理学单片机IO扩展.pptx

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1、第1页/共58页为使LED显示不同的符号或数字，要为LED提供段码（或称字型码）。提供给LED显示器的段码（字型码）正好是一个字节（8段）。各段与字节中各位对应关系如下：按上述格式，8段LED的段码如表所示。第2页/共58页显示字符共阴极段码共阳极段码显示字符共阴极段码共阳极段码0 03 3FHFHC0HC0Hc c3939H HC6HC6H1 10606H HF9HF9Hd d5 5EHEHA1HA1H2 25 5BHBHA4HA4HE E7979H H8686H H3 34 4FHFHB0HB0HF F7171H H8 8EHEH4 46666H H9999H HP P7373H H8 8

2、CHCH5 56 6DHDH9292H HU U3 3EHEHC1HC1H6 67 7DHDH8282H HT T3131H HCEHCEH7 70707H HF8HF8Hy y6 6EHEH9191H H8 87 7FHFH8080H HH H7676H H8989H H9 96 6FHFH9090H HL L3838H HC7HC7HA A7777FHFH8888H H“灭灭”0000H HFFHFFHb b7 7CHCH8383H HLED段码（8段）第3页/共58页表中只列出了部分段码，可根据实际情况选用。另外，段码是相对的，它由各字段在字节中所处的位决定。例如表中8段LED段码是按格

3、式：而形成的，“0”的段码为3FH（共阴）。反之，如将格式改为下列格式：则“0”的段码为7EH（共阴）。字型及段码由设计者自行设定，习惯上还是以“a”段对应段码的最低位。第4页/共58页N个LED显示块有N位位选线和8N根段码线。LED显示器工作原理下图是4位LED显示器的结构原理图。第5页/共58页段码线控制显示的字型，位选线控制该显示位的亮或暗。静态显示和动态显示两种显示方式。1.静态显示方式各位的公共端连接在一起（接地或+5V）。每位的段码线（adp）分别与一个8位的锁存器输出相连。显示字符一确定，相应锁存器的段码输出将维持不变，直到送入另一个段码为止。显示的亮度高。第6页/共58页2.

4、动态显示方式所有位的段码线相应段并在一起，由一个8位I/O口控制，形成段码线的多路复用，各位的公共端分别由相应的I/O线控制，形成各位的分时选通。图:4位静态LED显示器电路。该电路各位可独立显示。第7页/共58页图：4位8段LED动态显示电路。其中段码线占用一个8位I/O口，而位选线占 用一个4位I/O口。第8页/共58页8位LED。图（a)是显示过程，某一时刻，只有一位LED被选通显示，其余位则是熄灭的；图（b)是实际显示结果，人眼看到的是8位稳定的同时显示的字符。第9页/共58页键盘接口原理1.键盘输入的特点键盘：一组按键开关的集合。行线电压信号通过键盘开关机械触点的断开、闭合，输出波形

5、如图。第10页/共58页2.按键的确认 检测行线电平 高电平：断开；低电平：闭合，常用软件来消除按键抖动。基本思想：检测到有键按下，键对应的行线为低，软件延时10ms后，行线如仍为低，则确认该行有键按下。3.如何消除按键的抖动当键松开时，行线变高，软件延时10ms后，行线仍为高，说明按键已松开。采取以上措施，躲开了两个抖动期t1和t3的影响。第11页/共58页键盘接口的工作原理独立式按键接口和行列式键盘接口。1.独立式键盘接口各键相互独立，每个按键各接一根输入线，通过检测输入线的电平状态可很容易判断那个键被按下。此种接口适于键数较少或操作速度较高的场合。第12页/共58页图（a）为中断方式的独

6、立式键盘工作电路图（b）为查询方式的独立式键盘工作电路。第13页/共58页用三态缓冲器扩展的I/O口的按键接口电路。第14页/共58页对独立式键盘编程，软件消抖，查询方式检测键的状态。仅有一键按下时才有效才处理。KEYIN:MOV DPTR,#0BFFFH；键盘端口地址BFFFHMOVX A,DPTR；读键盘状态ANL A,#1FH；屏蔽高三位MOV R3,A；保存键盘状态值LCALL DELAY10；延时10ms去键盘抖动MOVX A,DPTR；再读键盘状态ANL A,#1FH；屏蔽高三位 CJNE A,R3,RETURN；两次不同，抖动引起转RETURNCJNE A,#1EH,KEY2；相

