单片机典型外围接口技术.ppt
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1、第第8 8章章 单片机典型外围接口技术单片机典型外围接口技术 学习目标学习目标n掌握单片机扩展键盘原理及接口技术掌握单片机扩展键盘原理及接口技术n掌握单片机扩展掌握单片机扩展LEDLED显示器原理及接口技术显示器原理及接口技术n掌握单片机扩展掌握单片机扩展LCDLCD显示器原理及接口技术显示器原理及接口技术n掌握常用掌握常用ADAD转换器原理及接口技术转换器原理及接口技术n掌握常用掌握常用DADA转换器原理及接口技术转换器原理及接口技术n掌握单片机扩展开关量原理及接口技术掌握单片机扩展开关量原理及接口技术主要内容主要内容第第8 8章章单片机典型外围接口技术单片机典型外围接口技术 8.1 8.1
2、 人机接口技术人机接口技术 8.1.1 8.1.1 键盘及接口键盘及接口 8.1.2 LED 8.1.2 LED显示器及接口显示器及接口 8.1.3 LCD 8.1.3 LCD显示器及接口显示器及接口 8.2 A/D 8.2 A/D转换器及接口技术转换器及接口技术 8.2.1 A/D 8.2.1 A/D转换器的概述转换器的概述 8.2.2 ADC0809 A/D 8.2.2 ADC0809 A/D转换器芯片转换器芯片 8.2.3 ADC0809 8.2.3 ADC0809与与5151单片机的接口单片机的接口 8.2.4 ADC0809 8.2.4 ADC0809应用应用88路巡回检测系统路巡回
3、检测系统主要内容主要内容第第8 8章章 单片机典型外围接口技术单片机典型外围接口技术8.3 D/A8.3 D/A转换器及接口技术转换器及接口技术 8.3.1 D/A 8.3.1 D/A转换器的概述转换器的概述 8.3.2 8.3.2 并行输入并行输入D/AD/A转换芯片转换芯片DAC0832DAC0832 8.3.3 DAC0832 8.3.3 DAC0832与与5151单片机的接口单片机的接口8.4 8.4 开关量接口开关量接口 8.4.1 8.4.1 通道的隔离通道的隔离 8.4.2 8.4.2 开关量输入接口开关量输入接口 8.4.3 8.4.3 开关量输出接口开关量输出接口第第8 8章
4、章 单片机典型外围接口技术单片机典型外围接口技术键盘及接口键盘及接口 键盘是一组常开型按钮开关按键的集合,平时键的二个键盘是一组常开型按钮开关按键的集合,平时键的二个触点处于断开(开路)状态,按下键时它们才闭合(短路)。触点处于断开(开路)状态,按下键时它们才闭合(短路)。键盘按照接口原理可分为编码键盘与非编码键盘两类,键盘键盘按照接口原理可分为编码键盘与非编码键盘两类,键盘上闭合键的识别是由专用硬件实现的,称为编码键盘,靠软上闭合键的识别是由专用硬件实现的,称为编码键盘,靠软件实现的称为非编码键盘。件实现的称为非编码键盘。编码式键盘是一种内部带有硬件编码器的通用键盘,根编码式键盘是一种内部带
5、有硬件编码器的通用键盘,根据所按的键输出相应的编码,这种键盘工作可靠,不花费据所按的键输出相应的编码,这种键盘工作可靠,不花费CPUCPU的额外时间,和微型计算机接口也比较方便,并己有一些可的额外时间,和微型计算机接口也比较方便,并己有一些可编程专用接口芯片可供选用。非编码键盘只简单地提供行和编程专用接口芯片可供选用。非编码键盘只简单地提供行和列的矩阵,其它工作均由软件完成。由于其经济实用,较多列的矩阵,其它工作均由软件完成。由于其经济实用,较多地应用于单片机组成的测控系统及智能化仪器中。下面将重地应用于单片机组成的测控系统及智能化仪器中。下面将重点介绍非编码键盘接口。点介绍非编码键盘接口。键
6、盘及接口键盘及接口 1.1.按键抖动及去抖按键抖动及去抖 按键开关通常为机械弹性式开关,在按下或释放按键开关通常为机械弹性式开关,在按下或释放时,由于机械弹性作用的影响,机械触点通常伴随时,由于机械弹性作用的影响,机械触点通常伴随有一定的机械抖动,然后其触点才能稳定下来。其有一定的机械抖动,然后其触点才能稳定下来。其抖动过程如图抖动过程如图8-28-2所示。抖动的时间长短由按键开关所示。抖动的时间长短由按键开关的机械特性及按键的人为因素决定,一般为的机械特性及按键的人为因素决定,一般为520ms520ms。键盘及接口键盘及接口 1.1.按键抖动及去抖按键抖动及去抖 在触点抖动期间检测按键的通与
