C51单片机常用接口电路设计.ppt

2020 3 27 1 第7章80C51单片机常用接口电路设计 显示器接口原理及应用 7 1 键盘接口原理及应用 7 2 80C51单片机的模拟量接口 7 3 2020 3 27 2 在单片机应用系统中 显示器是最常用的输出设备 常用的显示器有 发光二极管 LED 液晶显示器 LCD 发光二极管 LED 又分为七段LED显示器 数码管 和LED点阵显示屏 液晶显示器 LCD 又分为字符液晶与图形液晶 7 1显示器接口原理及应用 2020 3 27 3 7 1 1七段LED显示器 数码管 LED的工作原理多位LED显示问题的解决 2020 3 27 4 LED的工作原理 七段式LED显示部件 a 典型的七段式LED器件 b 共阳极LED c 共阴极LED 2020 3 27 5 LED的主要部分是七段发光管 分别为a b c d e f g 有的产品还附带有小数点DP 通过发光段的不同组合 可以显示0 9和A F共16个字母数字 LED可分为 1 共阳级结构 2 共阴极结构 2020 3 27 6 共阴极LED显示器的发光二极管的阴极连在一起 通常此公共阴极接地 当某个发光二极管的阳极为高电平时 发光二极管点亮 相应的段被显示 共阳极LED显示器的发光二极管的阳极连在一起 通常此公共阳极接正电压 当某个发光二极管的阴极接低电平时 发光二极管被点亮 相应的段被显示 2020 3 27 7 数字到段码的译码方法 将一个4位二进制数据转换为LED的7位显示代码 段码 的方法有 1 专用芯片译码 2 软件译码 2020 3 27 8 用专用芯片完成段译码的示意 共阳极 2020 3 27 9 软件译码法 将0 F 或0 9 对应的段码组成一个表 存在存储器中 查表得段码 2020 3 27 10 多位LED显示问题的解决 1 问题的提出实际使用时 往往用几个显示管实现多位显示 如果每一个LED占用一个独立的输出端口 则占用的输出端口就很多 2020 3 27 11 2 问题的解决方法硬件 采用公用的驱动电路软件 采用扫描方法 2020 3 27 12 2020 3 27 13 一个数据通道作为位控制 该端口输出的选择信号使某一位为高电平 共阳极 时 该位对应的LED便显示数据 另一个数据通道输出段码 尽管所有的LED均收到了段码 但只有被位选择信号选中的那个LED才显示数据 其他并不发光 2020 3 27 14 在程序中 软件按一定频率循环输出位选择信号和对应的显示数据 利用眼睛的视觉惯性 从LED显示器上便可见到相当稳定的数字显示 2020 3 27 15 七段LED数码管实验 硬件连接情况在实验学习板中 有8个共阴极的LED 位选信号通过P0口 再通过74HC573驱动LED 段码通过74HC595 串行输入 并行输出 节约并口 输出至LED 实际上为了节约并口资源 P0口连接两个74HC573 另一片驱动点阵及交通灯电路 两个驱动芯片的转换通过一个波段开关控制 当开关拨到上边时 点阵驱动电路起作用 相反当拨到下边时 数码管驱动电路起作用 2020 3 27 16 实验1 在左边第一个LED上显示数字5步骤 1 通过74HC595送5的段码 2 通过P0口送位选信号 2020 3 27 17 include defineucharunsignedcharsbitclk P2 7 595时钟信号输入管脚sbitst P2 6 595锁存信号输入管脚sbitio P2 5 595数据信号输入管脚 2020 3 27 18 voidwr595 ucharucdat uchari clk 1 st 1 for i 8 i 0 i 循环八次 写一个字节 io ucdat 锁存数据 名称 wr595 向595发送一个字节的数据 功能 向595发送一个字节的数据 先发低位 2020 3 27 19 Voidmain while 1 uchark 0 xb6 5的段码wr595 k P0 0XFEH 2020 3 27 20 实验2 让8位数码管显示1 2 3 4 5 6 7 8 2020 3 27 21 include include defineucharunsignedchar defineuintunsignedint defineSLED BITP0 LED位选信号输入管脚sbitclk P2 7 595时钟信号输入管脚sbitst P2 