4--簡(jiǎn)易函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)解析

1、物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院簡(jiǎn)易函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)-可控增益寬帶放大器設(shè)計(jì)（單片機(jī)部分）物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院1. MCS-51 MCS-51單片機(jī)的輸入單片機(jī)的輸入/ /輸出接口輸出接口主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：輸入輸入/輸出通道的組成與配置輸出通道的組成與配置; 設(shè)計(jì)的基本原理和方法；設(shè)計(jì)的基本原理和方法； D/A轉(zhuǎn)換器性能轉(zhuǎn)換器性能; 接口電路與程序設(shè)計(jì)。接口電路與程序設(shè)計(jì)。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院1.1 1.1 輸入輸入/ /輸出通道概述輸出通道概述 1.2 D/A1.2 D/A轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)轉(zhuǎn)換器及接口技

2、術(shù)物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院過(guò)程過(guò)程I/O通道：通道：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)和被控對(duì)象之間信息的交互通道。包括輸入通單片機(jī)系統(tǒng)和被控對(duì)象之間信息的交互通道。包括輸入通道、輸出通道。道、輸出通道。1.1.1 傳感器傳感器傳感器：傳感器：將各種輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量信號(hào)的器件。將各種輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量信號(hào)的器件。 分類(lèi)：分類(lèi)：（1）按用途：壓敏、力敏、位置、液面、能耗、速度、熱敏、加）按用途：壓敏、力敏、位置、液面、能耗、速度、熱敏、加速度、射線輻射、振動(dòng)、濕敏、磁敏、氣敏、真空度和生物傳感器等。速度、射線輻射、振動(dòng)、濕敏、磁敏、氣敏、真空度和生物傳感器等。 （2）按輸出信號(hào)：模擬傳感器

3、、數(shù)字傳感器、開(kāi)關(guān)傳感器等。）按輸出信號(hào)：模擬傳感器、數(shù)字傳感器、開(kāi)關(guān)傳感器等。 1.1 1.1 輸入輸入/ /輸出通道概述輸出通道概述 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院發(fā)展方向：發(fā)展方向： （1）利用新的物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)、生物效應(yīng)設(shè)計(jì)傳感器；）利用新的物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)、生物效應(yīng)設(shè)計(jì)傳感器； （2）信號(hào)處理中的信息融合技術(shù)；）信號(hào)處理中的信息融合技術(shù)； （3）新型材料，及無(wú)源化發(fā)展；）新型材料，及無(wú)源化發(fā)展； （4）新的加工技術(shù)；）新的加工技術(shù)； （5）集成化、微型化、微功耗及無(wú)源化；）集成化、微型化、微功耗及無(wú)源化； （6）高可靠性、寬溫度范圍。）高可靠性、寬溫度范圍。 應(yīng)用

4、領(lǐng)域：應(yīng)用領(lǐng)域：傳感器已經(jīng)成為現(xiàn)代信息技術(shù)系統(tǒng)三大支柱之一，廣傳感器已經(jīng)成為現(xiàn)代信息技術(shù)系統(tǒng)三大支柱之一，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天、軍事國(guó)防等領(lǐng)域。泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天、軍事國(guó)防等領(lǐng)域。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院1.1.2 1.1.2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的輸入單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的輸入/ /輸出通道輸出通道 過(guò)程過(guò)程I/O通道的一般結(jié)構(gòu)通道的一般結(jié)構(gòu)物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院輸入通道（前向通道）：輸入通道（前向通道）： 被測(cè)對(duì)象與單片機(jī)之間的信號(hào)通道。被測(cè)對(duì)象與單片機(jī)之間的信號(hào)通道。組成：組成：傳感器或敏感元件、傳感器或敏感元件、通道結(jié)構(gòu)、信號(hào)調(diào)節(jié)、通道

5、結(jié)構(gòu)、信號(hào)調(diào)節(jié)、A/D轉(zhuǎn)換、電源的配置、干擾的抑制等。轉(zhuǎn)換、電源的配置、干擾的抑制等。設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)：（1 1）靠近對(duì)象采集信息；）靠近對(duì)象采集信息； （2 2）輸入通道的結(jié)構(gòu)）輸入通道的結(jié)構(gòu)被測(cè)對(duì)象的環(huán)境、輸入信號(hào)的類(lèi)型、被測(cè)對(duì)象的環(huán)境、輸入信號(hào)的類(lèi)型、數(shù)量、大小，傳感器、變送器的性能。數(shù)量、大小，傳感器、變送器的性能。 （3 3）模擬、數(shù)字等混雜電路；）模擬、數(shù)字等混雜電路； （4 4）放大電路；）放大電路； （5 5）抗干擾。）抗干擾。 1 1輸入通道輸入通道物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院?jiǎn)螁纹瑱C(jī)機(jī)應(yīng)應(yīng)用用系系統(tǒng)統(tǒng)輸輸入入通通道道結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣

6、工程學(xué)院2 2輸出通道輸出通道 輸出通道（后向通道）：輸出通道（后向通道）： 單片機(jī)與被控對(duì)象之間的信號(hào)通道。單片機(jī)與被控對(duì)象之間的信號(hào)通道。組成：組成：功率驅(qū)動(dòng)、功率驅(qū)動(dòng)、 D/AD/A轉(zhuǎn)換、干擾的抑制等。轉(zhuǎn)換、干擾的抑制等。設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)： （1 1）通道結(jié)構(gòu)：）通道結(jié)構(gòu)： （2 2）輸出信號(hào)與傳送（）輸出信號(hào)與傳送（模擬信號(hào)模擬信號(hào)與與數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)，I/O口與口與數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線； （3 3）驅(qū)動(dòng)控制（小信號(hào)輸出，大功率控制）；）驅(qū)動(dòng)控制（小信號(hào)輸出，大功率控制）； （4 4）抗干擾（電磁、機(jī)械干擾）。）抗干擾（電磁、機(jī)械干擾）。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用系

7、統(tǒng)輸出通道結(jié)構(gòu)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)輸出通道結(jié)構(gòu) 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院3 3信號(hào)處理電路信號(hào)處理電路功能：功能：信號(hào)放大信號(hào)放大/變換，濾波、零點(diǎn)校正、線性化處理、溫變換，濾波、零點(diǎn)校正、線性化處理、溫度補(bǔ)償、誤差修正和量程切換等。度補(bǔ)償、誤差修正和量程切換等。注意：注意：信號(hào)處理可由硬件實(shí)現(xiàn)，有些也可由軟件實(shí)現(xiàn)。信號(hào)處理可由硬件實(shí)現(xiàn)，有些也可由軟件實(shí)現(xiàn)。（1）開(kāi)關(guān)量輸入：）開(kāi)關(guān)量輸入：電平匹配、電氣隔離、互感器。電平匹配、電氣隔離、互感器。（2）小信號(hào)放大技術(shù)：）小信號(hào)放大技術(shù)：測(cè)量放大器、可編程增益放大器、測(cè)量放大器、可編程增益放大器、帶有放大器的小信號(hào)雙線發(fā)送器。帶有放大

8、器的小信號(hào)雙線發(fā)送器。（3）隔離放大技術(shù)：）隔離放大技術(shù)：隔離放大器（變壓器耦合隔離放大器隔離放大器（變壓器耦合隔離放大器和光耦合隔離放大器）和光耦合隔離放大器）物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院1.2 D/A轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù) D/A轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換器（Digit to Analog Converter） 將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的器件稱(chēng)為將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的器件稱(chēng)為D/A轉(zhuǎn)換器，通轉(zhuǎn)換器，通常用常用DAC表示。表示。D/A轉(zhuǎn)換接口器設(shè)計(jì)中主要考慮的問(wèn)題轉(zhuǎn)換接口器設(shè)計(jì)中主要考慮的問(wèn)題 芯片的選擇、精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、與芯片的選擇、精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、與CPU的接口方的接口方式、數(shù)字

