并行输入与输出

并行输入与输出第1页，共45页，2023年，2月20日，星期一学习目标：了解并行通信的基本概念；掌握键盘的基本组成及工作原理；掌握七段LED显示器的基本组成及工作原理。技能目标：能够正确在AT89S52外连接键盘和显示设备。能够灵活应用典型键盘、显示电路构成各种实际电路第2页，共45页，2023年，2月20日，星期一串行通信与并行通信第3页，共45页，2023年，2月20日，星期一项目一矩阵式键盘电路设计第一部分 项目要求设计一个4×4矩阵键盘与AT89S52接口电路。要求用查询法读取行列键盘键码，并将键码存入内部RAM32H单元。第4页，共45页，2023年，2月20日，星期一第二部分相关知识

在单片机应用系统中，经常使用简单的键盘和数码管显示电路作为系统的输入和输出，完成人机对话活动，即人机通道。实际上是单片机与键盘和数码管显示器的接口电路。键盘接口应有以下功能：键扫描功能，即检测是否有键闭合；键识别功能，确定被闭合键所在的行列位置；产生相应的键值功能；消除按键抖动功能。第5页，共45页，2023年，2月20日，星期一一、键盘工作原理

键盘是一组按键的集合，它是最常用的单片机输入设备，操作人员可以通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机通信。根据按键的识别方法分类，键盘有编码和非编码的两种。编码键盘是通过一个编码电路来识别闭合键的键码，如BCD码键盘、ASCII码键盘等；通过软件来识别键码为非编码键盘。第6页，共45页，2023年，2月20日，星期一由于非编码键盘的电路简单，可以方便地增减键的数量，因此在单片机应用系统中得到广泛的应用。1、按键电路和抖动的消除键盘中每个按键都是一个常开关电路。开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时有抖动。第7页，共45页，2023年，2月20日，星期一消除的办法：硬件—单脉冲触发器，即双稳态触发器或基本R-S触发器。软件—延时，用子程序2、键盘连接方式键盘可分为独立式和行列（矩阵式）两类。（1）独立式非编码键盘电路：见图4只按键分别接到89S52P1口的4条I/O线上。在没有键按下的情况下，

第8页，共45页，2023年，2月20日，星期一89S52第9页，共45页，2023年，2月20日，星期一由于上拉电阻的作用，P1.0~P1.3线上输入均为高电平。当有某键按下时，与其相连的I/O线将得到低电平，其他未按之键的输入线上，仍维持其原来的高电平输入。

这种键盘结构的优点是电路简单，编程简单；缺点是当键盘数较多时，要占用较多的I/O线。这种键盘结构可用程序去掉抖动。（2）非编码行列式键盘为了减少键盘与单片机接口时所占用I/O线的数目，在键数较多时，通常都将键盘排列成行列矩阵形式。第10页，共45页，2023年，2月20日，星期一即将I/O线的一部分作为行线，另一部分作为列线，按键设置在行线和列线的交叉点上。行列式键盘的数量为：行线数m乘以列线数n，即可组成m×n个按键的键盘。见图。这是一个4×4行列式键盘，按键数量为16个。矩阵式键盘接口处理的内容：●判断键盘中有无键按下的方法是：先向所有连接列线的I/O线输出0；然后，将连接行线的按键状态，由相应的I/O线读入累加器A中。有键按下时对应的行线，输入为0；没有键按下时对应的行线，输入为1。

第11页，共45页，2023年，2月20日，星期一X3第12页，共45页，2023年，2月20日，星期一●求键码的过程是：

依次从一条列线上输出低电平，然后检查各行线的状态。若都为1，说明闭合键不在该列；若有的行线为0，则说明闭合键在该列与为0的行线的交点上。由于每个按键所在的行号和列号不相同，所以，每个按键都按行列号赋予了一个键号。（键值）列Y3Y2Y1Y0行X3X2X1X01110E1110E1101D1101D1011B1011B0111701117第13页，共45页，2023年，2月20日，星期一键号：列×行EEEDEBE7DEDDDBD7BEBDBBB77E7D7B77键值N=行首键号+列号