6 595锁存信号输入管脚sbitio P2 5 595数据信号输入管脚ucharcodeuc7leds 0 xfc 0 x60 0 xda 0 xf2 0 x66 0 xb6 0 xbe 0 xe0 0 xfe 定义0 8段码uchardisplay 7leds 8 1 2 3 4 5 6 7 8 2020 3 27 22 功能 向595发送一个字节的数据 先发低位 voidwr595 ucharucdat uchari clk 1 st 1 for i 8 i 0 i 循环八次 写一个字节 io ucdat 锁存数据 2020 3 27 23 延迟程序delay uintdat while dat 2020 3 27 24 显示display 7leds 中的数据 voidwr7leds void uchari ch ch 0 x01 位选信号初始化for i 0 i 8 i 循环8次写8个数据 wr595 uc7leds display 7leds i 显示数据SLED BIT ch 送位选信号ch 1 位选信号右移 准备在下一个数码管显示下一个数字delay 300 延时 2020 3 27 25 Voidmain while 1 wr7leds 2020 3 27 26 实验3 利用实验系统相关资源 在LED上 左边第1 2两个 显示秒信息 60秒计时 要求左边第一个LED显示秒的高位值 第2个显示秒的低位值 初始值为00 2020 3 27 27 总体设计思路设置二个变量存储秒值 初值皆为0 设置一计数变量进行中断次数计数 初值为0 使用定时器 计数器 工作在方式1 每0 025秒 25ms 产生一次中断 每次中断时 先中断次数加1 并判断是否已达40次 若没有达40次 直接显示原秒值 若达40次 即 时间已过1秒 改变秒值 然后显示 2020 3 27 28 include 包含头文件 include defineucharunsignedchar defineuintunsignedintucharnum 0 shijian 0 miao1 0 miao2 0 74HC595与单片机连接口sbitclk P2 7 595时钟信号输入管脚sbitst P2 6 595锁存信号输入管脚sbitio P2 5 595数据信号输入管脚 定义P0口sbitP00 P0 0 sbitP01 P0 1 2020 3 27 29 ucharcodeuc7leds 16 0 xfc 0 x60 0 xda 0 xf20 x66 0 xb6 0 xbe 0 xe0 0 xfe 0 xe6 0 xee 0 x3e 0 x9c 0 x7a 0 x9e 0 x8E voidtime0 init voidwr595 ucharucdat voidwrleds void voiddelay uintdat 2020 3 27 30 voidmain 主函数 time0 init 调用定时器0初始化子函数while 1 等待中断 2020 3 27 31 voidtimer0 interrupt1 每中断一次num加1 若num到40 改变miao1 miao2 TH0 65536 23040 256 定时器赋初值 每0 025秒中断一次TL0 65536 23040 256 num if num 40 num 0 shijian miao1 shijian 10 miao2 shijian 10 if shijian 60 shijian 0 wrleds 显示miao1 miao2 2020 3 27 32 voidtime0 init TMOD 0X01 定时器0方式1TH0 65536 23040 256 定时器赋初值 每0 025秒中断一次TL0 65536 23040 256 EA 1 开总中断ET0 1 开定时器0中断TR0 1 启动定时器0 2020 3 27 33 voidwr595 ucharucdat 写595函数 uchari clk 1 st 1 for i 8 i 0 i 循环八次 写一个字节 io ucdat 锁存数据 2020 3 27 34 voidwrleds void ucharch1 ch2 ch1 0 xfe ch2 0 xfd 位选信号初始化wr595 uc7leds miao1 传送显示数据P0 ch1 送位选信号delay 500 