【教学课件】第8章MCS-51单片机的人机界面接口技术.ppt

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1、第第8章章 MCS-51单片机的人机界面接口技术单片机的人机界面接口技术8.1键盘及其接口键盘及其接口8.2显示器接口显示器接口8.3打印机接口打印机接口8.4拨码盘及语音接口拨码盘及语音接口8.1键盘及其接口键盘及其接口8.1.1独立式键盘接口独立式键盘接口8.1.2行列式键盘行列式键盘返回本章首页在设计键盘接口时，解决以下几个问题：在设计键盘接口时，解决以下几个问题：开开关关状状态态的的可可靠靠输输入入可可设设计计硬硬件件去去抖抖动动电电路或设计去抖动软件。路或设计去抖动软件。键键盘盘状状态态的的监监测测方方法法中中断断方方式式还还是是查查询询方方式。式。键盘编码方法。键盘编码方法。键盘控

2、制程序的编制。键盘控制程序的编制。8.1.1独立式键盘接口独立式键盘接口1独立式按键结构独立式按键结构独立式按键是指直接用独立式按键是指直接用I/O口线构成的单个按键口线构成的单个按键电路。每根电路。每根I/O口线上按键的工作状态不会影响口线上按键的工作状态不会影响其他其他I/O口线的工作状态。独立式按键电路如图口线的工作状态。独立式按键电路如图8-1所示。所示。2独立式按键的软件结构独立式按键的软件结构包括按键查询、键功能程序转移。包括按键查询、键功能程序转移。FP0FP7为功能程序入口地址标号，为功能程序入口地址标号，PROM0PROM7分分别为每个按键的功能程序。别为每个按键的功能程序。

3、图图8-2为使用扩展为使用扩展I/O的独立式按键电路，按键的独立式按键电路，按键数量可多可少。数量可多可少。图8-1 独立式按键电路 图8-2 使用8255扩展I/O的独立式键盘返回本节8.1.2行列式键盘行列式键盘1键盘工作原理键盘工作原理行行列列式式键键盘盘电电路路原原理理如如图图8-3所所示示。按按键键设设置置在在行行列列式式交交点点上上，行行列列线线分分别别连连接接到到按按键键开开关关的的两两端端。当当行行线线通通过过上上拉拉电电阻阻接接+5伏伏时时，被被钳钳位位在在高高电平状态。电平状态。键键盘盘中中有有无无按按键键按按下下是是由由列列线线送送入入全全扫扫描描字字、行行线线读读入入行

4、行线线状状态态来来判判断断的的。键键盘盘中中哪哪一一个个键键按按下下可可由由列列线线逐逐列列置置低低电电平平后后，检检查查行行输输入入状状态态来来判断。判断。图8-3 行列式键盘原理电路2键盘工作方式键盘工作方式（如图（如图8-48-7所示）所示）键盘的工作方式：键盘的工作方式：编编程程扫扫描描方方式式、定定时时扫扫描描方方式式、中中断断扫扫描描方方式式三种。三种。在键盘扫描子程序中完成下述几个功能。在键盘扫描子程序中完成下述几个功能。（1）判断键盘上有无键按下）判断键盘上有无键按下（2）去键的机械抖动影响。）去键的机械抖动影响。（3）求按下键的键号。）求按下键的键号。（4）键闭合一次仅进行一

5、次键功能操作。）键闭合一次仅进行一次键功能操作。图8-4 8155扩展I/O口组成的行列式键盘图8-5 键扫描子程序框图图8-6 定时扫描方式程序框图图8-7 中断方式键盘接口3键盘扫描方式键盘扫描方式扫扫描描法法：在在判判定定有有键键按按下下后后逐逐列列（或或逐逐行行）置置低低电电平平，同同时时读读入入行行（或或列列）的的状状态态，如如果果行行（或或列列）的的状状态态出出现现非非全全1状状态态，这这时时0状状态态的的行行、列列交交点点的的键键就就是是所所按按下下的的键键。特特点点是是逐逐列列（或或逐逐行行）扫扫描描查查询询。这这时时相相应应行行（或或列列）应应有有上上拉拉电电阻接高电平。阻接

