單片機(jī)原理及接口技術(shù)復(fù)習(xí)題

第7章單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展與接口技術(shù)7.1外部總線的擴(kuò)展

7.2外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展7.3輸入/輸出接口的擴(kuò)展7.4管理功能部件的擴(kuò)展7.5A/D和D/A接口功能的擴(kuò)展系統(tǒng)擴(kuò)展的含義

單片機(jī)中雖然已經(jīng)集成了CPU、I/O口、定時(shí)器、中斷系統(tǒng)、存儲(chǔ)器等計(jì)算機(jī)的基本部件（即系統(tǒng)資源），但是對(duì)一些較復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō),有時(shí)感到以上資源中的一種或幾種不夠用，這就需要在單片機(jī)芯片外加相應(yīng)的芯片、電路，使得有關(guān)功能得以擴(kuò)充，我們稱為系統(tǒng)擴(kuò)展（即系統(tǒng)資源的擴(kuò)充）。

接口的含義：

接口是連接單片機(jī)與外圍電路、芯片、設(shè)備（如I/O設(shè)備、A/D、D/A設(shè)備）的中間環(huán)節(jié)。接口牽涉到包括外圍電路、設(shè)備、芯片的結(jié)構(gòu)、使用方法、時(shí)序要求；單片機(jī)本身的硬件、軟件資源等很多問(wèn)題。接口技術(shù)要解決系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)單片機(jī)與相應(yīng)芯片的接口（如地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線的連接）與編程問(wèn)題。系統(tǒng)擴(kuò)展和接口技術(shù)一般有以下幾方面內(nèi)容：1.外部總線的擴(kuò)展2.外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展3.輸入、輸出接口的擴(kuò)展4.管理功能部件（如定時(shí)/計(jì)數(shù)器、鍵盤/顯示器等）的擴(kuò)展5.A/D和D/A的接口技術(shù)7.1外部總線的擴(kuò)展一、外部總線的擴(kuò)展圖7.1MCS-51外部三總線示意圖圖7.2地址鎖存器的引腳和接口二、總線驅(qū)動(dòng)

在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,擴(kuò)展的三總線上掛接很多負(fù)載,如存儲(chǔ)器、并行接口、A/D接口、顯示接口等,但總線接口的負(fù)載能力有限,因此常常需要通過(guò)連接總線驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行總線驅(qū)動(dòng)?？偩€驅(qū)動(dòng)器對(duì)于單片機(jī)的I/O口只相當(dāng)于增加了一個(gè)TTL負(fù)載,因此驅(qū)動(dòng)器除了對(duì)后級(jí)電路驅(qū)動(dòng)外,還能對(duì)負(fù)載的波動(dòng)變化起隔離作用。

在對(duì)TTL負(fù)載驅(qū)動(dòng)時(shí),只需考慮驅(qū)動(dòng)電流的大小;在對(duì)MOS負(fù)載驅(qū)動(dòng)時(shí),MOS負(fù)載的輸入電流很小,更多地要考慮電平的兼容和分布電容的電流。一般TTL電平和CMOS電平是不兼容的，CMOS電路能驅(qū)動(dòng)TTL電路，而TTL電路一般不能驅(qū)動(dòng)CMOS電路，在TTL電路和CMOS電路混用的系統(tǒng)中，應(yīng)特別注意。1．常用的總線驅(qū)動(dòng)器

系統(tǒng)總線中地址總線和控制總線是單向的,因此驅(qū)動(dòng)器可以選用單向的,如74LS244。74LS244還帶有三態(tài)控制,能實(shí)現(xiàn)總線緩沖和隔離。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)總線是雙向的,其驅(qū)動(dòng)器也要選用雙向的,如74LS245。74LS245也是三態(tài)的,有一個(gè)方向控制端DIR,DIR=1時(shí)輸出(An→Bn),DIR=0時(shí)輸入(An←Bn)。圖7.3總線驅(qū)動(dòng)器芯片管腳(a)單向驅(qū)動(dòng)器；(b)雙向驅(qū)動(dòng)器1G，2G為H時(shí)，Y為高阻；1G，2G為L(zhǎng)時(shí)，Y=AG為H時(shí)，Y為高阻；G＝L，DIR＝0；B→AG＝L，DIR＝1；A→B2.總線驅(qū)動(dòng)器的接口圖7.48051與總線驅(qū)動(dòng)器的接口

(a)

P2口的驅(qū)動(dòng);(b)P0口的驅(qū)動(dòng)

7.2外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展

MCS－51系列單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器的地址空間是相互獨(dú)立的。

MCS－51系列單片機(jī)具有64K的程序存儲(chǔ)器尋址空間和64K的片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間。如果系統(tǒng)需要用到的存儲(chǔ)器超過(guò)了單片機(jī)本身具有的容量，就要進(jìn)行片外程序存儲(chǔ)器或者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展要解決的幾個(gè)問(wèn)題：

.程序存儲(chǔ)器的作用——存放程序代碼或常數(shù)表格

.擴(kuò)展時(shí)所用芯片——一般用只讀型存儲(chǔ)器芯片（可以是

EPROM、E2PROM、FLASH芯片等）。

.擴(kuò)展電路連接

——用EPROM2716、2732等擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。

.存儲(chǔ)器地址分析——單片機(jī)輸出什么地址值時(shí)，可以指向存儲(chǔ)器中的某一單元。7.2.1外部程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展圖7.5MCS-51單片機(jī)程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展原理1.外部程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展原理與時(shí)序分析圖2.8讀外部程序ROM時(shí)序2.EPROM擴(kuò)展芯片圖7.62716的引腳圖2716容量：2K*8位2716有五種工作方式,見(jiàn)表7.1。

