單片機原理與控制技術(shù)培訓(xùn)教材課件

第8章常用外圍設(shè)備接口電路第3版—雙解匯編和C51程序

配套免費下載的<單片機實驗仿真50例>50例全部取自于本書中例題和習(xí)題機械工業(yè)出版社同名教材配套電子教案張志良主編Email：zzlls@126.com第8章常用外圍設(shè)備接口電路第3版—雙解匯編和C51程序1第8章常用外圍設(shè)備接口電路8.1LED數(shù)碼管顯示接口電路8.1.1LED數(shù)碼管和編碼方式⒈LED數(shù)碼管第8章常用外圍設(shè)備接口電路8.1LED數(shù)碼管顯示接2⒉LED數(shù)碼管編碼方式⒉LED數(shù)碼管編碼方式38.1.2靜態(tài)顯示方式及其典型應(yīng)用電路

LED數(shù)碼管顯示電路在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中可分為靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。在靜態(tài)顯示方式下，每一位顯示器的字段需要一個8位I/O口控制，而且該I/O口須有鎖存功能，N位顯示器就需要N個8位I/O口，公共端可直接接+5V（共陽）或接地（共陰）。顯示時，每一位字段碼分別從I/O控制口輸出，保持不變直至CPU刷新顯示為止，也就是各字段的亮滅狀態(tài)不變。靜態(tài)顯示方式編程較簡單，但占用I/O端線多，即軟件簡單、硬件成本高，一般適用顯示位數(shù)較少的場合。8.1.2靜態(tài)顯示方式及其典型應(yīng)用電路LED數(shù)碼管顯示電4⒈并行擴展靜態(tài)顯示電路

⒈并行擴展靜態(tài)顯示電路5【例8-2】已知電路如圖8-2所示，顯示數(shù)（≤255）存在內(nèi)RAM30H（設(shè)為234）中，試編制顯示子程序?！纠?-2】已知電路如圖8-2所示，6ProteusISIS虛擬電路仿真見例9-15。ProteusISIS虛擬電路仿真見例9-15。7⒉串行擴展靜態(tài)顯示電路

⒉串行擴展靜態(tài)顯示電路8【例8-3】已知電路如圖8-3所示，P1.0控制串行輸出，顯示字段碼已分別存在32H～30H內(nèi)RAM中，試編制顯示子程序?！纠?-3】已知電路如圖8-3所示，P1.0控制串行輸出，9ProteusISIS虛擬仿真調(diào)試見例9-16。ProteusISIS虛擬仿真調(diào)試見例9-16。108.1.3動態(tài)顯示方式及其典型應(yīng)用電路

動態(tài)掃描顯示電路是將顯示各位的所有相同字段線連在一起，每一位的a段連在一起，b段連在一起，…，g段連在一起，共8段，由一個8位I/O口控制，而每一位的公共端（共陽或共陰COM）由另一個I/O口控制，如圖8-4所示。在某一瞬時，只讓某一位的字位線處于選通狀態(tài)（共陰極LED數(shù)碼管為低電平，共陽極為高電平），其他各位的字位線處于開斷狀態(tài)，同時字段線上輸出該位要顯示的相應(yīng)字符的字段碼。在這一瞬時，只有這一位在顯示，其他幾位暗。同樣，在下一瞬時，單獨顯示下一位，這樣依次循環(huán)掃描，輪流顯示，由于人視覺的滯留效應(yīng)，人們看到的是多位同時穩(wěn)定顯示。動態(tài)掃描顯示電路的特點是占用I/O端線少；電路較簡單，硬件成本低；編程較復(fù)雜，CPU要定時掃描刷新顯示。當(dāng)要求顯示位數(shù)較多時，通常采用動態(tài)掃描顯示方式。8.1.3動態(tài)顯示方式及其典型應(yīng)用電路動態(tài)掃描顯示電路是11【例8-4】已知電路如圖8-5所示，顯示字段碼存在以TAB為首址的ROM中，試編制循環(huán)掃描（100次）顯示子程序。【例8-4】已知電路如圖8-5所示，12單片機原理與控制技術(shù)培訓(xùn)教材13KeilC51軟件調(diào)試和ProteusISIS虛擬電路仿真見例9-17。KeilC51軟件調(diào)試和ProteusISIS虛擬電路仿148.3鍵盤接口電路

