《單片機(jī)接口技術(shù)》PPT課件.ppt

人機(jī)接口 鍵盤接口 顯示器接口 模擬量輸入/輸出接口 D/A轉(zhuǎn)換接口 A/D轉(zhuǎn)換接口 通信接口,第 章 單 片 機(jī) 接口技術(shù),本章內(nèi)容,Single Chip Microcomputer,1實(shí)訓(xùn)目的 （1）利用單片機(jī)定時(shí)器中斷和定時(shí)器計(jì)數(shù)方式實(shí)現(xiàn)秒、分定時(shí)。 （2）通過LED顯示程序的調(diào)整，熟悉8051與LED的接口技術(shù)，熟悉LED動(dòng)態(tài)顯示的控制過程。 （3）通過鍵盤程序的調(diào)整，熟悉矩陣式鍵盤的接口技術(shù)，熟悉鍵盤掃描原理。 （4）通過閱讀和調(diào)試簡易秒表整體程序，學(xué)會(huì)如何編制含LED動(dòng)態(tài)顯示、鍵盤掃描和定時(shí)器中斷等多種功能的綜合程序，初步體會(huì)大型程序的編制和調(diào)試技巧。,實(shí)訓(xùn)1簡易秒表的制作,PC機(jī)除了主機(jī)以外還需要哪些部分呢？,單片機(jī)電路有時(shí)候也需要鍵盤、顯示等外設(shè)。,3實(shí)訓(xùn)流程圖,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP CONT ；主程序 ；初始化程序 MAIN： MOV TMOD，#61H ；置T0方式1定時(shí)，T1方式2計(jì)數(shù) MOV TH0，#3CH ；T0置初值 MOV TL0，#0B0H MOV TH1，#0C4H ；T1置初值 MOV TL1，#0C4H MOV 20H，#00H ；60秒計(jì)數(shù)單元置初值 MOV 21H，#14H ；50ms計(jì)數(shù)單元置初值 MOV SP，#3FH ；堆棧指針置初值 MOV R2，#08H ；LED待顯示位數(shù)送R2 MOV R0，#30H ；顯示緩沖區(qū)首址送R0 STAR： MOV R0，#00H ；顯示緩沖區(qū)清零 INC R0 DJNZ R2，STAR CLR A ；累加器清零,3實(shí)訓(xùn)程序,注:其它子程序參考教材,4. 實(shí)訓(xùn)分析與總結(jié),例5.4與本實(shí)訓(xùn)相比，二者均是秒表，但差別較大。前者采用發(fā)光二極管顯示，后者采用七段碼LED（俗稱數(shù)碼管），后者顯示更直觀；前者計(jì)時(shí)采用軟件延時(shí)，后者采用定時(shí)器中斷，后者更準(zhǔn)確；前者功能單一，程序一旦開始運(yùn)行，中間過程無法控制，后者功能齊全，可隨時(shí)啟動(dòng)、停止、清零，后者智能化程度更高。綜上所述，后者更實(shí)用。,7.1 鍵盤接口,按鍵的特點(diǎn)及輸入原理 獨(dú)立式按鍵 矩陣式按鍵,按鍵的特點(diǎn)及輸入原理,按鍵的分類： 觸點(diǎn)式：機(jī)械；無觸點(diǎn)式：電氣 鍵輸入原理： 通過按鍵的接通與斷開，產(chǎn)生兩種相反的邏輯狀態(tài) 低電平“0”與高電平“1”。 鍵功能的實(shí)現(xiàn)： 對于一組鍵或一個(gè)鍵盤，需通過接口電路與單片機(jī)相連?？刹捎貌樵兓蛑袛喾绞綔y試有無鍵按下，再確定是哪一個(gè)鍵按下，將該鍵號送入累加器ACC，然后判斷是數(shù)字鍵還是功能鍵，若是數(shù)字鍵，則將鍵號對應(yīng)的數(shù)字送入相關(guān)輸入緩沖區(qū)；若是功能鍵，則通過跳轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完后再返回主程序。,鍵盤接口需要解決的問題,是否有鍵按下,按鍵識別：,鍵抖動(dòng)及消除：,機(jī)械按鍵抖動(dòng)時(shí)間在5ms10ms之間,硬件方案雙穩(wěn)態(tài)去抖電路,軟件方案延時(shí)10ms20ms后再次判斷,消除方法：,求鍵號,獨(dú)立式按鍵,接口電路：,特點(diǎn)：一線一鍵，按鍵識別（編程）簡單；但占用較多口線，適合8鍵以下使用。,例1：用P1口檢測三個(gè)按鍵的狀態(tài)并完成相應(yīng)的功能,解：,資源分配： 用P1口的低3位檢測3個(gè)按鍵的輸入，為1則表示按鍵沒有按下，為0則表示相應(yīng)按鍵被按下。