表7.12716工作方式選擇圖7.72716與8031的連接圖

由圖7.7可確定2716芯片的地址范圍。方法是A10～A0從全0開(kāi)始,然后從最低位開(kāi)始依次加1,最后變?yōu)槿?,相當(dāng)于211=2048個(gè)單元地址依次選通,稱為字選。即3.E2PROM2864A的擴(kuò)展圖7.82864A管腳及原理框圖(a)管腳；(b)原理框圖表7.22864A工作方式圖7.92864A與8031的接口電路7.2.2外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展1.外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法及時(shí)序圖7.10MCS-51數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展示意圖

圖2-9讀外部數(shù)據(jù)RAM時(shí)序2.靜態(tài)RAM芯片圖7.116264管腳圖

I/O0~7：數(shù)據(jù)線A0～A12：地址線CE1、CE2：片選線OE：輸出使能WE：寫(xiě)入使能VCC、GND：電源NC：未使用表7.36264的工作方式圖7.12擴(kuò)展6264靜態(tài)RAM

6264的8KB地址范圍為6000H~7FFFH。當(dāng)向該片6000H單元寫(xiě)一個(gè)數(shù)據(jù)DATA時(shí),可用如下指令:

MOVA,＃DATA

MOVDPTR,＃6000H

MOVX@DPTR,A

從７FFFH單元讀一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí),可用如下指令:

MOVDPTR,＃7FFFH

MOVXＡ,@DPTR常用的地址譯碼器常用的地址譯碼器是：3-8線譯碼器74LS138雙2-4線譯碼器74LS13974LS13812345678910141615131211ABCG2AG2BG1GNDY7Y6Y4Y3Y2Y1Y0Y5VCC8個(gè)輸出端3個(gè)選擇輸入端3個(gè)允許輸入端Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y7Y611111111111111111111111111111111011111111011111111011111111011111111011111111011

01

10

110

100100100100100100XX

000001011010X

010101CBAG2BG2AG1100110

11111101100111

11111110輸入輸出74LS138譯碼器真值表禁止允許74LS139123456789101416151312112個(gè)允許輸入端2個(gè)選擇輸入端4個(gè)輸出端1A1BGND1G1Y31Y21Y11Y02Y32Y22Y12Y0VCC2A2B2G輸出輸入GB

AY0Y1Y2Y31XX1111000011100110110101101001111074LS139譯碼器真值表4個(gè)輸出端7.2.3多片存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)展1.線選法尋址

線選法使用P2、P0口的低位地址線對(duì)每個(gè)芯片內(nèi)的統(tǒng)一存儲(chǔ)單元進(jìn)行尋址，稱為字選。所需地址線數(shù)由每片的存儲(chǔ)單元數(shù)決定，對(duì)于8K×8容量的芯片需要13根地址線A12~A0。然后將余下的高位地址線分別接到個(gè)存儲(chǔ)芯片的片選端CS，稱為線選。圖7.13用線選法實(shí)現(xiàn)片選

下圖是利用線選法，用3片2764A擴(kuò)展24K×8位EPROM的電路圖：各芯片的地址范圍如下:

2.譯碼法尋址

譯碼法尋址就是利用地址譯碼器對(duì)系統(tǒng)的片外高位地址進(jìn)行譯碼,以其譯碼輸出作為存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)。譯碼法仍用低位地址線對(duì)每片內(nèi)的存儲(chǔ)單元進(jìn)行尋址,而高位地址線經(jīng)過(guò)譯碼器譯碼后輸出作為各芯片的片選信號(hào)。常用的地址譯碼器是3/8譯碼器74LS138。

譯碼法又分為完全譯碼和部分譯碼兩種。

完全譯碼：譯碼器使用全部地址線，地址與存儲(chǔ)單元一一對(duì)應(yīng)；部份譯碼：譯碼器使用部份地址線，地址與存儲(chǔ)單元不是一一對(duì)應(yīng)。部份譯碼會(huì)大量浪費(fèi)尋址空間，對(duì)于要求存儲(chǔ)器空間大的微機(jī)系統(tǒng)，一般不采用。但對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)，由于實(shí)際需要的存儲(chǔ)容量不大，采用部份譯碼可簡(jiǎn)化譯碼電路。

例

要求用2764芯片擴(kuò)展8031的片外程序存儲(chǔ)器空間,分配的地址范圍為0000H~3FFFH。

本例采用完全譯碼方法。

(1）確定片數(shù)。因0000H~3FFFH的存儲(chǔ)空間為16KB,則所需芯片數(shù)=實(shí)際要求的存儲(chǔ)容量/單個(gè)芯片的存儲(chǔ)容量

