微机接口与编程常用外围设备及接口

1、常用外围设备及接口基本知识外围设备的功能信息格式转换人机交互功能 保存信息 与各个应用领域结合 外围设备的分类n输入设备 n输出设备 n外存设备 n通信设备 n其他设备 键盘 键盘及其接口接触式键的基本结构1编码键盘 编码键盘采用硬件编码电路来实现键的编码，每按下一个键，键盘便能自动产生按键代码。编码键盘主要有BCD码键盘、ASCII码键盘等类型。编码键盘的响应速度快；但它以复杂的硬件结构为代价，并且其硬件的复杂程度随着键数的增加而增加。2非编码键盘及接口非编码键盘仅提供按键的通或断状态，按键代码的产生与识别由软件完成。即当按某键以后并不给出相应的ASCII码，而提供与按下键相对应的中间代码，

2、然后再把中间代码转换成对应的ASCII码。其硬件部分比编码键盘要简单的多，但非编码键盘的响应速度不如编码键盘，它通过软件编程可为键盘中某些键的重新定义提供更大的灵活性，因此得到广泛地使用。常用的非编码键盘有线性键盘和矩阵健盘。线性健盘就是一个按键对应一根输入线，每根输入线接到微机输入口的一位上，有多少个按健，就需要有多少根输入线。显然，这只适合需要键不多的简单应用场合。通常要为每一健编一段相应子程序以定义解释此键的含义。每次只允许一个键按下并被识别。获取相应的行号和列号获取相应的行号和列号键的识别逐行扫描法 逐行扫描88键盘键盘扫描程序处理的步骤：查询按键首先由CPU对输出端口的各位置“0”，

3、即使各行全部接地，然后CPU再从输入端口读入数据。若读入的数据全为“1”，表示无键按下；只要读入的数据中有一个不为“1”，表示有键按下。接着要查出按键的位置。查询按键位置CPU首先使X0=0，X1X7全为“1”，读入Y0Y7，若全为“1”，表示按键不在这一行；接着使X1=0，其余各位为全“1”，读入Y0Y7直至Y0Y7不全为“1”为止，从而确定了当前按下的键在键盘矩阵中的位置。确定位置码得到的行号和列号表示按下键的位置码。2行列扫描法行列扫描法在扫描每一行时，读列线，若读得的结果为全在扫描每一行时，读列线，若读得的结果为全“1”，说明没有键按下，说明没有键按下，即尚未扫描到闭合键；若某一列为低

4、电平，说明有键按下，而且行号即尚未扫描到闭合键；若某一列为低电平，说明有键按下，而且行号和列号已经确定。然后用同样的方法，依次向列线扫描输出，读行线。和列号已经确定。然后用同样的方法，依次向列线扫描输出，读行线。如果两次所得到的行号和列号分别相同，则键码确定无疑，即得到闭如果两次所得到的行号和列号分别相同，则键码确定无疑，即得到闭合键的行列扫描码。合键的行列扫描码。3抖动干扰的消除抖动干扰的消除由于机械触点的弹性振动，按键在按下时不会马上稳定地接通而在弹由于机械触点的弹性振动，按键在按下时不会马上稳定地接通而在弹起时也不能一下子完全地断开，因而在按键闭合和断开的瞬间均会出起时也不能一下子完全地

5、断开，因而在按键闭合和断开的瞬间均会出现一连串的抖动，这称为按键的抖动干扰，其产生的波形如图所示，现一连串的抖动，这称为按键的抖动干扰，其产生的波形如图所示，当按键按下时会产生前沿抖动，当按键弹起时会产生后沿抖动。当按键按下时会产生前沿抖动，当按键弹起时会产生后沿抖动。 按键抖动波形 去抖动的方法通常有两种去抖动的方法通常有两种: 硬件法硬件法用单稳态电路消除机械抖动的影响用单稳态电路消除机械抖动的影响用傍路电容减小机械抖动的影响用傍路电容减小机械抖动的影响 软件法软件法中断方式时，在中服程序的开始关中断中断方式时，在中服程序的开始关中断查询方式时，用延时的方法获得键的稳定值查询方式时，用延时

