全“1”信号。为防止双键或多键同时按下，再从第0 行一直扫描到最一行，若发现仅有一个“1”，则为有效键，否则全部作废。找到有效的闭合键后，读入相应的键值转到对应的处理程序。2 行列式键盘（矩阵键盘）识别按键的方法有两种：行扫描法，线反转法。9.5.1 键盘工作原理与接口电路2024/8/22 周四单片机原理及其应用599.5.1 键盘工作原理与接口电路当键盘上没有键闭合时，所有行线和列线断开。当键盘上某一个键闭合时，则该键所对应的列线与行线短路。键盘扫描：逐行逐列地检查键盘状态的过程。键盘扫描的方法：程序控制的随机方式定时控制方式中断方式对键盘上闭合键的键号的确定5.1k3y0y1y2x0 x1x2678345012+5V2024/8/22 周四单片机原理及其应用609.5.1 键盘工作原理与接口电路2024/8/22 周四单片机原理及其应用61（2）线反转法线反转法也是识别闭合键的一种常用方法，该法比行扫描法速度快，在硬件上要求行线与列线外接上拉电阻。该法先将行线作为输出线，列线作为输入线，行线输出全“0”，读入列线的值，然后将行线和列线的输入输出关系互换，并且将刚才读到的列线值从列线所接的端口输出，再读取行线的输入值。在闭合键所在的行线上值必为0。当一个键被按下时，必定可读到一对唯一的行列值。9.5.1 键盘工作原理与接口电路2024/8/22 周四单片机原理及其应用629.5.1 键盘工作原理与接口电路2024/8/22 周四单片机原理及其应用63（一）显示器原理（1）显示器件简介 模拟指针表：结构简单，缺点：精度差，不直观 数码显示器：辉光数码管：每个字型对应一个管，造价高，控制与应用复杂，被淘汰。八段LED，LCD显示器：可显示数字和部分字母，耗电省、效率高、发光控制简单、造价低。9.4.2 LED显示器的工作原理和接口方法2024/8/22 周四单片机原理及其应用64点阵显示器：点阵液晶显示器：128*32/128*64/160*120/240*128/320*240/640*480/1024*768，耗电省、内藏控制器、使用方便。宽视角，可带背光。造价高，亮度低CRT显示器：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。9.4.2 LED显示器的工作原理和接口方法2024/8/22 周四单片机原理及其应用65（2）LED显示器结构 aabcdgbcdefgdpcomdpefcomabcdefgdpcom共阴型共阳型abcdefgdpcom9.4.2 LED显示器的工作原理和接口方法2024/8/22 周四单片机原理及其应用66 aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef数码字型码hgfedcba十六进制数码字型码hgfedcba十六进制011000000 C0H510010010 92H111111001 F9H610000010 82H210100100 A4H711111000 F8H310110000 B0H810000000 80H410011001 99H910010000 90H显示字型（字模）编码表（共阳）取反共阴码取反9.4.2 LED显示器的工作原理和接口方法2024/8/22 周四单片机原理及其应用67 a bcdefg dp g dp a COMa bcdefg dp g dp a COMa bcdefg dp g dp a COMa bcdefg dp g dp a COM输出口1输出口2输出口3输出口41 静态显示方式原理（二）静态显示工作原理与接口电路9.4.2 LED显示器的工作原理和接口方法2024/8/22 周四单片机原理及其应用689.4.2 LED显示器的工作原理和接口方法2 静态显示方式应用电路举例P0WR80517413874LS273R74LS27374LS27374LS273RRRP2.7P2.6P2.5CBAY0Y1Y2Y3CLKCLKCLKCLKVcc2024/8/22 周四单片机原理及其应用69静态LED显示器编程（显示数据）1）将字符显示代码（字模信息）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（字模信息）；4）指定显示位所对应的输出口（锁存器）地址，输出字模信息。5）多位显示重复24步。9.4.2 LED显示器的工作原理和接口方法2024/8/22 周四单片机原理及其应用70（1）显示原理（三）动态显示工作原理与接口电路输出口1输出adp a bcdefg dp g dp a COMa bcdefg dp g dp a COMa bcdefg dp g dp a COMa bcdefg dp g dp a COM输出口2输出显示位控信息 输出adp输出显示位控制9.4.2 LED显示器的工作原理和接口方法2024/8/22 周四单片机原理及其应用719.4.2 LED显示器的工作原理和接口方法动态LED显示器编程（显示数据）：1）将字符显示代码（字模信息）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（字模信息）；4）指定字模信息输出口的（锁存器）地址，输出字模信息。5）指定显示位置输出口的（锁存器）地址，输出显示位控信息。6）延时若干ms 7）多位显示重复26步。2024/8/22 周四单片机原理及其应用72VccRX8PA7407PC0PC1PC2PC381558051P0AD0-AD7ALEALERDRDWRWRIO/MP2.1CEP2.0（2）应用电路举例9.4.2 LED显示器的工作原理和接口方法2024/8/22 周四单片机原理及其应用739.6 A/D和D/A转换接口技术 为什么要扩展A/D和D/A接口？扩展A/D和D/A接口是为了进行模拟量与数字量之间的转换。检测装置 数字 控制器给定值A/DD/A执行器被控对象-计算机计算机控制系统模拟量：电压/电流数字量2024/8/22 周四单片机原理及其应用74 9.6.1 A/D转换接口技术 作用：把输入的模拟信号转换成数字形式。内容：基本原理、性能指标目的：能够根据需求，合理选用市场上主流的产品，根据所提供的数据手册，能够进行接口电路的设计9.6 A/D和D/A转换接口技术 2024/8/22 周四单片机原理及其应用75(1)A/D 主要性能指标：1、分辨率：用数字量的位数来表示，位数越高，分辨率越高，对输入量的变化越灵敏。2、量程：所能转换的电压范围。3、精度：分绝对精度和相对精度。与分辨率不同。4、转换时间：5、输出逻辑电平：多数与TTL配合，另外是否有三态输出，采用何种编码形式等。6、工作温度范围：能够保证精度的工作温度范围。7、对参考电压的要求：分内部参考电压源和外部参考电压源。9.6.1 A/D转换接口技术2024/8/22 周四单片机原理及其应用76(2)A/D转换器ADC0809芯片及其接口设计指标：八通道多路开关8位精度逐次逼近比较型转换时间：100uS 9.6.1 A/D转换接口技术2024/8/22 周四单片机原理及其应用77ADC0809芯片12345678910111213142827262524232221201918171615ADC0809IN3IN4IN5IN6IN7STARTEOCD3OECLOCKVCCREF(+)GNDD1IN2IN1IN0ADDAADD