51单片机教程5

第五讲：接口与系统扩展（ 2）一步一部教你学单片机 之 :四TEL展键盘接口四、 键盘接口 P.194键盘 单片机系统中完成控制参数输入及修改的 基本输入设备 ，是人工干预系统的重要手段。单片机与计算机在键盘规模 /键符设置等方面差别很大。键盘分类 按键值 编码方式 分 (硬件 )编码键盘 与 非 (硬件 )编码键盘 。 按键组 连接方式 分 独立连接键盘 与 矩阵连接键盘 。编码键盘 : 采用专用的编码 /译码 器件 ,被按下的键由该器件译码输出相应的 键码 /键值 。特点： 增加了硬件开销，编码因选用器件而异，编码固定，但编程简单。适用于规模大的键盘。非编码键盘 : 单片机系统多采用此类键盘 采用 软件 编 /译码的方式 ,通过扫描，对每个被按下的键判别输出相应的 键码 /键值 。特点： 不增加硬件开销，编码灵活，适用于小规模的键盘，特别是单片机系统。但编程较复杂 ,占 CPU时间，还须软件 “ 消颤 ” 。按键值编码方式 :编码键盘 与 非编码键盘按键组连接方式 :独立连接键盘 与 矩阵连接键盘独立连接键盘 : 每键相互独立，各自与一条 I/O线相连， CPU可直接读取该 I/O线的高 /低电平状态。特点： 占 I/O口线多，但判键速度快，多用于设置控制键、功能键。适用于键数少的场合。矩阵连接键盘 : 键按矩阵排列 ,各键处于矩阵行 /列的 结点 处 ,CPU通过对连在 行 (列 )的 I/O线送已知电平的信号 ,然后读取 列 (行 )线的状态信息。逐线扫描 ,得出键码。特点： 键多时 占用 I/O口线少 ,但判键速度慢 ,多用于设置数字键。适用于键数多的场合。独立连接式键盘 例 1：特点： 此子程序需 不断 (或 定时 )调用 ，否则可能漏判。 4个键的优先级由指令顺序决定。P1.0P1.1P1.2P1.3KEY: JNB P1.0,FUNC1 ;逐键判别JNB P1.1,FUNC2 JNB P1.2,FUNC3 JNB P1.3,FUNC4RET ;无任何键按下由此返回FUNC1: ;做 P1.0要求的 “ 功能 1”RETFUNC2: ;做 P1.1要求的 “ 功能 2”RETFUNC3: ;做 P1.2要求的 “ 功能 3”RETFUNC4: ;做 P1.3要求的 “ 功能 4”RETAT89C51独立连接式键盘 例 2特点： 此子程序采用 中断查询 不会漏判 ,省时。 键的优先级由指令顺序决定。 为防止一次按键多次中断，在功能子程序里应安排 “ 关 /开中断指令 ” 并 “ 延时 ”。P1.0P1.1P1.2P1.3ORG 0003HLJMP KEYKEY: JNB P1.0,FUNC1 ;逐键判别JNB P1.1,FUNC2 JNB P1.2,FUNC3 JNB P1.3,FUNC4RETI ;无任何键按下由此返回FUNC1: ;做 P1.0要求的 “ 功能 1”RETIFUNC2: ;做 P1.1要求的 “ 功能 2”RETIFUNC3: ;做 P1.2要求的 “ 功能 3”RETIFUNC4: ;做 P1.3要求的 “ 功能 4”RETIINT0查有无键闭合JNZ LK1 ;有键闭合转消颤LJMP LK8 ;无键闭合则退出LK1： LCALL DL6ms ;消颤 12msLCALL DL6msLCALL KS1 ;再查有无键闭合JNZ LK2 ;的确有，转 处理LJMP LK8 ;确实无，退 出去查有无键闭合的子程序 KS1：KS1： MOV DPTR， #0101H ;指向 A口MOV A, #00H ;8条行线都送 0MOVX， DPTR， A;送到行线上去INC DPTRINC DPTR ;指向 C口MOVX A， DPTR ;读列线的电平ANL A， #0FH ;保留 C口低 4位若确有键按下 ,则 Acc中必有“ 0” ORL A， #0F0H ;将 Acc高 4位赋 1CPL A ;Acc取反后，高 4位 =0;若有键按下 ,则低 4位中必有“ 1”RET检查的结果（出口） ：若 (A)0, 则有键按下；若 (A) 0,则 无键按下。