8.3.1鍵盤接口慨述

⒈按鍵開關(guān)去抖動問題

消除抖動不良后果的方法有硬、軟件兩種方法：⑴硬件去抖動：利用雙穩(wěn)電路、單穩(wěn)電路和RC濾波電路⑵軟件去抖動：延時10ms后再確認該鍵是否確實按下。⒉按鍵連接方式

可分為獨立式按鍵和矩陣式鍵盤。獨立式按鍵是各按鍵相互獨立，每個按鍵占用一根I/O端線，每根I/O端線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他I/O端線上按鍵的工作狀態(tài)，⑴獨立式按鍵⑵矩陣式鍵盤I/O端線分為行線和列線，按鍵跨接在行線和列線上。按鍵按下時，行線與列線連通。配置靈活，但每個按鍵必須占用一根I/O端線，電路結(jié)構(gòu)顯得繁雜。適用于按鍵數(shù)量較少的場合。占用I/O端線較少，編程較復(fù)雜，適用于按鍵較多的場合。8.3鍵盤接口電路8.3.1鍵盤接口慨述⒈按鍵15【例8-6】試按圖8-12編制按鍵掃描子程序。【例8-6】試按圖8-12編制按鍵掃描子程序。16單片機原理與控制技術(shù)培訓(xùn)教材178.3.3矩陣式鍵盤及其接口電路

【例8-7】已知電路如圖8-13所示，要求將閉合鍵編號存入以30H為首地址的內(nèi)RAM，閉合鍵總數(shù)存入40H，試編制鍵盤掃描程序。8.3.3矩陣式鍵盤及其接口電路【例8-7】已知電路18

19ProteusISIS虛擬電路仿真見教輔書例9-19。ProteusISIS虛擬電路仿真20需要說明的是，圖8-13電路在許多單片機教材和技術(shù)資料中被介紹，但實際上該電路連接存在問題，當(dāng)同一行有多鍵同時按下，且該行其中一鍵所在列又有多鍵同時按下時，會發(fā)生信號傳遞路徑出錯。例如，K1、K2、K8、K9同時按下，當(dāng)P1.4行掃描輸出低電平時，按理，僅有P1.2、P1.1會因K2、K1閉合而得到低電平列信號。但由于K2與K9同列且K8與K9同行，P1.4輸出的低電平信號會通過K1→K9→K8傳遞到P1.0，產(chǎn)生低電平列信號，引起出錯。同理，當(dāng)P1.6行掃描輸出低電平時，其低電平信號會通過K9→K1→K2傳遞到P1.2，產(chǎn)生低電平列信號，引起出錯。不出錯的條件是多鍵行與多鍵列不交叉。因此，這種矩陣式鍵盤電路適用于無鎖按鍵并使用中斷處理時相對合理。需要說明的是，圖8-13電路在許多單片機教材和技術(shù)資料中被介218.4A-D轉(zhuǎn)換接口電路

在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，常需要將檢測到的連續(xù)變化的模擬量，如電壓、溫度、壓力、流量、速度等轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，才能輸入到單片微機中進行處理。將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過程稱為A-D轉(zhuǎn)換；8.4.1A-D轉(zhuǎn)換的基本概念

UA=D×UREF/2N

（其中：D=D0×20+D1×21+…+DN-1×2N-1）D為N位二進制數(shù)字量，UA為電壓模擬量，UREF為參考電壓。無論A-D或D-A，其轉(zhuǎn)換關(guān)系為：⒈A-D轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)：①分辨率。分辨率=UREF/2N

②量化誤差。③轉(zhuǎn)換時間。⒉A-D轉(zhuǎn)換器分類⑴逐次逼近式⑵雙積分式⑶V-F變換式8.4A-D轉(zhuǎn)換接口電路在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，常需要將檢228.4.2并行ADC0809及其接口電路

