第二章接口設(shè)計(jì)

第二章接口設(shè)計(jì)第1頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三機(jī)電系統(tǒng)工作流程第2頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三2.1人機(jī)接口設(shè)計(jì)一、人機(jī)接口的類型（1）輸入接口（2）輸出接口二、特點(diǎn)：專用性低速性高性能價(jià)格比第3頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三三、輸入接口設(shè)計(jì)

（一）開關(guān)輸入接口設(shè)計(jì)第4頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三第5頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三消抖方法：軟件:延時(shí)程序，兩次檢測開關(guān)狀態(tài)是否相同，延時(shí)時(shí)間應(yīng)大于抖動時(shí)間。

硬件第6頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三第7頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三(二)撥碼盤接口設(shè)計(jì)1、碼盤的結(jié)構(gòu)

2、BCD碼盤通斷狀態(tài)表3、BCD碼盤接口硬件設(shè)計(jì)

4、BCD碼盤接口軟件設(shè)計(jì)

第8頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三1、碼盤的結(jié)構(gòu)十進(jìn)制輸入，8421BCD碼輸出

第9頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三第10頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三2、BCD碼盤通斷狀態(tài)表位置8421000001000120010300114010050101601107011181000910010表示與A線不通，1表示與A線接通

第11頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三3、BCD碼盤接口硬件設(shè)計(jì)（1）靜態(tài)接口方法

第12頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三（2）動態(tài)接口方法

第13頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三4、BCD碼盤接口軟件設(shè)計(jì)功能：實(shí)現(xiàn)四位數(shù)的輸入，比如，想從p1.3－p1.0輸入2347，首先從千位讀入，依次得到百位、十位、和個位。

要求：對四位十進(jìn)制數(shù)讀入，并存入內(nèi)部RAM，30H和31H中第14頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三MOV R0,#30H MOV P1,#7FH ;P1.7=0MOV A,P1 SWAP AMOV @R0,A ;千位值送（30H）.4~7MOV P1,#0BFH ;P1.6=0MOV A,P1XCHD A,@R0 ;百位值送（30H）.3~0INC R0第15頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三MOV P1,#0DFH ;P1.5=0MOV A,P1SWAP AMOV @R0,A ;十位值送（31H）.4~7MOV P1,#EFH ;P1.4=0MOV A,P1XCHD A,@R0 ;個位值送（31H）.3~0RET第16頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三（三）鍵盤輸入接口設(shè)計(jì)

1、鍵盤的分類

2、鍵盤的消抖

3、獨(dú)立式鍵盤硬件接口設(shè)計(jì)

4、獨(dú)立式鍵盤軟件接口設(shè)計(jì)5、矩陣式鍵盤接口方法

第17頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三1、鍵盤的分類

1）

獨(dú)立式鍵盤：第18頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三A)定義：各鍵相互獨(dú)立，每個按鍵各接一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其它輸入線上的工作狀態(tài)B)按鍵識別方法：按鍵前后電平的變化C)特點(diǎn)：電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單；每個按鍵需接一根輸入口線，鍵多對輸入口浪費(fèi)大，電路結(jié)構(gòu)顯得很復(fù)雜。D)應(yīng)用：按鍵較少或速度較高的場合

第19頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三2）矩陣式鍵盤：

第20頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三A)定義：由行線和列線組成，按鍵位于行和列的交叉點(diǎn)上B)按鍵識別：掃描法。逐列置零電平，其余各列置為高電平，檢查行線電平的變化，如果某行電平由高到低變化，那么此行此列交叉點(diǎn)處的按鍵按下。C）特點(diǎn)：節(jié)省I/O口，鍵越多這一特點(diǎn)越明顯D)應(yīng)用：按鍵數(shù)量較多的場合第21頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三2、鍵盤的消抖 鍵盤實(shí)質(zhì)是一組按鍵開關(guān)的集合，并且為機(jī)械彈性開關(guān)，均利用了機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷作用。

第22頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三1)

雙穩(wěn)態(tài)消抖2)

濾波消抖RC電路具有吸收干擾脈沖的作用，所以只要選擇好適當(dāng)?shù)臅r(shí)間常數(shù)，讓按鍵抖動信號通過此濾波電路，便可消除抖動的影響第23頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三A)