=16KB/8KB

=2（片）(2)分配地址范圍。

(3)存儲(chǔ)器擴(kuò)展連接如圖7.14所示。

圖7.14采用地址譯碼器擴(kuò)展存儲(chǔ)器的連接圖

7.3輸入/輸出接口的擴(kuò)展7.3.18255A可編程并行I/O接口

8255A具有3個(gè)8位并行I/O口,稱為PA口、PB口和PC口。其中PC口又分為高4位和低4位,通過(guò)控制字設(shè)定可以選擇三種工作方式:①基本輸入/輸出;②選通輸入/輸出;③PA口為雙向總線。1.8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳（1）端口A、B、C（2）工作方式控制（3）總線數(shù)據(jù)緩沖器（4）讀寫(xiě)控制邏輯8255引腳功能:RESET:復(fù)位信號(hào)線。CS:片選信號(hào)線RD:讀信號(hào)線WR:寫(xiě)信號(hào)D0～D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線PA0～PA7:端口A輸入輸出線PB0～PB7:端口B輸入輸出線PC0～PC7:端口C輸入輸出線，A1、A0:端口地址總線，8255中有端口A、B、C和一個(gè)內(nèi)部控制字寄存器，共4個(gè)端口，由A0、A1輸入地址信號(hào)來(lái)尋址。

A1A0=00A口

01

B口

10C口

11控制口。2、工作方式選擇（1）工作方式0：基本輸入輸出方式（2）工作方式1：選通輸入輸出方式（3）工作方式2：雙向傳輸方式，僅A口可以工作在方式2選通輸入、輸出方式下各聯(lián)絡(luò)信號(hào)的含義：STB：選通信號(hào)輸入端，由外設(shè)送往8255。IBF：輸入緩沖器滿信號(hào)。由8255送往CPU。INTR:中斷請(qǐng)求信號(hào)，由8255送往CPU。OBF:輸出緩沖器滿信號(hào)。由8255送往外設(shè)。ACK:外設(shè)響應(yīng)輸入信號(hào)。由外設(shè)送往8255。INTR:中斷請(qǐng)求信號(hào)，由8255送往CPU。8255的控制字:工作方式控制字D6D5：A組方式控制，00-方式0，01-方式1；10-方式2D4：A口輸入輸出選擇：1-輸入，0-輸出D3：PC7-PC4輸入輸出選擇：1-輸入，0-輸出D2：B組方式選擇，0-方式0，1-方式1D1：B口輸入輸出選擇：1-輸入，0-輸出D0：PC3-PC0輸入輸出選擇：1-輸入，0-輸出D1D2D3D4D5D6D01標(biāo)志位C口置0置1控制字:D3D2D1：000-111分別選擇PC0—PC7D0：所選位置0或置1選擇，0—置0，1-置1例1：要求A口工作在方式0輸入，B口工作在方式1輸出，C口高四位為輸入，C口低四位為輸出

MOVR1，#03H；8255控制端口

MOVA，#9CH；工作方式控制字

MOVX@R1，AD1D2D3D00標(biāo)志位例28255與8031的接口如圖,要求編程序段實(shí)現(xiàn)PC3置1，PC5置0。

MOVR0，#03H;8255控制端口

MOVA，#07HMOVX@R0，AMOVA，#0AHMOVX@R0，A例3、

MOVR0，#7FH;8255控制端口

MOVA，#8EH;A口輸出，C口高四位輸入，低四位輸出。

MOVX@R0，AMOVR1，#20H;數(shù)據(jù)區(qū)首址

MOVR2，#50H;數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度

LP：MOVR0，#7EH;C口LP1：MOVXA，@R0；PC7=？Busy?JBACC.7，LP1MOVR0，#7CH;A口

MOVA，@R1；從RAM取數(shù)據(jù)

MOVX@R0，AINCR1MOVR0，#7FH;控制端口

MOVA，#00H;PC0置0控制字

MOVX@R0，AMOVA，#01H;PC0置1控制字

MOVX@R0，ADJNZR2，LP7.3.28155可編程并行接口芯片1、8155的結(jié)構(gòu)及引腳8155的結(jié)構(gòu)8155256字節(jié)RAM三個(gè)可編程并行口PA口，8位PB口，8位PC口，6位14位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器8155芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)256B靜態(tài)RAM

A

定時(shí)器B

C

口APA0~PA7口BPB0~PB7PC0~PC5口CIO/MAD0~AD7CEALERDWRRESET定時(shí)器輸入定時(shí)器輸出接單片機(jī)接外設(shè)接外設(shè)接外設(shè)圖7.218155引腳功能PC3PC4

PC5

IO/MCERDWRALEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7VssVccPC2PC1PC0PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA08155TIMERINRESETTIMEROUTAD0-AD7三態(tài)地址/數(shù)據(jù)線IO/M端口/存儲(chǔ)器選擇RD讀ALE地址鎖存允許寫(xiě)WR片選CE定時(shí)器輸入TIMERIN定時(shí)器輸出TIMEROUTPA0-PA7A口端口線PB0-PB7B口端口線PC0-PC5C口端口線圖7.11aI/O口地址----當(dāng)IO/M加高電平時(shí)2.8155的RAM和I/O口地址RAM地址----當(dāng)IO/M加低電平時(shí)此時(shí)AD0-AD7上得到的地址值是指8155的某一RAM單元的地址，地址范圍是

00000000--11111111分別指向8155RAM的256個(gè)存儲(chǔ)單元。此時(shí)AD0-AD7（僅用到低三位AD2、AD1、AD0）上得到的地址值是指8155的某一I/O口的地址，具體端口地址分配是：AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0I/O端口╳╳╳╳╳000命令/狀態(tài)口╳╳╳╳╳001A口╳╳╳╳╳010B口╳╳╳╳╳011C口╳╳╳╳╳100計(jì)數(shù)器低8位╳╳╳╳╳101計(jì)數(shù)器高6位8155的RAM和I/O口地址分配