9、量的碼輸入、輸出模擬量的類(lèi)型與范圍、功耗式、數(shù)字量的碼輸入、輸出模擬量的類(lèi)型與范圍、功耗等。等。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院1.2.1 D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)（1）分辨率：）分辨率：D/A轉(zhuǎn)換器能分辨的最小輸出模轉(zhuǎn)換器能分辨的最小輸出模擬增量，即相鄰兩個(gè)二進(jìn)制碼對(duì)應(yīng)的輸出電壓擬增量，即相鄰兩個(gè)二進(jìn)制碼對(duì)應(yīng)的輸出電壓之差。可用最低位（之差。可用最低位（LSB）表示。如，）表示。如，n位位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為轉(zhuǎn)換器的分辨率為1/2n。（2 2）精度：）精度：D/A轉(zhuǎn)換器的實(shí)際輸出與理論值之轉(zhuǎn)換器的實(shí)際輸出與理論值之間的誤差，以滿量程間的誤差，以滿量程VFS的百分?jǐn)?shù)

10、或最低有效位的百分?jǐn)?shù)或最低有效位（LSB）的分?jǐn)?shù)形式表示。）的分?jǐn)?shù)形式表示。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院1.2.1 D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)（3 3）線性誤差：）線性誤差：D/A的實(shí)際轉(zhuǎn)換特性與理想的轉(zhuǎn)換特性的實(shí)際轉(zhuǎn)換特性與理想的轉(zhuǎn)換特性之間的偏差。即兩個(gè)相鄰的數(shù)字碼所對(duì)應(yīng)的模擬輸出值之間的偏差。即兩個(gè)相鄰的數(shù)字碼所對(duì)應(yīng)的模擬輸出值（之差）與一個(gè)（之差）與一個(gè)LSB所對(duì)應(yīng)的模擬值之差。常以所對(duì)應(yīng)的模擬值之差。常以LSB的分的分?jǐn)?shù)形式表示。數(shù)形式表示。（4 4）轉(zhuǎn)換時(shí)間）轉(zhuǎn)換時(shí)間T TS S（建立時(shí)間）：（建立時(shí)間）：從從D/A轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)字量發(fā)生

11、變化開(kāi)始，到其輸出模擬量達(dá)到相應(yīng)的穩(wěn)定值所需量發(fā)生變化開(kāi)始，到其輸出模擬量達(dá)到相應(yīng)的穩(wěn)定值所需要的時(shí)間。要的時(shí)間。（5 5）偏移量誤差：）偏移量誤差：輸入數(shù)字量為零時(shí)，輸出模擬量對(duì)零輸入數(shù)字量為零時(shí)，輸出模擬量對(duì)零的偏移值。的偏移值。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院1.2.2 D/A轉(zhuǎn)換器的分類(lèi)轉(zhuǎn)換器的分類(lèi) 按輸出信號(hào)分類(lèi)：按輸出信號(hào)分類(lèi)：電壓輸出型和電流輸出型。電壓輸出型和電流輸出型。按是否含有鎖存器分類(lèi)：按是否含有鎖存器分類(lèi)：內(nèi)部無(wú)鎖存器和內(nèi)部有鎖存器。內(nèi)部無(wú)鎖存器和內(nèi)部有鎖存器。按能否作乘法運(yùn)算分類(lèi)：按能否作乘法運(yùn)算分類(lèi)：乘算型和非乘算型。乘算型和非乘算型。按輸入數(shù)字量方式分

12、類(lèi)：按輸入數(shù)字量方式分類(lèi)：并行并行D/A和串行和串行D/A。按轉(zhuǎn)換時(shí)間（按轉(zhuǎn)換時(shí)間（TSTS）分類(lèi)：）分類(lèi)： 高速高速D/A（100ns）、高速）、高速D/A（100ns 10s） 中速中速D/A（10s100s）、低速）、低速D/A（100s）物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院1.2.3 D/A轉(zhuǎn)換器的接口電路轉(zhuǎn)換器的接口電路 1DAC0832（1）DAC0832的特點(diǎn)的特點(diǎn) 美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司（美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司（ National Semiconductor，NS）公司生產(chǎn)，公司生產(chǎn)，DAC0830系列。系列。 8位并行位并行D/A轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換； 二級(jí)數(shù)據(jù)鎖存；二級(jí)數(shù)據(jù)鎖存； 三

13、種工作方式：直通、單緩沖、雙緩沖；三種工作方式：直通、單緩沖、雙緩沖； 電流輸出型芯片；電流輸出型芯片； CMOS工藝，工藝， DIP20封裝，單電源（封裝，單電源（+5 V+15 V，典型值典型值+5 V）供電；）供電； 參考電壓為參考電壓為-10+10V 與與MCS-51連接方便。連接方便。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院 DAC0830系列均為系列均為DIP20封裝，管腳兼容。封裝，管腳兼容。D0D7：8位數(shù)字量輸入端位數(shù)字量輸入端 ： 片選端，低有效片選端，低有效ILE ： 數(shù)據(jù)鎖存允許數(shù)據(jù)鎖存允許 ， ：寫(xiě)控制信號(hào)寫(xiě)控制信號(hào)1，2 ：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)Iou

14、t1， Iout2 ：電流輸出端電流輸出端1，2RFB ： 內(nèi)置反饋電阻端內(nèi)置反饋電阻端VREF : 參考電壓源（參考電壓源（-10 V+10 V） DGND，AGND ：數(shù)字地、模擬地?cái)?shù)字地、模擬地：Vcc： +5 +15V電源供電端電源供電端CS1WR2WRXFER物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院2 2電壓輸出方法電壓輸出方法 采用運(yùn)算放大器。采用運(yùn)算放大器。 輸出電壓輸出電壓VOUT=8IN2D（-VREF）硬件電路硬件電路 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院 3 3單緩沖方式接口單

15、緩沖方式接口 內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器有一個(gè)處于直通方式，另一個(gè)處于受單內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器有一個(gè)處于直通方式，另一個(gè)處于受單片機(jī)控制。片機(jī)控制。 ILE+5V，片選信號(hào)、數(shù)據(jù)傳輸控制，片選信號(hào)、數(shù)據(jù)傳輸控制P2.7，兩個(gè)，兩個(gè)寫(xiě)信號(hào)寫(xiě)信號(hào)CPU的寫(xiě)。數(shù)據(jù)線直接相連。地址為的寫(xiě)。數(shù)據(jù)線直接相連。地址為7FFFH。硬件電路硬件電路 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院完成一次完成一次D/A轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換的A/D軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院例題例題 利用利用DAC0832作波形發(fā)生器產(chǎn)生三角波。作波形發(fā)生器產(chǎn)生三角波。解：解：電路如上頁(yè)所示。電路如上頁(yè)所示。程序如下：程序如下：

16、 ORG 0100H START: MOV DPTR, #7FFFH ; 地址指向地址指向DAC0832 MOV A, #00H ; 三角波起始電壓為三角波起始電壓為0 UP: MOVX DPTR, A ; 數(shù)字量送數(shù)字量送DAC0832轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 INC A ; 三角波上升邊三角波上升邊 JNZ UP ; 未到最高點(diǎn)未到最高點(diǎn)0FFH，返回，返回UP繼續(xù)繼續(xù) DEC A ; 去掉最高點(diǎn)去掉最高點(diǎn)0FFH DOWN: DEC A ; 到三角波最高值，開(kāi)始下降邊到三角波最高值，開(kāi)始下降邊 MOVX DPTR, A ; 數(shù)字量送數(shù)字量送DAC0832轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 JNZ DOWN ; 未到最低點(diǎn)未到最低