按鍵斷開時(shí)，電容兩端電壓為零，輸出高電平；B)由斷開到閉合瞬間，電容電壓不會立刻升高，有個充電的過程，a點(diǎn)電壓大于0.8伏（開啟電壓）時(shí)，輸出為低電平。充電時(shí)間大于抖動時(shí)間可消抖a第24頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三C)按鍵閉合時(shí)，電容兩端存在電壓，a點(diǎn)為高電平，輸出低電平D)由閉合到斷開瞬間，a點(diǎn)電壓不會突變，所以輸出仍為低電平。當(dāng)電容放電，到小于門的開啟電壓，輸出為高電平。放電時(shí)間大于抖動時(shí)間，可消抖第25頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三3）軟件消抖

時(shí)鐘6MHZ

，機(jī)器周期2usDL10ms: MOV R7, #05H ；1個周期LOOP1: MOV R6, #0F9H ；#0F9H＝249LOOP2: NOP ；1個周期 NOP DJNZ R6, LOOP2 ；2個周期 DJNZ R7, LOOP1 RET ；2個周期

第26頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三總計(jì)：1+(1+(2+2)*0xF9H+2)*5+2=4998（個機(jī)器周期）

第27頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三3、獨(dú)立式鍵盤硬件接口設(shè)計(jì)1）查詢方式第28頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三2）中斷方式第29頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三3）三態(tài)緩沖器接口第30頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三4、獨(dú)立式鍵盤接口軟件設(shè)計(jì)KEYIN: MOV DPTR, #7FFFH MOVX A, @DPTR ANL A, #1FH MOV R3, A LCALL D-10ms MOVX A, @DPTR ANL A, #1FH CJNE A, R3, PASS CJNE A, #1EH, TO-2 LJMP KEY1 TO-2: CJNE A, #1DH, TO-3 LJMP KEY2 第31頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三TO-3: CJNE A, #1BH, TO-4 LJMP KEY3TO-4: CJNE A, #17H, TO-5 LJMP KEY4TO-5: LJMP KEY5PASS: RET

第32頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三5、矩陣式鍵盤接口方法

1）編程掃描方式A)硬件電路實(shí)現(xiàn)

第33頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三B)

軟件功能a)判斷鍵盤上有無鍵按下。PC口低四位送低電平，讀PA口狀態(tài)，若PA0~PA7全為1，則說明無鍵按下，若不全為1，則說明有鍵按下。b)消除按鍵抖動的影響。在判斷有鍵按下的情況下，用軟件延時(shí)的方法延時(shí)10ms，再判斷鍵盤狀態(tài)，若仍為有鍵按下，則認(rèn)為有一個確定的鍵按下，否則當(dāng)作按鍵抖動處理。c)求按鍵位置。進(jìn)行逐行置零電平，其余各行為高電平，判斷各列電平的變化，如果某列電平由高到低變化，則可確定此行此列交叉點(diǎn)處的按鍵按下。d)鍵閉合一次僅做一次按鍵的處理。等待按鍵釋放后，再進(jìn)行按鍵功能的處理。

第34頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三C）軟件流程圖

第35頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三D）軟件實(shí)現(xiàn)主程序：BEGIN: ACALL KEY-ON JNZ DELAY AJMP BEGIN DELAY: ACALL DL10ms ACALL KEY-ON JNZ KEY-NUM AJMP BEGIN KEY-NUM: ACALL KEY-P

ANL A, #0FFH JZ BEGIN ACALL KEY-CODE

PUSH A KEY-OFF: ACALL KEY-ON JNZ KEY-OFF POP A

RET

第36頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三判定有無鍵按下子程序：KEY-ON: MOV A, #00H MOV DPTR, #0702H MOVX @DPTR, A MOV DPTR, #0700H MOVX A, @DPTR CPL A RET第37頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三判定按鍵位置子程序：掃描法，R2，R3保存行、列信息，A中存放鍵的位置，高四位是行號，低四位是列號KEY-P: MOV R7, #0FEH MOV A, R7 L-LOOP: MOV DPTR, #0702H MOVX @DPTR, A MOV DPTR, #0700H MOVX A, @DPTR MOV R6, A CPL A JZ NEXT