行线列线0列3列1列2列0行 1行 2行 3行 4行 5行 6行 7行0 4 8 12 16 20 24 281 5 9 13 17 21 25 292 6 10 14 18 22 26 303 7 11 15 19 23 26 31KEY1:LCALL KS1 ;查有无键闭合JNZ LK1 ;有键闭合转消颤LJMP LK8 ;无键闭合则退出LK1： LCALL DL6ms ;消颤 12msLCALL DL6msLCALL KS1 ;再查有无键闭合JNZ LK2 ;的确有，转 处理LJMP LK8 ;确实无，退 出去LK2： MOV R3， #00H ;(R3) 行号初值MOV R2， #0FEH;(R2) 行扫描初值LK3： MOV DPTR #0101H;指向 8155 A口MOV A， R2 ;取 行扫描值MOVX， DPTR， A ;送 到行线上去INC DPTRINC DPTR ;指向 8155 C口MOVX A， DPTR ;读 列线的电平ANL A， #0FH ;保留 C口低 4位MOV R4， A ;列值暂存进 R4CJNE A， #0FH,LK4;列值 全“ 1”表明 此次送 0的行 有键按下 ,转 LK4处理 ,若全 1,表明 此次送 0的行 无键按下。 行号 ： 第 0行 第 7行 (R3)(0,1,2,3,4,5,6,7) 行扫描值： 0FEH (R2)(FE,FD,FB,F7,EF,DF,BF,7F)FEH = 1111 1110 B(首次扫描 )FDH = 1111 1101 B (2次扫描 )FBH = 1111 1011 B (3次扫描 )F7H = 1111 0111 B (4次扫描 )EFH = 1110 1111 B (5次扫描 )DFH = 1101 1111 B (6次扫描 )BFH = 1011 1111 B (7次扫描 )7FH = 0111 1111 B (8次扫描 ) 列值： (0F,0E,0D,0B,07)从 C口低 4位读进 (R4) 0F： 表示此行无键按下。0E07 ： 此行的 03 列有键按下。KEY1:LCALL KS1 ;查有无键闭合JNZ LK1 ;有键闭合转消颤LJMP LK8 ;无键闭合则退出LK1： LCALL DL6ms ;消颤 12msLCALL DL6msLCALL KS1 ;再查有无键闭合JNZ LK2 ;的确有，转 处理LJMP LK8 ;确实无，退 出去LK2： MOV R3,#00H ;(R3) 行号初值MOV R2,#0FEH;(R2) 行扫描初值LK3： MOV DPTR #0101H;指向 8155 A口MOV A， R2 ;取 行扫描值MOVX， DPTR， A ;送到行线上去INC DPTRINC DPTR ;指向 8155 C口MOVX A， DPTR ;读列线的电平ANL A， #0FH ;保留 C口低 4位MOV R4， A ;列值暂存进 R4CJNE A,#0FH,LK4;列值 全“ 1”表明此次送 0的行有键按下 ,转 LK4处理, 若全 1,表明此次送 0的行无键按下。MOV A， R2 ;取出此次 行扫描值JNB ACC.7,LK8 ;若已扫过最后一行就 退出扫描 ,否则扫下一行。 RL A ;Acc中的 “ 0” 左移一位MOV R2,A ;新扫描值 仍存进 R2INC R3 ;行号加 1指向下一行SJMP LK3 ;转 LK3去扫描下一行 行号 ： 第 0行 第 7行 (R3)(0,1,2,3,4,5,6,7) 行扫描值： 0FEH (R2)(FE,FD,FB,F7,EF,DF,BF,7F)FEH = 1111 1110 B(首次扫描 )BFH = 1011 1111 B (7次扫描 )7FH = 0111 1111 B (8次扫描 )注意：只有 第 8次 扫描值 最高位 = 0KEY1:LCALL KS1 ;查有无键闭合JNZ LK1 ;有键闭合转消颤LJMP LK8 ;无键闭合则退出LK1： LCALL DL6ms ;消颤 12msLCALL DL6msLCALL KS1 ;再查有无键闭合JNZ LK2 ;的确有，转 处理LJMP LK8 ;确实无，退 出去LK2： MOV R3,#00H ;(R3) 行号初值MOV R2,#0FEH;(R2) 行扫描初值LK3： MOV DPTR #0101H;指向 8155 A口MOV A， R2 ;取 行扫描值MOVX， DPTR， A ;送到行线上去INC DPTRINC DPTR ;指向 8155 C口MOVX A， DPTR ;读列线的电平ANL A， #0FH ;保留 C口低 4位MOV R4， A ;列值暂存进 R4CJNE A,#0FH,LK4;列值 全“ 1”表明此次送 0的行有键按下 ,转 LK4处理, 若全 1,表明此次送 0的行无键按下。