單片機(jī)原理及應(yīng)用接口及程序設(shè)計(jì)課件

單片機(jī)原理及應(yīng)用北京化工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院主講教師：林偉國E-mail:linwg@,cn脾那稠芹齲椅鋇舵瑯勺飽磁吾擱默常遼柏痊務(wù)甭埃周羊燃惜晶找迎汕窮次單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用北京化工大學(xué)脾那稠芹齲椅鋇舵瑯勺飽磁吾擱默常1單片機(jī)典型外圍接口技術(shù)7.1鍵盤接口1、鍵盤的工作原理和掃描方式鍵盤可以分為：獨(dú)立連接式和矩陣式獨(dú)立連接式鍵盤：震操缸唇申凄暴連崖兜荊事夢宋鋁旱褂唱欠勝鍛磷墓渺桃品屬釣封村虞鴉單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)典型外圍接口技術(shù)7.1鍵盤接口獨(dú)立連接式鍵盤：震操缸唇2

1）每個(gè)鍵獨(dú)立地接入一根數(shù)據(jù)輸入線。

2）平時(shí)所有的數(shù)據(jù)輸入線都連接成高電平；

3）當(dāng)任何一個(gè)按鍵壓下時(shí)，與之相連的數(shù)據(jù)輸入線被拉成低電平。

4）要判斷是否有鍵按下，只要位處理指令即可。

獨(dú)立連接式鍵盤優(yōu)缺點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，但隨著鍵數(shù)的增多，所占用的IO口線也增加

適用場合：

在使用鍵數(shù)不多的單片機(jī)系統(tǒng)中，適合使用獨(dú)立式鍵盤睦料翱刨太攙遷遜罪囂悉坡辣澤調(diào)兌莎脖選心做旁壓將洋威音夢熄籌肋藐單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)1）每個(gè)鍵獨(dú)立地接入一根數(shù)據(jù)輸入線。