3.8155I/O口的工作方式1)基本I/O兩種工作方式與8255類似。2)選通I/O4.8155的命令/狀態(tài)字8155命令字含義

PAPBPC1PC2IEAIEBTM1TM2PB、PA—A口、B口數(shù)據(jù)傳送方向0—輸入1—輸出00—C口輸入，A、B口基本I/O方式11—C口輸出，A、B口基本I/O方式01—PC3-PC5輸出，A口選通方式，B口基本I/O方式10—A、B口選通方式PC2、PC1—C口數(shù)據(jù)傳送方向及AB口工作方式IEA、IEB—A、B口中斷允許控制0—禁止1—允許TM1、TM2—定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制00空操作01停止定時(shí)器10記滿回零停止計(jì)數(shù)11啟動(dòng)D0(INTRA):A口是否有中斷請(qǐng)求D1(ABF):A口緩沖器滿/空D2(INTEA):A口中斷是否允許D3(INTRB):B口是否有中斷請(qǐng)求D4(BBF):B口緩沖器滿/空D5(INTEB):B口中斷是否允許D6(TIMER):定時(shí)器溢出中斷D1D2D3D4D5D6×D08155內(nèi)部有一個(gè)14位減法計(jì)數(shù)器使用定時(shí)器前要先裝入“時(shí)間常數(shù)”----14位二進(jìn)制數(shù)。其格式為：5.8155定時(shí)器/計(jì)數(shù)器高6位計(jì)數(shù)值低8位計(jì)數(shù)值定時(shí)器方式M2M100單方波01連續(xù)方波單脈沖連續(xù)脈沖8155定時(shí)器編程方式及相應(yīng)的輸出波形M2M1方式定時(shí)器輸出波形00110101單方波連續(xù)方波單脈沖連續(xù)脈沖三.8155的接口電路及應(yīng)用80318155RESETRDWRALEP2.1P2.2P0.0P0.1P0.2P.03P0.4P0.5P0.6P0.7RESETRDWRALEIO/MCEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7口APA0~PA7口BPB0~PB7PC0~PC5口C圖7-25例1設(shè)8155與單片機(jī)連接電路如圖7-25，現(xiàn)要求其A、C口為基本輸入方式，B口為基本輸出方式，定時(shí)器為連續(xù)方波發(fā)生器，對(duì)輸入脈沖進(jìn)行24分頻，編制初始化程序段。解：首先分析各端口地址命令狀態(tài)口地址為0200HA口地址為0201HB口地址為0202HC口地址為0203H

定時(shí)器低8位地址0204H

定時(shí)器高6位地址0205H8155的控制字為0C2H：PAPBPC1PC2IEAIEBTM1TM211000010MOVDPTR,#0204HMOVA,#18HMOVX@DPTR,AINCDPTR24分頻即計(jì)數(shù)初值為24(0000000011000B=18H)加上定時(shí)計(jì)數(shù)控制01（連續(xù)方波），則送往定時(shí)計(jì)數(shù)器的時(shí)間常數(shù)及定時(shí)控制字應(yīng)為

0100000000011000B=4018HMOVA,#40HMOVX@DPTR,AMOVDPTR,#0200HMOVA，#0C2HMOVX@DPTR，A例2采用圖7.25所示的電路，從8155的A中輸入數(shù)據(jù)，并進(jìn)行判斷：若不為0，則將該數(shù)據(jù)存入8155的RAM中，同時(shí)從B口輸出，并將PC0置“1”；若為0，則停止輸入數(shù)據(jù)，同時(shí)將PC0清“0”，試編寫(xiě)程序。MOVDPTR,#0200H;指向命令端口MOVA,,#0EH；A、B口為基本輸入輸出，C口輸出MOVX@DPTR,AMOVR0，#00HMOVR1,#00HLP1:MOVDPTR,#0201;A口MOVXA，@DPTRJZLP3MOVX@R0，A；存入RAM單元INCR0INCDPTR；指向B口MOVX@DPTR，AINCDPTR；指向C口MOVXA，@DPTR;??SETBACC.0MOVX@DPTR,ADJNZR1,LP1LP2:SJMP$LP3:MOVDPTR,#0203HMOVX@DPTR,ASJMPLP27.4管理功能部件的擴(kuò)展7.4.1鍵盤接口

鍵盤實(shí)際上是由排列成矩陣形式的一系列按鍵開(kāi)關(guān)組成,用戶通過(guò)鍵盤可以向CPU輸入數(shù)據(jù)、地址和命令。鍵盤按其結(jié)構(gòu)形式可分為:編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤兩類。單片機(jī)系統(tǒng)中普遍使用非編碼式鍵盤,這類鍵盤主要解決以下幾個(gè)問(wèn)題:

①鍵的識(shí)別;

②如何消除鍵的抖動(dòng);

③鍵的保護(hù)。

1.非編碼式鍵盤工作原理

非編碼式鍵盤識(shí)別按鍵的方法有兩種:一是行掃描法,二是線反轉(zhuǎn)法。

1)行掃描法通過(guò)行線發(fā)出低電平信號(hào),如果該行線所連接的鍵沒(méi)有按下的話,則列線所接的端口得到的是全“1”信號(hào),如果有鍵按下的話,則得到非全“1”信號(hào)。為了防止雙鍵或多鍵同時(shí)按下,往往從第0行一直掃描到最后1行,若只發(fā)現(xiàn)1個(gè)閉合鍵,則為有效鍵,否則全部作廢。找到閉合鍵后,讀入相應(yīng)的鍵值,再轉(zhuǎn)至相應(yīng)的鍵處理程序。