7、等，有键按下，不等转KEY2第15页/共58页LJMP PKEY1;是K1键按下，转K1键处理 ;子程序PKEY1KEY2:CJNE A,#1DH,KEY3;S2键未按下，转KEY3LJMP PKEY2 ;S2键按下，转PKEY2处理KEY3:CJNE A,#1BH,KEY4;S3未按下，转KEY4LJMP PKEY3 ;S3按下，转PKEY3处理KEY4:CJNE A,#17H,KEY5;S4键未按下，转KEY5LJMP PKEY4 ;S4按下，转PKEY4处理KEY5:CJNE A,#0FH,PASS;S5未按下，转RETURNLJMP PKEY5 ;S5按下，转PKEY5处理RETURN

8、:RET ;重键或无键按下，从子程序返回识别和编程简单，用在按键数较少的场合。第16页/共58页2.行列式(矩阵式)键盘接口用于按键数目较多的场合，由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。如图所示。按键数目较多的场合，行列式键盘与独立式键盘相比，要节省很多的I/O口线。第17页/共58页（1）行列式键盘工作原理无键按下，该行线为高电平，当有键按下时，行线电平由列线的电平来决定。由于行、列线为多键共用，各按键彼此将相互发生影响，必须将行、列线信号配合起来并作适当的处理，才能确定闭合键的位置。（2）按键的识别方法a.扫描法 图（b）中3号键被按下为例，来说明此键时如何被识别出来的。第18页/共

9、58页识别键盘有无键被按下的方法，分两步进行：第1步：识别键盘有无键按下；第2步：如有键被按下，识别出具体的按键。把所有列线置0，检查各行线电平是否有变化，如有变化，说明有键按下，如无变化，则无键按下。上述方法称为扫描法，即先把某一列置低电平，其余各列为高电平，检查各行线电平的变化，如果某行线电平为低，可确定此行列交叉点处的按键被按下。b.线反转法 只需两步便能获得此按键所在的行列值，线反转法的原理如下图。第19页/共58页第20页/共58页第1步：列线输出为全低电平，则行线中电平由高变低的所在行为按键所在行。第2步：行线输出为全低电平，则列线中电平由高变低所在列为按键所在列。结合上述两步，可

10、确定按键所在行和列。（3）键盘的编码根据实际需要灵活编码。键盘的工作方式单片机在忙于各项工作任务时，如何兼顾键盘的输入，取决于键盘的工作方式。第21页/共58页原则：即要保证能及时响应按键操作，又不要过多占用CPU的工作时间。通常，键盘工作方式有3种，即编程扫描、定时扫描和中断扫描。1.编程扫描方式 只有当单片机空闲时，才调用键盘扫描子程序，扫描键盘。工作过程：（1）在键盘扫描子程序中，先判断有无键按下。方法：PA口8位输出全0，读PC口低4位状态，若PC0PC3为全1，则说明键盘无键按下；若不全为1，则说明键盘可能有键按下。第22页/共58页（2）用软件来消除按键抖动的影响。如有键按下，则进

11、行下一步。（3）求按下键的键号。（4）等待按键释放后，再进行按键功能的处理操作。2.定时扫描工作方式利用单片机内的定时器，产生10ms的定时中断，对键盘进行扫描。3.中断工作方式只有在键盘有键按下时，才执行键盘扫描程序，如无键按下，单片机将不理睬键盘。第23页/共58页 键盘所做的工作分为三个层次，如下图。第24页/共58页第1层：单片机如何来监视键盘的输入。三种工作方 式：编程扫描定时扫描中断扫描。第2层：确定具体按键的键号。体现在按键的识别方 法上就是：扫描法；线反转法。第3层：执行键处理程序。第25页/共58页利用8031的串行口实现键盘/显示器接口 串口未作它用，可用来外扩键盘/显示器

12、。串口为方式0输出，串口外接移位寄存器74LS164。接口电路如下图。74LS164(0)74LS164(7):作为8位LED的段码输出，8031的P3.4、P3.5：两行键的行状态输入 P3.3（TXD）：同步移位脉冲输出控制线，第26页/共58页第27页/共58页优点：亮度大，容易做到显示不闪烁，且CPU不必频繁的为显 示服务，从而使单片机有更多的时间处理其它事务。显示子程序：DIR：SETB P3.3 ；P3.3=1允许TXD脚同步移位 ；脉冲输出MOV R7,08H ；送出的段码个数，R7为段 ；码个数计数器MOV R0,7FH ；7FH78H为显示数据缓冲区DL0：MOV A,R0

