单片机接口技术

1、人机接口 键盘接口 显示器接口 模拟量输入/输出接口 D/A转换接口 A/D转换接口 通信接口,第章单片机接口技术,本章内容,Single Chip Microcomputer,1实训目的 （1）利用单片机定时器中断和定时器计数方式实现秒、分定时。 （2）通过LED显示程序的调整，熟悉8051与LED的接口技术，熟悉LED动态显示的控制过程。 （3）通过键盘程序的调整，熟悉矩阵式键盘的接口技术，熟悉键盘扫描原理。 （4）通过阅读和调试简易秒表整体程序，学会如何编制含LED动态显示、键盘扫描和定时器中断等多种功能的综合程序，初步体会大型程序的编制和调试技巧。,实训1简易秒表的制作,PC机除了主机

2、以外还需要哪些部分呢？,单片机电路有时候也需要键盘、显示等外设。,3实训流程图,ORG0000H AJMPMAIN ORG000BH AJMPCONT ；主程序 ；初始化程序 MAIN：MOVTMOD，#61H；置T0方式1定时，T1方式2计数 MOVTH0，#3CH；T0置初值 MOVTL0，#0B0H MOVTH1，#0C4H；T1置初值 MOVTL1，#0C4H MOV20H，#00H；60秒计数单元置初值 MOV21H，#14H ；50ms计数单元置初值 MOVSP，#3FH；堆栈指针置初值 MOVR2，#08H；LED待显示位数送R2 MOVR0，#30H ；显示缓冲区首址送R0 S

3、TAR：MOVR0，#00H；显示缓冲区清零 INCR0 DJNZR2，STAR CLRA；累加器清零,3实训程序,注:其它子程序参考教材,4. 实训分析与总结,例5.4与本实训相比，二者均是秒表，但差别较大。前者采用发光二极管显示，后者采用七段码LED（俗称数码管），后者显示更直观；前者计时采用软件延时，后者采用定时器中断，后者更准确；前者功能单一，程序一旦开始运行，中间过程无法控制，后者功能齐全，可随时启动、停止、清零，后者智能化程度更高。综上所述，后者更实用。,7.1 键盘接口,按键的特点及输入原理 独立式按键 矩阵式按键,按键的特点及输入原理,按键的分类： 触点式：机械；无触点式：电气

4、 键输入原理： 通过按键的接通与断开，产生两种相反的逻辑状态 低电平“0”与高电平“1”。 键功能的实现： 对于一组键或一个键盘，需通过接口电路与单片机相连。可采用查询或中断方式测试有无键按下，再确定是哪一个键按下，将该键号送入累加器ACC，然后判断是数字键还是功能键，若是数字键，则将键号对应的数字送入相关输入缓冲区；若是功能键，则通过跳转指令转入执行该键的功能程序，执行完后再返回主程序。,键盘接口需要解决的问题,是否有键按下,按键识别：,键抖动及消除：,机械按键抖动时间在5ms10ms之间,硬件方案双稳态去抖电路,软件方案延时10ms20ms后再次判断,消除方法：,求键号,独立式按键,接口电

5、路：,特点：一线一键，按键识别（编程）简单；但占用较多口线，适合8键以下使用。,例1：用P1口检测三个按键的状态并完成相应的功能,解：,资源分配： 用P1口的低3位检测3个按键的输入，为1则表示按键没有按下，为0则表示相应按键被按下。,流程图：,ORG 0000H KB: MOV P1,#0FFH MOV A,P1 CPL A ANL A,#0FH JZ KB LCALL D10MS MOV A,P1 CPL A ANL A,#0FH JZ KB CJNE A,#01H,KB01 LCALL PGM1 SJMP KB KB01:CJNE A,#02H,KB02 LCALL PGM2 SJMP

