8章 单片机常用接口技术教学课件教学课件

1、第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术陕西科技大学吉涛第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术内容提要：了解键盘接口基本原理和使用方法；了解LED、LCD显示器基本原理和使用方法；学习常用键盘显示接口、LCM显示接口的使用方法；了解A/D和D/A转换器的特性和组成；（重点）学习常用A/D和D/A转换器的使用方法。（重点） 学习难点：矩阵式键盘程序识别原理；LCD12864与51单片机的接口及显示方式；DAC0832、ADC0809与51单片机的接口及编程方式；串行接口A/D和D/A原理。 第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术

2、键盘的结构与工作原理 按键的原理与消抖按键可分为触点式开关和无触点开关按键机械式按键在按下或释放时，通常伴随有一定时间的触点机械抖动 ，一般为510ms 处理方法：硬件方法就是加去抖电路；软件方法是采用时间延迟以躲过抖动，待信号稳定后再进行扫描。 前沿抖动后沿抖动图 6-2 按键的抖动干扰闭合稳定释放稳定键按下键释放闭合按键触点的机械抖动 第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术键盘的结构与工作原理 独立式键盘：每个按键直接用一根I/O口线构成单个按键电路。特点是：每个按键的工作不会影响其他I/O口线的状态；按键电路配置灵活；软件结构简单；但是在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用；

3、软件采用查询式结构可用JB bit，rel JNB bit，rel等指令 。 8031P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7Vcc第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术键盘的结构与工作原理 矩阵式键盘：由行线和列线组成，按键位于行线、列线的交叉点上 。对按键的识别方法：第一步：确定是否有键被按下。使所有的行线输出高电平，使所有的列线输出低电平，去抖动然后读行线，把读到的四位行线状态保存起来；第二步：当确认有键闭合时，使所有的行线反转，输出低电平，所有的列线则输出高电平，然后，读列线状态；第三步：将第一次读得的四位行线值作为低4位，第二次读得的4位列线值做为高4

4、位组成一个字节，然后，将该字节取反得到的值称为键值。第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术LED显示接口 常用的LED显示器有发光二极管、LED七段显示器（数码管）和LED十六段显示器。 数码管主要由8个发光二极管（简称字段）组成，可用来显示数字09、字符AF、H、L、P、R、U、Y、符号“”及小数点“”。 按显示方式可分为：LED数码管显示( Light Emiting Decode 发光二极管)；LED点阵显示屏；LCD显示(Liquid Crystal Display 液晶显示屏)；CRT显示(Cathode Ray Tube，阴极射线管)。10 9 8 7 6g f GND a

5、 b1 2 3 4 5dp.e d GND c dpabcdefgDD+5V第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术LED显示接口 数码管又分为共阴极和共阳极两种结构。 LED显示有静态显示和动态显示两种方式 。 10 9 8 7 6g f GND a b1 2 3 4 5dp.e d GND c dpabcdefgDD+5V（a）外型结构 （b）共阴极 （c）共阳极第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术独立键盘与静态显示电路 第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术例题实现对P1口连接的独立键盘识别，并通过7段共阳极LED显示出P1口被设定的内容。 LEDP1EQU0FE

6、FFHLEDP2EQU0FDFFHORG0000HLJMPBEGINORG0030HSEGTABLE: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82HDB 0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EHBEGIN:MOV P1，# 0FFH ；设置P1口为输入方式 MOVA，P1 ；读入键的状态CPLAMOVB，ALCALLDELY10MOVA，P1CPLACJNEAB，BEGIN；去抖，延时并比较ANLA，#55H；保留有效内容MOVB，AANLA，#0FH第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术例题实现对P1口连接的独立键盘识别，并

7、通过7段共阳极LED显示出P1口被设定的内容。 MOV DPTR，#SEGTABLE；取显示段码，显示低4位MOVC A，A+DPTRMOV DPTR，#LEDP2 MOVX DPTR，AMOVA，BSWAPAANLA，#0FHMOV DPTR，#SEGTABLE；取显示段码，显示高4位MOVC A，A+DPTRMOV DPTR，#LEDP1 MOVX DPTR，A SJMPBEGINDELY10: END第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术LCD显示接口 LCD显示器已经成为最主要的显示产业。LCD液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧、没有电磁辐射、寿命长等优点，广

