单片机原理与实验指导 第9章 单片机接口扩展(2.2).ppt

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1、9 94 4 键盘的接口技术键盘的接口技术 在在单片机应用系统中，常常需要人机对话。这就需单片机应用系统中，常常需要人机对话。这就需要键盘及显示器的等部分。对于键盘来说，要有：要键盘及显示器的等部分。对于键盘来说，要有：（1 1）键扫描功能，即检测是否有健按下；）键扫描功能，即检测是否有健按下；（2 2）产生相应的键代码）产生相应的键代码(键值键值)；（3 3）消除按键抖动及多键按下的问题。）消除按键抖动及多键按下的问题。9.4.1 9.4.1 键盘工作原理键盘工作原理 以以4 44 4键盘为例，原理见下图：键盘为例，原理见下图：识别识别按键的方法有两种：按键的方法有两种：一是行扫描法，二是线

2、反转法。一是行扫描法，二是线反转法。行扫描法行扫描法：通过行线发出低电平信号，从列线上读数据。通过行线发出低电平信号，从列线上读数据。线反转法线反转法：行、列均要外加上拉：行、列均要外加上拉阻阻。该方法先将行线作为输该方法先将行线作为输出线，列线作为输入线，行线输出全出线，列线作为输入线，行线输出全“0 0”，读入列线的值，读入列线的值，然后将行线和列线的输入输出关系互换，并且将刚才读到的列然后将行线和列线的输入输出关系互换，并且将刚才读到的列线值从列线所接的端口输出，再读取行线的输入值。那么在闭线值从列线所接的端口输出，再读取行线的输入值。那么在闭合键所在的行线上值必为合键所在的行线上值必为

3、“0 0”。这样，当一个键被按下时，。这样，当一个键被按下时，必定可读到一对唯一的行列值。必定可读到一对唯一的行列值。9.4.2 9.4.2 键盘与单片机的接口键盘与单片机的接口一般有：独立的按键法、矩阵按键法和中断按键法三种。一般有：独立的按键法、矩阵按键法和中断按键法三种。9 95 5 显示器接口技术显示器接口技术 常用的显示器有：发光二极管显示器（常用的显示器有：发光二极管显示器（LEDLED）和）和 液晶显示器（液晶显示器（LCDLCD）。）。9.5.1 LED9.5.1 LED数码管显示器的结构数码管显示器的结构 为了为了显示字符和数字，往往要编码。在按下显示字符和数字，往往要编码。

4、在按下列顺序排列时列顺序排列时：共阴与共阳编码见表共阴与共阳编码见表9-39-3。9.5.2 LED9.5.2 LED数码管显示器的原理与接口数码管显示器的原理与接口 点亮点亮LEDLED显示器：有静态和动态两种方法。显示器：有静态和动态两种方法。一、静态显示接口一、静态显示接口 二、二、动态显示接口动态显示接口三、三、LEDLED点阵接口点阵接口四四、MAX7219专用数码管驱动器专用数码管驱动器 96 A/D转换器接口技术转换器接口技术 A/DA/D转换的种类很多，根据转换原理主要分为逐次逼近式、转换的种类很多，根据转换原理主要分为逐次逼近式、双积分式、量化反馈式和并行式等。双积分式、量化

5、反馈式和并行式等。9.6.1 9.6.1 双积分双积分A/DA/D转换器及接口转换器及接口 双积分型双积分型A/D A/D 转换器，一般具有精度高，抗干扰性好，价转换器，一般具有精度高，抗干扰性好，价格便宜等优点，但转换速度慢，广泛用于数字仪表。格便宜等优点，但转换速度慢，广泛用于数字仪表。常用的有：三位半（相当于常用的有：三位半（相当于1111位的二进制数）的位的二进制数）的MC14433MC14433、ICL7126ICL7126和四位半（相当于和四位半（相当于1414位的二进制数）的位的二进制数）的ICL7135ICL7135等。等。9.6.2 9.6.2 逐次逼近式逐次逼近式A/DA/