6、KB KB02:CJNE A,#04H,KB LCALL PGM3 SJMP KB END,编程：按三个按键中的任一键都对应一个特定功能。,矩阵式按键,关键：如何判断键号？,接口电路：,特点：按键识别应采用扫描法或线路反转法 编程较为复杂，节省口资源，8键以上使用,键盘扫描子程序一般包括以下内容： 1.判别有无键按下； 2.扫描获取闭合键的行、列值； 3.用计算法或查表法得到键值； 4.判断闭合键释放否，如没释放则继续等待； 5.保存闭合键号。,键按下/释放判断,KS： MOV A，#00H MOV P1，A ；全扫描字#00H送P1口 MOV P1，#0FH MOV A，P1 ；读入P1口状

7、态 CPL A ；变正逻辑，高电平表示有键按下 ANL A,#0FH ；取低4位 RET ；返回，A0表示有键按下,按键识别扫描法,流程： 当第0列处于低电平时，逐行查找是否有行线变低，若有，则第0列与该行的交叉点按键按下；若无，则表示第0列无键按下，再让下一列处在低电平，依此循环，这种方式称为键盘扫描。 键号=行首键号（0、4、8、12）+列号（0、1、2、3）,原理： 在某一时刻只让一条列线处于低电平，其余列线均处于高电平，则当这一列有键按下时，该键所在的行电平将会由高电平变为低电平，可判定该列相应的行有键按下。,例2：键盘扫描程序,SERCH: MOV R2,#0EFH MOV R3,#

8、00H LINE0: MOV A,R2 MOV P1,A MOV A,P1 JB ACC.3,LINE1 MOV A,#00H AJMP TRYK LINE1: JB ACC.2,LINE2 MOV A,#04H AJMP TRYK LINE2: JB ACC.1,LINE3 MOV A,#08H,AJMP TRYKLINE3: JB ACC.3,LINE4 MOV A,#0CH AJMP TRYKLINE4: INC R3 MOV A,R2 RL A JNB ACC.0,BACK MOV R2,A AJMP LINE0 TRYK: ADD A,R3BACK: RET,定时扫描方式,定时扫描方

9、式就是每隔一段时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部的定时器产生一定时间（例如10 ms）的定时，当定时时间到就产生定时器溢出中断。CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键按下时识别出该键，再执行该键的功能程序。,中断扫描方式,为提高CPU工作效率，可采用中断扫描工作方式。其工作过程如下：当无键按下时，CPU处理自己的工作，当有键按下时，产生中断请求，CPU转去执行键盘扫描子程序，并识别键号。,7.2 显示器接口技术,LED的结构和显示原理 静态显示方式 动态显示方式 动态显示的实现,动态显示方式,问题引入：,LED显示器如何显示出指定数字/字符？,例：模拟产品计数显示电路,编 程,ORG100

10、0H STAR：MOVTMOD，#60H；定时器T1工作在方式2计数 MOVTH1，#00H ；T1置初值 MOVTL1，#00H MAIN：MOVP1，#0C0H；数码管显示0 DISP：JB P3.3，DISP ；监测按键信号 ACALLDELAY；消抖延时 JB P3.3，DISP ；确认低电平信号 DISP1：JNB P3.3，DISP1；监测按键信号 ACALLDELAY；消抖延时 JNBP3.3，DISP1；确认高电平信号 SETB TR1 ；启动计数器 DISP2：MOV A，TL1 MOVC A，A+DPTR ；查表获取数码管显示值 MOVP1，A ；数码管显示计数值 CJNE

11、 A，#8E，DISP2 LJMPSTAR TAB：0C0H，0F9H，0A4H DELAY：MOV R2，#14H DELAY1：MOV R3，#0FAH DJNZ R3，$ DJNZ R2，DELAY1 RET END,静态显示方式,连接 所有LED的位选均共同连接到+VCC或GND，每个LED的8根段选线分别连接一个8位并行I/O口，从该I/O口送出相应的字型码显示字型。 特点 原理简单；显示亮度强，无闪烁；占用I/O资源较多。,动态显示方式,连接 所有LED的段选线共同连接在一起共用一个 8位I/O口，而每个LED的位选分别由一根相应的I/O口线控制。因此必须采用动态扫描显示方式，每一