6、高电平。反反转转法法：只只要要经经过过两两个个步步骤骤就就可可获获得得键键值值。反反转法原理如图转法原理如图8-8所示。所示。（a）线反转法第一步 （b）线反转法第二步图8-8 线反转法原理4行列式键盘接口（行列式键盘接口（如图如图8-9所示）所示）通用并行扩展通用并行扩展I/O口键盘接口口键盘接口8031串行串行I/O口扩展的键盘接口口扩展的键盘接口图8-9 8031串行I/O口扩展的行列式键盘接口 返回本节8.2显示器接口显示器接口8.2.1LED显示器接口显示器接口8.2.2LCD显示器接口显示器接口8.2.3典型键盘典型键盘/显示器接口实例显示器接口实例返回本章首页8.2.1LED显示

7、器接口显示器接口1LED显示器结构与原理显示器结构与原理LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。件。在微机应用系统中通常使用的是七段在微机应用系统中通常使用的是七段LED。这。这种显示块有共阴极与共阳极两种，如图种显示块有共阴极与共阳极两种，如图8-10所示。所示。七段显示块与微机接口非常容易。如表七段显示块与微机接口非常容易。如表8-1所示。所示。（a）共阴极 （b）共阳极 （c）管脚配置图8-10 七段LED显示块表8-1 七段LED的段选码 2LED显示器与显示方式显示器与显示方式在在微微机机应应用用系系统统中中使使用用LED显显示示块块构构成成

8、N位位LED显示器。图显示器。图8-11是是N位显示器的构成原理。位显示器的构成原理。LED显示器有两种方式：显示器有两种方式：（1）LED静态显示方式（如图静态显示方式（如图8-12所示）所示）（2）LED动态显示方式（如图动态显示方式（如图8-13所示）所示）图8-11 N位LED显示器图8-12 四位静态LED显示器电路图8-13 八位LED动态显示器电路 3LED显示器接口实例显示器接口实例从从LED显显示示器器的的原原理理可可知知，为为了了显显示示字字母母与与数数字字，必必须须最最终终转转换换成成相相应应的的段段选选码码。这这种种转转换换可可以通过硬件译码器或软件进行译码。以通过硬件

9、译码器或软件进行译码。l l 硬件译码器硬件译码器LED显示器接口（如图显示器接口（如图8-14所示）所示）l l 软软件件译译码码LED显显示示器器接接口口（如如图图8-158-16所所示）示）图8-14 利用硬件译码器的七段LED接口电路 图8-15 通过8155扩展I/O口控制的8位LED动态显示接口图8-16 动态显示子程序流程图返回本节8.2.2LCD显示器接口显示器接口1LCD的基本结构及工作原理的基本结构及工作原理图8-17 液晶显示器基本结构2LCD的驱动方式的驱动方式静静态态驱驱动动方方式式：静静态态驱驱动动回回路路及及波波形形如如图图8-18所示，图中所示，图中LCD表示某

10、个液晶显示段。表示某个液晶显示段。时时分分割割驱驱动动电电压压平平均均化化：当当显显示示字字段段增增多多时时，为为减减少少引引出出线线和和驱驱动动回回路路数数，需需要要采采用用时时分分割割驱驱动动法法。时时分分割割驱驱动动方方式式通通常常采采用用电电压压平平均均化化法法，其其占占空空比比有有1/2，1/8，1/11，1/16，1/32，1/64等等，偏比有偏比有1/2，1/3，1/4，1/5，1/7，1/9等。等。（a）驱动回路；（b）真值表；（c）驱动波形图8-18 静态驱动回路及波形3LCD接口实例接口实例硬硬件件接接口口电电路路：图图8-19为为六六位位液液晶晶静静态态显显示示电电路。路

11、。典典型型显显示示子子程程序序：设设显显示示缓缓冲冲区区为为8031片片内内RAM的的22H27H六六个个单单元元依依次次放放置置六六位位分分离离的的BCD码。码。图8-19 六位LED静态显示电路 返回本节8.2.3典型键盘典型键盘/显示器接口实例显示器接口实例18155扩展扩展I/O口的键盘口的键盘/显示器接口显示器接口接接口口电电路路：LED显显示示器器采采用用共共阴阴极极如如图图8-20所所示示；LED采采用用动动态态显显示示软软件件译译码码，键键盘盘采采用用逐逐行行扫扫描描查查询询方方式式；LED的的驱驱动动采采用用北北京京集集成成电电路路设设计中心生产的集电极开路输出八位驱动器计中