2)線反轉(zhuǎn)法線反轉(zhuǎn)法也是識(shí)別閉合鍵的一種常用方法,該法比行掃描速度快,但在硬件上要求行線與列線外接上拉電阻。先將行線作為輸出線,列線作為輸入線,行線輸出全“0”信號(hào),讀入列線的值,然后將行線和列線的輸入輸出關(guān)系互換,并且將剛才讀到的列線值從列線所接的端口輸出,再讀取行線的輸入值。那么在閉合鍵所在的行線上值必為0。這樣,當(dāng)一個(gè)鍵被按下時(shí),必定可讀到一對(duì)唯一的行列值。

2.鍵盤接口電路圖7.26采用8155的鍵盤接口電路

下面的程序是用行掃描法進(jìn)行鍵掃描的程序,其中KS1為判鍵閉合的子程序。有鍵閉合時(shí)鍵值存入20H單元和A中。DIR為數(shù)碼顯示器掃描顯示子程序,執(zhí)行一遍的時(shí)間約6ms。程序執(zhí)行后,若鍵閉合,鍵值存入A中,鍵值的計(jì)算公式是:鍵值=行號(hào)×4+列號(hào);若無(wú)鍵閉合,則A中存入標(biāo)志FFH。KEY1:LCALLKS1;檢查有無(wú)閉合鍵?

JNZLK1;（A）=0,有鍵閉合則轉(zhuǎn)

LJMPLK8;無(wú)閉合鍵則返回LK1:LCALLDIR;延時(shí)12ms

LCALLDIR;清抖

LCALLKS1;再檢查有鍵閉合否?

JNZLK2;有鍵閉合則轉(zhuǎn)

LJMPLK8;無(wú)鍵閉合則返回LK2:MOVR3,＃00H;行號(hào)初值送R3

MOVR2,＃FEH;行掃描初值送R2

LK3:MOVDPTR,＃0101H;指向8155口AMOVA,R2;行掃描值送A

MOVX@DPTR,A;掃描1行

INCDPTR

INCDPTR;指向8155口C

MOVXA,@DPTR;讀入列值

ANLA,＃0FH;保留低4位

MOVR4,A;暫存列值

CJNZA,＃0FH,LK4;列值非全“1”則轉(zhuǎn)

MOVA,R2;行掃描值送AJNBACC.7,LK8;掃至最后一行則轉(zhuǎn)RLA;未掃完,則移至下一行MOVR2,A;行值存入R2中INCR3;行號(hào)加1

SJMPLK3;轉(zhuǎn)至掃描下一行LK4:MOVA,R3;行號(hào)送入A

ADDA,R3;行號(hào)×2

MOVR5,A

ADDA,R5;行號(hào)×4

MOVR5,A;存入R5中

MOVA,R4;列值送A

LK5:RRCA;右移一位

JNCLK6;該位為0則轉(zhuǎn)

INCR5;列號(hào)加1

SJMPLK5;列號(hào)未判完則繼續(xù)LK6:MOV20H,R5;存鍵值LK7:LCALLDIR;掃描一遍顯示器

LCALLKS1;發(fā)掃描信號(hào)

JNZLK7;鍵未釋放等待

LCALLDIR;鍵已釋放

LCALLDIR;延時(shí)12ms,清抖

MOVA,20H;鍵值存入A中KND:RETLK8:MOVA,＃FFH;無(wú)鍵標(biāo)志FFH存入A中

RET

KS1:MOVDPTR,＃0101H;判鍵子程序

MOVA,＃00H;全掃描信號(hào)

MOVX@DPTR,A;發(fā)全掃描信號(hào)

INCDPTR

INCDPTR;指向8155口C

MOVXA,@DPTR;讀入列值

ANLA,＃0FH;保留低4位

ORLA,＃F0H;高4位取“1”

CPLA ;取反,無(wú)鍵按下則全“0”

RET7.4.2LED顯示器接口1.LED顯示器結(jié)構(gòu)與原理圖7.277段LED數(shù)碼顯示器各段碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:

共陰共陽(yáng)0:00111111B3FHC0H1:00000110B06HF9H……A:01110111B77H88H表7.8十六進(jìn)制數(shù)及空白與P的顯示段碼

用戶在使用時(shí)，應(yīng)先將待顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)段顯碼后再送顯示器，常通過(guò)查表的形式取得段顯碼。

靜態(tài)顯示：各顯示位同時(shí)選通，每一位顯示器都需要8位數(shù)據(jù)線提供相應(yīng)位的段顯碼，6位LED顯示器共需48根數(shù)據(jù)線。通過(guò)8255A連接的3位LED靜態(tài)顯示器

優(yōu)點(diǎn):顯示無(wú)閃爍,效果好,編程簡(jiǎn)單

缺點(diǎn):硬件開(kāi)銷大

動(dòng)態(tài)顯示：各位依次輪流選通(位掃描)

，每選通一位時(shí)，送入該位的段顯碼，延時(shí)1-2ms，再選通下一位，送下一位的段顯碼，依此類推。利用眼睛的視覺(jué)暫留。動(dòng)態(tài)顯示有閃爍，成本低，常常采用動(dòng)態(tài)顯示。不管是靜態(tài)顯示還是動(dòng)態(tài)顯示,為了得到較好的顯示效果,一般要加驅(qū)動(dòng)電路.2.LED顯示器接口電路圖7.286位動(dòng)態(tài)顯示器接口