延时 决定亮度 和闪烁 wr595 uc7leds miao2 传送显示数据P0 ch2 送位选信号delay 500 延时 决定亮度 和闪烁 voiddelay uintdat while dat 2020 3 27 35 7 1 2LED点阵显示屏 LED显示屏是一种由半导体发光二极管构成的显示点阵 通过控制每个LED的亮灭实现图形或字符的显示 由于LED显示屏亮度高 视角广 工作电压低 功耗小 寿命长 耐冲击 性能稳定 因而被广泛应用于机场 商场 医院 宾馆等公共场所 根据连接情况 可分为共阳极 共阴极 2020 3 27 36 2020 3 27 37 显示原理 如果采用动态扫描方式 扫描电路就可以实现多行发光二极管共用一套驱动器 动态扫描 简单说就是逐行轮流点亮 类似于多位LED 可以把LED点阵显示屏看成是多位LED的特殊形式 具体以8 8点阵模块为例显示字符 B 的过程 2020 3 27 38 即先送出对应于第一行发光二极管亮灭的列数据0FFH并锁存 然后选通第一行 即送行数据80H 延时一段时间后 送行数据00H 第一帧显示结束 再送第二行的列数据87H并锁存 然后选通第二行 即送行数据40H 点亮相同时间后 送行数据00H 相应二极管熄灭 第二帧显示结束 以此类推 第8行显示之后 又重新点亮第一行 周而复始 当这样轮回的速度足够快 每秒24次以上 时 就能看到显示屏上稳定的字符B了 2020 3 27 39 2020 3 27 40 实验1在LED点阵上显示5 2020 3 27 41 include include defineucharunsignedchar defineuintunsignedint defineSLED BITP0 LED位选信号输入管脚sbitclk P2 7 595时钟信号输入管脚sbitst P2 6 595锁存信号输入管脚sbitio P2 5 595数据信号输入管脚ucharcodeuc7leds 0 x00 0 x00 0 x72 0 x51 0 x51 0 x51 0 x4E 0 x00 5的字模码 共阴极 2020 3 27 42 功能 向595发送一个字节的数据 先发低位 voidwr595 ucharucdat uchari clk 1 st 1 for i 8 i 0 i 循环八次 写一个字节 io ucdat 锁存数据 2020 3 27 43 延迟程序delay uintdat while dat 2020 3 27 44 显示display 7leds 中的数据 voidwr7leds void uchari ch ch 0 x01 位选信号初始化for i 0 i 8 i 循环8次写8个数据 wr595 uc7leds i 显示数据SLED BIT ch 送位选信号ch 1 位选信号右移 准备在下一个数码管显示下一个数字delay 300 延时 2020 3 27 45 Voidmain while 1 wr7leds 2020 3 27 46 voidwr595 ucharucdat uchari clk 1 st 1 for i 8 i 0 i 循环八次 写一个字节 io ucdat 锁存数据 2020 3 27 47 实验2以1s间隔循环显示0 9 include include defineucharunsignedchar 管脚定义 sbitclk P2 7 595时钟信号输入管脚sbitst P2 6 595锁存信号输入管脚sbitio P2 5 595数据信号输入管脚 2020 3 27 48 要显示的数据代码 ucharcodeled 88seg 80 0 x00 0 x00 0 x3E 0 x41 0 x41 0 x41 0 x3E 0 x00 00 x00 0 x00 0 x01 0 x21 0 x7F 0 x01 0 x01 0 x00 10 x00 0 x00 0 x27 0 x45 0 x45 0 x45 0 x39 0 x00 20 x00 0 x00 0 x22 0 x49 0 x49 0 x49 0 x36 0 x00 30 x00 0 x00 0 x0C 0 x14 0 x24 0 x7F 0 x04 0 x00 40 x00 0 x00 0 x72 0 x51 0 x51 0 x51 0 x4E 0 x00 50 x00 0 x00 0 x3E 0 x49 