12、个时刻只选通其中一个LED，同时在段选口送出该位LED的字型码。,动态显示基本原理,电路的接法决定了必须采用逐位扫描显示方式。 即从段选口送出某位LED的字型码，然后选通该位LED， 并保持一段延时时间。然后选通下一位，直到所有位扫 描完。,要注意的两个问题：,1.字型码通常通过查表指令MOVC来求得.,2.换位显示时通常要加一段程序使所有的LED全灭.,动态显示程序流程图,采用动态扫描方式依次循环点亮各位数码管，构成多位动态数码管显示电路。,开 始,显示缓冲区首地址送R0 显示位数送R2,起始显示位送R3,禁止所有位（关显示）,从缓冲区取要显示的数,查表得字型码,指向段选口，送字型码,指向位

13、选口，送位选码,延时,指向显示缓冲区下一个单元,位选码左移,结束,1,1,扫描完一遍吗?,Y,N,试编制程序，要求当其中某一按键压下时与其对应的二极管将被点亮。,课堂练习,7.3 D/A转换器接口,D/A转换器的作用 典型芯片DAC0832 DAC0832的应用,D/A转换器的作用,将数字量转换为模拟量，以便操纵控制对象。,D/A转换器的主要指标 转换速度：一般几十微秒到几百微秒，快速的可达1微秒。 转换精度（分辨率）：决定于输入数字量的位数，位数越多，精度越高。,典型芯片-DAC0832介绍,DAC0832是一个八位D/A转换器，转换时间1微秒，结构如下：,DAC0832功能分析,DI0-D

14、I7：转换数据输入 CS：片选信号,因此，DAC0832可以有三种工作形式：直通、单级锁存、两级锁存。,单缓冲方式的接口（1）,一个处于直通方式，另一个处于受控的锁存方式,“同时”做何解释?,单缓冲方式的接口（2）,两个输入寄存器同时受控的方式,单缓冲方式的应用 产生锯齿波,假定采用接口（1）方式，即输入寄存器受控，而DAC寄存器直通，输入寄存器地址为E000H，产生锯齿波。,源程序清单如下： ORG 0200 MOV DPTR，#0E000H ；指向输入寄存器地址 MOV A，#00H ；转换初值 WW: MOVX DPTR，A ；WR1有效，启动D/A转换 INC A NOP ；延时 NO

15、P AJMP WW,1/28,2/28,3/28,254/28,255/28,0,产生的锯齿波的过程,D/A转换产生的锯齿波,用同样的方法也可以产生三角波、矩形波、梯形波。,若将A的初值改为FF INC改为DEC?,ORG 0200 MOV DPTR，#0E000H ；指向输入寄存器地址 MOV A，#0FFH ；转换初值 WW: MOVX DPTR，A ；WR1有效，启动D/A转换 A NOP ；延时 NOP AJMP WW,DEC,INC,两个锁存器都接成受控锁存方式。,双缓冲方式的接口和应用,对一个数字量的转换，需两步完成，程序如下： MOV DPTR，#00E0H MOVX DPTR,

16、A MOV DPTR,#00C0H MOVX DPTR,A,输入寄存器地址：00E0H DAC寄存器地址：00C0H,你知道它与第二种单缓冲方式的区别吗?,7.4 A/D转换器接口,A/D转换器的作用 典型芯片ADC0809 ADC0809的应用,A/D转换器的作用,将模拟量转换为数字量，以便计算机接收处理,传感器,单片机,双积分式A/D转换器 逐次逼近式A/D转换器。,A/D转换器概述,逐次逼近式典型A/D转换器芯片有： (1)ADC0801ADC0805型8位MOS型A/D转换器 (2)ADC0808 / 0809型8位MOS型A/D转换器 (3) ADC0816 / 0817,典型芯片A

