第五章單片機(jī)的輸入輸出設(shè)備接口

1、第五章 單片機(jī)的輸入/輸出設(shè)備接口第一節(jié) 鍵盤接口編碼鍵盤：編碼鍵盤： 硬件方式產(chǎn)生編碼非編碼鍵盤：非編碼鍵盤：軟件方式產(chǎn)生編碼非編碼鍵盤：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉 鍵按行列構(gòu)成矩陣，每一個(gè)交叉點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)鍵，實(shí)際是一個(gè)機(jī)械開關(guān)。非編碼鍵盤的接口技術(shù)的主要內(nèi)容是如何確定被按鍵的行列位置。一、鍵盤接口概述一、鍵盤接口概述1單片機(jī)實(shí)現(xiàn)鍵盤接口的常用方法獨(dú)立式鍵盤獨(dú)立式鍵盤：由一組相互獨(dú)立的按鍵組成，每個(gè)按鍵與一位I/O口相連，接口簡(jiǎn)單，但是占用I/O口較多。矩陣式按鍵矩陣式按鍵：鍵按行列組成矩陣，行和列相交處安放一個(gè)按鍵，每條行線或列線與一位I/O相連，節(jié)省I/O資源。 2鍵盤輸入接口解決的任務(wù)鍵盤掃描和

2、去抖動(dòng)按鍵開關(guān)在電路中的連接圖按鍵未按下時(shí)，A點(diǎn)的電平位 +5V；按下時(shí)，A點(diǎn)的電平位低電平；由于按鍵是機(jī)械的彈性開關(guān)，在按下和斷開時(shí)，觸點(diǎn)在閉合和斷開時(shí)，會(huì)引起A點(diǎn)電位的不穩(wěn)定，一般有510ms的抖動(dòng)，導(dǎo)致誤信號(hào)，使CPU產(chǎn)生錯(cuò)誤的處理。硬件去抖動(dòng)方法：R-S觸發(fā)器消抖電路觸發(fā)器消抖電路+5V 閉合 斷開 濾波消抖電路濾波消抖電路軟件去抖方法：采用延遲躲過抖動(dòng)，待信號(hào)穩(wěn)定后，再進(jìn)行鍵掃描。延遲時(shí)間1020ms。鍵值或鍵號(hào)的計(jì)算 當(dāng)確定有鍵按下時(shí)，需進(jìn)一步根據(jù)行線和列線的狀態(tài)確定按下鍵的值或鍵號(hào)，以實(shí)現(xiàn)鍵功能的程序。等待鍵釋放 獲得鍵值后在以延時(shí)或查詢的方法等待鍵釋放，以保證鍵的一次閉合只進(jìn)行

3、一次鍵功能的實(shí)現(xiàn)。確定鍵盤的監(jiān)控方法 中斷方式執(zhí)行。當(dāng)有鍵被按下時(shí)，向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求，中斷響應(yīng)后執(zhí)行鍵盤掃描工作。 定時(shí)方式執(zhí)行。利用內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器完成一段時(shí)間的重復(fù)定時(shí)，每次定時(shí)完成執(zhí)行一次鍵盤掃描工作。 二、獨(dú)立式按鍵二、獨(dú)立式按鍵獨(dú)立式按鍵：每個(gè)按鍵單獨(dú)占有一根I/O資源，當(dāng)按鍵較多時(shí)，I/O資源占用較多。其優(yōu)點(diǎn)是程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。eg、三個(gè)按鍵與8031的連接電路，試編制按鍵掃描子程序。 KEY：MOV P1，#07HMOV A，P1CPL AANL A，#07HJZ GRETJB ACC.0，KEY1JB ACC.1，KEY2JB ACC.2，KEY3GRET：RETKEY1：LCA