0 x49 0 x49 0 x26 0 x00 60 x00 0 x00 0 x40 0 x40 0 x40 0 x4F 0 x70 0 x00 70 x00 0 x00 0 x36 0 x49 0 x49 0 x49 0 x36 0 x00 80 x00 0 x00 0 x32 0 x49 0 x49 0 x49 0 x3E 0 x00 9 2020 3 27 49 uchari 0 uchart 0 点阵显示函数时间 延时函数voiddelay uchari ucharj for i 0 i for j 0 j 125 j 2020 3 27 50 名称 wr595 向595发送一个字节的数据voidwr595 ucharucdat uchari clk 1 st 1 for i 8 i 0 i 循环八次 写一个字节 io ucdat 锁存数据 2020 3 27 51 voidtime0 init T0初始化函数 TMOD 0X01 定时器0方式1TH0 65536 23040 256 定时器赋初值 每0 025秒中断一次TL0 65536 23040 256 EA 1 开总中断ET0 1 开定时器0中断TR0 1 启动定时器0 2020 3 27 52 voidmain void ucharj ucharwx 位选信号控制time0 init while 1 wx 0 x01 for j i j i 8 j wr595 led 88seg j P0 wx delay 2 wx 1 2020 3 27 53 定时器中断0服务子函数 voidtimer0 interrupt1 TH0 65536 23040 256 TL0 65536 23040 256 定时器赋初值 每0 025秒中断一次t if t 40 t 0 i 8 显示下一列的段码值if i 80 i 0 2020 3 27 54 汉字字模的生成 由于要显示内容的不确定性 汉字字模的生成仅靠用户自己构建是不可能的 如果依靠单片机完成字模的创建和显示控制 则由于单片机运算能力有限 是无法实现汉字的选定和实时显示 为此利用PC机和相关软件 预先生成所要显示汉字的字模 通常可以利用UCDOS的汉字库构造需要显示的字模 2020 3 27 55 在UCDOS汉字库中汉字均以行字模的形式存储 只要确定了汉字在字库中的位置和字模的长度 就可以将需要汉字的行字模读出 汉字在字库中的位置可以通过汉字的机内码根据如下公式加以确定 Offset 94 m H m L 32式中 m H代表以16进制表示的汉字机内码的高8位 m L代表机内码的低8位 字模的长度则是由显示所用的点阵决定的 以常用的16 16点阵字模为例一个汉字字模需要16 16 8 32B 因此从字模的开始依次读取32个 2020 3 27 56 采用PCtoLCD2002字模软件 可以方便地生成字模数据 如图3所示 将生成的字模数据复制到系统源 2020 3 27 57 2020 3 27 58 液晶显示器是单片机应用系统中一种常用的人机接口形式 液晶显示器 LCD 的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点 线 面并配合背部灯管构成画面 各种型号的液晶通常是按显示字符的行数或液晶点阵的行 列数来命名 如1602 每行16个字符 可以显示2行 类似的命名有0802 1601 7 1 3LCD1602 2020 3 27 59 如12232液晶属于图形液晶 该液晶由122X32个点来显示各种图形 可以通过程序控制每个点显示或不显示 类似的命名有 12864 根据客户需要 厂家可以设计出任意数组合的点阵显示 液晶显示器具有体积小 重量轻 功耗低 显示操作简单等特点 2020 3 27 60 弱点 温度范围窄 通用型液晶正常工作温度为0 55 存储温度范围 20 60 宽温级液晶 正常工作温度为 20 70 存储温度范围 30 80 2020 3 27 61 液晶显示器可分为三类 字段式 字符点阵式和点阵图形式液晶显示器 字符点阵式 LCD1602 单片机应用系统中广泛使用 2020 3 27 62 LCD1602模块的外形与引脚 共16根引脚 引脚01 VSS 接地引脚引脚02 VDD 接 5V电源引脚03 VL 对比度调整端引脚04 RS 数据 命令寄存器选择端 1 数据 0 命令引脚05 