,流程圖：,ORG 0000H KB: MOV P1,#0FFH MOV A,P1 CPL A ANL A,#0FH JZ KB LCALL D10MS MOV A,P1 CPL A ANL A,#0FH JZ KB CJNE A,#01H,KB01 LCALL PGM1 SJMP KB KB01:CJNE A,#02H,KB02 LCALL PGM2 SJMP KB KB02:CJNE A,#04H,KB LCALL PGM3 SJMP KB END,編程：按三個(gè)按鍵中的任一鍵都對應(yīng)一個(gè)特定功能。,矩陣式按鍵,關(guān)鍵：如何判斷鍵號？,接口電路：,特點(diǎn)：按鍵識別應(yīng)采用掃描法或線路反轉(zhuǎn)法 編程較為復(fù)雜，節(jié)省口資源，8鍵以上使用,鍵盤掃描子程序一般包括以下內(nèi)容： 1.判別有無鍵按下； 2.掃描獲取閉合鍵的行、列值； 3.用計(jì)算法或查表法得到鍵值； 4.判斷閉合鍵釋放否，如沒釋放則繼續(xù)等待； 5.保存閉合鍵號。,鍵按下/釋放判斷,KS： MOV A，#00H MOV P1，A ；全掃描字#00H送P1口 MOV P1，#0FH MOV A，P1 ；讀入P1口狀態(tài) CPL A ；變正邏輯，高電平表示有鍵按下 ANL A,#0FH ；取低4位 RET ；返回，A0表示有鍵按下,按鍵識別掃描法,流程： 當(dāng)?shù)?列處于低電平時(shí)，逐行查找是否有行線變低，若有，則第0列與該行的交叉點(diǎn)按鍵按下；若無，則表示第0列無鍵按下，再讓下一列處在低電平，依此循環(huán)，這種方式稱為鍵盤掃描。 鍵號=行首鍵號（0、4、8、12）+列號（0、1、2、3）,原理： 在某一時(shí)刻只讓一條列線處于低電平，其余列線均處于高電平，則當(dāng)這一列有鍵按下時(shí)，該鍵所在的行電平將會(huì)由高電平變?yōu)榈碗娖?，可判定該列相?yīng)的行有鍵按下。,例2：鍵盤掃描程序,SERCH: MOV R2,#0EFH MOV R3,#00H LINE0: MOV A,R2 MOV P1,A MOV A,P1 JB ACC.3,LINE1 MOV A,#00H AJMP TRYK LINE1: JB ACC.2,LINE2 MOV A,#04H AJMP TRYK LINE2: JB ACC.1,LINE3 MOV A,#08H,AJMP TRYK LINE3: JB ACC.3,LINE4 MOV A,#0CH AJMP TRYK LINE4: INC R3 MOV A,R2 RL A JNB ACC.0,BACK MOV R2,A AJMP LINE0 TRYK: ADD A,R3 BACK: RET,定時(shí)掃描方式,定時(shí)掃描方式就是每隔一段時(shí)間對鍵盤掃描一次，它利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器產(chǎn)生一定時(shí)間（例如10 ms）的定時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到就產(chǎn)生定時(shí)器溢出中斷。CPU響應(yīng)中斷后對鍵盤進(jìn)行掃描，并在有鍵按下時(shí)識別出該鍵，再執(zhí)行該鍵的功能程序。,中斷掃描方式,為提高CPU工作效率，可采用中斷掃描工作方式。其工作過程如下：當(dāng)無鍵按下時(shí)，CPU處理自己的工作，當(dāng)有鍵按下時(shí)，產(chǎn)生中斷請求，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤掃描子程序，并識別鍵號。,7.2 顯示器接口技術(shù),LED的結(jié)構(gòu)和顯示原理 靜態(tài)顯示方式 動(dòng)態(tài)顯示方式 動(dòng)態(tài)顯示的實(shí)現(xiàn),動(dòng)態(tài)顯示方式,問題引入：,LED顯示器如何顯示出指定數(shù)字/字符？,例：模擬產(chǎn)品計(jì)數(shù)顯示電路,編 程,ORG 1000H STAR：MOV TMOD，#60H ；定時(shí)器T1工作在方式2計(jì)數(shù) MOV TH1，#00H ；T1置初值 MOV TL1，#00H MAIN：MOV P1，#0C0H ；數(shù)碼管顯示0 DISP：JB P3.3，DISP ；監(jiān)測按鍵信號 ACALL DELAY ；消抖延時(shí) JB P3.3，DISP ；確認(rèn)低電平信號 DISP1：JNB P3.3，DISP1 ；監(jiān)測按鍵信號 ACALL DELAY ；消抖延時(shí) JNB P3.3，DISP1 ；確認(rèn)高電平信號 