3.编码键盘按键的处理过程处理程序分为：程序扫描方式和中断扫描方式。（1）程序扫描方式，即查询方式。在单片机应用系统中，对键盘的处理只是CPU工作的一部分。为了能及时发现有键按下，CPU要不断第14页，共45页，2023年，2月20日，星期一地调用键盘处理程序，对键盘进行扫描。这种CPU主动调用键盘处理程序的方式，称为程序扫描方式。程序控制扫描工作方式的工作过程与键盘扫描子程序。（Ⅰ）判断键盘上有无键按下。其方法为：D0~D3输出0000B（列线），读D4~D7状态（行线），若D4~D7为全“1”则键盘无键按下，若不全为“1”则有键按下。（Ⅱ）去除键的机械抖动影响：在判断有键按下后，软件延时一段时间（5~10mS）后再判断键盘状态，如果仍为有键按下状态，则认为有一个稳定的键按下，否则按照键抖动处理。第15页，共45页，2023年，2月20日，星期一（Ⅲ）判别闭合键的键号：对键盘的列线进行扫描，再相应地顺序读出D4~D7的可能状态。（Ⅳ）CPU对键的一次闭合仅作一次处理，采用的方法为等待键释放以后再将键号送入累加器A中。（2）中断扫描方式为了提高CPU的效率，可以让键盘工作在中断扫描方式。有键闭合，产生中断请求信号。消抖、求键号等工作由中断服务子程序完成。采用中断方式的键盘接口电路。第16页，共45页，2023年，2月20日，星期一89S52第17页，共45页，2023年，2月20日，星期一二、键盘接口控制方式1、判别键盘上有无键闭合；2、键盘去抖3、判别闭合键的键号；N=行首键号+列号4、判断闭合键是否释放。三、应用举例【例4.1】硬件连接如图所示，编程完成如下功能：按键按下后，对应的小灯亮，再按下，对应的小灯灭。第18页，共45页，2023年，2月20日，星期一89S52第19页，共45页，2023年，2月20日，星期一编程如下：KEY：MOVP1,#0FFH；灯全灭MOVP2,#0FFH；P2口为输入状态MOVA,P2；读键值，键按下相应位为0CPLA；取反，键按下相应位为1ANLA,#0FH；屏蔽高4位，保留低4位JZLRET；全零，无键按下，返回LCALLDEL20；非全零，有键按下，延时，软件去抖MOVA,P2；重读键值CPLA第20页，共45页，2023年，2月20日，星期一ANLA,#0FHJZLRET；全零，无键按下，返回

JBACC.0,K0；K0按下，转K0程序JBACC.1,K1；K1按下，转K1程序JBACC.2,K2；K2按下，转K2程序JBACC.3,K3；K3按下，转K3程序SJMPLRETK0：CPLP1.0；P1.0状态取反，小灯LED0亮变灭，灭变亮SJMPLRETK1：CPLP1.1；P1.1状态取反，小灯LED1亮变灭，灭变亮SJMPLRET第21页，共45页，2023年，2月20日，星期一K2：CPLP1.2；P1.2状态取反，小灯LED2亮变灭，灭变亮SJMPLRETK3：CPLP1.3；P1.3状态取反，小灯LED3亮变灭，灭变亮LRET：RETDEL20：MOVR7,#27H；延时20ms左右LOOP1：MOVR6,#0FFHLOOP2：DJNZR6,LOOP1DJNZR7,LOOP2RET第22页，共45页，2023年，2月20日，星期一第三部分项目实施

（一）硬件电路

图中P1.4~P1.7用于控制行线，P1.0~P1.3用于控制列线。行、列线通过上拉电阻接+5V，没有键按下时，被钳在高电平状态。通过发送扫描字确定键码，具体方法如下：

第23页，共45页，2023年，2月20日，星期一89S52+5VP1.05.1kW×4P1.7P1.6P1.5P1.4+5V5.1kW×4P1.3P1.2P1.1第24页，共45页，2023年，2月20日，星期一(1)由列线输出0，然后读入P1口的值存入内部RAM30H单元。(2)由行线输出0，然后读入P1口的值存入内部RAM31H单元。(3)把30H的低4位与31H的高4位的值相加存入累加器A。(4)最后判断累加器A的值，如果累加器A的数据全为1，说明无键按下，否则说明有键按下，且累加器A的数据就是被按下键的键值(程序中对累加器A取反，目的是用JNZ指令判断是否有键按下)。第25页，共45页，2023年，2月20日，星期一（二）参考程序键扫描程序如下：BOAD：LCALLBOADD JNZBOAD1；无键按下转BOAD LCALLDELAY；调延时子程序 AJMPBOAD；继续扫描键盘BOAD1：LCALLDELAY；消除键抖动(延时子程序略) LCALLBOADD；确认是否有键按下 JNZBOAD2 LCALLDELAY SJMPBOAD；转键扫描第26页，共45页，2023年，2月20日，星期一BOAD2： CPL A MOV 32H，A；取键值BOAD3： LCALL DELAY LCALL BOADD JNZ BOAD3；等待键松开B2： RET；返回；获取键值子程序BOADD： MOV P1，#0FH；置行线为0 MOV A，P1 MOV 30H，A第27页，共45页，2023年，2月20日，星期一MOV P1，#0F0H；置列线为0 MOV A，P1 MOV 31H，A ANL 30H，#0FH ；取列值MOV A，30HANL 31H，#0F0H；取行值ADD A，31H；行值加列值CPL A；A全0无键按下RET键盘扫描程序的运行结果是把闭合键的键码放在32单元中。