ADC0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A-D轉(zhuǎn)換器，美國國家半導(dǎo)體公司產(chǎn)品，是目前國內(nèi)應(yīng)用較廣泛的8位通用A-D芯片。8.4.2并行ADC0809及其接口電路ADC08023⑶CLK：外部時鐘輸入端，允許范圍為10～1280KHz。⑷D0～D7：A-D轉(zhuǎn)換數(shù)字量輸出端。⑸OE：A-D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出允許控制端，高電平有效。⑹ALE：8路通道地址鎖存控制端。⑺START：A-D轉(zhuǎn)換啟動控制端。⑻EOC：A-D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端。⑼UREF（+）、UREF（-）：正負基準(zhǔn)電壓輸入端。⑴IN0～IN7：8路模擬信號輸入端。⑵ADDA、ADDB、ADDC：8路模擬信號轉(zhuǎn)換通道地址碼輸入端。⑶CLK：外部時鐘輸入端，允許范圍為10～1280KHz24【例8-8】按圖8-16電路，要求用中斷方式對8路模擬信號依次A-D轉(zhuǎn)換一次，并把結(jié)果存入以30H為首址的內(nèi)RAM中，試編制程序。【例8-8】按圖8-16電路，要求用中斷方式對8路模擬信號25查詢方式時，0809EOC端可不必通過反相器與或相連，直接與80C51P1口或P3口中任一端線相連，不斷查詢EOC電平，當(dāng)EOC高電平時，表示0809A-D完成，即可讀0809A-D值。延時等待方式時，0809EOC端可不必與80C51相連，而是根據(jù)時鐘頻率計算出A-D轉(zhuǎn)換時間，每路每次需64個時鐘周期，80C51一機周發(fā)出2次ALE信號，因此需要32個機器周期，略微延長后直接讀A-D轉(zhuǎn)換值。查詢方式時，0809EOC端可不必通過反相器與268.5D-A轉(zhuǎn)換接口電路

將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的過程稱為D-A轉(zhuǎn)換。8.5.1D-A轉(zhuǎn)換的基本概念

⒈基本概念

由于數(shù)字量不是連續(xù)的，且每次輸出數(shù)據(jù)和D-A轉(zhuǎn)換需要一定的時間，因此D-A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量隨時間的變化曲線不是連續(xù)的，而是呈階梯狀。但若⊿T很短，1LSB也很小，曲線的臺階就很密，則模擬量曲線仍然可以看作是連續(xù)的。⒉主要性能指標(biāo)

⑴分辨率：D-A轉(zhuǎn)換的位數(shù)越多，分辨率越高。⑵線性度⑶轉(zhuǎn)換精度⑷建立時間⑸溫度系數(shù)8.5D-A轉(zhuǎn)換接口電路將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的過程稱為278.5.2DAC0832及其接口電路

DAC0832是8位D-A芯片，是目前國內(nèi)應(yīng)用較廣的8位D-A芯片。⑴8位數(shù)據(jù)輸入端：DI0～DI7⑵D-A控制端：ILE、、、、⑶IOUT1、IOUT2：電流輸出端⑷RFB：反饋電流輸入端⑸UREF：基準(zhǔn)電壓輸入端8.5.2DAC0832及其接口電路DAC083228⒊工作方式

⑴直通工作方式:5個控制信號均預(yù)置為有效⑵單緩沖工作方式:5個控制端由CPU一次選通⑶雙緩沖工作方式:5個控制端分二次選通⒊工作方式⑴直通工作方式:5個控制信號均預(yù)置為有效29單片機原理與控制技術(shù)培訓(xùn)教材30【例8-10】電路按圖8-23，要求輸出鋸齒波如圖8-25a所示，幅度為UREF/2=2.5V。KeilC51軟件調(diào)試和ProteusISIS虛擬電路仿真參閱例9-22?！纠?-10】電路按圖8-23，要求輸出鋸齒波如圖8-25a31演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！32第8章常用外圍設(shè)備接口電路第3版—雙解匯編和C51程序

配套免費下載的<單片機實驗仿真50例>50例全部取自于本書中例題和習(xí)題機械工業(yè)出版社同名教材配套電子教案張志良主編Email：zzlls@126.com第8章常用外圍設(shè)備接口電路第3版—雙解匯編和C51程序33第8章常用外圍設(shè)備接口電路8.1LED數(shù)碼管顯示接口電路8.1.1LED數(shù)碼管和編碼方式⒈LED數(shù)碼管第8章常用外圍設(shè)備接口電路8.1LED數(shù)碼管顯示接34⒉LED數(shù)碼管編碼方式⒉LED數(shù)碼管編碼方式358.1.2靜態(tài)顯示方式及其典型應(yīng)用電路