SETB TR1 ；啟動(dòng)計(jì)數(shù)器 DISP2：MOV A，TL1 MOVC A，A+DPTR ；查表獲取數(shù)碼管顯示值 MOV P1，A ；數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)值 CJNE A，#8E，DISP2 LJMP STAR TAB：0C0H，0F9H，0A4H DELAY：MOV R2，#14H DELAY1：MOV R3，#0FAH DJNZ R3，$ DJNZ R2，DELAY1 RET END,靜態(tài)顯示方式,連接 所有LED的位選均共同連接到+VCC或GND，每個(gè)LED的8根段選線分別連接一個(gè)8位并行I/O口，從該I/O口送出相應(yīng)的字型碼顯示字型。 特點(diǎn) 原理簡單；顯示亮度強(qiáng)，無閃爍；占用I/O資源較多。,動(dòng)態(tài)顯示方式,連接 所有LED的段選線共同連接在一起共用一個(gè) 8位I/O口，而每個(gè)LED的位選分別由一根相應(yīng)的I/O口線控制。因此必須采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，每一個(gè)時(shí)刻只選通其中一個(gè)LED，同時(shí)在段選口送出該位LED的字型碼。,動(dòng)態(tài)顯示基本原理,電路的接法決定了必須采用逐位掃描顯示方式。 即從段選口送出某位LED的字型碼，然后選通該位LED， 并保持一段延時(shí)時(shí)間。然后選通下一位，直到所有位掃 描完。,要注意的兩個(gè)問題：,1.字型碼通常通過查表指令MOVC來求得.,2.換位顯示時(shí)通常要加一段程序使所有的LED全滅.,動(dòng)態(tài)顯示程序流程圖,采用動(dòng)態(tài)掃描方式依次循環(huán)點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，構(gòu)成多位動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示電路。,開 始,顯示緩沖區(qū)首地址送R0 顯示位數(shù)送R2,起始顯示位送R3,禁止所有位（關(guān)顯示）,從緩沖區(qū)取要顯示的數(shù),查表得字型碼,指向段選口，送字型碼,指向位選口，送位選碼,延時(shí),指向顯示緩沖區(qū)下一個(gè)單元,位選碼左移,結(jié)束,1,1,掃描完一遍嗎?,Y,N,試編制程序，要求當(dāng)其中某一按鍵壓下時(shí)與其對應(yīng)的二極管將被點(diǎn)亮。,課堂練習(xí),7.3 D/A轉(zhuǎn)換器接口,D/A轉(zhuǎn)換器的作用 典型芯片DAC0832 DAC0832的應(yīng)用,D/A轉(zhuǎn)換器的作用,將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，以便操縱控制對象。,D/A轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo) 轉(zhuǎn)換速度：一般幾十微秒到幾百微秒，快速的可達(dá)1微秒。 轉(zhuǎn)換精度（分辨率）：決定于輸入數(shù)字量的位數(shù)，位數(shù)越多，精度越高。,典型芯片-DAC0832介紹,DAC0832是一個(gè)八位D/A轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間1微秒，結(jié)構(gòu)如下：,DAC0832功能分析,DI0-DI7：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入 CS：片選信號,因此，DAC0832可以有三種工作形式：直通、單級鎖存、兩級鎖存。,單緩沖方式的接口（1）,一個(gè)處于直通方式，另一個(gè)處于受控的鎖存方式,“同時(shí)”做何解釋?,單緩沖方式的接口（2）,兩個(gè)輸入寄存器同時(shí)受控的方式,單緩沖方式的應(yīng)用 產(chǎn)生鋸齒波,假定采用接口（1）方式，即輸入寄存器受控，而DAC寄存器直通，輸入寄存器地址為E000H，產(chǎn)生鋸齒波。