6、的方法获得键的稳定值显示器及其接口LED显示器及其接口1LED基本工作原理最简单的数字显示采用七段LED数码管，单片机、单板机、控制系统及数字化仪表等都常用LED作为显示输出，LED的主要部分是发光二极管，如图所示。 LED数码管abcdefghnLED 数码管（发光二级管组合）数码管（发光二级管组合）。（a）共阳极LED （b）共阴极LED两种类型LED共阳极段码表共阴极段码表n七段数码管段码表七段数码管段码表显示字符显示字符 h g f e d c b a 共阳码共阳码 共阴码共阴码 01 1 0 0 0 0 0 0 C0H3FH11 1 1 1 1 0 0 1 F9H06H21 0 1

7、0 0 1 0 0 A4H5BH31 0 1 1 0 0 0 0 B0H4FH41 0 0 1 1 0 0 1 99H66H51 0 0 1 0 0 1 0 92H6DH61 0 0 0 0 0 1 0 82H7DH71 1 1 1 1 0 0 0 F8H07H81 0 0 0 0 0 0 0 80H7FH91 0 0 1 0 0 0 0 90H6FHE1 0 0 0 0 1 1 0 86H79HabcdefghSTBEOP2LED显示器接口LED显示器可通过8255A连接到系统总线，完成接收来自CPU的七段代码。由于8255A端口为8位，故悬空1位。一般LED某段发光时通过的电流在10mA2

8、0mA之间，在采用共阴极结构时，阴极接地，阳极加驱动电路。驱动电路可由三极管构成，也可由小规模集成电路构成，如芯片7407。 （1）译码方法 当把1位16进制数或BCD码在LED上显示时，需将其转换位LED段码，这就需要译码。常用的译码方法有两种：硬件译码和软件译码。一位LED显示器接口硬件译码硬件译码采用专用芯片（如7447）来实现对BCD译码。7447有4位输入，7位输出，译码过程如图所示。、 采用7447译码的LED软件译码软件译码利用汇编语言的利用汇编语言的XLAT指令，实现对段码的译码。程序段如下：指令，实现对段码的译码。程序段如下：DATA SEGMENTVAR DB 9；要显示的

9、数字；要显示的数字LEDTABLE DB 40H,79H,24H,30H,19HDB 12H,02H,78H,00H,10H；段码表；段码表DATA ENDSDISP:MOV BX,OFFSET VAR MOV AL,BX ；取要显示的数字；取要显示的数字 MOV BX,OFFSET LEDTABLE ；段码表首地址；段码表首地址 XLAT；将数字转换要显示的段码；将数字转换要显示的段码 MOV DX,PORT；将段码送；将段码送LED端口，端口，PORT为端口号为端口号 OUT DX,AL（2）显示器接口）显示器接口LED显示器有静态显示和动态显示两种接口。显示器有静态显示和动态显示两种接口

10、。静态显示静态显示静态显示指当前显示器显示某个字符时，该显示器的发光二极管恒静态显示指当前显示器显示某个字符时，该显示器的发光二极管恒定地导通或截止，直到送入新的显示码为止。如在共阴极结构下，显示定地导通或截止，直到送入新的显示码为止。如在共阴极结构下，显示字符字符1，则，则b、c恒定导通，其余各段恒定截止。此种显示方式的每一位恒定导通，其余各段恒定截止。此种显示方式的每一位数字都需要一个数字都需要一个8位的触发器来驱动，如图为位位的触发器来驱动，如图为位LED数码显示电路。数码显示电路。LED静态驱动电路 【例】根据图【例】根据图9-10的的LED静态驱动电路，编写程序实现静态驱动电路，编写

11、程序实现在在LED上显示上显示000F字符。设字符。设8255片选地址范围是片选地址范围是218H21BH。程序设计如下：程序设计如下：DATA SEGMENT LEDTABLE DB 40H,79H,24H,30H,19H DB 12H,02H,78H,00H,10H DB 08H,03H,46H,21H,06H,0EH；段码表；段码表DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AL,80H；8255控制字控制字10000000B，A、B口方式口方式0，输出，输出 MOV DX,21B

