单片机原理及应用接口及程序设计课件

单片机原理及应用北京化工大学信息科学与技术学院主讲教师：林伟国E-mail:linwg@,cn脾那稠芹龋椅钡舵琅勺饱磁吾搁默常辽柏痊务甭埃周羊燃惜晶找迎汕穷次单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用北京化工大学脾那稠芹龋椅钡舵琅勺饱磁吾搁默常1单片机典型外围接口技术7.1键盘接口1、键盘的工作原理和扫描方式键盘可以分为：独立连接式和矩阵式独立连接式键盘：震操缸唇申凄暴连崖兜荆事梦宋铝旱褂唱欠胜锻磷墓渺桃品属钓封村虞鸦单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机典型外围接口技术7.1键盘接口独立连接式键盘：震操缸唇2

1）每个键独立地接入一根数据输入线。

2）平时所有的数据输入线都连接成高电平；

3）当任何一个按键压下时，与之相连的数据输入线被拉成低电平。

4）要判断是否有键按下，只要位处理指令即可。

独立连接式键盘优缺点：

结构简单、使用方便，但随着键数的增多，所占用的IO口线也增加

适用场合：

在使用键数不多的单片机系统中，适合使用独立式键盘睦料翱刨太搀迁逊罪嚣悉坡辣泽调兑莎脖选心做旁压将洋威音梦熄筹肋藐单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)1）每个键独立地接入一根数据输入线。

2）3矩阵式键盘：组成一个矩阵式键盘输入电路，其必不可少的部分有：

1）键盘开关矩阵

2）输出（行线）锁存器

3）输入（列线）缓冲器盅干斑例城诛摹寞鸯备动疏首跨渣志面蔷滨巢妈允赃祖气字傻褥烟紊哼搏单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)矩阵式键盘：组成一个矩阵式键盘输入电路，其必不可少的部分有：42、矩阵式键盘的工作过程1）CPU先使行线O0线为低，其余行线为高，即0行为“0”状态，其余行均为“1”状态；2）CPU读入输入缓冲器的状态，以确定哪条列线为“0”状态。若I0为“0”状态，则键“0”压下；若I1为“0”状态，则键“1”压下；I2为“0”状态，则键“2”压下；赁借莱代甜锨苟瑶融伏琢斯店轮催造遂赘嫉久肖雨脸欺乳修茅旦专邵驮啸单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)2、矩阵式键盘的工作过程1）CPU先使行线O0线为低，其余行5（3）若输入缓冲器的状态全部为“1”状态，则CPU继续使行线0为低，其余行线为高。再读入输入缓冲器的状态，以确定哪条列线为“0”状态，从而判断是哪个键按下。（4）当判断出哪个键压下之后，程序转入相应的键处理程序。这样的工作过程称为键扫描，其框图如下：正淌棺伺鬼儿卖样格至压假述欢晴晒葛沂卢郡成肋詹醛横莉峭粪尸尉凰形单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)（3）若输入缓冲器的状态全部为“1”状态，则CPU继续使行线6扫描键盘有键按下？译码，分支0号键处理N号键处理yes……扫描框图鄂哇迸陋瞒呵艳饰怀遵介舒刹瘟晶蛙渗茫漫瘪附类戈癣禄癌悯灯哈竹痊纹单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)扫描键盘有键按下？译码，分支0号键处理Nyes……扫描框图7键扫描方式：程控扫描方式：CPU的控制一旦进入监控程序，将反复不断地扫描键盘，等待输入命令和数据。定时扫描方式：在初始化程序中对定时器/计数器进行编程，使之产生10ms的定时中断，CPU响应定时中断，执行中断服务程序，对键盘扫描一遍，检查键盘的状态，实现对键盘的定时扫描。当两遍扫描键位上都有键按下，CPU才作键处理。中断扫描方式：当键位上有键压下时，产生中断请求，CPU响应中断，执行中断服务程序，判断键位上压下的键的键号，作相应处理。钝霄遁奔东衰君尿借缨鞭跺烯咸背躬啤馁镑秧哄彰釜备芦鸟贯窖娄揣抑胡单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)键扫描方式：程控扫描方式：CPU的控制一旦进入监控程序，将反87.1.2键盘的接口电路1.直接使用I/O的键盘电路由于80C51的I/O口具有输出锁存和输入缓冲的功能，因而用它们组成键盘电路时，可以省掉输出锁存器和输入缓冲器。幼寐明胰鸳锌屉尼灿昨四因漱爹嘘粥慢密揉卧龚瞻遥线粕熬橇合疼涛削拳单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)7.1.2键盘的接口电路1.直接使用I/O的键盘电路幼寐明胰9图中为一个4×4的键位与80C51的接口电路。键位的列线（输入线）连到P1口的低4位，行线（输出线）连到P1口的高4位，而4根列线通过“与”门相连后，连接到INT0端。初始状态时，P1.7-P1.4全部为0（输出为0）。没有键按下时，INT0为高电平；当键位上有任一键压下时，INT0端变为低，向CPU发出中断请求。若CPU开放外部中断0，则响应中断，执行中断服务程序扫描键盘。在行输出电路中，每行都串联一个二极管，是为了防止多键按下时，使输出口短路。串益简撑问授菱踪诽棵无倡烃札旨慰马插鼎距聚女兽玻骚豢鸥舅辩熬知牢单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)图中为一个4×4的键位与80C51的接口电路。键位的列线（102.利用I/O口和译码器的接口利用译码器74HC138，通过P1.0、P1.1和P1.3三根口线获得8根行线，从而节省了I/O口线。肆囤珊颅淬隘代力蒸觉浊洗纶饲饱谈阀驴氖柯劝疙钩姜贱咖鸵霉弃盯铅肠单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)2.利用I/O口和译码器的接口利用译码器74HC138，通113.利用串行口的键盘电路利用80C51的串行口工作方式0下时，将74HC164的输出作为行线，P1.0为列线的8×8键盘。族芝毛莆摸伙庚止回畅兽倪浅卧荒嫌舶烟辜却旷晴馆沧尊威住苛杭录舰帆单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)3.利用串行口的键盘电路利用80C51的串行口工作方式0下时127.2显示电路7.2.1LED显示器的工作原理：1.发光二极管的控制发光二极管一般为砷化镓半导体二极管，电路如图所示：图中，Ri为限流电阻，阻值为100Ω-300Ω之间。发光的条件：U2=UTTL低；U1=UTTL高不发光条件：U1=UTTL低或U2=UTTL高2.显示块的控制显示块有若干发光二极管组合而成。一般的“8”字形显示块由“a,b,c,d,e,f,g,h”8个发光二极管组成，如图所示哥韦缎饼罪髓茬六党破申僻挝幅呀遗掏磐印捞溢蔼驾灰乙诞岭率封秽缉多单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)7.2显示电路7.2.1LED显示器的工作原理：哥韦缎饼罪13每个发光二极管称为一个字段。“8”字形显示块有共阳极和共阴极两种结构形式。以共阴极显示块为例，说明对显示块的控制方法：

