微機接口及編程常用外圍設(shè)備及接口

1、常用外圍設(shè)備及接口基本知識外圍設(shè)備的功能信息格式轉(zhuǎn)換人機交互功能 保存信息 與各個應(yīng)用領(lǐng)域結(jié)合 外圍設(shè)備的分類n輸入設(shè)備 n輸出設(shè)備 n外存設(shè)備 n通信設(shè)備 n其他設(shè)備 鍵盤 鍵盤及其接口接觸式鍵的基本結(jié)構(gòu)1編碼鍵盤 編碼鍵盤采用硬件編碼電路來實現(xiàn)鍵的編碼，每按下一個鍵，鍵盤便能自動產(chǎn)生按鍵代碼。編碼鍵盤主要有BCD碼鍵盤、ASCII碼鍵盤等類型。編碼鍵盤的響應(yīng)速度快；但它以復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)為代價，并且其硬件的復(fù)雜程度隨著鍵數(shù)的增加而增加。2非編碼鍵盤及接口非編碼鍵盤僅提供按鍵的通或斷狀態(tài)，按鍵代碼的產(chǎn)生與識別由軟件完成。即當(dāng)按某鍵以后并不給出相應(yīng)的ASCII碼，而提供與按下鍵相對應(yīng)的中間代碼，

2、然后再把中間代碼轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的ASCII碼。其硬件部分比編碼鍵盤要簡單的多，但非編碼鍵盤的響應(yīng)速度不如編碼鍵盤，它通過軟件編程可為鍵盤中某些鍵的重新定義提供更大的靈活性，因此得到廣泛地使用。常用的非編碼鍵盤有線性鍵盤和矩陣健盤。線性健盤就是一個按鍵對應(yīng)一根輸入線，每根輸入線接到微機輸入口的一位上，有多少個按健，就需要有多少根輸入線。顯然，這只適合需要鍵不多的簡單應(yīng)用場合。通常要為每一健編一段相應(yīng)子程序以定義解釋此鍵的含義。每次只允許一個鍵按下并被識別。獲取相應(yīng)的行號和列號獲取相應(yīng)的行號和列號鍵的識別逐行掃描法 逐行掃描88鍵盤鍵盤掃描程序處理的步驟：查詢按鍵首先由CPU對輸出端口的各位置“0”，

3、即使各行全部接地，然后CPU再從輸入端口讀入數(shù)據(jù)。若讀入的數(shù)據(jù)全為“1”，表示無鍵按下；只要讀入的數(shù)據(jù)中有一個不為“1”，表示有鍵按下。接著要查出按鍵的位置。查詢按鍵位置CPU首先使X0=0，X1X7全為“1”，讀入Y0Y7，若全為“1”，表示按鍵不在這一行；接著使X1=0，其余各位為全“1”，讀入Y0Y7直至Y0Y7不全為“1”為止，從而確定了當(dāng)前按下的鍵在鍵盤矩陣中的位置。確定位置碼得到的行號和列號表示按下鍵的位置碼。2行列掃描法行列掃描法在掃描每一行時，讀列線，若讀得的結(jié)果為全在掃描每一行時，讀列線，若讀得的結(jié)果為全“1”，說明沒有鍵按下，說明沒有鍵按下，即尚未掃描到閉合鍵；若某一列為低

4、電平，說明有鍵按下，而且行號即尚未掃描到閉合鍵；若某一列為低電平，說明有鍵按下，而且行號和列號已經(jīng)確定。然后用同樣的方法，依次向列線掃描輸出，讀行線。和列號已經(jīng)確定。然后用同樣的方法，依次向列線掃描輸出，讀行線。如果兩次所得到的行號和列號分別相同，則鍵碼確定無疑，即得到閉如果兩次所得到的行號和列號分別相同，則鍵碼確定無疑，即得到閉合鍵的行列掃描碼。合鍵的行列掃描碼。3抖動干擾的消除抖動干擾的消除由于機械觸點的彈性振動，按鍵在按下時不會馬上穩(wěn)定地接通而在彈由于機械觸點的彈性振動，按鍵在按下時不會馬上穩(wěn)定地接通而在彈起時也不能一下子完全地斷開，因而在按鍵閉合和斷開的瞬間均會出起時也不能一下子完全地

