单片机原理及应用接口及程序设计ppt课件.ppt
北京化工大学信息科学与技术学院主讲教师：林伟国E-mail: linwgmail.buct.edu,cn7.1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 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2、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； （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： 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 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。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。 图中为一个44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。2.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。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，将74HC164的输出作为行线，P1.0为列线的88键盘。 7.2.1 LED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100-300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hgfedcba0001111113FH10000011006HD010111105EH7.2.2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 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。 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。通过80C51的P0口译码驱动的显示 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。 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： 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） MOV A,#自行代码 ；如#3FH MOV P1,A ；从P1口输入字形 MOV A,#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。 工作原理： 首先，使P1口的低四位输出字形代码；P1口的高4位输出一个位扫描字，经3-8译码器后显示某一位，并保持1ms。各位扫描一遍之后，关掉显示。 其次，使P1口的高四位转换为输入方式，使P1口的低4位输出键扫描信号，有键压下时，转入键译码和处理程序。 整个扫描一遍键盘的时间约需十几微妙（us）