第28页，共45页，2023年，2月20日，星期一项目二字符显示第一部分 项目要求设计一个八位显示电路，要求8只数码管从左到右顺序显示1、2、3、4、5、6、7、8共8个字符；将内存10H、11H、12H、13H中存放的压缩BCD码显示出来。第29页，共45页，2023年，2月20日，星期一第二部分相关知识

单片机应用系统中使用的显示器主要有：发光二极管显示器（LED）；液晶显示器（LCD）；阴极射线管显示器（CTR）。一、发光二极管及LED显示器发光二极管第30页，共45页，2023年，2月20日，星期一LED显示器由发光二极管组成，不同的发光段亮，可组成不同字型，电流太大，耗电量大，电流太小，发光度不够，一般各管电流在10mA较合适。第31页，共45页，2023年，2月20日，星期一7段LED字型码（段码）显示字形habcdefg共阳极段选码共阴极段选码0123456789ABCDEF“灭”110000001

11110011

01001001

01100001

00110101

00100101

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01000011

00001101

000111011111111C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88H83HC6HA1H86H8EHFFH3FH06H5BH4FH06H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H00H第32页，共45页，2023年，2月20日，星期一LED显示器接口

LED显示器用于显示工业控制参数、过程状态。

1.LED数码管

共阴极LED和共阳极LED

当LED字段引线与数据线连接，每个显示字形对应一个字形码。COM

P1.0～1.789S52afbge

cdhabhabhCOMD7D6D5D4D3D2D1D0hgfedcba

第33页，共45页，2023年，2月20日，星期一显示程序任务：1)设置显示缓冲区，存放待显示数据。2)显示译码：程序存储器中建立字形码常数表，查表得出对应数据的字形码。3)输出显示：输出字形码到显示端口。例： MOVDPTR，#WTAB；指向字形码表首地址 MOVA，@R0 ；取显示缓冲区中数据 MOVCA，@A+DPTR；查表显示译码 MOVP1，A ；输出显示 … WTAB：DB 3FH，06H，5BH；字形码表 … COM

P1.0～1.789S52afbge

cdhabh第34页，共45页，2023年，2月20日，星期一二、七段LED显示器工作原理

LED显示器有静态显示和动态显示两种方式1.静态显示器多位LED分别用一组8位字段口，各位LED公共端接地，分别输出显示不同字形。

abhCOMafbge

cdh

abhCOM

abhCOM第35页，共45页，2023年，2月20日，星期一在AT89S52的串行口上扩展多片串行输入并行输出的移位寄存器74LS164作为静态显示器接口，图中给出了8位共阳极静态显示器的逻辑接口。设要显示的数据放在78H-7FH中。89S52第36页，共45页，2023年，2月20日，星期一静态显示程序如下：DISPLAY：MOVR7，＃8；8位显示计数器MOVR0，＃78H；78H-7FH为显示器缓冲区MOVDPTR，＃TABLE；显示字形码表首地址LOOP1：MOVA，＠R0；取出要显示的数据INCR0；指向缓冲区下一地址MOVCA，＠A＋DPTR；取出显示字形码MOVSBUF，A；送出该LED上的字形码第37页，共45页，2023年，2月20日，星期一LOOP2：JNBTI，LOOP2；输出完否？CLRTI；完，清发送中断标志DJNZR7，LOOP1；8位显示未完，继续RETTABLE：DB0C0H，0F9H，0A4H，0BH，99HDB92H，82H，0FBH，80H，90HDB88H，83H，0C6H，0A1H，86HDB8EH，0FFH；F，暗第38页，共45页，2023年，2月20日，星期一2.LED动态显示动态显示方式是各位数码管的a~

h端分别连在一起，并与单片机系统的一个I/O口相连。从该I/O口输出显示代码。每只数码管的共阴极端或共阳极端则与另一个I/O口相连，控制该位的点亮。每一时刻，只有一位数码管被点亮，各位之间，依次轮流被点亮，对每位来说，每隔一段时间点亮一次。

利用发光二极管的余辉和人眼的驻留效应，并通过适当调整每位数码管点亮的时间和时间间隔，便可以得到稳定的显示输出。

在单片机系统应用中，广泛采用动态显示方式。

第39页，共45页，2023年，2月20日，星期一第40页，共45页，2023年，2月20日，星期一

第三部分项目实施

（一）硬件电路分析

P1口输出与对应显示位的关系

端口P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7位码01H02H04H08H10H20H40H80H数码管L1L2L3L4L5L6L7L8第41页，共45页，2023年，2月20日，星期一89S52第42页，共45页，2023年，2月20日，星期一（二）程序清单