5、斷開，因而在按鍵閉合和斷開的瞬間均會出現(xiàn)一連串的抖動，這稱為按鍵的抖動干擾，其產(chǎn)生的波形如圖所示，現(xiàn)一連串的抖動，這稱為按鍵的抖動干擾，其產(chǎn)生的波形如圖所示，當(dāng)按鍵按下時會產(chǎn)生前沿抖動，當(dāng)按鍵彈起時會產(chǎn)生后沿抖動。當(dāng)按鍵按下時會產(chǎn)生前沿抖動，當(dāng)按鍵彈起時會產(chǎn)生后沿抖動。 按鍵抖動波形 去抖動的方法通常有兩種去抖動的方法通常有兩種: 硬件法硬件法用單穩(wěn)態(tài)電路消除機械抖動的影響用單穩(wěn)態(tài)電路消除機械抖動的影響用傍路電容減小機械抖動的影響用傍路電容減小機械抖動的影響 軟件法軟件法中斷方式時，在中服程序的開始關(guān)中斷中斷方式時，在中服程序的開始關(guān)中斷查詢方式時，用延時的方法獲得鍵的穩(wěn)定值查詢方式時，用延時

6、的方法獲得鍵的穩(wěn)定值顯示器及其接口LED顯示器及其接口1LED基本工作原理最簡單的數(shù)字顯示采用七段LED數(shù)碼管，單片機、單板機、控制系統(tǒng)及數(shù)字化儀表等都常用LED作為顯示輸出，LED的主要部分是發(fā)光二極管，如圖所示。 LED數(shù)碼管abcdefghnLED 數(shù)碼管（發(fā)光二級管組合）數(shù)碼管（發(fā)光二級管組合）。（a）共陽極LED （b）共陰極LED兩種類型LED共陽極段碼表共陰極段碼表n七段數(shù)碼管段碼表七段數(shù)碼管段碼表顯示字符顯示字符 h g f e d c b a 共陽碼共陽碼 共陰碼共陰碼 01 1 0 0 0 0 0 0 C0H3FH11 1 1 1 1 0 0 1 F9H06H21 0 1

7、0 0 1 0 0 A4H5BH31 0 1 1 0 0 0 0 B0H4FH41 0 0 1 1 0 0 1 99H66H51 0 0 1 0 0 1 0 92H6DH61 0 0 0 0 0 1 0 82H7DH71 1 1 1 1 0 0 0 F8H07H81 0 0 0 0 0 0 0 80H7FH91 0 0 1 0 0 0 0 90H6FHE1 0 0 0 0 1 1 0 86H79HabcdefghSTBEOP2LED顯示器接口LED顯示器可通過8255A連接到系統(tǒng)總線，完成接收來自CPU的七段代碼。由于8255A端口為8位，故懸空1位。一般LED某段發(fā)光時通過的電流在10mA2

8、0mA之間，在采用共陰極結(jié)構(gòu)時，陰極接地，陽極加驅(qū)動電路。驅(qū)動電路可由三極管構(gòu)成，也可由小規(guī)模集成電路構(gòu)成，如芯片7407。 （1）譯碼方法 當(dāng)把1位16進制數(shù)或BCD碼在LED上顯示時，需將其轉(zhuǎn)換位LED段碼，這就需要譯碼。常用的譯碼方法有兩種：硬件譯碼和軟件譯碼。一位LED顯示器接口硬件譯碼硬件譯碼采用專用芯片（如7447）來實現(xiàn)對BCD譯碼。7447有4位輸入，7位輸出，譯碼過程如圖所示。、 采用7447譯碼的LED軟件譯碼軟件譯碼利用匯編語言的利用匯編語言的XLAT指令，實現(xiàn)對段碼的譯碼。程序段如下：指令，實現(xiàn)對段碼的譯碼。程序段如下：DATA SEGMENTVAR DB 9；要顯示的

9、數(shù)字；要顯示的數(shù)字LEDTABLE DB 40H,79H,24H,30H,19HDB 12H,02H,78H,00H,10H；段碼表；段碼表DATA ENDSDISP:MOV BX,OFFSET VAR MOV AL,BX ；取要顯示的數(shù)字；取要顯示的數(shù)字 MOV BX,OFFSET LEDTABLE ；段碼表首地址；段碼表首地址 XLAT；將數(shù)字轉(zhuǎn)換要顯示的段碼；將數(shù)字轉(zhuǎn)換要顯示的段碼 MOV DX,PORT；將段碼送；將段碼送LED端口，端口，PORT為端口號為端口號 OUT DX,AL（2）顯示器接口）顯示器接口LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種接口。顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種接口