7、断状态,如果处理不当在触点抖动期间检测按键的通与断状态,如果处理不当会引起一次按键被误处理多次,导致判断出错。为了确保会引起一次按键被误处理多次,导致判断出错。为了确保CPUCPU对键的一次闭合仅作一次处理,则必须消除按键抖动。对键的一次闭合仅作一次处理,则必须消除按键抖动。消除按键抖动就是要在键闭合稳定时取键状态,而一般消除按键抖动就是要在键闭合稳定时取键状态,而一般是判别到键释放稳定后再作处理。消除键抖动可从硬件、软是判别到键释放稳定后再作处理。消除键抖动可从硬件、软件两方面予以考虑。通常在按键较少时,可采用硬件去抖,件两方面予以考虑。通常在按键较少时,可采用硬件去抖,而当按键较多时,采用
8、软件去抖。而当按键较多时,采用软件去抖。键盘及接口键盘及接口 2.2.独立式键盘及接口独立式键盘及接口 独立式键盘是直接用独立式键盘是直接用I/OI/O口线构成的单个按键电路,其特点是每个按口线构成的单个按键电路,其特点是每个按键单独占用一根键单独占用一根I/OI/O口线,每个按键的工作不会影响其它口线,每个按键的工作不会影响其它I/OI/O口线的状态。口线的状态。图图8-48-4所示为一种简单的键盘结构,图中电路为查询方式电路。当任何一所示为一种简单的键盘结构,图中电路为查询方式电路。当任何一个键按下,则与之相连的输入数据线即被置为低电平,而平时该输入线个键按下,则与之相连的输入数据线即被置
9、为低电平,而平时该输入线的状态为高电平。的状态为高电平。键盘及接口键盘及接口3.3.矩阵式键盘及其接口矩阵式键盘及其接口 矩阵式键盘由行线和列线组成,按键位于行、列线的交矩阵式键盘由行线和列线组成,按键位于行、列线的交叉点上,如图叉点上,如图8-58-5所示为教学实验板中用所示为教学实验板中用P2P2口实现的口实现的4 4 4 4矩阵矩阵式键盘结构图。式键盘结构图。键盘及接口键盘及接口3.3.矩阵式键盘及其接口矩阵式键盘及其接口 对于矩阵式键盘,按键的位置由行号和列号唯一确定,对于矩阵式键盘,按键的位置由行号和列号唯一确定,根据与按键相连的行线和列线的位置就能判断按下的键在矩根据与按键相连的行
10、线和列线的位置就能判断按下的键在矩阵中的位置。若分别对行号和列号进行二进制编码,然后将阵中的位置。若分别对行号和列号进行二进制编码,然后将两值合成一个字节,高两值合成一个字节,高4 4位是行号,低位是行号,低4 4位是列号。位是列号。若已知按键的行、列号,可根据如下公式采用计算法转换按若已知按键的行、列号,可根据如下公式采用计算法转换按键的键号:键号(值)键的键号:键号(值)=行号行号每行的按键个数每行的按键个数+列号列号 4 4 4 4矩矩阵键阵键盘盘第第0 0列列第第1 1列列第第2 2列列第第3 3列列第第3 3行行C CD DE EF F第第2 2行行08080909A AB B第第1
11、 1行行0404050506060707第第0 0行行0000010102020303void keyscan()void keyscan();/;/定义行号、列号变量定义行号、列号变量 char lnum,rnum char lnum,rnum /全列置全列置0 0,全行扫描,全行扫描 P2=0 x0F;P2=0 x0F;/判断有无按键按下判断有无按键按下if(P2&0 x0F)!=0 x0F)if(P2&0 x0F)!=0 x0F)/有键按下延时消抖处理有键按下延时消抖处理 delay(10);delay(10);if(P2&0 x0F)!=0 x0F)if(P2&0 x0F)!=0 x0
12、F)/*-/*-以下确定行号以下确定行号-*/-*/if(P2=0 x07)lnum=3;if(P2=0 x07)lnum=3;if(P2=0 x0B)lnum=2;if(P2=0 x0B)lnum=2;if(P2=0 x0D)lnum=1;if(P2=0 x0D)lnum=1;if(P2=0 x0E)lnum=0;if(P2=0 x0E)lnum=0;/*/*以下确定列号以下确定列号*/*/P2=0 xF0;/P2=0 xF0;/全行置全行置0 0,全列扫描,全列扫描 if(P2&0 xF0)!=0 xF0)if(P2&0 xF0)!=0 xF0)if(P2=0 xE0)rnum=0;if(