LED數(shù)碼管顯示電路在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中可分為靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。在靜態(tài)顯示方式下，每一位顯示器的字段需要一個8位I/O口控制，而且該I/O口須有鎖存功能，N位顯示器就需要N個8位I/O口，公共端可直接接+5V（共陽）或接地（共陰）。顯示時，每一位字段碼分別從I/O控制口輸出，保持不變直至CPU刷新顯示為止，也就是各字段的亮滅狀態(tài)不變。靜態(tài)顯示方式編程較簡單，但占用I/O端線多，即軟件簡單、硬件成本高，一般適用顯示位數(shù)較少的場合。8.1.2靜態(tài)顯示方式及其典型應(yīng)用電路LED數(shù)碼管顯示電36⒈并行擴展靜態(tài)顯示電路

⒈并行擴展靜態(tài)顯示電路37【例8-2】已知電路如圖8-2所示，顯示數(shù)（≤255）存在內(nèi)RAM30H（設(shè)為234）中，試編制顯示子程序。【例8-2】已知電路如圖8-2所示，38ProteusISIS虛擬電路仿真見例9-15。ProteusISIS虛擬電路仿真見例9-15。39⒉串行擴展靜態(tài)顯示電路

⒉串行擴展靜態(tài)顯示電路40【例8-3】已知電路如圖8-3所示，P1.0控制串行輸出，顯示字段碼已分別存在32H～30H內(nèi)RAM中，試編制顯示子程序?！纠?-3】已知電路如圖8-3所示，P1.0控制串行輸出，41ProteusISIS虛擬仿真調(diào)試見例9-16。ProteusISIS虛擬仿真調(diào)試見例9-16。428.1.3動態(tài)顯示方式及其典型應(yīng)用電路

動態(tài)掃描顯示電路是將顯示各位的所有相同字段線連在一起，每一位的a段連在一起，b段連在一起，…，g段連在一起，共8段，由一個8位I/O口控制，而每一位的公共端（共陽或共陰COM）由另一個I/O口控制，如圖8-4所示。在某一瞬時，只讓某一位的字位線處于選通狀態(tài)（共陰極LED數(shù)碼管為低電平，共陽極為高電平），其他各位的字位線處于開斷狀態(tài)，同時字段線上輸出該位要顯示的相應(yīng)字符的字段碼。在這一瞬時，只有這一位在顯示，其他幾位暗。同樣，在下一瞬時，單獨顯示下一位，這樣依次循環(huán)掃描，輪流顯示，由于人視覺的滯留效應(yīng)，人們看到的是多位同時穩(wěn)定顯示。動態(tài)掃描顯示電路的特點是占用I/O端線少；電路較簡單，硬件成本低；編程較復(fù)雜，CPU要定時掃描刷新顯示。當(dāng)要求顯示位數(shù)較多時，通常采用動態(tài)掃描顯示方式。8.1.3動態(tài)顯示方式及其典型應(yīng)用電路動態(tài)掃描顯示電路是43【例8-4】已知電路如圖8-5所示，顯示字段碼存在以TAB為首址的ROM中，試編制循環(huán)掃描（100次）顯示子程序?！纠?-4】已知電路如圖8-5所示，44單片機原理與控制技術(shù)培訓(xùn)教材45KeilC51軟件調(diào)試和ProteusISIS虛擬電路仿真見例9-17。KeilC51軟件調(diào)試和ProteusISIS虛擬電路仿468.3鍵盤接口電路

8.3.1鍵盤接口慨述

⒈按鍵開關(guān)去抖動問題

消除抖動不良后果的方法有硬、軟件兩種方法：⑴硬件去抖動：利用雙穩(wěn)電路、單穩(wěn)電路和RC濾波電路⑵軟件去抖動：延時10ms后再確認該鍵是否確實按下。⒉按鍵連接方式

可分為獨立式按鍵和矩陣式鍵盤。獨立式按鍵是各按鍵相互獨立，每個按鍵占用一根I/O端線，每根I/O端線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他I/O端線上按鍵的工作狀態(tài)，⑴獨立式按鍵⑵矩陣式鍵盤I/O端線分為行線和列線，按鍵跨接在行線和列線上。按鍵按下時，行線與列線連通。配置靈活，但每個按鍵必須占用一根I/O端線，電路結(jié)構(gòu)顯得繁雜。適用于按鍵數(shù)量較少的場合。占用I/O端線較少，編程較復(fù)雜，適用于按鍵較多的場合。8.3鍵盤接口電路8.3.1鍵盤接口慨述⒈按鍵47【例8-6】試按圖8-12編制按鍵掃描子程序?！纠?-6】試按圖8-12編制按鍵掃描子程序。48單片機原理與控制技術(shù)培訓(xùn)教材498.3.3矩陣式鍵盤及其接口電路