10、。靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示指當(dāng)前顯示器顯示某個字符時，該顯示器的發(fā)光二極管恒靜態(tài)顯示指當(dāng)前顯示器顯示某個字符時，該顯示器的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止，直到送入新的顯示碼為止。如在共陰極結(jié)構(gòu)下，顯示定地導(dǎo)通或截止，直到送入新的顯示碼為止。如在共陰極結(jié)構(gòu)下，顯示字符字符1，則，則b、c恒定導(dǎo)通，其余各段恒定截止。此種顯示方式的每一位恒定導(dǎo)通，其余各段恒定截止。此種顯示方式的每一位數(shù)字都需要一個數(shù)字都需要一個8位的觸發(fā)器來驅(qū)動，如圖為位位的觸發(fā)器來驅(qū)動，如圖為位LED數(shù)碼顯示電路。數(shù)碼顯示電路。LED靜態(tài)驅(qū)動電路 【例】根據(jù)圖【例】根據(jù)圖9-10的的LED靜態(tài)驅(qū)動電路，編寫程序?qū)崿F(xiàn)靜態(tài)驅(qū)動電路，編寫

11、程序?qū)崿F(xiàn)在在LED上顯示上顯示000F字符。設(shè)字符。設(shè)8255片選地址范圍是片選地址范圍是218H21BH。程序設(shè)計如下：程序設(shè)計如下：DATA SEGMENT LEDTABLE DB 40H,79H,24H,30H,19H DB 12H,02H,78H,00H,10H DB 08H,03H,46H,21H,06H,0EH；段碼表；段碼表DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AL,80H；8255控制字控制字10000000B，A、B口方式口方式0，輸出，輸出 MOV DX,21B

12、H OUT DX,AL；寫；寫8255控制字控制字 MOV BX,OFFSET LEDTABLE MOV CX,10H MOV SI,0 LOP: MOV AL,3FH MOV DX,218H OUT DX,AL；通過；通過A口向第一個口向第一個LED送送0的段碼的段碼 MOV AL,BXSI MOV DX,219H OUT DX,AL；通過；通過B口向第二個口向第二個LED送送0F的段碼的段碼 INC SI LOOP LOPCODE ENDSEND START動態(tài)顯示動態(tài)顯示動態(tài)顯示是指按位輪流點亮各位顯示器。實際上是輪流掃描顯示器的動態(tài)顯示是指按位輪流點亮各位顯示器。實際上是輪流掃描顯示器

13、的各位。只要掃描的頻率合適，就能得到穩(wěn)定的顯示。動態(tài)顯示適合多各位。只要掃描的頻率合適，就能得到穩(wěn)定的顯示。動態(tài)顯示適合多位位LED顯示，可通過兩個并行口即可實現(xiàn)，方法是將各個顯示位的段顯示，可通過兩個并行口即可實現(xiàn)，方法是將各個顯示位的段選線并聯(lián)在一起，可由一個選線并聯(lián)在一起，可由一個8位位I/O口控制，而各個顯示位的公共端分口控制，而各個顯示位的公共端分別由對應(yīng)位選線控制，并接入另一個別由對應(yīng)位選線控制，并接入另一個I/O口，實現(xiàn)各個位分時選通。口，實現(xiàn)各個位分時選通。LED動態(tài)驅(qū)動電路n動態(tài)掃描法編程（共陰連接） 數(shù)據(jù)段定義數(shù)據(jù)段定義DATA SEGMENT DISDAT DB 17，1

14、4，18，18，0，2 DISTAB DB 3FH，06H，5BH， DB 79H，71H，73H，76H，38HDATA ENDS 代碼段編程代碼段編程 CODE SEGMENT ASSUME CS：CODE，DS：DATA MAIN: MOV AX，DATA MOV DS，AX 程序正文程序正文 MOV AH，4CH INT 21H CODE ENDS END MAIN 程序正文程序正文 BEG：LEA DI，DISDAT ；獲得要顯示字符的表偏指針；獲得要顯示字符的表偏指針 MOV CL，11011111B ；6 位位 LED 管最左位選顯示管最左位選顯示 DIS1：MOV AL，DI