17、點(diǎn)0，返回，返回DOWN繼續(xù)繼續(xù) INC A ; 去掉最低點(diǎn)去掉最低點(diǎn)00H SJMP UP ; 返回上升邊返回上升邊 END物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合：多路多路D/A同步進(jìn)行同步進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換輸出。轉(zhuǎn)換輸出。4 4雙緩沖方式雙緩沖方式 硬件電路硬件電路 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院例題例題 假設(shè)某一分時(shí)控制系統(tǒng)，由一臺(tái)單片機(jī)控制并行的假設(shè)某一分時(shí)控制系統(tǒng)，由一臺(tái)單片機(jī)控制并行的兩臺(tái)設(shè)備，兩臺(tái)設(shè)備的模擬控制信號(hào)分別由兩片兩臺(tái)設(shè)備，兩臺(tái)設(shè)備的模擬控制信號(hào)分別

18、由兩片DAC0832輸出，要求兩片輸出，要求兩片DAC0832同步輸出并行控制。同步輸出并行控制。解解：如上頁(yè)圖所示，利用如上頁(yè)圖所示，利用DAC0832雙緩沖原理，對(duì)不同端雙緩沖原理，對(duì)不同端口地址的訪問(wèn)具有不同的操作功能，具體功能如下表所示?？诘刂返脑L問(wèn)具有不同的操作功能，具體功能如下表所示。P2.7P2.6P2.5功功 能能口地址口地址0111#數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)由DB第一級(jí)鎖存第一級(jí)鎖存 7FFFH1100#數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)由DB第一級(jí)鎖存第一級(jí)鎖存 0DFFFH1011#及及0#同時(shí)由第一級(jí)同時(shí)由第一級(jí)第二級(jí)第二級(jí) 0BFFFH物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院實(shí)現(xiàn)同步輸出的操作步驟為：

19、實(shí)現(xiàn)同步輸出的操作步驟為： 1#待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)總線待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)總線1#的第一級(jí)鎖存（寫(xiě)的第一級(jí)鎖存（寫(xiě)7FFFH口）；口）； 0#待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)總線待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)總線0#D的第一級(jí)鎖存（寫(xiě)的第一級(jí)鎖存（寫(xiě)0DFFFH口）；口）； 1#、0#的第一級(jí)鎖存器中的數(shù)據(jù)的第一級(jí)鎖存器中的數(shù)據(jù)各自的第二級(jí)鎖存，同時(shí)開(kāi)始各自的第二級(jí)鎖存，同時(shí)開(kāi)始D/A轉(zhuǎn)換（寫(xiě)轉(zhuǎn)換（寫(xiě)0BFFFH），同時(shí)輸出控制信號(hào)。），同時(shí)輸出控制信號(hào)。子程序如下：子程序如下： ORG 0100HSTART: MOV DPTR, #7FFFH ; 數(shù)據(jù)指針指向數(shù)據(jù)指針指向1#的第一級(jí)鎖存器的第一級(jí)鎖存器MOV A, #data

20、1 ; 取第一個(gè)待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)取第一個(gè)待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)data1MOVX DPTR, A; 送入第一級(jí)緩沖器送入第一級(jí)緩沖器MOV DPTR, #0DFFFH; 數(shù)據(jù)指針指向數(shù)據(jù)指針指向0#的第一級(jí)鎖存器的第一級(jí)鎖存器MOV A, #data0 ; 取第二個(gè)待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)取第二個(gè)待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)data0MOVX DPTR, A; 送入第一級(jí)緩沖器送入第一級(jí)緩沖器MOV DPTR, #0BFFFH ;數(shù)據(jù)指針指向數(shù)據(jù)指針指向1# 0#的第二級(jí)緩沖地址的第二級(jí)緩沖地址MOVX DPTR, A ; 1#和和0#數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)入第二級(jí)鎖存，開(kāi)始轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)入第二級(jí)鎖存，開(kāi)始轉(zhuǎn)換RETEND物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子

21、電氣工程學(xué)院系統(tǒng)工作過(guò)程系統(tǒng)工作過(guò)程 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院2. MCS-512. MCS-51單片機(jī)的交互通道配置與接口單片機(jī)的交互通道配置與接口主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：從工程應(yīng)用角度介紹了從工程應(yīng)用角度介紹了MCS-51單片機(jī)的交互單片機(jī)的交互通道配置與接口通道配置與接口; 主要包括人機(jī)界面中的鍵盤(pán)、顯示器主要包括人機(jī)界面中的鍵盤(pán)、顯示器; 介紹實(shí)用方案和設(shè)計(jì)技巧。介紹實(shí)用方案和設(shè)計(jì)技巧。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院2.1 MCS-512.1 MCS-51單片機(jī)與鍵盤(pán)的接口技術(shù)單片機(jī)與鍵盤(pán)的接口技術(shù)2.2 MCS-512.2 MCS-51單片機(jī)與顯示器的接

22、口技術(shù)單片機(jī)與顯示器的接口技術(shù)物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院2.1 MCS-512.1 MCS-51單片機(jī)與鍵盤(pán)的接口技術(shù)單片機(jī)與鍵盤(pán)的接口技術(shù)鍵盤(pán)：鍵盤(pán)：完成控制參數(shù)輸入及修改的基本輸入設(shè)備，完成控制參數(shù)輸入及修改的基本輸入設(shè)備，是人工干預(yù)系統(tǒng)的重要手段。是人工干預(yù)系統(tǒng)的重要手段。鍵盤(pán)的分類(lèi)：鍵盤(pán)的分類(lèi)：按按編碼方式可分為編碼鍵盤(pán)與非編碼編碼方式可分為編碼鍵盤(pán)與非編碼鍵盤(pán)。按鍵組連接方式可分為獨(dú)立連接式鍵盤(pán)與矩鍵盤(pán)。按鍵組連接方式可分為獨(dú)立連接式鍵盤(pán)與矩陣連接式鍵盤(pán)。陣連接式鍵盤(pán)。2.1.1 2.1.1 概述概述鍵盤(pán)輸入的主要器件：鍵盤(pán)輸入的主要器件：各種按鍵或開(kāi)關(guān)。各種按鍵或

23、開(kāi)關(guān)。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院1 1獨(dú)立連接式鍵盤(pán)獨(dú)立連接式鍵盤(pán)組成：組成：每鍵相互獨(dú)立，各自與一條每鍵相互獨(dú)立，各自與一條I/O線相連。線相連。CPUCPU讀取鍵值的方法：讀取鍵值的方法：直接讀取連接鍵的直接讀取連接鍵的I/O線的電平狀態(tài)。線的電平狀態(tài)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：硬件、軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，判鍵速度快，使用方便；缺點(diǎn)是占硬件、軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，判鍵速度快，使用方便；缺點(diǎn)是占I/O口線多?？诰€多。適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合：多用于設(shè)置控制鍵、功能鍵。適用于鍵數(shù)少的場(chǎng)合。多用于設(shè)置控制鍵、功能鍵。適用于鍵數(shù)少的場(chǎng)合。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院2. 2. 矩陣連接式鍵盤(pán)矩陣連接

24、式鍵盤(pán)組成：組成：鍵按矩陣排列，各鍵處于矩陣行鍵按矩陣排列，各鍵處于矩陣行/列的結(jié)點(diǎn)處列的結(jié)點(diǎn)處。CPU讀取鍵值的方法：讀取鍵值的方法：對(duì)連在行（列）的對(duì)連在行（列）的I/O線送已知電平線送已知電平的信號(hào)，然后讀取列（行）線的狀態(tài)信息。逐線掃描，得的信號(hào)，然后讀取列（行）線的狀態(tài)信息。逐線掃描，得出鍵碼。出鍵碼。特點(diǎn)：特點(diǎn)：鍵多時(shí)占用鍵多時(shí)占用I/O口線少，硬件資源利用合理，判鍵速口線少，硬件資源利用合理，判鍵速度慢。度慢。適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合：適用于鍵數(shù)多的場(chǎng)合。適用于鍵數(shù)多的場(chǎng)合。掃描方式：掃描方式：動(dòng)態(tài)掃描。動(dòng)態(tài)掃描。低電平掃描（回送線必須被上拉為低電平掃描（回送線必須被上拉為高電平）、高