12、心生产的集电极开路输出八位驱动器8718。软软件件设设计计：由由于于键键盘盘与与显显示示做做成成一一个个接接口口电电路路，因因此此在在软软件件设设计计中中合合并并考考虑虑键键盘盘查查询询与与动动态态显显示示，键盘消颤的延时子程序用显示程序代替。键盘消颤的延时子程序用显示程序代替。图8-20 8155扩展I/O口的键盘/显示器接口电路2串行口扩展的键盘串行口扩展的键盘/显示器接口显示器接口接接口口电电路路：图图中中使使用用一一片片74LS164和和2根根行行线线扩扩展展16键键盘。电路原理如图键键盘。电路原理如图8-21所示。所示。软软件件设设计计：在在图图8-21中中，设设显显示示器器位位数数

13、存存于于R7，显显示示缓缓冲冲区区首首址址存存于于R0，显显示示字字符符以以BCD码码形形式式存存放放，8031RAM中中20H为为键键码码缓缓冲冲区区，无无键键输入时，输入时，20H中为中为80H。图8-21 串行口扩展的键盘/显示器接口38279键盘键盘/显示器接口显示器接口8279是专用键盘是专用键盘/显示器控制芯片，能对显示器显示器控制芯片，能对显示器自动扫描，能识别键盘上按下键的键号；可充分自动扫描，能识别键盘上按下键的键号；可充分提高提高CPU的工作效率。的工作效率。8279与与MCS-51接口方便，由它构成的标准键盘接口方便，由它构成的标准键盘/显示器接口在微机应用系统中使用越来

14、越广泛。显示器接口在微机应用系统中使用越来越广泛。48279接口和编程的一般方法接口和编程的一般方法接口电路的一般连接方法接口电路的一般连接方法8279的的键键盘盘/显显示示器器电电路路与与8031接接口口的的一一般般连连接方法如图接方法如图8-22所示。所示。ALE可可直直接接与与8279CLK相相连连，由由8279设设置置适适当当的分频数，分频至的分频数，分频至100KHz。图8-22 8279的键盘/显示器电路及与8031接口8279键盘、显示接口应用特性：键盘、显示接口应用特性：（1）8279操作命令（表操作命令（表8-2所示）所示）（2）8279的的FIFO状态查询状态查询（3）82

15、79的数据输入的数据输入/输出输出（4）显示器的填入）显示器的填入/移位方式移位方式（5）8279的内部译码与外部译码的内部译码与外部译码（6）键盘键值的给定）键盘键值的给定表8-2 8279命令功能键一览表（续表）8031和和8279键盘键盘/显示器接口的编程方法显示器接口的编程方法对对于于图图8-22所所示示的的一一般般接接口口电电路路，键键盘盘的的读读出出既既可用中断方式，也可用查询方式。可用中断方式，也可用查询方式。设若设若16位位LED显示，显示，16个按键，键盘采用查询个按键，键盘采用查询方式读出。方式读出。16位显示数据的段选码存放在位显示数据的段选码存放在8031片片内内RAM

16、的的30H3FH单元；单元；16个键的键值读出后个键的键值读出后存放在存放在40H4FH中。中。8031晶振为晶振为8MHz。图8-23 88键盘的键值与键号返回本节8.3打印机接口打印机接口8.3.1TPP-40A主要性能、接口要求及时序主要性能、接口要求及时序8.3.2字符代码及打印命令字符代码及打印命令8.3.3TPP-40A/16A与与MCS-51单片机接口单片机接口8.3.4打印程序实例打印程序实例返回本章首页8.3.1TPP-40A主要性能、接口要求及时序主要性能、接口要求及时序1TPP-40A的主要技术性能的主要技术性能（1）采采用用单单片片机机控控制制，具具有有2KB监监控控程