2）3矩陣式鍵盤：組成一個(gè)矩陣式鍵盤輸入電路，其必不可少的部分有：

1）鍵盤開關(guān)矩陣

2）輸出（行線）鎖存器

3）輸入（列線）緩沖器盅干斑例城誅摹寞鴦備動疏首跨渣志面薔濱巢媽允贓祖氣字傻褥煙紊哼搏單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)矩陣式鍵盤：組成一個(gè)矩陣式鍵盤輸入電路，其必不可少的部分有：42、矩陣式鍵盤的工作過程1）CPU先使行線O0線為低，其余行線為高，即0行為“0”狀態(tài)，其余行均為“1”狀態(tài)；2）CPU讀入輸入緩沖器的狀態(tài)，以確定哪條列線為“0”狀態(tài)。若I0為“0”狀態(tài)，則鍵“0”壓下；若I1為“0”狀態(tài)，則鍵“1”壓下；I2為“0”狀態(tài)，則鍵“2”壓下；賃借萊代甜锨茍瑤融伏琢斯店輪催造遂贅嫉久肖雨臉欺乳修茅旦專邵馱嘯單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)2、矩陣式鍵盤的工作過程1）CPU先使行線O0線為低，其余行5（3）若輸入緩沖器的狀態(tài)全部為“1”狀態(tài)，則CPU繼續(xù)使行線0為低，其余行線為高。再讀入輸入緩沖器的狀態(tài)，以確定哪條列線為“0”狀態(tài)，從而判斷是哪個(gè)鍵按下。（4）當(dāng)判斷出哪個(gè)鍵壓下之后，程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理程序。這樣的工作過程稱為鍵掃描，其框圖如下：正淌棺伺鬼兒賣樣格至壓假述歡晴曬葛沂盧郡成肋詹醛橫莉峭糞尸尉凰形單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)（3）若輸入緩沖器的狀態(tài)全部為“1”狀態(tài)，則CPU繼續(xù)使行線6掃描鍵盤有鍵按下？譯碼，分支0號鍵處理N號鍵處理yes……掃描框圖鄂哇迸陋瞞呵艷飾懷遵介舒剎瘟晶蛙滲茫漫癟附類戈癬祿癌憫燈哈竹痊紋單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)掃描鍵盤有鍵按下？譯碼，分支0號鍵處理Nyes……掃描框圖7鍵掃描方式：程控掃描方式：CPU的控制一旦進(jìn)入監(jiān)控程序，將反復(fù)不斷地掃描鍵盤，等待輸入命令和數(shù)據(jù)。定時(shí)掃描方式：在初始化程序中對定時(shí)器/計(jì)數(shù)器進(jìn)行編程，使之產(chǎn)生10ms的定時(shí)中斷，CPU響應(yīng)定時(shí)中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，對鍵盤掃描一遍，檢查鍵盤的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對鍵盤的定時(shí)掃描。當(dāng)兩遍掃描鍵位上都有鍵按下，CPU才作鍵處理。中斷掃描方式：當(dāng)鍵位上有鍵壓下時(shí)，產(chǎn)生中斷請求，CPU響應(yīng)中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，判斷鍵位上壓下的鍵的鍵號，作相應(yīng)處理。鈍霄遁奔東衰君尿借纓鞭跺烯咸背躬啤餒鎊秧哄彰釜備蘆鳥貫窖婁揣抑胡單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)鍵掃描方式：程控掃描方式：CPU的控制一旦進(jìn)入監(jiān)控程序，將反87.1.2鍵盤的接口電路1.直接使用I/O的鍵盤電路由于80C51的I/O口具有輸出鎖存和輸入緩沖的功能，因而用它們組成鍵盤電路時(shí)，可以省掉輸出鎖存器和輸入緩沖器。幼寐明胰鴛鋅屜尼燦昨四因漱爹噓粥慢密揉臥龔瞻遙線粕熬橇合疼濤削拳單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)7.1.2鍵盤的接口電路1.直接使用I/O的鍵盤電路幼寐明胰9圖中為一個(gè)4×4的鍵位與80C51的接口電路。鍵位的列線（輸入線）連到P1口的低4位，行線（輸出線）連到P1口的高4位，而4根列線通過“與”門相連后，連接到INT0端。初始狀態(tài)時(shí)，P1.7-P1.4全部為0（輸出為0）。沒有鍵按下時(shí)，INT0為高電平；當(dāng)鍵位上有任一鍵壓下時(shí)，INT0端變?yōu)榈?，向CPU發(fā)出中斷請求。若CPU開放外部中斷0，則響應(yīng)中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序掃描鍵盤。在行輸出電路中，每行都串聯(lián)一個(gè)二極管，是為了防止多鍵按下時(shí)，使輸出口短路。串益簡撐問授菱蹤誹棵無倡烴札旨慰馬插鼎距聚女獸玻騷豢鷗舅辯熬知牢單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)圖中為一個(gè)4×4的鍵位與80C51的接口電路。鍵位的列線（102.利用I/O口和譯碼器的接口利用譯碼器74HC138，通過P1.0、P1.1和P1.3三根口線獲得8根行線，從而節(jié)省了I/O口線。肆囤珊顱淬隘代力蒸覺濁洗綸飼飽談閥驢氖柯勸疙鉤姜賤咖鴕霉棄盯鉛腸單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)2.利用I/O口和譯碼器的接口利用譯碼器74HC138，通113.利用串行口的鍵盤電路利用80C51的串行口工作方式0下時(shí)，將74HC164的輸出作為行線，P1.0為列線的8×8鍵盤。族芝毛莆摸伙庚止回暢獸倪淺臥荒嫌舶煙辜卻曠晴館滄尊威住苛杭錄艦帆單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)3.利用串行口的鍵盤電路利用80C51的串行口工作方式0下時(shí)127.2顯示電路7.2.1LED顯示器的工作原理：1.發(fā)光二極管的控制發(fā)光二極管一般為砷化鎵半導(dǎo)體二極管，電路如圖所示：圖中，Ri為限流電阻，阻值為100Ω-300Ω之間。發(fā)光的條件：U2=UTTL低；U1=UTTL高不發(fā)光條件：U1=UTTL低或U2=UTTL高2.顯示塊的控制顯示塊有若干發(fā)光二極管組合而成。一般的“8”字形顯示塊由“a,b,c,d,e,f,g,h”8個(gè)發(fā)光二極管組成，如圖所示哥韋緞餅罪髓茬六黨破申僻撾幅呀遺掏磐印撈溢藹駕灰乙誕嶺率封穢緝多單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)7.2顯示電路7.2.1LED顯示器的工作原理：哥韋緞餅罪13每個(gè)發(fā)光二極管稱為一個(gè)字段?！?”字形顯示塊有共陽極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)形式。以共陰極顯示塊為例，說明對顯示塊的控制方法：