8、泛应用于便携式电子产品中，它不仅省电，而且能够显示大量的信息，如文字、图形、曲线等，其显示界面较数码管，有了质的提高。 LCD显示器简介原理：液晶在电场的作用下，液晶分子的排列方式发生了改变，从而使其光学性质发生了变化。 反射板下偏振片下玻璃基板下电极上电极上偏振片封接胶TN液晶材料第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术LCD显示接口 LCD显示器分类笔段型、字符型和点阵图形型 含有控制器的LCD又称为内置式LCD ，不含控制器的LCD还需另外选配相应的控制器和驱动器才能工作 。 点阵图形型液晶显示模块LCM-1286412864指的是同一类的液晶显示器，它们的点阵数是128列64行，

9、有众多的大小厂商都在生产。带中文字库的12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式 第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术LCD显示接口 LCD显示器分类并行接口12864 12864 LCD引脚定义引脚定义(KS0108B)编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地15CS1片选IC1信号2VDD电源正极（+5V）16CS2片选IC2信号3VO液晶显示偏压输入17RST复位端（H：正常工作，L：复位）4RS数据/命令选择端（H/L）18VEE负电源输出（-10V）5R/W读写控制信号（H/L）19BLA背光源正极（+4.2V）6E使能信号20BLK背光源负极71

10、4DB07Data I/O第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术LCD显示接口 LCD显示器分类12864 RAM地址映射LCD显示屏由两片控制器控制，分为左右两屏，每个内部带有6464位（512字节）的RAM缓冲区 用户可以通过控制器内部设定的数据地址页指针和列指针来访问全部RAM字节。这里将12864的数据口和数据总线相连，片选信号、读写控制信号、使能信号、复位信号等控制线与P1口的部分口线相连，通过单片机的控制可以方便的实现对液晶的写入。初始化指令字：关显示-3EH，开显示-3FH，设置显示初始行-0C0H；数据控制指令字为：设置数据地址页指针- B8H+页码(07)，设置数据地

11、址列指针- 40H+列码(063)。 第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术温度、速度、电压、电流、压力等，它们都是连续变化的物理量，称为模拟量。由于计算机只能处理数字量，因此计算机系统需要将模拟量变成数字量送入计算机内，才能进行加工、处理；反之，也需要将计算机计算结果的数字量转为连续变化的模拟量，才能用以控制，调节一些执行机构，实现对被控对象的控制。通常采用模/数（A/D）转换器实现模数转换，采用数/模（D/A）转换器实现数模转换。 模拟量模拟量连续变化的物理量。连续变化的物理量。数字量数字量时间和数值上都离散的量。时间和数值上都离散的量。第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技

12、术D/A 转换器概述功能就是将输入的数字量转换成模拟量加以输出。D/A转换器主要包括性能指标：分辩率（Resolution）：通常用输入数字量的数位表示，一般为8位，12位，16位等；线性度（Linearity）：指DAC的实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏移差；转换精度（Conversion Accuracy）：指满量程时DAC的实际模拟输出值和理论值的接近程。；偏移量误差（Offset Error）：偏移量误差是指输入数字量为零时，输出模拟量对零的偏移值。转换时间：指从输入数字量变化到输出达到终值误差（1/2）LSB（最低有效位）时所需的时间，通常为几十纳秒几微秒；输出电平：大部分是电

13、压型输出，一般为510伏；也有一些是电流型的输出，低者为20毫安左右，高者可达3安培。 第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术D/A 转换器概述 常用的并行接口D/A芯片有8位的DAC0832、10位的AD7520、12位的DAC1210、14位的MAX5264/AD7534等。 常用的串行接口D/A芯片有8位的TLC5620/MAX517、10位的TLC5615、12位的MAX5590、16位的MAX541等。第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术D/A 转换器概述 8位并行接口D/A转换器 DAC0832DAC0832是采用CMOS工艺制造的8位电流输出型D/A转换器，分辨