17、程序序及及标标准的准的Centronic并行接口。并行接口。（2）具具有有较较丰丰富富的的打打印印命命令令，命命令令代代码码均均为为单单字节，格式简单。字节，格式简单。（3）可可产产生生全全部部标标准准的的ASCII代代码码字字符符，以以及及128个非标准字符和图符。个非标准字符和图符。（4）可打印出）可打印出8240点阵的图样。点阵的图样。（5）字字符符、图图符符和和点点阵阵图图可可以以在在高高和和宽宽的的方方向向放大为放大为2、3、4倍。倍。（6）每每行行字字符符的的点点行行数数可可用用命命令令更更换换，即即字字符符行间距空点行在行间距空点行在0256间任选。间任选。（7）带有水平和垂直制

18、表命令，便于打印表格。）带有水平和垂直制表命令，便于打印表格。（8）具具有有重重复复打打印印同同一一字字符符命命令令，以以减减少少输输送送代码的数量。代码的数量。（9）带有命令格式的检错功能。）带有命令格式的检错功能。2接口要求接口要求TPP-40A微微型型打打印印机机与与计计算算机机应应用用系系统统通通过过机机箱箱后后部部的的20芯芯扁扁平平电电缆缆及及插插件件相相连连。打打印印机机箱箱后后部接插件引脚信号如图部接插件引脚信号如图8-24所示。所示。DB0DB7：数据线，单向由计算机输入打印机。：数据线，单向由计算机输入打印机。（STROBE）：数据选通信号。）：数据选通信号。BUSY：打印

19、机：打印机“忙忙”状态信号。状态信号。（ACKNOWLEGE）：打印机的应答信号。）：打印机的应答信号。（ERROR）：出错信号。）：出错信号。图8-24 TPP-40A/16A插脚安排（从打印机背视）3接口信号时序接口信号时序图8-25 TPP-40A/16A接口信号时序4主计算机端推荐接口电路主计算机端推荐接口电路图8-26 TPP-40A/16A推荐接口电路图返回本节8.3.2字符代码及打印命令字符代码及打印命令1字符代码字符代码字符代码串实例如下：字符代码串实例如下：l l打印字符串打印字符串“3265.37”输送代码串为：输送代码串为：24，33，32，36，35，2E，33，37，

20、0D。l l打印打印“ThisisMicro-Printer”输输送送代代码码串串为为：54，68，69，73，20，69，73，20，4D，69，63，72，6F，2D，70，72，69，6E，74，65，72，2E，0D。l l打印打印“32.8cm2”输送代码为：输送代码为：33，32，2E，38，63，6D，9D，0D2打印命令打印命令命令代码命令功能01H打印字符、图等，增宽（1，2，3，4）02H打印字符、图等，增高（1，2，3，4）03H打印字符、图等，宽和高同时增加（1，2，3，4）04H字符行间距更换/定义05H用户自定义字符点阵06H驻留代码字符点阵式样更换07H水平（制表

21、）跳区08H垂直（制表）跳区09H恢复ASCII代码和清输入缓冲区命令0AH一个空位后回车换行 0BH0CH无效0DH回车换行 0EH重复打印同一字符命令0FH打印位点阵图命令表8-3 TPP-40A打印命令代码及功能3命令非法时的出错提示命令非法时的出错提示图8-27 出错代码信息打印格式返回本节8.3.3TPP-40A/16A与与MCS-51单片机接口单片机接口TPP-40A/16A没没有有读读写写信信号号线线，只只有有一一对对握握手手线、线、BUSY，接口如图，接口如图8-28所示。所示。图图8-29是是通通过过单单片片机机应应用用系系统统中中的的扩扩展展I/O口口连连接的打印机接口电路

22、。接的打印机接口电路。图图8-28、图图8-29中中打打印印机机的的口口地地址址由由地地址址线线P2口线决定，使用时，口地址设为口线决定，使用时，口地址设为7FFFH。图8-28 TPP-40A/16A与8031数据总线接口电路图图8-29 TPP-40A/16A与8031扩展I/O口连接的接口电路图返回本节8.3.4打印程序实例打印程序实例下下面面以以图图8-29作作为为打打印印机机接接口口，介介绍绍一一种种使使用用TPP-16A打打印印机机打打印印1616点点阵阵汉汉字字“作作业业”的的程程序序。程程序序清清单如下：单如下：HZDY：MOVDPTR，#TAB2；置字型表首址；置字型表首址M