25、電平掃描（回送線需被下拉為低電平）。高電平）、高電平掃描（回送線需被下拉為低電平）。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院3. 3. 薄膜開(kāi)關(guān)薄膜開(kāi)關(guān)特點(diǎn)：特點(diǎn)：不需要進(jìn)行導(dǎo)線與開(kāi)關(guān)間的焊接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積不需要進(jìn)行導(dǎo)線與開(kāi)關(guān)間的焊接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、防塵、防水、防有害氣體侵蝕、壽命長(zhǎng)、可靠性高。小、防塵、防水、防有害氣體侵蝕、壽命長(zhǎng)、可靠性高。應(yīng)用：應(yīng)用：與按鍵式鍵盤(pán)類(lèi)似，多個(gè)薄膜開(kāi)關(guān)也可按照獨(dú)立式與按鍵式鍵盤(pán)類(lèi)似，多個(gè)薄膜開(kāi)關(guān)也可按照獨(dú)立式或矩陣式設(shè)計(jì)內(nèi)部電路，其原理與普通鍵盤(pán)相同?；蚓仃囀皆O(shè)計(jì)內(nèi)部電路，其原理與普通鍵盤(pán)相同。 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院（1）開(kāi)關(guān)

26、狀態(tài)的可靠輸入）開(kāi)關(guān)狀態(tài)的可靠輸入消除鍵抖動(dòng)。消除鍵抖動(dòng)。 方法：方法：硬件（去抖動(dòng)電路）；硬件（去抖動(dòng)電路）； 軟件延遲（軟件延遲（1020ms ）。）。（2）鍵盤(pán)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)方法）鍵盤(pán)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)方法中斷方式、查詢方式。中斷方式、查詢方式。（3）鍵盤(pán)編碼方法。）鍵盤(pán)編碼方法。（4）鍵盤(pán)控制程序的編制。）鍵盤(pán)控制程序的編制。2.1.2 2.1.2 使用鍵盤(pán)時(shí)必須解決的問(wèn)題使用鍵盤(pán)時(shí)必須解決的問(wèn)題 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院2.1.3 2.1.3 鍵盤(pán)接口鍵盤(pán)接口功能：功能：對(duì)鍵盤(pán)上所按下的鍵進(jìn)行識(shí)別。對(duì)鍵盤(pán)上所按下的鍵進(jìn)行識(shí)別。 按按編碼方式可分為編碼鍵盤(pán)與非編碼鍵盤(pán)。編碼方式

27、可分為編碼鍵盤(pán)與非編碼鍵盤(pán)。（1）編碼鍵盤(pán)：編碼鍵盤(pán)：采用專(zhuān)用的編碼采用專(zhuān)用的編碼/譯碼器件，被按下的鍵譯碼器件，被按下的鍵由該器件譯碼輸出相應(yīng)的鍵碼由該器件譯碼輸出相應(yīng)的鍵碼/鍵值。鍵值。特點(diǎn)：特點(diǎn)：增加了硬件開(kāi)銷(xiāo)，編碼固定，編程簡(jiǎn)單。增加了硬件開(kāi)銷(xiāo)，編碼固定，編程簡(jiǎn)單。適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合：適用于小規(guī)模鍵盤(pán)。適用于小規(guī)模鍵盤(pán)。（2）非編碼鍵盤(pán)：）非編碼鍵盤(pán)：采用軟件編采用軟件編/譯碼的方式，通過(guò)掃描，譯碼的方式，通過(guò)掃描，對(duì)每個(gè)被按下的鍵判別輸出相應(yīng)的鍵碼對(duì)每個(gè)被按下的鍵判別輸出相應(yīng)的鍵碼/鍵值。鍵值。特點(diǎn)：特點(diǎn)：不增加硬件開(kāi)銷(xiāo)，編碼靈活，編程較復(fù)雜，占不增加硬件開(kāi)銷(xiāo)，編碼靈活，編程較復(fù)雜，

28、占CPU時(shí)間。時(shí)間。適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合：適用于小規(guī)模鍵盤(pán)，特別是單片機(jī)系統(tǒng)鍵盤(pán)。適用于小規(guī)模鍵盤(pán)，特別是單片機(jī)系統(tǒng)鍵盤(pán)。 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院1 1鍵盤(pán)接口的工作原理鍵盤(pán)接口的工作原理電路：電路：鍵盤(pán)的回送線鍵盤(pán)的回送線X0X3通過(guò)電阻接通過(guò)電阻接+5V?；驹恚夯驹恚旱碗娖綊呙琛o(wú)鍵閉合，所有的掃描線和回送低電平掃描。無(wú)鍵閉合，所有的掃描線和回送線都斷開(kāi)，回送線都呈高電平。某一鍵閉合時(shí)，該鍵所對(duì)線都斷開(kāi)，回送線都呈高電平。某一鍵閉合時(shí)，該鍵所對(duì)應(yīng)的掃描線和回送線被短路，相應(yīng)的回送線變?yōu)榈碗娖?。?yīng)的掃描線和回送線被短路，相應(yīng)的回送線變?yōu)榈碗娖?。其與掃描線相交處的鍵

29、閉合。其與掃描線相交處的鍵閉合。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院CPU對(duì)鍵盤(pán)掃描的方式：對(duì)鍵盤(pán)掃描的方式：程序控制的隨機(jī)方式（程序控制的隨機(jī)方式（ CPU空閑空閑時(shí)掃描鍵盤(pán)）、定時(shí)控制方式（定時(shí)掃描鍵盤(pán)）、中斷方時(shí)掃描鍵盤(pán)）、定時(shí)控制方式（定時(shí)掃描鍵盤(pán)）、中斷方式。式。CPU對(duì)鍵盤(pán)上閉合鍵的鍵號(hào)確定方法：對(duì)鍵盤(pán)上閉合鍵的鍵號(hào)確定方法：根據(jù)掃描線和回送根據(jù)掃描線和回送線的狀態(tài)計(jì)算求得，或根據(jù)行線和列線的狀態(tài)查表求得。線的狀態(tài)計(jì)算求得，或根據(jù)行線和列線的狀態(tài)查表求得。 2 2鍵輸入程序的設(shè)計(jì)方法鍵輸入程序的設(shè)計(jì)方法 （1）判斷鍵盤(pán)上是否有鍵閉合；）判斷鍵盤(pán)上是否有鍵閉合； （2）消除鍵

30、的機(jī)械抖動(dòng)；）消除鍵的機(jī)械抖動(dòng)； （3）確定閉合鍵的物理位置；）確定閉合鍵的物理位置； （4）得到閉合鍵的編號(hào)；）得到閉合鍵的編號(hào)； （5）確保）確保CPU對(duì)鍵的一次閉合只做一次處理對(duì)鍵的一次閉合只做一次處理物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院3鍵盤(pán)接口方式鍵盤(pán)接口方式（1）獨(dú)立式鍵盤(pán)接口（靜態(tài)方式）獨(dú)立式鍵盤(pán)接口（靜態(tài)方式）特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，每個(gè)按鍵接單片機(jī)的一條結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，每個(gè)按鍵接單片機(jī)的一條I/O線，通過(guò)線，通過(guò)對(duì)輸入線的查詢，可以識(shí)別每個(gè)按鍵的狀態(tài)。對(duì)輸入線的查詢，可以識(shí)別每個(gè)按鍵的狀態(tài)。 例題例題 在在MCS-51 單片機(jī)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)一個(gè)含單片機(jī)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)一個(gè)含8個(gè)按鍵