圖7.29顯示子程序流程圖8031RAM79H-7EH中存放的6位待顯示數(shù)據(jù)編程從顯示器上顯示出來(lái)。分析：顯示接口8155A口：輸出，依次送位選信號(hào)。B口：輸出，依次送出各位的段顯碼。顯示子程序清單如下:(設(shè)初始化程序已完成)

DIR:MOVR0,＃79H;顯示緩沖區(qū)首址送R0

MOVR3,＃01H;位掃描，使顯示器最左邊位亮

MOVA,R3

LD0:MOVDPTR,＃0101H;掃描值送PA口

MOVX@DPTR,A

INCDPTR;指向PB口

MOVA,@R0;取顯示數(shù)據(jù)

ADDA,＃12H;加上偏移量

MOVCA,@A+PC;取出段顯碼

MOVX@DPTR,A;送出顯示

ACALLDL1 ;延時(shí)2ms

INCR0 ;緩沖區(qū)地址加1

MOVA,R3;

JBACC.5,LD1 ;掃到第6個(gè)顯示位了嗎？

RLA ;沒(méi)有,R3左環(huán)移一位,掃描下一個(gè)顯示位

MOVR3,A

AJMPLD0

LD1:RET

DSEG:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH;顯示段碼表DSEG1:DB7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CHDSEG2:DB39H,5EH,79H,71H,73H,3EH

DSEG3:DB31H,61H,1CH,23H,40H,03H

DSEG4:DB18H,00H,00H,00H

DL1:MOVR7,＃02H;延時(shí)子程序DL:MOVR6,＃0FFH

DL6:DJNZR6,DL6

DJNZR7,DL

RET7.4.3鍵盤顯示器接口82798279是專用鍵盤/顯示器控制芯片，能對(duì)顯示器及鍵盤矩陣進(jìn)行自動(dòng)掃描，能識(shí)別鍵盤上按下鍵的鍵號(hào)；可充分提高CPU的工作效率。8279與MCS-51接口方便，由它構(gòu)成的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤/顯示器接口在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用越來(lái)越廣泛。前面的按鍵識(shí)別程序最大的缺點(diǎn)：等待按鍵時(shí)，CPU不能干其它工作，效率低。8279的按鍵處理可按中斷方式工作。

1.8279的組成及引腳8279芯片有40條引腳,由單一+5V電源供電。它主要由以下幾部分組成:（1）I/O控制線和數(shù)據(jù)緩沖器：RD，WR，CS，地址線A0，由片選線和地址線共同決定8279在系統(tǒng)中的地址，8279在系統(tǒng)中僅占用兩個(gè)端口地址。A0=0時(shí)，選中8279的數(shù)據(jù)端口；A0=1時(shí)，選中8279的命令/狀態(tài)端口。數(shù)據(jù)緩沖器:8279通過(guò)數(shù)據(jù)緩沖器與CPU交換數(shù)據(jù).（2）控制和定時(shí)寄存器及定時(shí)控制部分：控制寄存器：接收CPU送來(lái)的命令字，按照命令字中的要求，組成指定的工作方式，并控制系統(tǒng)按指定的方式工作。定時(shí)控制部分：由于8279內(nèi)部有很多時(shí)序電路，因此必須要提供相應(yīng)的時(shí)鐘，8279內(nèi)部時(shí)序電路所需時(shí)鐘頻率為100KHz，必須由外部(CLK引腳)接入，若接入信號(hào)頻率大于100KHz，則必需對(duì)其進(jìn)行分頻，定時(shí)控制部分提供分頻電路，按用戶設(shè)定的分頻值(2-31)對(duì)接入時(shí)鐘分頻。（3）掃描計(jì)數(shù)器：用來(lái)為顯示器和鍵盤提供掃描信號(hào)，它有兩種工作方式：編碼方式：其輸出端SL3SL2SL1SL0按0000—1111的規(guī)律變化，必須經(jīng)過(guò)譯碼后方可提供給鍵盤或顯示器作掃描線。譯碼方式：其輸出端SL3SL2SL1SL0按1110-1101-1011-0111規(guī)律循環(huán)變化，可直接用作掃描信號(hào)。但只能提供四根掃描線。（4）回復(fù)緩沖器與鍵盤去抖動(dòng)控制電路：來(lái)自RL0—RL7的輸入信號(hào)(回復(fù)信號(hào))送入回復(fù)緩沖器，由回復(fù)緩沖器保存并鎖存。在鍵盤工作方式中，行掃描線由SL0—SL3提供，逐行掃描時(shí)，列線的狀態(tài)將通過(guò)RL0—RL7送入回復(fù)緩沖器，當(dāng)某一鍵按下時(shí)，回復(fù)緩沖器中必有一位為零，此時(shí)將自動(dòng)啟動(dòng)去抖電路，延時(shí)10ms，再檢查該鍵是否按下，若是，則將行線值、列線值加上移位、控制狀態(tài)一起形成8位數(shù)據(jù)，送往8279內(nèi)部的先進(jìn)先出(FIFO)存儲(chǔ)器，其格式為：CTRLSHIFT行線值列線值例如：用戶系統(tǒng)中無(wú)CTRL和SHIFT鍵，按下第二行第三列的鍵，則系統(tǒng)存入FIFO中的數(shù)據(jù)為：00010011（5）FIFO（先進(jìn)先出）寄存器和狀態(tài)電路：FIFORAM是一個(gè)8*8位的RAM，可以存放8個(gè)鍵值，而其狀態(tài)寄存器用來(lái)存放FIFORAM當(dāng)前的狀態(tài)，如是滿、空、有幾個(gè)數(shù)據(jù)等。（6）顯示RAM和顯示地址寄存器：顯示RAM用來(lái)存放待顯示數(shù)據(jù)的字符碼，最多可以存放16個(gè)數(shù)據(jù)，在顯示掃描線的配合下，自動(dòng)輪流輸出待顯示數(shù)據(jù)到LED顯示器。顯示地址寄存器用來(lái)寄存由CPU進(jìn)行讀/寫(xiě)的顯示RAM地址，它可以由命令設(shè)定。圖7.308279的引腳圖8279的外特性：D0-D7：CLK：RESET：CS：A0：RD，WR，IRQSL0-SL3RL0-RL7SHIFT，CTRLOUTA0(a)-OUTA3OUTB0-OUTB3(h)BD8279的命令字和狀態(tài)字：8個(gè)命令字，1個(gè)狀態(tài)字。命令字的高三位為標(biāo)志位鍵盤及顯示方式命令字：設(shè)置鍵盤及顯示器的工作方式D4：=1，顯示按左進(jìn)方式；=0，顯示按右進(jìn)方式。D3：=0，顯示8個(gè)字符；=1，顯示16個(gè)字符。D2D1：=00，雙鍵鎖定掃描鍵盤。=01，N鍵輪回掃描鍵盤