17、DC0809介绍,ADC0809是一个8位8通道的AD转换器。,ADC0809功能分析,CLK：时钟信号，可由单片机ALE信号分频得到。,转换有以下几步：,ALE信号上升沿有效，锁存地址并选中相应通道。 ST信号有效，开始转换。A/D转换期间ST为低电平。 EOC信号输出高电平，表示转换结束。 OE信号有效，允许输出转换结果。,ADC0809和单片机的连接,通道选择表,1. 首先分析各个通道的地址。(IN0到IN7的地址为0000H到0007H）,编程应用中断方式,编程：可采用中断、查询两种方式。,中断方式： ORG 0000H ；主程序入口地址 AJMP MAIN ；跳转主程序 ORG OO

18、13H ；中断入口地址 AJMP INT1 ；跳转中断服务程序 MAIN：SETB IT1 ；边沿触发 SETB EA ；开中断 SETB EX1 ；允许中断 MOV DPTR，#0007H ；指向0809 IN7通道地址,MOVX DPTR,A；启动A/D转换 SJMP $；等待中断 INT1: MOVX A,DPTR ；读A/D转换结果 MOV B,A；存数 RETI ；返回,查询方式： ORG 0000H ；主程序入口地址 AJMP MAIN ；跳转主程序 ORG 1000H ；中断入口地址 MAIN： MOV DPTR，#0007H ；指向0809 IN7通道地址 MOVX DPTR,

19、A；启动A/D转换 L1: JB P3.3 L1;查询 MOVX A,DPTR ；读A/D转换结果 MOV B,A；存数 SJMP $,分析实训电路板中0809的连接，确定各通道地址。 对通道0输入模拟电压，运行转换程序，用动态显示方式在最右边两个LED显示转换结果。,实训练习,7.4 单片机与LCD 接 口 设 计,任务1：如何在LCD的指定位置显示出 指定的字符。,2行16列,A,b,任务2：如何在LCD的指定位置显示字 符串。,2行16列,Shenzhen Polytechnic,基本内容,LCD接口程序设计*,字符型LCD模块的使用方法,单片机与字符型LCD模块接口电路,NOTICE

20、LCD: Liquid Crystal Display,一、字符型LCD模块,Shenzhen Polytechnic,LCD实验模块的连接管脚,1 2 3 4 5 6 7 8 9,10,11,12,13,14,15,16,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,Vss: +5V电源管脚(Vcc) VDD: 地管脚(GND) Vo: 液晶显示驱动电源(0V5V),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,

21、16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,DB0DB7：数据线，可以用8位连接，也可以只用高4位连接，节约单片机资源，本实验中采用的是八位连接方法。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,A：背光控制正电源 K：背光控制地,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0

22、,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,单片机与LCD模块之间有四种基本操作： 写命令 读状态 写显示数据 读显示数据,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,RS：数据和指令选择控制端，RS=0:

23、命令/状态；RS=1:数据 R/W：读写控制线，R/W=0:写操作；R/W=1:读操作 E：数据读写操作控制位，E线向LCD模块发送一个脉冲，LCD模块与单片机之间将进行一次数据交换,二、单片机与字符型LCD模块接口,数据线：DB7DB0接单片机的P1.7 P1.0,控制端： RS P3.0 R/W P3.1 E P3.2,单片机与LCD模块硬件连接,实验模块：A01、A07 连线表：,动手做,注意：连接时，需要将跳线设置与E端接通,三、LCD接口程序设计,程序设计 功能设置 写命令子程序 LCD初始化：按一定顺序写命令字 如：写清屏命令字、写DDRAM光标定位地址命令字 显示数据 写数据子程序 读入状态字读状态子程序,1. 读状态字,RS （P3.0）=0; R/W（P3.1） =1;,RSEQUP3.0 RWEQUP3.1 EEQUP3.2,E(P3.2):,R/W(P3.1)=1; RS(P3.0)=0;,SETB RW ;RW=1 NOP ;3条 CLR RS ;RS=0 NOP ;3条 SETB E ;E=1 NOP ;3条 MOV A,P1 ;读入状态字 NOP ;3条 CLR E ;E=0 NOP ;3条 CLR RW ;RW=0,STAT:,RET,2. 写命令字（实训教程P33）,E:,RS=0; R/W=0;,采用查询方式：读入状态字，再判断忙