31、的個(gè)按鍵的獨(dú)立式鍵盤(pán)。獨(dú)立式鍵盤(pán)。解：解：獨(dú)立式鍵盤(pán)，獨(dú)立式鍵盤(pán)，8個(gè)按鍵經(jīng)上拉電阻拉高后分別接到個(gè)按鍵經(jīng)上拉電阻拉高后分別接到MCS-51單片機(jī)單片機(jī)P1口的口的8條條I/O線上（線上（P1.0P1.7）。）。無(wú)鍵按下：無(wú)鍵按下：P1.0P1.7線上輸入均為高電平。線上輸入均為高電平。有鍵按下：有鍵按下：與被按鍵相連的與被按鍵相連的I/O線為低電平輸入，其他位線為低電平輸入，其他位按鍵的輸入線上仍維持高電平輸入。按鍵的輸入線上仍維持高電平輸入。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院設(shè)計(jì)過(guò)程：設(shè)計(jì)過(guò)程： 8個(gè)按鍵引入線個(gè)按鍵引入線與非門(mén)與非門(mén)74LS30非門(mén)非門(mén)74LS04 中斷的方式處

32、理鍵盤(pán)。中斷的方式處理鍵盤(pán)。 中斷服務(wù)程序：延時(shí)中斷服務(wù)程序：延時(shí)20 ms去抖去抖查詢各鍵查詢各鍵確定確定按下鍵位置按下鍵位置轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理程序。轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理程序。 0INT系統(tǒng)工作過(guò)程系統(tǒng)工作過(guò)程 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院主程序如下：主程序如下：ORG 0000HLJMP STARTORG 0003H; 外部中斷外部中斷0中斷服務(wù)入口地址中斷服務(wù)入口地址LJMP INT00; 轉(zhuǎn)中斷服務(wù)轉(zhuǎn)中斷服務(wù)ORG 0030H START: MOV SP, # 60H SETB EA; 開(kāi)總中斷允許開(kāi)總中斷允許SETB EX0; 開(kāi)開(kāi)INT0中斷中斷SETB IT0; 下降沿

33、有效下降沿有效中斷服務(wù)程序清單如下：中斷服務(wù)程序清單如下： INT00 :LCALL D20 ; 延時(shí)去抖動(dòng)延時(shí)去抖動(dòng)MOV P1, #0FFH; P1口送全口送全1值值MOV A, P1; 讀讀P1口各引腳口各引腳 CJNE A, #0FFH，CLOSE; 驗(yàn)證是否確實(shí)有鍵閉合驗(yàn)證是否確實(shí)有鍵閉合 AJMP INTE; 無(wú)鍵按下無(wú)鍵按下物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院 CLOSE: JNB ACC.7, KEY 7; 查詢查詢7號(hào)鍵號(hào)鍵 JNB ACC.6, KEY 6; 查詢查詢6號(hào)鍵號(hào)鍵 JNB ACC.5, KEY5; 查詢查詢5號(hào)鍵號(hào)鍵 JNB ACC.4, KEY4;

34、查詢查詢4號(hào)鍵號(hào)鍵 JNB ACC.3, KEY 3; 查詢查詢3號(hào)鍵號(hào)鍵 JNB ACC.2, KEY 2; 查詢查詢2號(hào)鍵號(hào)鍵 JNB ACC.1, KEY 1; 查詢查詢1號(hào)鍵號(hào)鍵 JNB ACC.0, KEY 0; 查詢查詢0號(hào)鍵號(hào)鍵 INTE: RETI KEY 7: ; 7號(hào)鍵處理程序號(hào)鍵處理程序 KEY 71: MOV A, P1; 再讀再讀P1口各引腳口各引腳 JNB ACC.7, KEY71; 確認(rèn)鍵是否釋放確認(rèn)鍵是否釋放 LCALL 按鍵處理程序按鍵處理程序 RETI KEY 6: ; 其他鍵處理程序其他鍵處理程序 D20: ; 20ms延時(shí)子程序延時(shí)子程序 END 物理與

35、電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院（2）矩陣式鍵盤(pán)接口）矩陣式鍵盤(pán)接口行反轉(zhuǎn)法行反轉(zhuǎn)法 矩陣式矩陣式鍵盤(pán)按鍵識(shí)別方法鍵盤(pán)按鍵識(shí)別方法有有行反轉(zhuǎn)法行反轉(zhuǎn)法和和動(dòng)態(tài)掃描法動(dòng)態(tài)掃描法等。等。 行反轉(zhuǎn)法需要兩個(gè)雙向行反轉(zhuǎn)法需要兩個(gè)雙向I/O口分別接行、列線。步驟如下：口分別接行、列線。步驟如下： （1）行線輸出全）行線輸出全“0”，讀入列線，判有無(wú)鍵按下。，讀入列線，判有無(wú)鍵按下。 （2）若有鍵按下，再將讀入的列值輸出，讀行線的值。）若有鍵按下，再將讀入的列值輸出，讀行線的值。 （3）讀取的列線）讀取的列線/行線值運(yùn)算，得到此鍵的唯一的特征值。行線值運(yùn)算，得到此鍵的唯一的特征值。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：判鍵速

36、度快，兩次即可。因輸入與輸出線反轉(zhuǎn)而得名。適用于矩陣判鍵速度快，兩次即可。因輸入與輸出線反轉(zhuǎn)而得名。適用于矩陣式鍵盤(pán)。式鍵盤(pán)。 例題例題 為為8051微處理器設(shè)計(jì)一個(gè)由微處理器設(shè)計(jì)一個(gè)由4行行4列鍵陣構(gòu)成的鍵盤(pán)。列鍵陣構(gòu)成的鍵盤(pán)。解：解：電路設(shè)計(jì)：電路設(shè)計(jì)：P2口的低口的低4位作為輸出線（行）。位作為輸出線（行）。P1口的低口的低4位作為輸入位作為輸入線（列）線（列） ，輸入線通過(guò)，輸入線通過(guò)74LS21邏輯與后接邏輯與后接8051的外部中斷引腳的外部中斷引腳0，有鍵，有鍵按下時(shí)引起中斷。中斷服務(wù)程序中對(duì)所按的鍵進(jìn)行判別。按下時(shí)引起中斷。中斷服務(wù)程序中對(duì)所按的鍵進(jìn)行判別。 物理與電子電氣工程學(xué)

37、院物理與電子電氣工程學(xué)院系統(tǒng)工作過(guò)程系統(tǒng)工作過(guò)程 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院 主程序中的鍵盤(pán)初始化主程序中的鍵盤(pán)初始化 ORG 0000H LJMP START ORG 0003H LJMP INT11 ORG 0030HSTART: MOV P2, #00H 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院 查詢閉合鍵的位置子程序查詢閉合鍵的位置子程序KEYRKEYR子程序功能：確定每組線中哪一位為子程序功能：確定每組線中哪一位為0，是否有多個(gè)，是否有多個(gè)0。子程序入口：子程序入口：讀某組線的數(shù)據(jù)存入累加器讀某組線的數(shù)據(jù)存入累加器A中；中；子程序出口：子程序出口：某組線中某組線

38、中0的位置（的位置（03）保存在）保存在R3中。中。KEYR子程序如下：子程序如下： KEYR:CJNE A, #0EH, TESTP11; 測(cè)試測(cè)試P1.0（或（或P2.0 ）MOV R3, #0 ; P1.0 (或或P2.0)=0 ，說(shuō)明被按鍵的輸入線為，說(shuō)明被按鍵的輸入線為P1.0/ P2.0LJMP FINISH; 返回返回 TESTP11:CJNE A, #0DH, TESTP12 ; 測(cè)試測(cè)試P1.1 （或（或P2.1 ）MOV R3, #1LJMP FINISH TESTP12:CJNE A, #0BH, TESTP13 ; 測(cè)試測(cè)試P1.2 （或（或P2.2 ）MOV R3,