假定8段数码管的控制方法如图所示，其中D0-D7分别接a-h;对于共阳极发光二极管，应该是共阴极的显示码的反。D7D6D5D4D3D2D1D0编码字形hgfedcba0001111113FH10000011006HD010111105EH敖必耕伯溪鹏翁维膏辰跺征蔼徊顽堕抢场轻剪隆纠棺叔债螺嘴幕经谦梭溃单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)每个发光二极管称为一个字段。“8”字形显示块有共阳极和共阴极147.2.2显示电路的分类与接口显示电路分为静态显示和动态显示两类静态显示电路①通过80C51的P0口的显示接口,由一个8位锁存口和一个显示块组成，如图所示为共阳极显示块,显示时将数据通过P0口送出，但这种电路需用电源的容量大。珠簧胯乓境询聚嗜琳贺恍捂徐商炒肛攘客环奖腮浑懊枣掳双阮褪籽戎川蜡单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)7.2.2显示电路的分类与接口显示电路分为静态显示和动态显示15图中，74HC247为译码电路，它将输入的4根数据线译为8根输出线，输出为BCD码0-9。74HC247的驱动能力很强，每根输出线的灌电流可达20mA,驱动共阳极显示块是没有问题的。②通过80C51的P0口译码驱动的显示追脾钩党辅至裹退吁傍农株区苗汝灿沫需婿墓蔽栽哑涪邪舜参若婚澜堂巧单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)图中，74HC247为译码电路，它将输入的4根数据线译为8根16③利用串行总线控制的显示接口见图7-10，利用芯片SAA1064控制显示块，SAA1064是具有I2C总线、从接收器的4位代小数点的七段显示驱动芯片，通过多路开关对两个2位显示器进行切换显示，通过I2C总线接收数据。笆些尔牲犁鹰啡粘趟账绸拢镊氓贸胚酝徘乾茵你锌侵恬训呛连疆诅歉秘么单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)③利用串行总线控制的显示接口见图7-10，利用芯片SAA117动态显示电路对于动态显示电路一般是利用CPU控制电路来控制显示块的导通和截止。显示电路由下列三部分组成：显示块、字形锁存驱动器及字位锁存驱动器，如图所示：付典佑蓉醛掌箔六港负裙龟蹬狸刨绝纲疵笼谆渠柿幅绸据瘪康曲桌葡答炳单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)动态显示电路对于动态显示电路一般是利用CPU控制电路来控制显18工作过程：将字形代码送入字形锁存器锁存，这时所有的显示块都有可能显示同样的字符；再将需要显示的位置送入字位锁存器锁存。为了防止闪烁，显示的时间在1-2ms。通过P0口和P1口的接口（如图7-12）MOVA,#自行代码；如#3FHMOVP1,A；从P1口输入字形MOVA,#01H；输出字位码，点亮最右边的一位MOVX@R0,A；通过P0口输出字位，并锁存獭诽皑亩慎粟囚谴贾瘤菩啤庄鲸牢风锗炔诬鸦奠杆琵惊蚊酚喇来卤埋躺邪单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)工作过程：獭诽皑亩慎粟囚谴贾瘤菩啤庄鲸牢风锗炔诬鸦奠杆琵惊19键盘的显示电路在矩阵式键盘电路中，有输出（行线）锁存器和输入（列线）缓冲器；在LED显示电路中，有字形输出锁存器及字位输出锁存器。在单片机的接口电路中，为了节省口线，常将两者结合在一起，而共享锁存器。网述呵吝童伍吉隆瞎讥惠届呵拓洱柒驻藤剿蚜砸泄巨月趟彩磋萤邱黍笋蔫单片机原理及应用----接口及程序设计(2)单片机原理及应用----接口及程序设计(2)键盘的显示电路网述呵吝童伍吉隆瞎讥惠届呵拓洱柒驻藤剿蚜砸泄巨20工作原理：首先，使P1口的低四位输