4、LL WORK1KEY2：LCALL WORK2KEY3：LCALL WORK3 RET三、矩陣式按鍵三、矩陣式按鍵1矩陣式鍵盤的工作原理 X0X3為鍵盤的行線，通過電阻接+5V；Y0Y3為鍵盤的列線，由單片機(jī)控制其輸入信號(hào)。每條行線和列線處有一個(gè)按鍵結(jié)構(gòu)，當(dāng)所有鍵未被按下時(shí)，行線與列線斷開，每條行線都呈現(xiàn)高電平。當(dāng)有鍵被按下時(shí)，按鍵所在行線與列線短路，此時(shí)行線的電平由列線的電位所決定。2矩陣式鍵盤接口 48鍵盤、6位顯示器和803l的接口邏輯。圖中8031外接一片8155，8155的RAM地址為7E007EFFH，IO口地址為7F007F05H，8155的PA口為輸出口，控制鍵盤的列線Y0Y

5、7的電位作為鍵掃描口，同時(shí)又是6位顯示器的掃描口，PB口作為顯示器的段數(shù)據(jù)口，8155的C口作為輸入口，PC0PC3接行線Y0Y3，稱為鍵輸入口。 3鍵盤掃描程序鍵輸入程序的功能： (1)判別鍵盤上有無鍵閉合：其方法為掃描口PA0PA7輸出全“0”，讀PC口的狀態(tài)，若PC0PC3，為全“1”(鍵盤上行線全為高電平)，則鍵盤上沒有閉合鍵；若PC0PC3不為全“1”，則有鍵處于閉合狀態(tài)。 (2)去除鍵的機(jī)械抖動(dòng)：其方法為判別到鍵盤上有鍵閉合后，延遲一段時(shí)間再判別鍵盤的狀態(tài)，若仍有鍵閉合，則認(rèn)為鍵盤上有一個(gè)鍵處于穩(wěn)定的閉合期，否則，認(rèn)為是鍵的抖動(dòng)。 (3)判別閉合鍵的鍵號(hào)：方法為對(duì)鍵盤的列線進(jìn)行掃描

6、，掃描口PA0PA7依次輸出： PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 ： 0 1 1 1 1 1 1 1 相應(yīng)地順次讀出PC口的狀態(tài)，若PC0PC3為全“1”，則列線輸出為“0”的這一列上沒有鍵閉合；否則，這一列上有鍵閉合。閉合鍵的鍵號(hào)等于為低電平的列號(hào)加上為低電平的行的首鍵號(hào)。eg、PA口的輸出為11111101時(shí)，讀出PC0PC3為1101，則1行1列相交的鍵處于閉合狀態(tài)，第一行的首鍵號(hào)為8，列號(hào)為1，閉合鍵的鍵號(hào)為： N：行首鍵號(hào)+列號(hào)8+19(4)使CPU對(duì)鍵的一次閉合僅作一次處理：采用的方法為等

7、待閉合鍵釋放以后再作處理。 程序中把顯示子程序作為去抖動(dòng)延時(shí)子程序，這可使得進(jìn)入鍵輸入子程序后，顯示器始終是亮的。 該程序返回后輸入鍵的鍵號(hào)在A。鍵輸入子程序的框圖：鍵盤掃描程序如下：KEY1：ACALL KS1 ；調(diào)用判別有無鍵閉合子程序 JNZ LK1 ACALL DIR ；調(diào)用顯示子程序，延遲6ms AJMP KEY1 LK1：ACALL DIR ACALL DIR ACALL KS1 ；調(diào)用判別有無閉合鍵子程序 JNZ LK2 ACALL DIR AJMP KEY1 LK2：MOV R2,#0FEH ；掃描初值送R2 MOV R4,#00H ；掃描列號(hào)送R4 LK4：MOV DPTR,

8、#7F01H ；指向A口 MOV A,R2 MOVX DPTR,A ；掃描初值送A口 INC DPTR INC DPTR MOVX A , DPTR ；讀8155C口 JB ACC.0,LONE ；ACC.01，第0行無鍵按 下，轉(zhuǎn)LONE MOV A,#00H ；裝第0行行值 AJMP LKP ；轉(zhuǎn)去計(jì)算鍵值LONE：JB ACC.1,LTWO ；ACC.11，第1行無鍵按下，轉(zhuǎn)TWO MOV A,#08H ；裝第1行行值 AJMP LKP ；轉(zhuǎn)去計(jì)算鍵值LTWO：JB ACC.2,LTHR ；ACC.21，第2行無鍵按下，轉(zhuǎn)THR MOV A,#10H ；裝第2行行值 AJMP LKP ；