39、#2LJMP FINISH TESTP13:CJNE A, #07H, FINISH ; 測(cè)試測(cè)試P1.3 （或（或P2.3 ）MOV R3, #3 FINISH:RET物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院 中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序 鍵按下，產(chǎn)生中斷。中斷服務(wù)程序開(kāi)始利軟件去抖動(dòng)，然后處理。鍵按下，產(chǎn)生中斷。中斷服務(wù)程序開(kāi)始利軟件去抖動(dòng)，然后處理。中斷服務(wù)程序如下：中斷服務(wù)程序如下： ORG 1000H INT11:LCALL DELAY; 延時(shí)去抖動(dòng)延時(shí)去抖動(dòng) MOV P1, #FFH ; 讀端口引腳的預(yù)處理讀端口引腳的預(yù)處理MOV A, P1; 讀輸入線讀輸入線ANL A, #0F

40、H; 判斷是否有鍵閉合判斷是否有鍵閉合CJNE A, #0FH, TEST; 有鍵閉合，轉(zhuǎn)判斷按鍵程序有鍵閉合，轉(zhuǎn)判斷按鍵程序RETI; 無(wú)鍵閉合，返回?zé)o鍵閉合，返回 TEST: MOV B, A; 暫存暫存LCALL KEYR; 調(diào)用讀取子程序調(diào)用讀取子程序MOV 40H, R3; 暫存在暫存在40H單元，單元，40H的低四位為行值的低四位為行值MOV P2, #0FFH; 輸出線寫(xiě)輸出線寫(xiě)1MOV P1, B; 行反轉(zhuǎn)行反轉(zhuǎn)，輸入線寫(xiě)入數(shù)據(jù)，輸入線寫(xiě)入數(shù)據(jù)MOV A, P2; 讀輸出線讀輸出線LCALL KEYR; 調(diào)用讀取子程序調(diào)用讀取子程序XCH A, R3 ; 字節(jié)交換字節(jié)交換SWA

41、P A ; A內(nèi)部半字節(jié)交換，內(nèi)部半字節(jié)交換，A的高四位為列值的高四位為列值ORL 40H, A; 得按鍵特征值得按鍵特征值RETI物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院 中斷程序結(jié)束后，鍵的特征值存放在中斷程序結(jié)束后，鍵的特征值存放在40H單元中（高單元中（高4位位輸出線，輸出線，低低4位位輸入線）。查表，得到相應(yīng)鍵的代碼，可進(jìn)行顯示或其他處理。輸入線）。查表，得到相應(yīng)鍵的代碼，可進(jìn)行顯示或其他處理。 去抖動(dòng)的延時(shí)子程序去抖動(dòng)的延時(shí)子程序DELAY 利用利用CPU的循環(huán)延時(shí)子程序，延時(shí)的循環(huán)延時(shí)子程序，延時(shí)20ms。設(shè)晶振頻率為。設(shè)晶振頻率為12MHz，機(jī)器，機(jī)器周期為周期為1 s，D

42、JNZ指令指令2個(gè)機(jī)器周期，時(shí)間為個(gè)機(jī)器周期，時(shí)間為2 s。 20ms 2 s255，因，因此單重循環(huán)程序無(wú)法實(shí)現(xiàn)，可采用雙重循環(huán)的方法編寫(xiě)此單重循環(huán)程序無(wú)法實(shí)現(xiàn)，可采用雙重循環(huán)的方法編寫(xiě)20ms延時(shí)程序。延時(shí)程序。 程序如下：程序如下： DELAY: MOV R7, #100 ; 設(shè)置外循環(huán)次數(shù)（設(shè)置外循環(huán)次數(shù)（1個(gè)機(jī)器周期）個(gè)機(jī)器周期） DLY1: MOV R6, #98 ; 設(shè)置內(nèi)循環(huán)次數(shù)設(shè)置內(nèi)循環(huán)次數(shù) DLY2: DJNZ R6, DLY2 ;（R6）1=0，則順序執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)回，則順序執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)回 DLY2繼續(xù)循環(huán)，延時(shí)時(shí)間為繼續(xù)循環(huán)，延時(shí)時(shí)間為2 s98=196 s NOP ;

43、延時(shí)時(shí)間為延時(shí)時(shí)間為1 s DJNZ R7，DLY1 ;（R7）1=0，則順序執(zhí)行，則順序執(zhí)行， 否則轉(zhuǎn)回否則轉(zhuǎn)回DLY1繼續(xù)循環(huán)繼續(xù)循環(huán) RET ; 子程序結(jié)束子程序結(jié)束延時(shí)時(shí)間為：延時(shí)時(shí)間為：（ 298 1 21）10021=20.003ms物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院 利用空閑方式去抖動(dòng)的延時(shí)子程序利用空閑方式去抖動(dòng)的延時(shí)子程序DELAY 利用利用CPU空閑方式，定時(shí)器空閑方式，定時(shí)器T1實(shí)現(xiàn)延時(shí)，實(shí)現(xiàn)延時(shí)， T1必須預(yù)先置初值，以必須預(yù)先置初值，以得到需要的延遲時(shí)間。設(shè)晶振頻率為得到需要的延遲時(shí)間。設(shè)晶振頻率為6MHz，延時(shí)，延時(shí)20ms定時(shí)時(shí)間為：定時(shí)時(shí)間為： （21

44、6TC）6/12=20103s，初值：，初值：TC=25536=63C0H。程序如下：程序如下： DELAY:MOV TOMD, #11H; T1方式方式1定時(shí)定時(shí)MOV TL1, #0C0H; 定時(shí)器定時(shí)器1定時(shí)初值定時(shí)初值MOV TH1, #63HSETB EA; 開(kāi)中斷開(kāi)中斷SETB ET1; 開(kāi)定時(shí)器開(kāi)定時(shí)器1中斷中斷SETB PT1; 定時(shí)器定時(shí)器1為高級(jí)中斷（因被鍵盤(pán)中斷調(diào)用）為高級(jí)中斷（因被鍵盤(pán)中斷調(diào)用）SETB TR1; 啟動(dòng)定時(shí)器啟動(dòng)定時(shí)器ORL PCON，#1; 啟動(dòng)空閑方式，實(shí)際啟動(dòng)空閑方式，實(shí)際CPU在此處等待在此處等待CLR TR1; 以下四條指令只有在延時(shí)后，定時(shí)器

45、被喚醒，才能執(zhí)行以下四條指令只有在延時(shí)后，定時(shí)器被喚醒，才能執(zhí)行CLR PT1CLR ET1RETEND 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院2.2 MCS-512.2 MCS-51單片機(jī)與顯示器的接口技術(shù)單片機(jī)與顯示器的接口技術(shù) 功能：功能：實(shí)現(xiàn)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)輸出和狀態(tài)的反饋。實(shí)現(xiàn)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)輸出和狀態(tài)的反饋。單片機(jī)系統(tǒng)中常用的顯示器：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)中常用的顯示器：發(fā)光二極管、七段數(shù)碼顯示器、液發(fā)光二極管、七段數(shù)碼顯示器、液晶顯示器等。晶顯示器等。2.2.1 LED顯示器及其接口顯示器及其接口發(fā)光二極管（發(fā)光二極管（Light Emitting Diode ），簡(jiǎn)稱(chēng)），