6、D转换器及接口转换器及接口 逐次逼近式逐次逼近式A/DA/D转换器有转换器有8 8位、位、1212位、位、1616位和并行输出、串位和并行输出、串行输出等多种型号。行输出等多种型号。从转换速度考虑并行较快，但输出接线较从转换速度考虑并行较快，但输出接线较多，而串行多，而串行A/DA/D虽然输出速度较慢，但接口简单，目前被广泛使虽然输出速度较慢，但接口简单，目前被广泛使用。用。教材以教材以TLC2543TLC2543为例作了说明，这里以为例作了说明，这里以TLC549TLC549为例，讨论为例，讨论其用法（参考其用法（参考 P286P286页，页，A/DA/D转换实验）。转换实验）。一、实验电路

7、描述一、实验电路描述 二、软件编程练习二、软件编程练习#include /51#include /51的头文件的头文件sbitsbit DATA=P10 DATA=P10；/数据线数据线sbitsbit CLK =P16 CLK =P16；/时钟信号线时钟信号线sbitsbit CS =P15 CS =P15；/片选控制线，低电平有效片选控制线，低电平有效unsigned char unsigned char ADconver(voidADconver(void)/TLC549 A/D)/TLC549 A/D转换函数转换函数 unsigned char i unsigned char i，ad

8、=0ad=0；DATA=1DATA=1；/置输入状态置输入状态 CS=1CS=1；/芯片复位芯片复位 CS=0CS=0；CLK=0 CLK=0；/芯片起始芯片起始 for(ifor(i=0=0；i8i8；i+)i+)CLK=0 CLK=0；/输出一个时钟输出一个时钟0 0 ad=ad=adad11；/串行数据向左移一位串行数据向左移一位 CLK=1CLK=1；/输出一个时钟输出一个时钟1 1 if(DATA=1)ad=if(DATA=1)ad=adad|0 x01|0 x01；/在时钟的高电平时，读数据在时钟的高电平时，读数据 else ad=else ad=adad|0 x00|0 x00

9、CLK=0 CLK=0；CS=1CS=1；/时钟时钟0 0，转换完毕，转换完毕 return adreturn ad；/返回转换结果返回转换结果 void void main(voidmain(void)/)/测试主程序测试主程序 unsigned char temp unsigned char temp；while(1)while(1)temp=temp=ADconverADconver()()；/AD/AD转换转换 /调显示程序调显示程序 调试时可以通过串口把调试时可以通过串口把ADAD函数得到的值在电脑上函数得到的值在电脑上显示，如本例中可以在显示，如本例中可以在 “temp=temp=

10、ADconverADconver()()；”函数函数后加上一句后加上一句“printf(printf(“temptemp=%=%cncn”,temp,temp)；”就可就可以在串口调试工具软件中看到值了，当然别忘了串口初以在串口调试工具软件中看到值了，当然别忘了串口初始化和设置波特率。始化和设置波特率。9 97 D/A 7 D/A 转换器接口技术转换器接口技术 在计算机应用领域中，特别是在实时控制系统中，除需要在计算机应用领域中，特别是在实时控制系统中，除需要把外界模拟量变成数字量输入计算机进行加工、处理外，也需把外界模拟量变成数字量输入计算机进行加工、处理外，也需要把单片机计算结果的数字量转

11、换成连续变化的模拟量输出，要把单片机计算结果的数字量转换成连续变化的模拟量输出，用以控制。用以控制。9.7.2 D/A9.7.2 D/A转换器与单片机的接口转换器与单片机的接口 D/AD/A转换器分并行和串行。前者，速度快，后者较慢。但转换器分并行和串行。前者，速度快，后者较慢。但串行接口简单。一般，位数越多（串行接口简单。一般，位数越多（8bit8bit、10bit10bit、12bit12bit、16bit16bit等），价格越贵。这里以等），价格越贵。这里以TLC5615 TLC5615 串行串行1010位位D/AD/A转换器为转换器为例，说明其用法，这是例，说明其用法，这是SPISPI