9、轉(zhuǎn)去計(jì)算鍵值LTHR：JB ACC.3,NEXT ；ACC.31，第3行無鍵按下，轉(zhuǎn)NEXT MOV A,#18H ；裝第3行值 LKP：ADD A,R4 ；計(jì)算鍵值 PUSH ACC ；保護(hù)鍵值 LK3：ACALL DIR ；延時(shí)6ms ACALL KS1 ；查鍵是否繼續(xù)閉合，若閉合再延時(shí) JNZ LK3 POP ACC ；若鍵起，則鍵碼送A RET NEXT：INC R4 MOV A,R2 JNB ACC.7,KND RL A MOV R2,A AJMP LK4KND：AJMP KEY1KS1：MOV DPTR,#7F01H ；指向A口 MOV A,#00H MOVX DPTR,A ；全“

10、0”掃描 INC DPTR INC DPTR ；指向C口 MOVX A,DPTR ；讀鍵入狀態(tài) CPL A ANL A,#0FH ；屏蔽高位 RET DIR： ；顯示子程序，延遲6ms第二節(jié) LED顯示器接口一、顯示器的結(jié)構(gòu)一、顯示器的結(jié)構(gòu)管腳配置及外形圖管腳配置及外形圖 共陰極共陰極 共陽極共陽極七段LED顯示器的顯示碼（段選碼）876543210字字型型H80H8FH82H92H99H0BH4AH9FH0C共共陽陽極極代代碼碼FH7H07DH7DH6H66FH4BH5H06FH3共共陰陰極極代代碼碼滅滅字字型型FEDCBA9FFHH84H86H1AH6CH83H88H90共共陽陽極極代代碼

11、碼H00H71H79EH5H39CH7H77FH6共共陽陽極極代代碼碼二、顯示方式二、顯示方式1LED靜態(tài)顯示方式靜態(tài)顯示方式：當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。優(yōu)點(diǎn)：顯示穩(wěn)定，節(jié)省CPU時(shí)間。缺點(diǎn)：I/O口線多。 利用串行口擴(kuò)展兩片靜態(tài)顯示電路利用串行口擴(kuò)展兩片靜態(tài)顯示電路 設(shè)顯示緩沖區(qū)為30H、31H，由R1作顯示緩沖區(qū)的地址指針，74LS164的清零端CLR由P1.0控制，低電平有效。程序設(shè)計(jì)如下： DISP：MOV R6, #02H ；顯示位數(shù) MOV R1, #30H ；設(shè)顯示區(qū)指針 MOV SCON, #00H ；設(shè)串行口控制寄存器，方式0LOOP：MOV

12、 A, R1 MOV DPTR, #TAB MOVC A, A+DPTR ；查表，獲得顯示碼 MOV SBUF ,A ；送去顯示 JNB TI,$ ；等待發(fā)送完畢 CLR TI INC R1 ；取下一個(gè)數(shù) DJNZ R6, LOOP RET TAB：DB C0H，F(xiàn)9H，A4H，B0H，99H， 92H，82H，F(xiàn)8H，80H，90H2LED動(dòng)態(tài)顯示方式動(dòng)態(tài)顯示方式：一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描）。LED動(dòng)態(tài)接口電路顯示緩沖區(qū)顯示緩沖區(qū) 在RAM中設(shè)置，用于存放要顯示的數(shù)字或字符。5LED4LED3LED2LED1LED0LEDH79AH7BH7CH7DH7EH7位控口地址0FF20H（

13、PA口），段控口地址0FF21H（PB口），控制口地址0FF23H。數(shù)碼管為共陰極，驅(qū)動(dòng)74LS240為反相器，段碼取用“共陽極段選碼”；位驅(qū)動(dòng)75451為同相。字位表字位表 20H 10H 08H 04H 02H 01H ORG 2000HDISUP：MOV P2，#0FFH MOV A，#081H ；定義8155工作方式 MOV DPTR，#0FF23H MOVX DPTR，A MOV R0，#79H ；顯示緩沖區(qū)首地址 MOV R3，#01H ；位選碼 MOV A，R3DISUP1：CPL A MOV R1，#20H ；指向A口 MOVX R1，A INC R1 ；指向B口 MOV A，