23、OVR6，#02HDY1：MOVB，#20HLCALLSUB2；调用打印机控制子程序；调用打印机控制子程序DJNZR6，DY1RETSUB1：PUSHDPH；DPTR入栈入栈MOVDPTR，#TAB1；置打印机控制字表首址；置打印机控制字表首址MOVR5，#05H；送打印控制字串到打印机；送打印控制字串到打印机SB11：LCALL DAY2LCALL DAY1DJNZR5，SB11MOVA，BLCALL DAY1MOVA，#00HLCALL DAY1POPDPL；DPTR出栈出栈POPDPHRETSUB2：MOVR5，B；送由；送由B设置个数的汉字字型码到打印机设置个数的汉字字型码到打印机SB

24、21：LCALL DAY2LCALL DAY1DJNZR5，SB21MOVA，#0DH；回车换行；回车换行LCALL DAY1RETDAY1：PUSHDPHPUSHDPLMOVDPTR，#7F01H；将字型码送；将字型码送8155PA口口MOVXDPTR，AMOVDPTR，#7F03H；用；用8155PC口模拟打印机信号口模拟打印机信号MOVA，#00HMOVXDPTR，AMOVA，#01HMOVXDPTR，AJBP3.3，$；打印机忙等待；打印机忙等待POPDPLPOPDPHRETDAY2：CLRA；取字型码子程序；取字型码子程序MOVXA，A+DPTRINCDPTRRETTAB1：DB1B

25、H，31H，00H，1BH，4BH；打印机控制字符串；打印机控制字符串TAB2：DB00H，00H，00H，0FFH，0FEH，00H，00H；汉汉字字“作作”的下半部字形码的下半部字形码DB00H，0FFH，0FFH，20H，20H，20H，60H，20HDB00H，02H，02H，0E2H，0C2H，0FEH，0FEH，02H；汉字；汉字“业业”下半部字形码下半部字形码DB02H，0FEH，0FEH，62H，0C2H，02H，06H，02HDB00H，01H，06H，1FH，0F7H，60H，02H，0CH；汉字；汉字“作作”的上半部字形码的上半部字形码DB38H，0FFH，5FH，12H

26、，12H，16H，32H，10HDB00H，08H，07H，03H，00H，0FFH，7FH，00H；汉字；汉字“业业”的上半部字形码的上半部字形码DB00H，0FFH，7FH，00H，03H，1FH，0CH，00H返回本节8.4拨码盘及语音接口拨码盘及语音接口8.4.1拨码盘接口及应用实例拨码盘接口及应用实例8.4.2ISD1420语音接口芯片及其应用语音接口芯片及其应用返回本章首页8.4.1拨码盘接口及应用实拨码盘接口及应用实1十线拨盘（如图十线拨盘（如图8-30所示）所示）l l十十线线拨拨盘盘接接口口：多多个个拨拨盘盘输输入入时时，接接口口如如图图8-31所所示示。为为节节约约I/O口

27、口，采采用用并并联联连连接接，分分时时选通输入的办法。选通输入的办法。l l读数及自检软件读数及自检软件十线拨码盘便于实现自检。十线拨码盘便于实现自检。在正常情况下，十线中只能有一个为低电平在正常情况下，十线中只能有一个为低电平“0”。如果有一个以上的低电平。如果有一个以上的低电平“0”，则为，则为短路故障；如全为高电平短路故障；如全为高电平“1”，则为开路或，则为开路或接触不良故障。图接触不良故障。图8-32是读数自检子程序流程是读数自检子程序流程图。图。图8-30 十线拨盘图8-31 十线拨盘组接口图8-32 十线拨盘读数自检程序流程图2BCD拨码盘（拨码盘（如图如图8-338-34所示）

28、所示）l l硬硬件件接接口口：只只用用两两个个BCD拨拨码码盘盘输输入入时时，可可把把A端端接接+5V，8个个输输出出脚脚接接8个个并并行行输输出出口口，并并通通过过10K电电阻阻接接地地，从从8位位并并行行口口输输入入的的数数据据即即是是两两个个拨拨盘盘的的BCD码码。多多个个拨拨盘盘输输入入时时，同样要接成并联分时选通形式同样要接成并联分时选通形式l l读数及检测软件：读数及检测软件：BCD拨码盘不易实现故障自拨码盘不易实现故障自检。检。图8-33 BCD码拨盘组接口图8-34 BCD码拨盘检测程序流程图返回本节8.4.2ISD1420语音接口芯片及其应用语音接口芯片及其应用1ISD142