12、接口（可参考接口（可参考P288P288页页 D/AD/A转换器的转换器的例子）。例子）。一、硬件电路一、硬件电路 二、编程练习二、编程练习#include /51#include /51的头文件的头文件 sbitsbit DIN =P20 DIN =P20；/数据线数据线 sbitsbit SCLK=P21 SCLK=P21；/时钟信号线时钟信号线 sbitsbit CS =P22 CS =P22；/片选控制线，低电平有效片选控制线，低电平有效 void void DAconverDAconver(unsigned(unsigned intint x)/D/A x)/D/A转换函数转换函数

13、unsigned char k unsigned char k；CS=1CS=1；SCLK=1SCLK=1；/芯片复位芯片复位 SCLK=0SCLK=0；/把时钟线置低把时钟线置低 x=x&0 x03ffx=x&0 x03ff；/10bit D/A/10bit D/A x=x 2 x=x 2；/调整格式最后两位为调整格式最后两位为0 0 CS=0 CS=0；/CS/CS 置低，芯片起始置低，芯片起始 for(kfor(k=0=0；k16k16；k+)/k+)/按按1616位传送位传送 DIN=DIN=（bitbit）（）（x&0 x8000 x&0 x8000）；）；/取最高位取最高位 SCL

14、K=1SCLK=1；SCLK=1SCLK=1；SCLK=0SCLK=0；SCLK=0SCLK=0；/给时钟给时钟 x=x1x=x0 x3ff)temp=0;0 x3ff)temp=0;DAconverDAconver(temp);/(temp);/输出锯齿波输出锯齿波 /调显示程序调显示程序 9 98 8 开关电路及驱动电路接口开关电路及驱动电路接口 在单片机应用系统中，有时需用单片机输出控制各种各样的在单片机应用系统中，有时需用单片机输出控制各种各样的开关电路器件开关电路器件(如继电器、无触点开关等如继电器、无触点开关等)或高压大电流负载，这或高压大电流负载，这些大功率负载显然不能用单片机的

15、些大功率负载显然不能用单片机的I/O I/O 口线来直接驱动，而必须口线来直接驱动，而必须施加各种驱动电路。此外，为了隔离和抗干扰，有时需加接光电施加各种驱动电路。此外，为了隔离和抗干扰，有时需加接光电耦合器。耦合器。9.8.1 9.8.1 开关电路接口开关电路接口 9.8.2 9.8.2 光电耦合器接口光电耦合器接口常用的光电耦合器有晶体管输出型和晶闸管输出型。常用的光电耦合器有晶体管输出型和晶闸管输出型。9.8.3 I9.8.3 I2 2C C、SPISPI总线与单片机的接口总线与单片机的接口 目前，对控制系统微型化的要求越来越高，为了使仪器微型目前，对控制系统微型化的要求越来越高，为了使

16、仪器微型化，首先要设法减少仪器锁用芯片的引脚数。因此就出现了化，首先要设法减少仪器锁用芯片的引脚数。因此就出现了I2C和和SPI总线的器件。总线的器件。I I2 2C C：（：（Inter-Integrated CircuitInter-Integrated Circuit），即：），即：内部集成电路。内部集成电路。SPISPI：（：（Serial Peripheral InterfaceSerial Peripheral Interface），即：），即：串行的外围接口。串行的外围接口。I I2 2C C，需要二根信号线（时钟、数据）。，需要二根信号线（时钟、数据）。SPISPI，需要四根信号线（时钟、数据进、数据出、片选）。，需要四根信号线（时钟、数据进、数据出、片选）。（时序见相关材料，实例见（时序见相关材料，实例见P292P292相关说明）相关说明）练习：练习：P263-P264P263-P264 9-1 9-1，9-89-8，9-189-18，9-209-20