,源程序清單如下： ORG 0200 MOV DPTR，#0E000H ；指向輸入寄存器地址 MOV A，#00H ；轉(zhuǎn)換初值 WW: MOVX DPTR，A ；WR1有效，啟動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換 INC A NOP ；延時(shí) NOP AJMP WW,1/28,2/28,3/28,254/28,255/28,0,產(chǎn)生的鋸齒波的過程,D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的鋸齒波,用同樣的方法也可以產(chǎn)生三角波、矩形波、梯形波。,若將A的初值改為FF INC改為DEC?,ORG 0200 MOV DPTR，#0E000H ；指向輸入寄存器地址 MOV A，#0FFH ；轉(zhuǎn)換初值 WW: MOVX DPTR，A ；WR1有效，啟動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換 A NOP ；延時(shí) NOP AJMP WW,DEC,INC,兩個(gè)鎖存器都接成受控鎖存方式。,雙緩沖方式的接口和應(yīng)用,對一個(gè)數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，需兩步完成，程序如下： MOV DPTR，#00E0H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#00C0H MOVX DPTR,A,輸入寄存器地址：00E0H DAC寄存器地址：00C0H,你知道它與第二種單緩沖方式的區(qū)別嗎?,7.4 A/D轉(zhuǎn)換器接口,A/D轉(zhuǎn)換器的作用 典型芯片ADC0809 ADC0809的應(yīng)用,A/D轉(zhuǎn)換器的作用,將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，以便計(jì)算機(jī)接收處理,傳感器,單片機(jī),雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器 逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。,A/D轉(zhuǎn)換器概述,逐次逼近式典型A/D轉(zhuǎn)換器芯片有： (1)ADC0801ADC0805型8位MOS型A/D轉(zhuǎn)換器 (2)ADC0808 / 0809型8位MOS型A/D轉(zhuǎn)換器 (3) ADC0816 / 0817,典型芯片ADC0809介紹,ADC0809是一個(gè)8位8通道的AD轉(zhuǎn)換器。,ADC0809功能分析,CLK：時(shí)鐘信號，可由單片機(jī)ALE信號分頻得到。,轉(zhuǎn)換有以下幾步：,ALE信號上升沿有效，鎖存地址并選中相應(yīng)通道。 ST信號有效，開始轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換期間ST為低電平。 EOC信號輸出高電平，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。 OE信號有效，允許輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。,ADC0809和單片機(jī)的連接,通道選擇表,1. 首先分析各個(gè)通道的地址。(IN0到IN7的地址為0000H到0007H）,編程應(yīng)用中斷方式,編程：可采用中斷、查詢兩種方式。,中斷方式： ORG 0000H ；主程序入口地址 AJMP MAIN ；跳轉(zhuǎn)主程序 ORG OO13H ；中斷入口地址 AJMP INT1 ；跳轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序 MAIN：SETB IT1 ；邊沿觸發(fā) SETB EA ；開中斷 SETB EX1 ；允許中斷 MOV DPTR，#0007H ；指向0809 IN7通道地址,MOVX DPTR,A ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 SJMP $ ；等待中斷 INT1: MOVX A,DPTR ；讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV B,A ；存數(shù) RETI ；返回,查詢方式： ORG 0000H ；主程序入口地址 AJMP MAIN ；跳轉(zhuǎn)主程序 ORG 1000H ；中斷入口地址 MAIN： MOV DPTR，#0007H ；指向0809 IN7通道地址 MOVX DPTR,A ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 L1: JB P3.3 L1 ;查詢 MOVX A,DPTR ；讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV B,A ；存數(shù) SJMP $,分析實(shí)訓(xùn)電路板中0809的連接，確定各通道地址。 