MOV A， R2 ;取出此次 行扫描值JNB ACC.7,LK8 ;若已扫过最后一行就退出扫描 ,否则扫下一行。 RL A ;Acc中的 “ 0” 左移一位MOV R2,A ;新扫描值 仍存进 R2 INC R3 ;行号加 1指向下一行SJMP LK3 ;转 LK3去扫描下一行LK4： MOV A, R3 此行有按键 ,取行号ADD A, R3 ;行号乘 4MOV R5, A ;得 行首值ADD A, R5 ;即 :0,4,8,12MOV R5, A ;暂存进 R5KEY1:LCALL KS1 ;查有无键闭合JNZ LK1 ;有键闭合转消颤LJMP LK8 ;无键闭合则退出LK1： LCALL DL6ms ;消颤 12msLCALL DL6msLCALL KS1 ;再查有无键闭合JNZ LK2 ;的确有，转 处理LJMP LK8 ;确实无，退 出去LK2： MOV R3,#00H ;(R3) 行号初值MOV R2,#0FEH;(R2) 行扫描初值LK3： MOV DPTR #0101H;指向 8155 A口MOV A， R2 ;取 行扫描值MOVX， DPTR， A ;送到行线上去INC DPTRINC DPTR ;指向 8155 C口MOVX A， DPTR ;读列线的电平ANL A， #0FH ;保留 C口低 4位MOV R4， A ;列值暂存进 R4CJNE A,#0FH,LK4;列值 全“ 1”表明此次送 0的行有键按下 ,转 LK4处理, 若全 1,表明此次送 0的行无键按下。MOV A， R2 ;取出此次 行扫描值JNB ACC.7,LK8 ;若已扫过最后一行就退出扫描 ,否则扫下一行。 RL A ;Acc中的 “ 0” 左移一位MOV R2,A ;新扫描值 仍存进 R2 INC R3 ;行号加 1指向下一行SJMP LK3 ;转 LK3去扫描下一行LK4： MOV A, R3 此行有按键 ,取行号ADD A, R3 ;行号乘 4MOV R5, A ;得 行首值ADD A, R5 ;即 :0,4,8,12MOV R5, A ;暂存进 R5MOV A, R4 ;列值只可能#0F,#0E,#0D,#0B,#07HLK5: RRC A ;取列值的最低位到 CyJNC LK6 ;Cy=0就找到了 ,即 R5INC R5 ;否则行值增 1,即同行中的下一个键值SJMP LK5 ;再转 LK5判 C键值LK6: PUSH 05H ;将找到的键值压栈保存起来。KEY1:LCALL KS1 JNZ LK1 LJMP LK8 LK1： LCALL DL6ms LCALL DL6msLCALL KS1 JNZ LK2 LJMP LK8 LK2： MOV R3,#00HMOV R2,#0FEHLK3： MOV DPTR #0101HMOV A， R2 MOVX， DPTR， A INC DPTRINC DPTR MOVX A， DPTR ANL A， #0FH MOV R4， A CJNE A,#0FH,LK4MOV A， R2 JNB ACC.7,LK8RL A MOV R2,AINC R3 SJMP LK3LK4： MOV A, R3ADD A, R3 MOV R5, A ADD A, R5 MOV R5, A MOV A, R4 LK5: RRC A ;取列值的最低位到 CyJNC LK6 ;Cy=0就找到了 ,即 R5INC R5 ;否则行 值增 1,即同行中的下一个键值SJMP LK5 ;再转 LK5判 C键值LK6: PUSH 05H ;将找到的键值压栈保存起来。LK7： LCALL DL6ms;延 6msLCALL KS1;键 释放？JNZ LK7;未释放 ,等 LCALL DL6ms ;消颤LCALL DL6ms POP ACC ;键 值 ARND： RETLK8： MOV A， #0FFH;无键闭合标志 ARET 矩阵式键盘 线反转法 (P.202)AT89C51P1.0 P1.1 P1.2 P1.3P1.4 P1.5 P1.6 P1.7+5vP202图 6-280行1行2行3行0列1列2列3列原理 ： 由 行线输出 全 “ 0” ， 读入列线 ，判有无键按下。 若有键按下 ,再将读入的列线值由 列线输出 ,读进行线的值。 第一步读进的列线值与第二步读进的行线值 相加 ，从而得到代表此键的唯一的 特征值 。 线反转法因 输入与输出线反过来 用而得名。 