12、H OUT DX,AL；写；写8255控制字控制字 MOV BX,OFFSET LEDTABLE MOV CX,10H MOV SI,0 LOP: MOV AL,3FH MOV DX,218H OUT DX,AL；通过；通过A口向第一个口向第一个LED送送0的段码的段码 MOV AL,BXSI MOV DX,219H OUT DX,AL；通过；通过B口向第二个口向第二个LED送送0F的段码的段码 INC SI LOOP LOPCODE ENDSEND START动态显示动态显示动态显示是指按位轮流点亮各位显示器。实际上是轮流扫描显示器的动态显示是指按位轮流点亮各位显示器。实际上是轮流扫描显示器

13、的各位。只要扫描的频率合适，就能得到稳定的显示。动态显示适合多各位。只要扫描的频率合适，就能得到稳定的显示。动态显示适合多位位LED显示，可通过两个并行口即可实现，方法是将各个显示位的段显示，可通过两个并行口即可实现，方法是将各个显示位的段选线并联在一起，可由一个选线并联在一起，可由一个8位位I/O口控制，而各个显示位的公共端分口控制，而各个显示位的公共端分别由对应位选线控制，并接入另一个别由对应位选线控制，并接入另一个I/O口，实现各个位分时选通。口，实现各个位分时选通。LED动态驱动电路n动态扫描法编程（共阴连接） 数据段定义数据段定义DATA SEGMENT DISDAT DB 17，1

14、4，18，18，0，2 DISTAB DB 3FH，06H，5BH， DB 79H，71H，73H，76H，38HDATA ENDS 代码段编程代码段编程 CODE SEGMENT ASSUME CS：CODE，DS：DATA MAIN: MOV AX，DATA MOV DS，AX 程序正文程序正文 MOV AH，4CH INT 21H CODE ENDS END MAIN 程序正文程序正文 BEG：LEA DI，DISDAT ；获得要显示字符的表偏指针；获得要显示字符的表偏指针 MOV CL，11011111B ；6 位位 LED 管最左位选显示管最左位选显示 DIS1：MOV AL，DI

15、；表偏值送；表偏值送 AL LEA BX，DISTAB ；表首值送；表首值送 BX XLAT ；查表值送；查表值送 AL OUT SEGPORT，AL ；输出段码数据；输出段码数据 MOV AL，CL OUT BITPORT，AL ；输出位码数据；输出位码数据 CALL DELAY CMP CL，11111110B ；逐位显示比较；逐位显示比较 JZ BEG ；循环显示；循环显示 INC DI ROR CL，1 JMP DIS1 ；逐位显示；逐位显示 n段线电流的限止 发光二级管的管压降为发光二级管的管压降为 0.7 V 过大电流将烧毁发光二级管过大电流将烧毁发光二级管 限流电阻小，流经电流大

16、，限流电阻小，流经电流大，LED 太亮太亮 限流电阻大，流经电流小，限流电阻大，流经电流小，LED 不亮不亮注：注：PDA 设备用电池不应让设备用电池不应让 LED 太亮，太亮， 选用高亮度发光选用高亮度发光 LED.普通的发光二极管电流在普通的发光二极管电流在510mA就可点亮。就可点亮。 n位线电流的驱动 若位输出口吸收电流够无需加驱动器若位输出口吸收电流够无需加驱动器 若位输出口吸收电流不够加驱动器若位输出口吸收电流不够加驱动器 小电流控制基结获得集电结大电流小电流控制基结获得集电结大电流 集电极开路完成电流驱动集电极开路完成电流驱动注：模拟电路中的电压放大与电流放大注：模拟电路中的电压

17、放大与电流放大CRT显示器及其接口简介1CRT显示器的主要性能指标显示器的主要性能指标（1）点距）点距点距是指屏幕上两个相邻的同色荧光点之间的距离。点距是指屏幕上两个相邻的同色荧光点之间的距离。（2）行频和场频）行频和场频行频又称水平扫描频率，是电子枪每秒在屏幕上扫描过的水平线条行频又称水平扫描频率，是电子枪每秒在屏幕上扫描过的水平线条数，以数，以KHz为单位。为单位。（3）视频带宽）视频带宽视频带宽是表示显示器显示能力的一个综合性指标，以视频带宽是表示显示器显示能力的一个综合性指标，以MHz为单为单位。位。视频带宽水平分辨率视频带宽水平分辨率垂直分辨率垂直分辨率刷新率刷新率（4）最高分辨率）