=10，掃描傳感矩陣；=11，選通輸入方式。D0：=0：編碼掃描=1：譯碼掃描。

時(shí)鐘編程命令字：設(shè)定對(duì)CLK引腳的輸入脈沖的分頻值(2-31)，0和1無(wú)意義。讀FIFORAM命令字：8279有一個(gè)數(shù)據(jù)口，當(dāng)CPU從8279端口讀取數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)來(lái)源有兩個(gè)：一個(gè)是FIFORAM，另一個(gè)是顯示RAM，到底讀哪一個(gè)必須先發(fā)相應(yīng)的命令。D4：=1，讀出數(shù)據(jù)后，地址自動(dòng)加1=0，讀出數(shù)據(jù)后，地址不變。D2D1D0：僅用于傳感器方式。讀顯示RAM命令字：D4：=1，讀出數(shù)據(jù)后，地址自動(dòng)加1=0，讀出數(shù)據(jù)后，地址不變。D3D2D1D0：指定顯示RAM的地址。寫(xiě)顯示RAM命令字：雖然8279往數(shù)據(jù)端口寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，目的地只有顯示RAM，但必須由該命令字指定顯示RAM的地址。D4：=1，讀出數(shù)據(jù)后，地址自動(dòng)加1=0，讀出數(shù)據(jù)后，地址不變。D3D2D1D0：指定顯示RAM的地址。顯示禁止寫(xiě)入/消隱命令字：用于OUTA0-OUTA3，OUTB0-OUTB3分別顯示及寫(xiě)入情況。D3：=1，禁止寫(xiě)入A=0，允許寫(xiě)入AD2：=1，禁止寫(xiě)入B=0，允許寫(xiě)入BD1：=1，消隱A，=0，不消隱AD0：=1，消隱B，=0，不消隱B。清除命令字：D4：=1，允許清除顯示RAM；=0，不允許清除D3D2：0×：顯示RAM全清010：顯示RAM全清成20H11：顯示RAM全置1D1：=1，清空FIFORAMD0：=1，清空FIFORAM，并清顯示RAM，按D3D2指出的格式清錯(cuò)誤方式置位命令字：當(dāng)8279被設(shè)置成N鍵輪回的工作方式時(shí)，如置D4=1，則當(dāng)有多鍵同時(shí)按下時(shí)，則將狀態(tài)字中的錯(cuò)誤特征位S/E=1,向CPU申請(qǐng)中斷，并禁止寫(xiě)入FIFORAM。8279的狀態(tài)字：當(dāng)從控制端口讀取數(shù)據(jù)時(shí)，為狀態(tài)字DU：=1，顯示無(wú)效，顯示RAM不可用。S/E：特殊工作方式下，有多鍵同時(shí)按下時(shí)，該位被置1O：=1，當(dāng)FIFO滿后，再往里面寫(xiě)入數(shù)據(jù)，則置該位為1U=1，F(xiàn)IFO為空F=1，F(xiàn)IFO為滿NNN：FIFO中有幾個(gè)數(shù)據(jù)。2.8279的接口電路與應(yīng)用圖7.318031與8279接口連接框圖上述電路中，8279數(shù)據(jù)端口地址為：命令端口地址為：STRT1:MOVDPTR,＃7FFFH;命令端口