13、；取出要显示的数送AADD A,0DH ；加上偏移量MOVC A,APC ；查段码表SEGTAG，取出段码MOV SBUF,A ；将段码送SBUF 第28页/共58页DL1：JNB TI,DL1；输出段码，查询TI状态，1个字节；的段码输出完否？CLR TI ；1个字节的段码输出完,清TI标志DEC R0；指向下一个显示数据单元 DJNZ R7,DL0；段码个数计数器R7是否为0,如不;为0，继续送段码CLR P3.3 ；8个段码输出完毕，关显示器输出RET ；返回SEGTAB：DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H ；共阳极段码表，；0,1,2,3,4DB 92H,82H,0F

14、8H,90H；5,6,7,8,9DB 88H,83H,0C6H,0A1H,86H；A,B,C,D,EDB 8FH,0BFH,8CH,0FFH,0FFH；F,P,暗 第29页/共58页键盘扫描子程序：KEYI：MOV A,00H；判有无键按下，使所有列线为0；的编码送AMOV SBUF,A；扫描键盘的（8）号74LS164输；出为00H,使所有列线为0KL0：JNB TI,KL0；串行输出完否？CLR TI；串行输出完毕，清TIKL1：JNB P3.4,PK1；第1行有闭合键吗？如有，跳；PK1进行处理JB P3.5,KL1；在第2行键中有闭合键吗？无闭；合键跳KL1PK1：ACALL DL10

15、；调用延时10ms子程序DL10，软；件消除抖动JNB P3.4,PK2；判是否抖动引起的？第30页/共58页JB P3.5,KL1PK2：MOV R7,08H ；不是抖动引起的MOV R6,0FEH；判别是哪一个键按下，FEH为最；左一列为低MOV R3,00H ；R3为列号寄存器MOV A,R6 ；KL5：MOV SBUF,A；列扫描码从串行口输出KL2：JNB TI,KL2；等待串行口发送完CLR TI；串行口发送完毕，清TI标志JNB P3.4,PKONE；读第1行线状态，第1行有键闭；合，跳PKONE处理JB P3.5,NEXT ；读第2行状态，是第2行某键否？MOV R4,08H；

16、第2行键中有键被按下，行首键；号08H送R4AJMP PK3 ;第31页/共58页PKONE：MOV R4,00H ；第1行有键按下，行首键号00H送R4PK3：MOV SBUF,00H；等待键释放，发送00H使所有列 ；线为低KL3：JNB TI,KL3 ;CLR TI ；发送完毕，清标志KL4：JNB P3.4,KL4 ；判行线状态JNB P3.5,KL4 ;MOV A,R4 ；两行线均为高，说明键已释放 ADD A,R3 ；计算得到键码ARETNEXT：MOV A,R6 ；列扫描码左移一位，判下列键RL A ;MOV R6,A ；记住列扫描码于R6中INC R3 ；列号增1DJNZ R7

17、,KL5 ；列计数器R7减1，8列键都检查 ；完？第32页/共58页AJMP KEYI ；8列键扫描完毕，开始下一个键；盘扫描周期DL10：MOV R7,0AH；延时10ms子程序DL：MOV R6,0FFHDL6：DJNZ R6,DL6DJNZ R7,DLRET利用通用键盘/显示器接口芯片8279实现键盘/显示器接口 Intel 8279芯片：通用可编程键盘/显示器接口芯片。对键盘部分提供扫描工作方式，能对64个键键盘阵列不断扫描，自动消抖，自动识别出闭合的键并得到键号，能对双键或N键同时按下进行处理。第33页/共58页扫描方式的显示接口，可显示多达16位的字符。1.8279的引脚及内部结构

18、 第34页/共58页第35页/共58页2.2.引脚功能介绍引脚功能介绍(1)与CPU的接口引脚 DB0DB7：数据总线、双向、三态，与单片机数据 总线相连，在CPU和8279之间传送命令或数据。CLK：系统时钟，用于8279内部定时，以产生其工作 所需的时序。RESET：高电平时，8279被复位，复位后的状态如下：*16个字符左边输入显示方式*编码扫描键盘、双键锁定方式 CS*：片选第36页/共58页 A0：=1，写入的是命令字节;读出的是状态字节。=0，写入或读出的字节均为数据。RD*、WR*：读、写控制引脚 IRQ：中断请求线。在键盘方式中，当键盘RAM（先进先出）中存有按下键的数据时，I