對通道0輸入模擬電壓，運(yùn)行轉(zhuǎn)換程序，用動(dòng)態(tài)顯示方式在最右邊兩個(gè)LED顯示轉(zhuǎn)換結(jié)果。,實(shí)訓(xùn)練習(xí),7.4 單片機(jī)與LCD 接 口 設(shè) 計(jì),任務(wù)1：如何在LCD的指定位置顯示出 指定的字符。,2行16列,A,b,任務(wù)2：如何在LCD的指定位置顯示字 符串。,2行16列,Shenzhen Polytechnic,基本內(nèi)容,LCD接口程序設(shè)計(jì)*,字符型LCD模塊的使用方法,單片機(jī)與字符型LCD模塊接口電路,NOTICE LCD: Liquid Crystal Display,一、字符型LCD模塊,Shenzhen Polytechnic,LCD實(shí)驗(yàn)?zāi)K的連接管腳,1 2 3 4 5 6 7 8 9,10,11,12,13,14,15,16,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模塊,Vss: +5V電源管腳(Vcc) VDD: 地管腳(GND) Vo: 液晶顯示驅(qū)動(dòng)電源(0V5V),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模塊,DB0DB7：數(shù)據(jù)線，可以用8位連接，也可以只用高4位連接，節(jié)約單片機(jī)資源，本實(shí)驗(yàn)中采用的是八位連接方法。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模塊,A：背光控制正電源 K：背光控制地,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模塊,單片機(jī)與LCD模塊之間有四種基本操作： 寫命令 讀狀態(tài) 寫顯示數(shù)據(jù) 讀顯示數(shù)據(jù),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模塊,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模塊,RS：數(shù)據(jù)和指令選擇控制端，RS=0:命令/狀態(tài)；RS=1:數(shù)據(jù) R/W：讀寫控制線，R/W=0:寫操作；R/W=1:讀操作 E：數(shù)據(jù)讀寫操作控制位，E線向LCD模塊發(fā)送一個(gè)脈沖，LCD模塊與單片機(jī)之間將進(jìn)行一次數(shù)據(jù)交換,二、單片機(jī)與字符型LCD模塊接口,數(shù)據(jù)線：DB7DB0接單片機(jī)的P1.7 P1.0,控制端： RS P3.0 R/W P3.1 E P3.2,單片機(jī)與LCD模塊硬件連接,實(shí)驗(yàn)?zāi)K：A01、A07 連線表：,動(dòng)手做,注意：連接時(shí)，需要將跳線設(shè)置與E端接通,三、LCD接口程序設(shè)計(jì),程序設(shè)計(jì) 功能設(shè)置 寫命令子程序 LCD初始化：按一定順序?qū)懨钭?如：寫清屏命令字、寫DDRAM光標(biāo)定位地址命令字 顯示數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)子程序 讀入狀態(tài)字讀狀態(tài)子程序,1. 讀狀態(tài)字,RS （P3.0）=0; R/W（P3.1） =1;,RS EQU P3.0 RW EQU P3.1 E EQU P3.2,E(P3.2):,R/W(P3.1)=1; RS(P3.0)=0;,SETB RW ;RW=1 NOP ;3條 CLR RS ;RS=0 NOP ;3條 SETB E ;E=1 NOP ;3條 MOV A,P1 ;讀入狀態(tài)字 NOP ;3條 CLR E ;E=0 NOP ;3條 CLR RW ;RW=0,STAT:,RET,2. 寫命令字（實(shí)訓(xùn)教程P33）,E:,RS=0; R/W=0;,采用查詢方式：讀入狀態(tài)