MOVA,＃0D1H;11010001，清顯示RAM和FIFO

MOVX@DPTR，A

WAITD:MOVXA，@DPTR;讀取狀態(tài)字

JBACC.7，WAITD；等待清除完

MOVA，#2AH;設(shè)置分頻數(shù)為10

MOVX@DPTR，A

MOVA，#08H；顯示器左入，編碼，雙鍵鎖定

MOVX@DPTR，AMOVR0，#30H；數(shù)據(jù)區(qū)初始化例：將內(nèi)部RAM30H開(kāi)始的16個(gè)數(shù)據(jù)送顯示器顯示，并讀取16個(gè)鍵值，送入緩沖器(查詢方式)。MOVR7，#10HMOVA，#90H；寫(xiě)顯示RAM命令字MOVX@DPTR，AMOVDPTR，#7EFFHLOOP1：MOVA，@R0MOVX@DPTR，A；數(shù)據(jù)送入顯示RAMINCR0DJNZR7，LOOP1MOVR0，#40HMOVR7，#10HLOOP2：MOVDPTR，#7FFFH；讀8279狀態(tài)LOOP3：MOVXA，@DPTRANLA，#0FHJZLOOP3MOVA，#40H；讀FIFORAM命令字MOVX@DPTR，AMOVDPTR，#7EFFH；數(shù)據(jù)端口

MOVXA，@DPTR；讀取鍵值

MOV@R0，AINCR0DJNZR7，LOOP1HERE:AJMPHERE7.5A/D和D/A接口功能的擴(kuò)展

由于計(jì)算機(jī)本身只能處理數(shù)字量(二進(jìn)制代碼)。而在計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中，特別是在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，常需要把外界連續(xù)變化的物理量(如溫度、壓力、流量、速度)，變成數(shù)字量輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行加工、處理。反之，也需要把計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的模擬量輸出，用以控制，調(diào)節(jié)某些執(zhí)行機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制。這種把模擬量變成數(shù)字量和把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，就稱為模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)這類轉(zhuǎn)換的器件，就稱為模/數(shù)(A/D)和數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器。7.5.1A/D轉(zhuǎn)換器接口

1.概述

A/D轉(zhuǎn)換器用以實(shí)現(xiàn)模擬量向數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。按轉(zhuǎn)換原理可分為4種:雙積分式、計(jì)數(shù)式、逐次逼近式以及并行式A/D轉(zhuǎn)換器。逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器是一種速度較快,精度較高的轉(zhuǎn)換器,其轉(zhuǎn)換時(shí)間大約在幾微秒到幾百微秒之間。常用的這種芯片有:（1）ADC0801~ADC0805型8位MOS型A/D轉(zhuǎn)換器;

（2）ADC0808/0809型8位MOS型A/D轉(zhuǎn)換器;

（3）ADC0816/0817型8位MOS型A/D轉(zhuǎn)換器;量化間隔和量化誤差是A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)之一。

量化間隔由下式計(jì)算:

其中n為A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。量化誤差有兩種表示方法:一種是絕對(duì)量化誤差;另一種是相對(duì)量化誤差。絕對(duì)量化誤差相對(duì)量化誤差2.典型A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809簡(jiǎn)介

ADC0809是采用CMOS工藝制造的雙列直插式單片8位A/D轉(zhuǎn)換器。分辨率8位，精度7位，帶8個(gè)模擬量輸入通道，有通道地址譯碼鎖存器，輸出帶三態(tài)數(shù)據(jù)鎖存器。啟動(dòng)信號(hào)為脈沖啟動(dòng)方式，最大可調(diào)節(jié)誤差為±1LSB，ADC0809內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，故CLK時(shí)鐘需由外部輸入，fclk

允許范圍為500kHz~1MHz，典型值為640kHz。每通道的轉(zhuǎn)換需66~73個(gè)時(shí)鐘脈沖，大約100~110μs。工作溫度范圍為-40℃~+85℃。功耗為15mW，輸入電壓范圍為0~5V，單一+5V電源供電。圖7.32ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖7.33ADC0809引腳圖

IN0～I(xiàn)N7：8路模擬通道的輸入端。D0～D7：8位數(shù)字量輸出端。REF（+）、REF（-）：正、負(fù)參考電壓輸入端。一般情況下REF（+）與VCC相連接，REF（-）與GND相連接CLK：時(shí)鐘輸入信號(hào)。START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，高電平有效。ADDA、ADDB、ADDC：模擬通道選擇輸入端。ALE：地址鎖存信號(hào)。EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，此信號(hào)常被用來(lái)作為中斷請(qǐng)求信號(hào)。OE：允許輸出信號(hào)。表7.9地址碼與輸入通道的對(duì)應(yīng)關(guān)系

圖7.34ADC0809時(shí)序圖3、ADC0809與8031的接口電路A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口具有軟、硬件相依性。一般來(lái)說(shuō)，A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口主要考慮的是地址線的連接、數(shù)字量輸出線的連接、ADC啟動(dòng)方式、轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)處理方法以及時(shí)鐘的連接等。A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字量輸出線與單片機(jī)的連接方法與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。內(nèi)部帶有三態(tài)鎖存數(shù)據(jù)輸出緩沖器的ADC0809，可直接與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線相連。還有，隨著位數(shù)的不同，ADC與單片機(jī)的連接方法也不同。對(duì)于8位ADC，其數(shù)字輸出線可與8位單片機(jī)數(shù)據(jù)線對(duì)應(yīng)相接。對(duì)于8位以上的ADC，與8位單片機(jī)相接就不那么簡(jiǎn)單了，此時(shí)必須增加讀取控制邏輯，把8位以上的數(shù)據(jù)分兩次或多次讀取。一個(gè)ADC開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)，必須加一個(gè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)，這一啟動(dòng)信號(hào)要由單片機(jī)提供。對(duì)于脈沖啟動(dòng)型ADC0809，只要給其啟動(dòng)控