优点 是判键速度 快 ，两次即可。矩阵式键盘 线反转法 图例AT89C51P1.0 P1.1 P1.2 P1.3P1.4 P1.5 P1.6 P1.7+5v MOV P1， #0F0H ;低位送全“ 0”MOV A， P1 ;读进 P1口电平ANL A， #0F0H ;保留高 4位CJNE A, #0F0H, MK3( );若有键按下则 P1.4P1.7 必有 “ 0” 位 ,跳转到 MK3去处理;若无键按下 则退出键扫描。0行1行2行3行0列1列2列3列设 :第 3行 /第 1列结点有键按下首先 : “1111 0000” P1然后读 P1: P1 “1101 xxxx” 只留高 4位 : A “1101 0000”因为有键按下 , A 11110000P202图 6-28AT89C51P1.0 P1.1 P1.2 P1.3P1.4 P1.5 P1.6 P1.7+5v MOV P1， #0F0H ;低位送全“ 0”MOV A， P1 ;读进 P1口电平ANL A， #0F0H ;保留高 4位CJNE A, #0F0H, MK3()0行1行2行3行0列1列2列3列此时： R2 “1101 0000”然后： A “1101 1111”返送 P1口 : “1101 1111” P1再读 P1口： P1 “xxxx 0111” 只留低 4位 : A “0000 0111”特征值 : A+R2= “1101 0111” MOV R2， A ;暂存回 R2ORL A， #0FH ;高 4位保留 ;低 4位充 “ 1”MOV P1, A ;新值返送 P1口MOV A， P1 ;再 读进 P1口电平ANL A， #0FH ;只留低 4位ADD A， R2 ;得到键特征值P202图 6-28矩阵式键盘 线反转法 图例D/A转换接口扩展五、 D/A转换器接口 （ P.209）D/A转换的一般工作原理 :常用 电阻分压 /分流 来实现 D/A转换。D/A转换器将数字信息转换成与数值成正比的电压 /电流。 有权电阻解码网络 与 T型解码网络 两种构建方法,又以 T型解码网络 最为常用。权电阻解码网络简单 。但随着 D/A转换的位数增加，权电阻值跨度增大，在集成电路中 难于实现 。T 型解码网络电阻 数量大 一倍。但电阻值归一化程度高 ,容易集成， 精度高 。应用最为普遍。权电阻解码网络+I IoutR0R1R2R3R4R5R6R7若： R0 = RR1 = R/2R2 = R/4R3 = R/8R7 = R/128从而 :I0 = Vref/RI1 = 2 Vref/RI2 = 4 Vref/RI3 = 8 Vref/RI7 =128Vref/R开关控制电路开关控制电路的作用：将 “ 0” 值 对应的开关打到 地，将 “ 1” 值 对应的开关接通Vref加法器电路简单 , 权电阻值跨度大，在集成电路中难于实现 D7D6D5D4D3D2D1D0Vref+ Iout2R2R2R2R2R2R2R2R每个 2R支路的电流均为上一支路的 1/2：I7 = (Vref/2R)I6 = (Vref/2R)/2I5 = (Vref/2R)/4I0 = (Vref/2R)/128开关控制电路开关控制电路 :“0” 值 将开关打到 地 ； “ 1” 值 将开关接通Vref加法器电路T 型解码网络2RRRRRRRR深度负反馈条件下 ,运放的 “ 虚短特性 ” :Vd 0 ,(因开环增益极大 ,输入端之间压差极小 )Ii 0 ,(因输入阻抗极大 ,输入电流极小 )从而 : 由节点 向下看 去阻值均为 2R由节点 向下向右看 去阻值均为 RVref“1”“0”I7I6I5I4I3I2I0I1电阻数量增大一倍 , 但阻值归一，集成容易，精度高D7D08位 CMOS数模转换芯片 DAC 0832: CS VCCWR1 ILEAGND WR2D3 XFERD2 D4D1 D5 D0 D6Vref D7Rfb Iout2DGND Iout1DAC083220 PIN DIP封装 8位 D/A， 分辨率 =Vref/256 CMOS低功耗器件， +5 +15V单电源供电 电流输出型器件 (需外接运放 ) 具有双缓冲控制输出 采用 T型电阻解码网络结构 参考电压源， -10 +10VDAC 0832 引脚定义 （ P.211）CS VCCWR1 ILEAGND WR2D3 XFERD2 D4D1 D5 D0 D6Vref D7Rfb Iout2DG