15、；表偏值送；表偏值送 AL LEA BX，DISTAB ；表首值送；表首值送 BX XLAT ；查表值送；查表值送 AL OUT SEGPORT，AL ；輸出段碼數(shù)據(jù)；輸出段碼數(shù)據(jù) MOV AL，CL OUT BITPORT，AL ；輸出位碼數(shù)據(jù)；輸出位碼數(shù)據(jù) CALL DELAY CMP CL，11111110B ；逐位顯示比較；逐位顯示比較 JZ BEG ；循環(huán)顯示；循環(huán)顯示 INC DI ROR CL，1 JMP DIS1 ；逐位顯示；逐位顯示 n段線電流的限止 發(fā)光二級管的管壓降為發(fā)光二級管的管壓降為 0.7 V 過大電流將燒毀發(fā)光二級管過大電流將燒毀發(fā)光二級管 限流電阻小，流經(jīng)電流大

16、，限流電阻小，流經(jīng)電流大，LED 太亮太亮 限流電阻大，流經(jīng)電流小，限流電阻大，流經(jīng)電流小，LED 不亮不亮注：注：PDA 設(shè)備用電池不應(yīng)讓設(shè)備用電池不應(yīng)讓 LED 太亮，太亮， 選用高亮度發(fā)光選用高亮度發(fā)光 LED.普通的發(fā)光二極管電流在普通的發(fā)光二極管電流在510mA就可點亮。就可點亮。 n位線電流的驅(qū)動 若位輸出口吸收電流夠無需加驅(qū)動器若位輸出口吸收電流夠無需加驅(qū)動器 若位輸出口吸收電流不夠加驅(qū)動器若位輸出口吸收電流不夠加驅(qū)動器 小電流控制基結(jié)獲得集電結(jié)大電流小電流控制基結(jié)獲得集電結(jié)大電流 集電極開路完成電流驅(qū)動集電極開路完成電流驅(qū)動注：模擬電路中的電壓放大與電流放大注：模擬電路中的電壓

17、放大與電流放大CRT顯示器及其接口簡介1CRT顯示器的主要性能指標(biāo)顯示器的主要性能指標(biāo)（1）點距）點距點距是指屏幕上兩個相鄰的同色熒光點之間的距離。點距是指屏幕上兩個相鄰的同色熒光點之間的距離。（2）行頻和場頻）行頻和場頻行頻又稱水平掃描頻率，是電子槍每秒在屏幕上掃描過的水平線條行頻又稱水平掃描頻率，是電子槍每秒在屏幕上掃描過的水平線條數(shù)，以數(shù)，以KHz為單位。為單位。（3）視頻帶寬）視頻帶寬視頻帶寬是表示顯示器顯示能力的一個綜合性指標(biāo)，以視頻帶寬是表示顯示器顯示能力的一個綜合性指標(biāo)，以MHz為單為單位。位。視頻帶寬水平分辨率視頻帶寬水平分辨率垂直分辨率垂直分辨率刷新率刷新率（4）最高分辨率）

18、最高分辨率最高分辨率是定義顯示器畫面解析度的標(biāo)準(zhǔn)，由每幀畫面的像素數(shù)最高分辨率是定義顯示器畫面解析度的標(biāo)準(zhǔn)，由每幀畫面的像素數(shù)決定，以水平顯示的像素個數(shù)決定，以水平顯示的像素個數(shù)水平掃描線數(shù)表示。水平掃描線數(shù)表示。（5）刷新率）刷新率刷新率指的是顯示器每秒鐘重畫屏幕的次數(shù)，刷新率越高，意味著刷新率指的是顯示器每秒鐘重畫屏幕的次數(shù)，刷新率越高，意味著屏幕的閃爍越小，對人眼睛產(chǎn)生的刺激越小。屏幕的閃爍越小，對人眼睛產(chǎn)生的刺激越小。（6）屏幕尺寸）屏幕尺寸指屏幕對角線長度。指屏幕對角線長度。2CRT顯示原理光柵掃描示意3顯示器分類顯示器分類 CRT顯示器可分為字符顯示器、字符顯示器可分為字符顯示器、