19、RQ为高电平，向CPU提出中断申请。（2）扫描信号输出引脚CPU每次从键盘RAM中读出一个字节数据时，IRQ就变为低电平。如果键盘RAM中还有未读完的数据，IRQ将再次变为高电平，再次提出中断请求。第37页/共58页 SL0SL3 扫描输出。用来扫描键盘和显示器。可编程设定为编码输出，即SL0SL3需外接4-16译码器，输出16取1的扫描信号，也可编程设定为译码输出，即由SL0SL3直接输出4取1的扫描信号。（3）与键盘连接的引脚 RL0RL7键盘矩阵的行信号输入线。SHIFT输入线，通常用作键盘上、下档功能的控制键。CNTL/STB输入线，高电平有效。在键盘方式时，通常用来作为键盘控制功能键

20、使用。第38页/共58页（4）与显示器连接的引脚 OUTA0OUTA3（A组显示数据）、OUTB0OUTB3（B组显示数据）:向LED显示器输出的段码,与扫描信号线SL0SL3同步。两组可独立使用，也可合并使用。BD*:消隐显示控制。3.8279的基本功能部件（1）扫描计数器编码方式:扫描线SL0SL3输出，经外部4-16译码器译码后，为键盘和显示器提供16取1的扫描线。译码方式:计数器的最低二位在8279内部译码后，从SL0SL3输出，为键盘和显示器提供4取1扫描线。第39页/共58页D7D6D5D4D3D2D1D0CNTLSHIFT扫 描回 复（2）键盘去抖动及回复缓冲器 RL0RL7被接

21、到键盘的行线。在逐列扫描时，当某一键闭合，消抖电路延时等待10ms之后，再检验该键是否仍闭合。若闭合，则该键的行、列地址和附加的移位、控制状态一起形成键盘数据，送入8279内部的键盘RAM存储器。格式为：控制（CNTL）和移位（SHIFT）的状态由两个独立的附加开关决定，而扫描（D5、D4、D3）是被按键的列编码，而回复（D2、D1、D0）则是被按键的行位置数据。第40页/共58页（3）键盘RAM及其状态寄存器键盘RAM：8字节先进先出（FIFO）存储器。内部的FIFO状态寄存器存放FIFO的工作状态，如FIFO是空还是满，其中存有多少字符，是否操作出错等等。当FIFO存储器空间不足时，状态逻

22、辑将产生IRQ=1信号，向CPU发出中断申请。（4）显示RAM和显示地址寄存器显示RAM：存显示数据。16个字节，可存放16位显示信息。显示RAM的输出与显示扫描配合，同时轮流驱动被选中的显示位，使显示器呈现稳定的显示（动态扫描）。4.8279的命令字和状态字命令字：D7、D6、D5为命令特征位，来区分8条不同的命令字。的命令字。第41页/共58页状态字：主要用于键盘工作方式，以指示键盘RAM中的字符数和有无错误发生。5.8279与键盘/显示器的接口下图为8279与8位显示器，48键盘的接口电路。行线接8279的RL0RL3，8279选用外部译码方式，SL0SL2经74LS138（1）译码输出

23、，接列线，实现键盘逐列扫描。SL0SL2又由74LS138(2)译码输出到显示器各位的公共阴极，进行逐位扫描显示。OUTB03、OUTA 03输出8位段码。当位切换时，BD*输出为低电平，使74LS138(2)输出全为高电平，显示消隐。第42页/共58页第43页/共58页图中8279的命令/状态口地址为7FFFH，数据口地址为7FFEH。8279初始化程序：INITI:SETB EX1 ;允许外部中断1中断MOV DPTR,#7FFFH ;命令/状态口地址写入DPTRMOV A,#0D1H ;控制字D1H送AMOVX DPTR,A ;向命令/状态口写入控制字LP:MOVX A,DPTR ;读8

24、279的状态JB Acc.7,LPMOV A,#00HMOVX DPTR,A当键盘上出现有效的闭合键时，键输入数据自动进入8279的键盘RAM存储器，并向8031请求中断，8031响应中断读取键盘RAM中的键输入数据。若要更新显示器输出，仅需改变8279中显示RAM中的内容。第44页/共58页MOV A,2AHMOVX DPTR,ASETB EA键输入中断服务程序：PINT1：PUSH PSWPUSH DPHPUSH DPLPUSH AccMOV DPTR,7FFFH；向命令口写入读键盘RAM命令MOV A,40HMOVX DPTR,AMOV DPTR,7FFEH；读键输入值MOVX A,DP