46、簡(jiǎn)稱(chēng)LED。LED顯示器分類(lèi)：顯示器分類(lèi)：從外觀可分為從外觀可分為 “8”字形的七段數(shù)碼管、米字形字形的七段數(shù)碼管、米字形數(shù)碼管、點(diǎn)陣塊、矩形平面顯示器、數(shù)字筆劃顯示器等。數(shù)碼管、點(diǎn)陣塊、矩形平面顯示器、數(shù)字筆劃顯示器等。1七段七段LED數(shù)碼顯示器數(shù)碼顯示器功能：功能：十進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)字及某些簡(jiǎn)單字符。十進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)字及某些簡(jiǎn)單字符。特點(diǎn)：特點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單，使用方便，在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用較多?？刂坪?jiǎn)單，使用方便，在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用較多。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院 上圖中的上圖中的ag七個(gè)筆劃（段）及小數(shù)點(diǎn)七個(gè)筆劃（段）及小數(shù)點(diǎn)dp均為發(fā)光二極管。數(shù)碼均為發(fā)光二極管。數(shù)碼管顯

47、示器根據(jù)公共端的連接方式，可以分為共陰極數(shù)碼管（將所有發(fā)管顯示器根據(jù)公共端的連接方式，可以分為共陰極數(shù)碼管（將所有發(fā)光二極管的陰極連在一起）和共陽(yáng)極數(shù)碼管（將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)光二極管的陰極連在一起）和共陽(yáng)極數(shù)碼管（將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起）。極連在一起）。 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展LED數(shù)碼管時(shí)多用共陽(yáng)數(shù)碼管時(shí)多用共陽(yáng)LED。共陽(yáng)數(shù)碼管每個(gè)段。共陽(yáng)數(shù)碼管每個(gè)段筆畫(huà)是用低電平筆畫(huà)是用低電平(“0”)點(diǎn)亮的，要求驅(qū)動(dòng)功率很?。欢碴帞?shù)碼管段筆點(diǎn)亮的，要求驅(qū)動(dòng)功率很?。欢碴帞?shù)碼管段筆畫(huà)是用高電平畫(huà)是用高電平(“1”)點(diǎn)亮的，要求驅(qū)動(dòng)功率較大。通常每個(gè)段筆畫(huà)要串點(diǎn)亮的，要求驅(qū)動(dòng)功率較大。

48、通常每個(gè)段筆畫(huà)要串一個(gè)數(shù)百歐姆的降壓電阻。一個(gè)數(shù)百歐姆的降壓電阻。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院組成：組成：ag七個(gè)筆劃（段）及小數(shù)點(diǎn)七個(gè)筆劃（段）及小數(shù)點(diǎn)dp均為發(fā)光二極管。均為發(fā)光二極管。分類(lèi)：分類(lèi)：按公共端的連接方式，可以分為共陰極數(shù)碼管和共陽(yáng)極數(shù)碼管。按公共端的連接方式，可以分為共陰極數(shù)碼管和共陽(yáng)極數(shù)碼管。位選：位選：公共端。公共端。段選：段選：七個(gè)筆劃（段）七個(gè)筆劃（段） ag及小數(shù)點(diǎn)及小數(shù)點(diǎn)dp。 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展LED數(shù)碼管時(shí)多用共陽(yáng)數(shù)碼管時(shí)多用共陽(yáng)LED，低電平點(diǎn)亮，要求驅(qū)，低電平點(diǎn)亮，要求驅(qū)動(dòng)功率小。通常每個(gè)段筆畫(huà)要串一個(gè)數(shù)百歐姆的降壓電阻。動(dòng)功率小

49、。通常每個(gè)段筆畫(huà)要串一個(gè)數(shù)百歐姆的降壓電阻。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院LED工作過(guò)程工作過(guò)程 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院2 2LEDLED點(diǎn)陣模塊顯示器點(diǎn)陣模塊顯示器組成：組成：由發(fā)光二極管排成一個(gè)由發(fā)光二極管排成一個(gè)mn的點(diǎn)陣，每個(gè)發(fā)光二極管的點(diǎn)陣，每個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成點(diǎn)陣中的一個(gè)點(diǎn)。構(gòu)成點(diǎn)陣中的一個(gè)點(diǎn)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：能顯示的字符比較多，顯示逼真，控制比較復(fù)雜。適用能顯示的字符比較多，顯示逼真，控制比較復(fù)雜。適用于顯示漢字、圖形和表格，廣泛應(yīng)用于公共場(chǎng)合的信息發(fā)布。于顯示漢字、圖形和表格，廣泛應(yīng)用于公共場(chǎng)合的信息發(fā)布。 七段七段LED字形碼如下表所示。字形碼如

50、下表所示。顯示字符顯示字符共陽(yáng)極字符共陽(yáng)極字符共陰極字符共陰極字符顯示字符顯示字符共陽(yáng)極字符共陽(yáng)極字符共陰極字符共陰極字符0C0H3FHA88H77H1F9H06Hb83H7CH2A4H5BHCC6H39H3B0H4FHdA1H5EH499H66HE86H79H592H6DHF8EH71H682H7DHP8CH73H7F8H07HH89H76H880H7FHLC7H38H990H6FH“滅滅”FFH00H物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院3. LED的驅(qū)動(dòng)接口的驅(qū)動(dòng)接口 工作基礎(chǔ)：工作基礎(chǔ)：LED工作時(shí)需要一定的工作電流，才能正常發(fā)光。工作時(shí)需要一定的工作電流，才能正常發(fā)光。流過(guò)流過(guò)

51、LED的電流大小決定了它的發(fā)光強(qiáng)度。的電流大小決定了它的發(fā)光強(qiáng)度。工作電壓：工作電壓：?jiǎn)蝹€(gè)單個(gè)LED是一個(gè)壓降為是一個(gè)壓降為1.21.5V的發(fā)光二極管。的發(fā)光二極管。工作電流：工作電流：通過(guò)串接限流電阻通過(guò)串接限流電阻R調(diào)整調(diào)整LED的顯示效果。的顯示效果。R 工作電流工作電流LED的亮度的亮度 ，工作電流，工作電流 損害驅(qū)動(dòng)器件、損害驅(qū)動(dòng)器件、LED。限流電阻。限流電阻R一般取數(shù)百歐姆。一般取數(shù)百歐姆。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院4 4LEDLED數(shù)碼管的顯示與驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的顯示與驅(qū)動(dòng)工作方式：工作方式：靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種顯示方式。靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種顯示方式。（1 1）靜態(tài)顯示方式）靜

52、態(tài)顯示方式定義：定義：各數(shù)碼管在顯示過(guò)程中持續(xù)得到送顯信號(hào)，各數(shù)碼管在顯示過(guò)程中持續(xù)得到送顯信號(hào)，與各數(shù)碼管接口的與各數(shù)碼管接口的I/O口線是專(zhuān)用的。口線是專(zhuān)用的。特點(diǎn)：特點(diǎn)：顯示穩(wěn)定，無(wú)閃爍，用元器件多，占顯示穩(wěn)定，無(wú)閃爍，用元器件多，占I/O線多，無(wú)須掃描。節(jié)省線多，無(wú)須掃描。節(jié)省CPU時(shí)間，提高時(shí)間，提高CPU的工的工作效率，編程簡(jiǎn)單。作效率，編程簡(jiǎn)單。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院4 4LEDLED數(shù)碼管的顯示與驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的顯示與驅(qū)動(dòng)例題例題設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)8051通過(guò)通過(guò)8255A芯片擴(kuò)展芯片擴(kuò)展3位七段共位七段共陽(yáng)極陽(yáng)極LED顯示器。顯示器。 解：解：8255A與與8051的