RW 读 写选择端 1 读 0 写引脚06 E 使能端 高电平跳变成低电平时 液晶模块执行命令引脚07 14 D0 D7 8位双向数据总线引脚15 BLA 背光正极引脚16 BLK 背光负极 2020 3 27 63 结构框图 LCD1602模块的组成 HD44780是典型的液晶显示控制器 集控制与驱动于一体 本身可以驱动单行16字符或2行8字符 对于2行16字符的显示要增加HD44100驱动器 2020 3 27 64 HD44780 由字符发生器CGROM 自定义字符发生器CGRAM和显示缓冲区DDRAM组成 CGROM存储了不同的点阵字符图形 包括数字 英文字母的大小写 常用的符号等 每一个字符都有一个固定的代码 数字 英文字母的大小写为其ASCII码 2020 3 27 65 DDRAM有80个单元 但第1行仅用00H 0FH单元 第2行仅用40H 4FH单元 DDRAM单元存放的是要显示字符的编码 ASCII码 控制器HD44780以该编码为索引 到CGROM 或CGRAM 中取点阵字形送液晶板显示 2020 3 27 66 LCD1602模块的命令 2020 3 27 67 命令说明命令1 清屏 DDRAM全写空格 光标回到屏幕左上角 地址计数器设置为0命令2 光标回到屏幕左上角 命令3 输入模式设置 设置每写入一个数据字节后 光标的移动方向及字符是否移动 I D 1 S 0 光标右移一格且计数器加1 常用 2020 3 27 68 命令4 显示与不显示设置 D 1 开显示 D 0 关显示 C 1 有光标 C 0 无光标 B 1 光标闪烁 B 0光标不闪烁 命令5 光标或屏幕内容移位选择 S C 1 移动屏幕内容 S C 0 移动光标 R L 1 右移 R L 0 左移 命令6 功能设置 DL 0 4位数据接口 DL 1 8位数据接口 N 0 单行显示 N 1 双行显示 F 0 5x7点阵 F 1 5X10点阵 2020 3 27 69 命令7 CGRAM地址设置命令8 DDRAM地址设置命令9 读忙标志和计数器地址 BF 1 忙 此时模块不能接收命令或数据 BF 0 不忙 理论上 在向模块写命令或数据时 先要检测为不忙状态 实际中 可通过适当延迟 而不需检测 命令10 写DDRAM或CGROM 要配合地址设置命令 命令11 读DDRAM或CGROM 要配合地址设置命令 2020 3 27 70 LCD1602的初始化 LCD1602在使用前先进初始化 1 清屏2 功能设置3 显示与不显示设置4 输入模式设置 2020 3 27 71 接口电路 LCD1602模块的接口示例 2020 3 27 72 实验1LCD1602显示 include defineucharunsignedchar defineuintunsignedintsbitrs P2 7 sbitlcden P2 5 sbitlcdrw P2 6 uchartable1 Iamastudent uchartable2 Ilikestudying 2020 3 27 73 延迟程序voiddelay uintx uinta b for a x a 0 a for b 10 b 0 b 2020 3 27 74 写命令至LCD1602voidwrite com ucharcom P0 com rs 0 lcden 0 delay 10 lcden 1 delay 10 lcden 0 2020 3 27 75 写数据至DDRAMvoidwrite date uchardate P0 date rs 1 lcden 0 delay 10 lcden 1 delay 10 lcden 0 2020 3 27 76 LCD1602初始化voidinit lcdrw 0 write com 0 x01 delay 20 write com 0 x38 delay 20 write com 0 x0e delay 20 write com 0 x06 delay 20 2020 3 27 77 voidmain uchara init write com 0 x80 delay 20 for a 0 a 14 a write date table1 a delay 2000 控制起初显示的速度 2020 3 27 78 write com 0 xc0 delay 50 for a 0 a 15 a writ