25、TRCJNE A,37H,PRI1；判输入停机命令否第45页/共58页SETB 20HPRI1：POP AccPOP DPLPOP DPHPOP PSWRETI显示子程序：DIR：MOV DPTR,7FFFH；输出写显示RAM命令MOV A,90HMOVX DPTR,AMOV R0,70HMOV R7,08H；送显示RAM数据的个数 MOV DPTR,7FFEHDL0：MOV A,R0第46页/共58页ADD A,05H；05H为查表偏移量MOVC A,A+PC ；查表得到段码MOVX DPTR,A ；写入显示RAMINC R0；显示数据单元地址增1DJNZ R7,DL0；8个显示数据是否输出

26、完毕RETADSEG：DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH；段码表（共阴极）DB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH DB 39H,5EH,79H,71H,73H,3EH DB 31H,6EH,1CH,23H,40H,03H DB 18H,38H,00H第47页/共58页MCS-51单片机与BCD码拨盘的接口设计BCD码拨盘有时需输入一些控制参数，设定完将维持不变。使用的最方便的拨盘是十进制输入，BCD码输出的BCD码拨盘。这种拨盘如图所示，为四片BCD码拨盘第48页/共58页拼接的4位十进制输入拨盘组。每片拨盘具有09十个位置，每个位置都有相应的数字显示。BCD码

27、拨盘后面有5个接点，A为输入控制线，另外4是BCD码输出线。拨盘拨到不同位置时，输入控制线A分别与4根BCD码输出线中的某根或某几根接通，其接通的BCD码输出线状态正好与拨盘指示的十进制数相一致。第49页/共58页拨盘输入控制端A输出状态84210 01 10 00 00 00 01 11 10 00 00 01 12 21 10 00 01 10 03 31 10 00 01 11 14 41 10 01 10 00 05 51 10 01 10 01 16 61 10 01 11 10 07 71 10 01 11 11 18 81 11 10 00 00 09 91 11 10 00 0

28、1 1BCD码拨盘的输入输出状态第50页/共58页BCD码拨盘与单片机的接口1.与单片BCD码拨盘的接口8031通过P1.0P1.3与单片BCD码拨盘的接口电路。第51页/共58页A端接5V,当拨盘拨至某十进制数时,相应的8,4,2,1有效端输出高电平（如拨至“6”时,4,2,端为“1”）无效端为低电平。输出的BCD码为正逻辑。A端接地,8,4,2,1输出端通过电阻上拉至高电平时,拨盘输出的BCD码为负逻辑（反码）。2.多片BCD码拨盘与单片机的接口如按下图，N位拨盘需占用4N根I/O口线,为减少I/O口线,可将拨盘的输出线分别通过4个与非门与单片机的I/O口相连,每片拨盘的控制端A不再接5V

29、或地,而是分别与I/O口线相连,用来控制选择多片拨盘中的任意一片。这时,N位十进制拨盘,用N片BCD码拨盘拼成时只需占用4+N根I/O口线。下图是通过P1与4片BCD码拨盘相连的4位BCD码输入电路。第52页/共58页第53页/共58页4片拨盘的BCD码输出相同端接入同一个4个与非门。四个与非门输出8,4,2,1端分别接入P1.3,P1.2,P1.1,P1.0。其余的P1.6,P1.5,P1.4分别与千、百、十、个位BCD码拨盘的控制端相连。当选中某位时，该位的控制端置0，其它三个控制端置1。例如选中千位时，P1.7置0,P1.4P1.6置1，此时四个与非门所有其它位连接的输入端均为1状态，因

30、此四个与非门输出的状态完全取决于千位数BCD拨盘输出状态。由于该位的控制端置0，因此,拨盘所置之数输出为BCD反码，通过与非门输出为该千位数的BCD码 第54页/共58页例如输入为9345，这时，每位BCD码输出端上有相应的数字与A接通。本程序将读入的4位BCD码按千、百、十、个依次存放在片内RAM的30H33H单元,每个单元的高4位为0,低4位为BCD码。程序如下：RDS：MOV R0,30H ；初始化,存放单元首址MOV R2,7FH ；P1口高4位置控制字及低4位置输入 ；方式MOV R3,04H ；读入4个BCD码LOOP：MOV A,R2MOV P1,A ；P1口送控制字及低4位置输入方式MOV A,P1 ；读入BCD码ANL A,0FH ；屏蔽高4位第55页/共58页MOV R0,A ；送入存储单元INC R0 ；指向下个存储单元MOV A,R2 ；准备下一片拨盘的控制端置0RR A ；MOV R2,A ；DJNZ R3,LOOP ；未读完返回RET ；读完结束第56页/共58页第57页/共58页ME.SJTU感谢您的观看！第58页/共58页