13、P2=0 xE0)rnum=0;if(P2=0 xD0)rnum=1;if(P2=0 xD0)rnum=1;if(P2=0 xB0)rnum=2;if(P2=0 xB0)rnum=2;if(P2=0 x70)rnum=3;if(P2=0 x70)rnum=3;keysnum=lnum*4+rnum;keysnum=lnum*4+rnum;return(keysnum);return(keysnum);void delayms(uchar x)void delayms(uchar x)uchar j;uchar j;while(x-)!=0)while(x-)!=0)for(j=0;j125;j
14、+);for(j=0;j125;j+);编程扫描方式程序编程扫描方式程序键盘及接口键盘及接口3.矩阵式键盘及其接口矩阵式键盘及其接口键盘及接口键盘及接口3.3.矩阵式键盘及其接口矩阵式键盘及其接口 实际使用键盘时常采用实际使用键盘时常采用定时扫描键盘的方式,它利定时扫描键盘的方式,它利用单片机内部的定时器产生用单片机内部的定时器产生一定时间(例如一定时间(例如10ms10ms)的定)的定时间隔,当定时时间到就产时间隔,当定时时间到就产生定时器溢出中断,生定时器溢出中断,CPUCPU响应响应中断时对键盘进行扫描取键中断时对键盘进行扫描取键值,以响应键输入请求。值,以响应键输入请求。定时扫描方式程
15、序流程图定时扫描方式程序流程图键盘及接口键盘及接口3.3.矩阵式键盘及其接口矩阵式键盘及其接口 采用上述两种键盘扫描方式采用上述两种键盘扫描方式时,无论是否有按键按下,时,无论是否有按键按下,CPUCPU都要定时扫描键盘,而按键按下都要定时扫描键盘,而按键按下往往不是经常会发生的事件,这往往不是经常会发生的事件,这样样CPUCPU对键盘会时常进行空扫描。对键盘会时常进行空扫描。为进一步提高为进一步提高CPUCPU工作效率,可工作效率,可采用中断扫描工作方式。其工作采用中断扫描工作方式。其工作过程如下:当无键按下时,过程如下:当无键按下时,CPUCPU处理自己的工作,当键盘上有键处理自己的工作,
16、当键盘上有键闭合时才产生一个外部中断申请,闭合时才产生一个外部中断申请,CPUCPU响应键盘中断申请,在中断响应键盘中断申请,在中断服务程序中扫描并判别键盘上闭服务程序中扫描并判别键盘上闭合的键号,再作相应的处理。合的键号,再作相应的处理。中断扫描方式显示器及接口显示器及接口 1.1.静态显示方式静态显示方式 静态显示方式就是当显示器显示某一个字符时,相应的发光二极管恒定静态显示方式就是当显示器显示某一个字符时,相应的发光二极管恒定地导通或截止,直到显示另一个字符为止。这种显示方式每一个七段地导通或截止,直到显示另一个字符为止。这种显示方式每一个七段LEDLED显显示器需要一个示器需要一个8
17、8位锁存器输出口控制段选位,各位选位连在一起固定接低电位锁存器输出口控制段选位,各位选位连在一起固定接低电平(共阴极时)或接高电平(共阳极时平(共阴极时)或接高电平(共阳极时).).显示器及接口显示器及接口 2.2.动态显示方式动态显示方式 动态显示方式是采动态显示方式是采用分时的方法轮流点亮用分时的方法轮流点亮各位显示器,每一位显各位显示器,每一位显示器间隔一定的时间轮示器间隔一定的时间轮流点亮一次。通常,将流点亮一次。通常,将七段七段LEDLED显示器的所有段显示器的所有段选位并联在一起,由一选位并联在一起,由一个个8 8位位I/OI/O口控制(称为口控制(称为数据口或字形口),而数据口或
18、字形口),而共阴极或共阳极的公共共阴极或共阳极的公共端分别由相应的端分别由相应的I/OI/O口控口控制(称为扫描口或字位制(称为扫描口或字位口)。口)。显示器及接口显示器及接口 n1 1)笔段型。)笔段型。笔段型是以笔段式显示像素组成一个字符显笔段型是以笔段式显示像素组成一个字符显示位。该类型主要用于数字显示,也可用于显示西文字母示位。该类型主要用于数字显示,也可用于显示西文字母或某些字符。这种段型显示通常有六段、七段、八段、九或某些字符。这种段型显示通常有六段、七段、八段、九段、十四段和十六段等,在形状上总是围绕数字段、十四段和十六段等,在形状上总是围绕数字“8”“8”的结的结构变化,其中以
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