AJMP KEY-C

第38頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三NEXT: MOV A, R7 JNB ACC.3, ERROR RL A MOV R7, A AJMP L-LOOP ERROR: MOV A, #00H

RET

第39頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三找出R7，R6中的0bit位，此位即為按鍵所在行、列。R3，R2中保存行、列數(shù)。KEY-C: MOV R2, #00H MOV R3, #00H MOV R5, #08H MOV A, R6AGAIN1: JNB ACC.0, OUT1

INC R2 RR A DJNZ R5, AGAIN1第40頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三OUT1: INC R2 MOV R5, #04H MOV A, R7 AGAIN2: JNB ACC.0, OUT2 INC R3 RR A

DJNZ R5, AGAIN2OUT2: INC R3 MOV A, R3 SWAP A ADD A, R2

RET

第41頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三鍵編碼子程序：KEY-CODE: PUSH A ANL A, #0FH MOV R7, A DEC R7 POP A SWAP A ANL A, #0FH DEC A MOV B, #08H MUL AB ADD A, R7 RET第42頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三2）定時(shí)掃描方式

A)

定時(shí)掃描方式利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生定時(shí)中斷，CPU響應(yīng)中斷后，對鍵盤進(jìn)行掃描，并在該鍵按下時(shí)，識別出該鍵，并執(zhí)行相應(yīng)鍵功能程序

第43頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三B)

硬件接口電路

硬件接口電路同編程掃描方式

第44頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三C)

軟件流程圖

定時(shí)10ms

K1ST：去抖標(biāo)志位，為0時(shí)表示沒消抖；為1時(shí)表示已消抖

K2CD：按鍵識別完標(biāo)志位，為0時(shí)表示尚未識別；為1時(shí)表示已識別完第45頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三第46頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三D)定時(shí)掃描方式的特點(diǎn)提高工作效率；無需延時(shí)程序

第47頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三3)中斷工作方式

A)

中斷工作方式：有鍵按下時(shí)，CPU才執(zhí)行鍵盤掃描程序并執(zhí)行按鍵對應(yīng)的功能程序，無鍵按下時(shí)，CPU不理睬鍵盤。中斷工作方式是被動監(jiān)視。B)

硬件接口電路第48頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三第49頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三接口原理與工作過程：a)列線接高電平，并接在P1口的低四位，并且經(jīng)過與門接在INT0/上；b)行線接在P1口的高四位，作為掃描輸出線，平時(shí)全置為零；c)當(dāng)有鍵按下時(shí)，INT0/為低電平，向CPU發(fā)出中斷申請，若CPU開放外部中斷，則響應(yīng)中斷請求；d)在執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)，首先要關(guān)閉中斷；

e)接著進(jìn)行消抖處理，按鍵識別，及執(zhí)行鍵功能程序

第50頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三C）軟件編程

第51頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三四、輸出接口設(shè)計(jì)輸出接口功能：是操作者對機(jī)電系統(tǒng)監(jiān)測的窗口，通過輸出接口，機(jī)電系統(tǒng)向操作者顯示自身的運(yùn)行狀態(tài)，關(guān)鍵參數(shù)及運(yùn)行結(jié)果，并進(jìn)行故障報(bào)警。

第52頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三(一)發(fā)光二極管顯示器的接口設(shè)計(jì)

1、發(fā)光二極管特點(diǎn)、應(yīng)用、發(fā)展2、單個發(fā)光二極管的接口設(shè)計(jì)

3、七段發(fā)光二極管顯示器結(jié)構(gòu)

4、七段發(fā)光二極管顯示器靜態(tài)接口設(shè)計(jì)

5、七段發(fā)光二極管顯示器動態(tài)接口設(shè)計(jì)

6、靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示接口的比較

第53頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三1、發(fā)光二極管特點(diǎn)、應(yīng)用、發(fā)展發(fā)光二極管：由透明半導(dǎo)體材料制造的在一定條件下自發(fā)輻射產(chǎn)生熒光的PN結(jié)。特點(diǎn)：體積小、壽命長、可靠性高、低壓（1.5－2.5V）小電流（5－15mA）下工作、功耗小應(yīng)用：狀態(tài)指示燈，照明手電筒發(fā)展：大功率發(fā)光二極管，有機(jī)發(fā)光二極管