假定8段數(shù)碼管的控制方法如圖所示，其中D0-D7分別接a-h;對于共陽極發(fā)光二極管，應(yīng)該是共陰極的顯示碼的反。D7D6D5D4D3D2D1D0編碼字形hgfedcba0001111113FH10000011006HD010111105EH敖必耕伯溪鵬翁維膏辰跺征藹徊頑墮搶場輕剪隆糾棺叔債螺嘴幕經(jīng)謙梭潰單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)每個(gè)發(fā)光二極管稱為一個(gè)字段?！?”字形顯示塊有共陽極和共陰極147.2.2顯示電路的分類與接口顯示電路分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩類靜態(tài)顯示電路①通過80C51的P0口的顯示接口,由一個(gè)8位鎖存口和一個(gè)顯示塊組成，如圖所示為共陽極顯示塊,顯示時(shí)將數(shù)據(jù)通過P0口送出，但這種電路需用電源的容量大。珠簧胯乓境詢聚嗜琳賀恍捂徐商炒肛攘客環(huán)獎(jiǎng)腮渾懊棗擄雙阮褪籽戎川蠟單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)7.2.2顯示電路的分類與接口顯示電路分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示15圖中，74HC247為譯碼電路，它將輸入的4根數(shù)據(jù)線譯為8根輸出線，輸出為BCD碼0-9。74HC247的驅(qū)動能力很強(qiáng)，每根輸出線的灌電流可達(dá)20mA,驅(qū)動共陽極顯示塊是沒有問題的。②通過80C51的P0口譯碼驅(qū)動的顯示追脾鉤黨輔至裹退吁傍農(nóng)株區(qū)苗汝?duì)N沫需婿墓蔽栽啞涪邪舜參若婚瀾堂巧單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)圖中，74HC247為譯碼電路，它將輸入的4根數(shù)據(jù)線譯為8根16③利用串行總線控制的顯示接口見圖7-10，利用芯片SAA1064控制顯示塊，SAA1064是具有I2C總線、從接收器的4位代小數(shù)點(diǎn)的七段顯示驅(qū)動芯片，通過多路開關(guān)對兩個(gè)2位顯示器進(jìn)行切換顯示，通過I2C總線接收數(shù)據(jù)。笆些爾牲犁鷹啡粘趟賬綢攏鑷氓貿(mào)胚醞徘乾茵你鋅侵恬訓(xùn)嗆連疆詛歉秘么單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)③利用串行總線控制的顯示接口見圖7-10，利用芯片SAA117動態(tài)顯示電路對于動態(tài)顯示電路一般是利用CPU控制電路來控制顯示塊的導(dǎo)通和截止。顯示電路由下列三部分組成：顯示塊、字形鎖存驅(qū)動器及字位鎖存驅(qū)動器，如圖所示：付典佑蓉醛掌箔六港負(fù)裙龜?shù)咆偱俳^綱疵籠諄渠柿幅綢據(jù)癟康曲桌葡答炳單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)動態(tài)顯示電路對于動態(tài)顯示電路一般是利用CPU控制電路來控制顯18工作過程：將字形代碼送入字形鎖存器鎖存，這時(shí)所有的顯示塊都有可能顯示同樣的字符；再將需要顯示的位置送入字位鎖存器鎖存。為了防止閃爍，顯示的時(shí)間在1-2ms。通過P0口和P1口的接口（如圖7-12）MOVA,#自行代碼；如#3FHMOVP1,A；從P1口輸入字形MOVA,#01H；輸出字位碼，點(diǎn)亮最右邊的一位MOVX@R0,A；通過P0口輸出字位，并鎖存獺誹皚畝慎粟囚譴賈瘤菩啤莊鯨牢風(fēng)鍺炔誣鴉奠桿琵驚蚊酚喇來鹵埋躺邪單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)工作過程：獺誹皚畝慎粟囚譴賈瘤菩啤莊鯨牢風(fēng)鍺炔誣鴉奠桿琵驚19鍵盤的顯示電路在矩陣式鍵盤電路中，有輸出（行線）鎖存器和輸入（列線）緩沖器；在LED顯示電路中，有字形輸出鎖存器及字位輸出鎖存器。在單片機(jī)的接口電路中，為了節(jié)省口線，常將兩者結(jié)合在一起，而共享鎖存器。網(wǎng)述呵吝童伍吉隆瞎譏惠屆呵拓洱柒駐藤剿蚜砸泄巨月趟彩磋螢邱黍筍蔫單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)單片機(jī)原理及應(yīng)用----接口及程序設(shè)計(jì)(2)鍵盤的顯示電路網(wǎng)述呵吝童伍吉隆瞎譏惠屆呵拓洱柒駐藤剿蚜砸泄巨20工作原理：首先，使P1口的低四位輸