18、最高分辨率最高分辨率是定义显示器画面解析度的标准，由每帧画面的像素数最高分辨率是定义显示器画面解析度的标准，由每帧画面的像素数决定，以水平显示的像素个数决定，以水平显示的像素个数水平扫描线数表示。水平扫描线数表示。（5）刷新率）刷新率刷新率指的是显示器每秒钟重画屏幕的次数，刷新率越高，意味着刷新率指的是显示器每秒钟重画屏幕的次数，刷新率越高，意味着屏幕的闪烁越小，对人眼睛产生的刺激越小。屏幕的闪烁越小，对人眼睛产生的刺激越小。（6）屏幕尺寸）屏幕尺寸指屏幕对角线长度。指屏幕对角线长度。2CRT显示原理光栅扫描示意3显示器分类显示器分类 CRT显示器可分为字符显示器、字符显示器可分为字符显示器、

19、字符/图形显示器。从本质上来图形显示器。从本质上来看，字符和图形显示信息的方法是一致的，均采用点阵方式。在电子束看，字符和图形显示信息的方法是一致的，均采用点阵方式。在电子束扫描显像管时，对应在荧光屏上那些构成字符或图形的点，被电子束激扫描显像管时，对应在荧光屏上那些构成字符或图形的点，被电子束激励发光。所以，无论字符显示，还是图形显示，都是在显示器上产生图励发光。所以，无论字符显示，还是图形显示，都是在显示器上产生图形信息。形信息。 另外，另外，CRT显示器根据颜色分为单色和彩色两大类。当前使用显示器根据颜色分为单色和彩色两大类。当前使用的主要是彩色显示器。的主要是彩色显示器。CRT显示器根

20、据其显示原理又分为荫罩式显示器根据其显示原理又分为荫罩式CRT和和电压穿透式电压穿透式CRT，其中荫罩式，其中荫罩式CRT最常见。最常见。4.显示接口卡显示接口卡在在PC系列微机中，显示系统包括显示器和显示接口卡两部分。显系列微机中，显示系统包括显示器和显示接口卡两部分。显示接口卡也称图形适配卡、视频适配卡、显示适配卡等。显示适配示接口卡也称图形适配卡、视频适配卡、显示适配卡等。显示适配卡被用作中央处理器与显示器之间的接口电路，它们都以插件板的卡被用作中央处理器与显示器之间的接口电路，它们都以插件板的形式安装在形式安装在I/O通道插座上，完成从通道插座上，完成从CPU数据到屏幕图形信息转换数据

21、到屏幕图形信息转换工作，显示器只是简单地显示来自显卡的信号。工作，显示器只是简单地显示来自显卡的信号。LCD显示器简介显示器简介液晶显示器液晶显示器LCD（Liquid Crystal Display）是一种非发光性的显示）是一种非发光性的显示器件，是通过对环境光的反射或对外加光源加以控制的方式来显示图像。器件，是通过对环境光的反射或对外加光源加以控制的方式来显示图像。 液晶显示器以液晶材料为基本组件。液晶是介于固体与液体之间，具液晶显示器以液晶材料为基本组件。液晶是介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物。分子按一定方向整齐排列的液晶，在有规则性分子排列的有机化合物。分子按一定方向

22、整齐排列的液晶，在有电流通过或者电场有改变时，晶体会改变排列方式从而产生透光度的有电流通过或者电场有改变时，晶体会改变排列方式从而产生透光度的差别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。差别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。1液晶显示器分类液晶显示器分类根据驱动方式可分为静态驱动、无源矩阵驱动（又称为被动式矩根据驱动方式可分为静态驱动、无源矩阵驱动（又称为被动式矩阵）和有源矩阵（又称为主动式矩阵）。阵）和有源矩阵（又称为主动式矩阵）。具有功耗低，显示信息大，寿命长和抗干扰能力强等优点，已得到广泛应用。具有功耗低，显示信息大，寿命长和抗干扰能力强等优点，已得到广泛应用。显示方式n字符模式段形方式字符方式点阵方式 字符模式LCD是点阵型液晶显示器，专门用来显示字母,数字，符号等。n图形模式n由于LCD的控制需专用的驱动电路，并且控制较