29、0芯片的特点芯片的特点（1）外外围围元元件件简简单单，仅仅需需少少量量阻阻容容元元件件、麦麦克克风即可组成一完整录放系统。风即可组成一完整录放系统。（2）模模拟拟信信息息存存储储重重放放音音质质极极好好，并并有有一一定定混混响效果。响效果。（3）待待机机时时低低功功耗耗（仅仅0.5A），典典型型放放音音电电流流15mA。（4）放音时间）放音时间20s，可扩充级联。，可扩充级联。（5）可可持持续续放放音音，也也可可分分段段放放音音，最最小小分分段段20s/160段段=0.125s/段，可分段数段，可分段数160段。段。（6）录放次数达）录放次数达10万次。万次。（7）断断电电信信息息存存储储，无

30、无需需备备用用电电池池，信信息息可可保保100年。年。（8）操作简单，无需专用编程器及语音开发器。）操作简单，无需专用编程器及语音开发器。（9）高优先级录音，低电平或负边沿触发放音。）高优先级录音，低电平或负边沿触发放音。（10）单电源供电，典型电压）单电源供电，典型电压+5V。图8-35 ISD1420语音芯片内部结构框图2内部接口介绍内部接口介绍3ISD1420封装及引脚介绍封装及引脚介绍图8-36 ISD1420引脚图4ISD1420基本技术指标（均为典型值）基本技术指标（均为典型值）（1）工作电源）工作电源+5V。（2）静态电流）静态电流10A。（3）工作电流）工作电流15mA。（4）

31、信噪比）信噪比S/N=43dB。（5）录音时间长度：）录音时间长度：20s（6）每基本段时间长度：）每基本段时间长度：20s。5ISD1420与单片机接口举例与单片机接口举例l l硬件连接（硬件连接（如图如图8-37所示）所示）l l录入语音信息录入语音信息l l放音程序（放音程序（由表由表8-48-5所示）所示）图8-37 ISD1420与单片机8031的接口表8-4 ISN1420语音分段及段控制码 语音信息0189千百十帕当前水压当前时间录音段控制码（H）404148494A4B4C4D4E51放音段控制码（H）808188898A8B8C8D8E91表8-5 语音信息录放段控制码6IS

32、D系列语音芯片应用中应注意的问题系列语音芯片应用中应注意的问题（1）ISD系系列列器器件件所所有有地地址址端端、控控制制端端和和TEST/CLD端端必必须须可可靠靠接接高高电电平平或或低低电电平平，而而不能悬空，否则可能出现停止播放的情况。不能悬空，否则可能出现停止播放的情况。（2）为为了了充充分分发发挥挥其其优优质质高高保保真真特特点点，应应注注意意以下几点：以下几点：1）AGC阻容，尽量靠近阻容，尽量靠近ISD，且连线尽量短。，且连线尽量短。2）电源线和地线宽度应在）电源线和地线宽度应在0.8mm以上。以上。3）选用优质话筒。）选用优质话筒。4）话话筒筒信信号号耦耦合合电电容容与与连连接接

33、MICREF端端到到模模拟拟地的电容要相同。地的电容要相同。5）电源内阻低且无噪音。）电源内阻低且无噪音。（3）ISD的的SP+、SP-端一定不要接地，只能接端一定不要接地，只能接喇叭或悬空。喇叭或悬空。（4）国国内内部部分分厂厂家家语语言言芯芯片片与与ISD芯芯片片标标准准信信号号对应如下：对应如下：SR9F26ISD1020A（硬封装）（硬封装）SR9G16/SR9G26ISD1416/ISD1420（硬硬封封装）装）HY420/SRG26RISD1420（软封装）（软封装）HY410ISD1110（软封装）（软封装）返回本节THANKYOUVERYMUCH！本章到此结束，本章到此结束，谢谢您的光临！谢谢您的光临！结束放映返回本章首页