14、率为8位，建立时间为1 s，功耗为20 mW，数字输入电平为TTL电平。D/A转换采用R-2R梯形电阻网络。(a) 结构框图 (b) 引脚DAC0832引脚及结构框图第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术D/A 转换器概述8位并行接口D/A转换器 DAC0832DAC0832工作方式工作方式单缓冲方式：指单缓冲方式：指DAC0832内部的两个数据缓冲器有一个处于直内部的两个数据缓冲器有一个处于直通方式，另一个受通方式，另一个受MCS-51的控制，此方式适用于只有一路模的控制，此方式适用于只有一路模拟量输出或几路模拟量非同步输出的情形；拟量输出或几路模拟量非同步输出的情形；双缓冲方式：数

15、据通过二个寄存器锁存后送入双缓冲方式：数据通过二个寄存器锁存后送入D/A转换电路，转换电路，执行两次写操作才能完成一次执行两次写操作才能完成一次D/A转换。此方式适用于多个转换。此方式适用于多个DAC0832同时输出的情形；同时输出的情形；直通方式：指两个寄存器都处于直通状态，如果使控制直通方式：指两个寄存器都处于直通状态，如果使控制DAC0832内部两个数据缓冲器始终导通，即和均为高电平，那内部两个数据缓冲器始终导通，即和均为高电平，那么么DI7DI0上信号便可直通地到达上信号便可直通地到达“8位位DAC寄存器寄存器”进行进行D/A转换，转换，DAC0832就可在直通方式下工作。直通方式适用

16、于连续就可在直通方式下工作。直通方式适用于连续反馈控制线路中，微机控制系统中很少使用。反馈控制线路中，微机控制系统中很少使用。 第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术D/A 转换器概述 8位串行接口D/A转换器芯片TLC5620 TLC5620C/I是带有缓冲基准输入端（高阻抗）的4路8位电压输出D/A转换器。采用单+5V电源供电，11位的命令字由8位数据、2个DAC选择位以及1个范围（RNG）位组成，器件具有上电复位功能以确保可重复启动。TLC5620的数字控制通过3线（three-wire）串行总线实现，数字通信协议支持SPI、Microwire标准。第第8章章单片机常用接口技术单

17、片机常用接口技术A/D 转换器概述 功能是把输入的模拟信号转换成数字信号 A/D转换器主要包括性能指标：分辨率（Resolution）：表示转换器对微小输入量变化的敏感程度，通常用转换器输出数字量的位数来表示，也称为精度。 转换速率(Conversion Rate)：指完成一次A/D转换所需要的时间。目前，常用的A/D转换集成芯片的转换时间约为几个s200s。 量化误差 (Quantizing Error) 由于AD的有限分辩率而引起的误差。模拟量-数字量的转换过程分为两步完成：第一步是先使用传感器将生产过程中连续变化的物理量转换为模拟信号；第二步再由A/D转换器把模拟信号转换成为数字信号。

18、第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术A/D 转换器概述 按转换原理来分，A/D转换器可分为四种：计数式A/D转换器、双积分式A/D转换器、逐次逼近式A/D转换器和并行式A/D转换器。目前最常用的是双积分式A/D转换器和逐次逼近式A/D转换器。 A/D转换的基本原理 第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术A/D 转换器概述 常用的并行接口A/D芯片有8位逐次逼近式的ADC0809、10位的TLV1578、12位的AD574A、16位的ADS8507等，双积分3位半(相当于11位)的MC14433、4位半(相当于11位)的TLC7135。 常用的串行接口A/D芯片有8位的TLC0

19、831、10位的TLC1543/TLV1572、12位的MAX1270、16位的ADS1110/AD7701等。 第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术A/D 转换器概述 并行A/D转换器芯片ADC0809 ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D转换器，采用CMOS工艺制成。 (a) 内部结构 (b) 引脚 图7-30 ADC0809内部结构及引脚第第8章章单片机常用接口技术单片机常用接口技术A/D 转换器概述 并行A/D转换器芯片ADC0809-工作过程首先确定A、B、C三位地址，决定选择哪一路模拟信号；使ALE端接受一正脉冲信号，使该路模拟信号经选择开关达到比较器的输入端；使START端接受一正脉冲信号，START的上升沿将逐次逼近寄存器复位，下降沿启动A/D