19、字符/圖形顯示器。從本質(zhì)上來圖形顯示器。從本質(zhì)上來看，字符和圖形顯示信息的方法是一致的，均采用點陣方式。在電子束看，字符和圖形顯示信息的方法是一致的，均采用點陣方式。在電子束掃描顯像管時，對應(yīng)在熒光屏上那些構(gòu)成字符或圖形的點，被電子束激掃描顯像管時，對應(yīng)在熒光屏上那些構(gòu)成字符或圖形的點，被電子束激勵發(fā)光。所以，無論字符顯示，還是圖形顯示，都是在顯示器上產(chǎn)生圖勵發(fā)光。所以，無論字符顯示，還是圖形顯示，都是在顯示器上產(chǎn)生圖形信息。形信息。 另外，另外，CRT顯示器根據(jù)顏色分為單色和彩色兩大類。當(dāng)前使用顯示器根據(jù)顏色分為單色和彩色兩大類。當(dāng)前使用的主要是彩色顯示器。的主要是彩色顯示器。CRT顯示器根

20、據(jù)其顯示原理又分為蔭罩式顯示器根據(jù)其顯示原理又分為蔭罩式CRT和和電壓穿透式電壓穿透式CRT，其中蔭罩式，其中蔭罩式CRT最常見。最常見。4.顯示接口卡顯示接口卡在在PC系列微機中，顯示系統(tǒng)包括顯示器和顯示接口卡兩部分。顯系列微機中，顯示系統(tǒng)包括顯示器和顯示接口卡兩部分。顯示接口卡也稱圖形適配卡、視頻適配卡、顯示適配卡等。顯示適配示接口卡也稱圖形適配卡、視頻適配卡、顯示適配卡等。顯示適配卡被用作中央處理器與顯示器之間的接口電路，它們都以插件板的卡被用作中央處理器與顯示器之間的接口電路，它們都以插件板的形式安裝在形式安裝在I/O通道插座上，完成從通道插座上，完成從CPU數(shù)據(jù)到屏幕圖形信息轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)

21、到屏幕圖形信息轉(zhuǎn)換工作，顯示器只是簡單地顯示來自顯卡的信號。工作，顯示器只是簡單地顯示來自顯卡的信號。LCD顯示器簡介顯示器簡介液晶顯示器液晶顯示器LCD（Liquid Crystal Display）是一種非發(fā)光性的顯示）是一種非發(fā)光性的顯示器件，是通過對環(huán)境光的反射或?qū)ν饧庸庠醇右钥刂频姆绞絹盹@示圖像。器件，是通過對環(huán)境光的反射或?qū)ν饧庸庠醇右钥刂频姆绞絹盹@示圖像。 液晶顯示器以液晶材料為基本組件。液晶是介于固體與液體之間，具液晶顯示器以液晶材料為基本組件。液晶是介于固體與液體之間，具有規(guī)則性分子排列的有機化合物。分子按一定方向整齊排列的液晶，在有規(guī)則性分子排列的有機化合物。分子按一定方向

22、整齊排列的液晶，在有電流通過或者電場有改變時，晶體會改變排列方式從而產(chǎn)生透光度的有電流通過或者電場有改變時，晶體會改變排列方式從而產(chǎn)生透光度的差別，依此原理控制每個像素，便可構(gòu)成所需圖像。差別，依此原理控制每個像素，便可構(gòu)成所需圖像。1液晶顯示器分類液晶顯示器分類根據(jù)驅(qū)動方式可分為靜態(tài)驅(qū)動、無源矩陣驅(qū)動（又稱為被動式矩根據(jù)驅(qū)動方式可分為靜態(tài)驅(qū)動、無源矩陣驅(qū)動（又稱為被動式矩陣）和有源矩陣（又稱為主動式矩陣）。陣）和有源矩陣（又稱為主動式矩陣）。具有功耗低，顯示信息大，壽命長和抗干擾能力強等優(yōu)點，已得到廣泛應(yīng)用。具有功耗低，顯示信息大，壽命長和抗干擾能力強等優(yōu)點，已得到廣泛應(yīng)用。顯示方式n字符模式段形方式字符方式點陣方式 字符模式LCD是點陣型液晶顯示器，專門用來顯示字母,數(shù)字，符號等。n圖形模式n由于LCD的控制需專用的驅(qū)動電路，并且控制較