【例8-7】已知電路如圖8-13所示，要求將閉合鍵編號存入以30H為首地址的內(nèi)RAM，閉合鍵總數(shù)存入40H，試編制鍵盤掃描程序。8.3.3矩陣式鍵盤及其接口電路【例8-7】已知電路50

51ProteusISIS虛擬電路仿真見教輔書例9-19。ProteusISIS虛擬電路仿真52需要說明的是，圖8-13電路在許多單片機教材和技術(shù)資料中被介紹，但實際上該電路連接存在問題，當(dāng)同一行有多鍵同時按下，且該行其中一鍵所在列又有多鍵同時按下時，會發(fā)生信號傳遞路徑出錯。例如，K1、K2、K8、K9同時按下，當(dāng)P1.4行掃描輸出低電平時，按理，僅有P1.2、P1.1會因K2、K1閉合而得到低電平列信號。但由于K2與K9同列且K8與K9同行，P1.4輸出的低電平信號會通過K1→K9→K8傳遞到P1.0，產(chǎn)生低電平列信號，引起出錯。同理，當(dāng)P1.6行掃描輸出低電平時，其低電平信號會通過K9→K1→K2傳遞到P1.2，產(chǎn)生低電平列信號，引起出錯。不出錯的條件是多鍵行與多鍵列不交叉。因此，這種矩陣式鍵盤電路適用于無鎖按鍵并使用中斷處理時相對合理。需要說明的是，圖8-13電路在許多單片機教材和技術(shù)資料中被介538.4A-D轉(zhuǎn)換接口電路

在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，常需要將檢測到的連續(xù)變化的模擬量，如電壓、溫度、壓力、流量、速度等轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，才能輸入到單片微機中進行處理。將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過程稱為A-D轉(zhuǎn)換；8.4.1A-D轉(zhuǎn)換的基本概念

UA=D×UREF/2N

（其中：D=D0×20+D1×21+…+DN-1×2N-1）D為N位二進制數(shù)字量，UA為電壓模擬量，UREF為參考電壓。無論A-D或D-A，其轉(zhuǎn)換關(guān)系為：⒈A-D轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)：①分辨率。分辨率=UREF/2N

②量化誤差。③轉(zhuǎn)換時間。⒉A-D轉(zhuǎn)換器分類⑴逐次逼近式⑵雙積分式⑶V-F變換式8.4A-D轉(zhuǎn)換接口電路在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，常需要將檢548.4.2并行ADC0809及其接口電路

ADC0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A-D轉(zhuǎn)換器，美國國家半導(dǎo)體公司產(chǎn)品，是目前國內(nèi)應(yīng)用較廣泛的8位通用A-D芯片。8.4.2并行ADC0809及其接口電路ADC08055⑶CLK：外部時鐘輸入端，允許范圍為10～1280KHz。⑷D0～D7：A-D轉(zhuǎn)換數(shù)字量輸出端。⑸OE：A-D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出允許控制端，高電平有效。⑹ALE：8路通道地址鎖存控制端。⑺START：A-D轉(zhuǎn)換啟動控制端。⑻EOC：A-D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端。⑼UREF（+）、UREF（-）：正負基準(zhǔn)電壓輸入端。⑴IN0～IN7：8路模擬信號輸入端。⑵ADDA、ADDB、ADDC：8路模擬信號轉(zhuǎn)換通道地址碼輸入端。⑶CLK：外部時鐘輸入端，允許范圍為10～1280KHz56【例8-8】按圖8-16電路，要求用中斷方式對8路模擬信號依次A-D轉(zhuǎn)換一次，并把結(jié)果存入以30H為首址的內(nèi)RAM中，試編制程序。【例8-8】按圖8-16電路，要求用中斷方式對8路模擬信號57查詢方式時，0809EOC端可不必通過反相器與或相連，直接與80C51P1口或P3口中任一端線相連，不斷查詢EOC電平，當(dāng)EOC高電平時，表示0809A-D完成，即可讀0809A-D值。延時等待方式時，0809EOC端可不必與80C51相連，而是根據(jù)時鐘頻率計算出