53、接口略。的接口略。 8255A的的PA, PB, PC口接口接3位共陽(yáng)極顯示器。位選直接接高電平。位共陽(yáng)極顯示器。位選直接接高電平。程序設(shè)計(jì)：程序設(shè)計(jì)： 8255A的初始化設(shè)定的初始化設(shè)定PA, PB, PC為為基本基本I/O輸出方式，待顯示的數(shù)據(jù)存放在內(nèi)部輸出方式，待顯示的數(shù)據(jù)存放在內(nèi)部RAM 的的40H42H單元，數(shù)據(jù)格式為非壓縮單元，數(shù)據(jù)格式為非壓縮BCD碼。將相應(yīng)的字形碼寫(xiě)入碼。將相應(yīng)的字形碼寫(xiě)入8255A的的PA, PB, PC口，口，顯示器就可以顯示出顯示器就可以顯示出3位字符。位字符。 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院系統(tǒng)工作過(guò)程系統(tǒng)工作過(guò)程 物理與電子電氣工程學(xué)院物

54、理與電子電氣工程學(xué)院初始化及顯示子程序如下：初始化及顯示子程序如下： ORG 1000H DSP8255: MOV DPTR, #7FFFH MOV A, #80H ; 8255A工作方式設(shè)置工作方式設(shè)置 MOVX DPTR, A ; 工作方式字送工作方式字送8255A控制口控制口 MOV R0, #40H ; 顯示數(shù)據(jù)起始地址顯示數(shù)據(jù)起始地址 MOV R1, #03H ; 待顯示數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)待顯示數(shù)據(jù)個(gè)數(shù) MOV DPTR, 7FFCH; 第一個(gè)數(shù)據(jù)在第一個(gè)數(shù)據(jù)在PA口顯示口顯示 LOOP :MOV A, R0; 取出一個(gè)待顯示數(shù)據(jù)取出一個(gè)待顯示數(shù)據(jù) ADD A, #06H ; 加上偏移量，查表

55、指令到表加上偏移量，查表指令到表TAB 有有6個(gè)字節(jié)指令個(gè)字節(jié)指令 MOVC A, A+PC ; 查表取出字形碼查表取出字形碼 MOVX DPTR, A ; 字形碼送字形碼送8255A端口顯示端口顯示 INC R0 ; 指向下一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置指向下一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置 INC DPTR ; 指向下一個(gè)七段數(shù)碼顯示器指向下一個(gè)七段數(shù)碼顯示器 DJNZ R3, LOOP ; 未顯示結(jié)束，返回繼續(xù)未顯示結(jié)束，返回繼續(xù) RET TAB:DB 0C0H, 0F9H, 0A4H, 0B0H; 0, 1, 2, 3 字形碼表字形碼表 DB 99H, 92H, 82H, 0F8H; 4, 5, 6, 7 DB 8

56、0H, 90H, 88H, 83H; 8, 9, A, b DB 0C6H, 0A1H, 86H, 8EH ; C, d, E, F END物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院 例題例題 利用在利用在8051串行口擴(kuò)展多片串行輸入并行輸出的移位串行口擴(kuò)展多片串行輸入并行輸出的移位寄存器寄存器74LS164作為靜態(tài)顯示器接口，設(shè)計(jì)作為靜態(tài)顯示器接口，設(shè)計(jì)3位靜態(tài)顯示器接位靜態(tài)顯示器接口電路，并寫(xiě)出顯示更新子程序，實(shí)現(xiàn)將口電路，并寫(xiě)出顯示更新子程序，實(shí)現(xiàn)將3FH3DH 3個(gè)單元個(gè)單元的數(shù)值（各單元分別存儲(chǔ)的數(shù)值（各單元分別存儲(chǔ)1位數(shù)據(jù)）分別顯示在位數(shù)據(jù)）分別顯示在3位位LED2LED0上。

57、上。解：解：3位共陽(yáng)極數(shù)碼管的公共端位共陽(yáng)極數(shù)碼管的公共端Vcc； 串行口串行口串串/并轉(zhuǎn)換并轉(zhuǎn)換3個(gè)數(shù)碼管的段碼（先送出的段個(gè)數(shù)碼管的段碼（先送出的段碼字節(jié)在碼字節(jié)在LED2數(shù)碼管上顯示），限流電阻值取數(shù)碼管上顯示），限流電阻值取750 。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院系統(tǒng)工作過(guò)程系統(tǒng)工作過(guò)程 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院程序如下：程序如下： ORG 1000H DISPSER:MOV R5, #03H; 顯示顯示3個(gè)字符個(gè)字符 MOV R1, #3FH; 3FH3DH存放要顯示的數(shù)據(jù)存放要顯示的數(shù)據(jù) DL0:MOV A, R1; 取出要顯示的數(shù)據(jù)取出要顯示的數(shù)

58、據(jù) MOV DPTR, #STAB; 指向段數(shù)據(jù)表指向段數(shù)據(jù)表MOVC A, A+DPTR; 查表取字形數(shù)據(jù)查表取字形數(shù)據(jù)MOV SBUF, A; 送出數(shù)據(jù)，進(jìn)行顯示送出數(shù)據(jù)，進(jìn)行顯示JNB TI, $; 輸出完否？輸出完否？CLR TI; 輸出完，清中斷標(biāo)志輸出完，清中斷標(biāo)志DEC R1; 再取下一個(gè)數(shù)據(jù)再取下一個(gè)數(shù)據(jù)DJNZ R5, DL0; 循環(huán)循環(huán)3次次RET; 返回返回 STAB:DB 0C0H, 0F9H, 0A4H, 0B0H; 段數(shù)據(jù)表（共陽(yáng)極）段數(shù)據(jù)表（共陽(yáng)極）DB END物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院（2 2）動(dòng)態(tài)顯示方式）動(dòng)態(tài)顯示方式定義：定義：一位一位地輪

59、流點(diǎn)亮每位顯示器，各數(shù)碼管接口的一位一位地輪流點(diǎn)亮每位顯示器，各數(shù)碼管接口的I/O口線：段口線：段選共用，位選單獨(dú)。選共用，位選單獨(dú)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：有閃爍，元器件少，占有閃爍，元器件少，占I/O線少，必須掃描，花費(fèi)線少，必須掃描，花費(fèi)CPU時(shí)間，編時(shí)間，編程復(fù)雜。程復(fù)雜。 例題例題 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)6位共陰極顯示器與位共陰極顯示器與8155的接口電路，并寫(xiě)出與之對(duì)應(yīng)的的接口電路，并寫(xiě)出與之對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)掃描顯示子程序。顯示數(shù)據(jù)緩存區(qū)在片內(nèi)動(dòng)態(tài)掃描顯示子程序。顯示數(shù)據(jù)緩存區(qū)在片內(nèi)RAM 39H3EH單元。單元。解：解：8155的的PA口口ULN2803 （反相驅(qū)動(dòng)）（反相驅(qū)動(dòng)）掃描；掃描； PB口口段碼輸出段

60、碼輸出ULN2803，都工作在基本輸出方式。，都工作在基本輸出方式。 設(shè)設(shè)PA口的端口地址為口的端口地址為7F01H，PC口的端口地址為口的端口地址為7F03H。 掃描時(shí)，掃描時(shí)， PA的低的低6位依次置位依次置1，依次選中了從左至右的顯示器。共，依次選中了從左至右的顯示器。共陰極數(shù)碼管在段數(shù)據(jù)表中的字形碼應(yīng)與共陽(yáng)極數(shù)碼管的字形碼相同。陰極數(shù)碼管在段數(shù)據(jù)表中的字形碼應(yīng)與共陽(yáng)極數(shù)碼管的字形碼相同。物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院系統(tǒng)工作過(guò)程系統(tǒng)工作過(guò)程 物理與電子電氣工程學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院動(dòng)態(tài)掃描子程序如下：動(dòng)態(tài)掃描子程序如下： ORG 1000H DSP8155:MOV D