14、R0 ；取顯示數(shù)據(jù) MOV DPTR，#2100H MOVC A，A+DPTR ；查表取段數(shù)據(jù) MOVX R1，A LCALL DL1 ；延時(shí)1ms INC R0 MOV A，R3 JB ACC.5，DISUP RL A MOV R3，A SJMP DISUP1 ORG 2100H DB 0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H 92H， 82H， 0F8H，80H， 90H ORG 2200HDL1：MOV R7，#02HDL： MOV R6，#0FFHDL6：DJNZ R6，DL6 DJNZ R7，DL RET電腦時(shí)鐘（定時(shí)、中斷、顯示綜合實(shí)驗(yàn)）電腦時(shí)鐘（定時(shí)、中斷、顯示綜合實(shí)驗(yàn)）以

15、秒、分、時(shí)為單位實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)。1實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)的基本方法（1）計(jì)數(shù)初值計(jì)算 定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間定為125ms，計(jì)數(shù)溢出8次即得到時(shí)鐘計(jì)時(shí)的最小單位秒，而8次計(jì)數(shù)用軟件方法實(shí)現(xiàn)。 T0，方式1，fosc=6MHz，計(jì)數(shù)初值為X，則： (216-X)2125000 X6070，二進(jìn)制表示為1011110110110，十六進(jìn)制表示為17B6H。 （2）采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)的累計(jì)。計(jì)滿8次即得到秒計(jì)時(shí)。（3）從秒到分和從分到時(shí)的計(jì)時(shí)是通過累加和數(shù)值比較實(shí)現(xiàn)。（4）時(shí)鐘顯示及顯示緩沖區(qū) 2程序流程及程序清單（1）主程序(MAIN) 主程序的主要功能是進(jìn)行定時(shí)器計(jì)數(shù)器的初始化編程，然后通過反復(fù)調(diào)用顯示子程

16、序的方法，等待125ms定時(shí)中斷的到來。 （2）顯示子程序（DISUP） ORG 0000HSTART：LJMP MAIN ORG 000BH LJMP PITO ORG 1000H ；主程序 MAIN：MOV SP，#60H ；定義堆棧 MOV R0，#79H ；顯示單元清0 MOV R7，#06H ML1：MOV R0，#00H INC R0 DJNZ R7，ML1 MOV TMOD，#01H MOV TL0，#B6H MOV TH0，#17H SETB TR0 SETB EA SETB ET0 MOV 30H，#08H ；設(shè)置循環(huán)次數(shù) ML0：LCALL DISUP ；調(diào)用顯示子程序 S

17、JMP ML0（3）中斷服務(wù)程序(PITO) 中斷服務(wù)程序的主要功能是進(jìn)行計(jì)時(shí)操作。程序開始先判斷計(jì)數(shù)溢出是否滿了8次，不滿8次表明還沒達(dá)到最小計(jì)時(shí)單位秒，中斷返回；如滿8次則表明已達(dá)到最小計(jì)時(shí)單位秒，程序繼續(xù)向下執(zhí)行，進(jìn)行計(jì)時(shí)操作。 ORG 1200H ；中斷服務(wù)程序PITO：PUSH PSW ；現(xiàn)場(chǎng)保護(hù) PUSH ACC SETB PSW.3 MOV TL0，#0B6H ；置定時(shí)器初值 MOV TH0，#17H MOV A，30H DEC A MOV 30H，A JNZ RET0 MOV 30H，#08H MOV R0，#7AH ACALL DAADl ；秒+1 MOV A，R2 XRL A，#60H JNZ RET0 ACALL CLR0 ；秒單元清0 MOV R0，#7CH ACALL DAAD1 ；分+1 MOV A，R2 XRL A，#60H JNZ RET0 ACALL CLR0 ；分單元清0 MOV R0，#7EH ACALL DAAD1 ；時(shí)+1 MOV A，R2 XRL A，#24H JNZ RT0 ACALL CLR0 ；時(shí)單元清0RET0：POP ACC POP PSW RET