有機(jī)發(fā)光二極管原理及應(yīng)用.doc

第54頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三2、單個發(fā)光二極管的接口設(shè)計(jì)第55頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三1）單片機(jī)4個I/O口帶負(fù)載能力有限，P0口帶8個TTL電路，其它三口能帶4個 TTL電路，通常每個TTL電路為20mA2）74LS07：OC門（集電極開路輸出）同相驅(qū)動器。輸入為零，輸出為零；輸入為1，集電極開路，相當(dāng)于斷路。第56頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三3）VLE發(fā)光強(qiáng)度取決于流過的電流，通常按10mA計(jì)算，Rf為限流電阻，二者關(guān)系式為，取Vf為2V，Vcs為0.3V，所以應(yīng)取270歐，設(shè)計(jì)時(shí)一般取300歐。第57頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三3、七段發(fā)光二極管顯示器結(jié)構(gòu)第58頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三第59頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三4、七段發(fā)光二極管顯示器靜態(tài)接口設(shè)計(jì)七段LED顯示器接口設(shè)計(jì)的兩個準(zhǔn)則：一是提供正確的驅(qū)動邏輯，例如，要顯示“0”，就要使a、b、c、d、e和f段導(dǎo)通，而g和dp不導(dǎo)通，這就需要一個8位輸出口對各段進(jìn)行控制；

二是提供LED顯示器的工作電流，即要保證工作電壓和工作電流

第60頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三1）8255擴(kuò)展的靜態(tài)LED顯示器接口

第61頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三分析：A)

8255擴(kuò)展I/O口8255有三個輸入/輸出口，分別是PA、PB和PC口；口地址是由A0和A1兩地址線決定的；在實(shí)際工作中還要使片選信號有效，這三個輸入輸出口才能工作。8255有三種基本工作方式。方式0：基本輸入輸出；方式1：選通輸入輸出；方式2：雙向傳送，這三種工作方式是由工作方式控制字決定的。

第62頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三在方式0下的三個口具有輸出鎖存能力，使LED顯示器靜態(tài)顯示。

第63頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三B)

74LS24574LS245是8入8出的驅(qū)動器，用于提供驅(qū)動電流，若限流電阻選300歐，則LED顯示器的工作電流可達(dá)到10mA。

第64頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三2）串行口擴(kuò)展的靜態(tài)LED顯示器的接口

第65頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三A）單片機(jī)的串行口a）P3口的第二功能：P3.0：串行輸入口（RXD） P3.1：串行輸出口（TXD） P3.2：外部中斷0 P3.3：外部中斷1 P3.4：定時(shí)器0外部輸入 P3.5：定時(shí)器1外部輸入 P3.6：外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖 P3.7：外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖

第66頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三b)串行口的四種工作方式方式0：同步移位寄存器方式。串行數(shù)據(jù)都通過RXD端輸入或者輸出。TXD端輸出同步移位脈沖。可接收/發(fā)送8位數(shù)據(jù)位（低位在前）。方式0主要用于I/O口擴(kuò)展方式1：八位異步通訊串行口；方式2：九位異步通訊串行口；方式3：波特率可變的九位異步通訊串行口。

第67頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三B)

74LS164串入并出的移位寄存器，一位輸入，八位輸出

第68頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三C)

軟件編程將30H至37H的BCD碼顯示 ORG 1FA0HXS: MOV R7, #08H MOV R0, #30HXS1: MOV A, @R0 MOV DPTR, #2000H MOVC A, @A+DPTR MOV SBUF, AXS2: JNB TI, XS2 CLR TI第69頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三

INC R0 DJNZ R7, XS1 RET ORG 2000HTAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H DB 99H,92H,82H,0F8H DB 80H,90H 第70頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三5、七段發(fā)光二極管顯示器動態(tài)接口設(shè)計(jì)公共端接法？第71頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三1)8155可編程的并行I/O擴(kuò)展接口

具有2個8位、1個6位可編程的并行I/O口，256字節(jié)的RAM，1個14位的定時(shí)器。2)7407OC門同相驅(qū)動器，75452OC門反相驅(qū)動器第72頁，共80頁，2023年，2月20日，星期三3)工作過程動態(tài)顯示并不像靜態(tài)顯示方