[精选]第10章输入输出设备及接口技术.pptx

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1、第十章第十章 输入输入/输出设备输出设备及接口技术及接口技术 第一节第一节 七段七段LEDLED显示器接口技术显示器接口技术第二节 键盘接口技术第三节 打印机接口技术第四节 数/模D/A与模/数A/D转换电路接 口技术第五节 串行通信接口技术显示器的结构及工作原理显示器的结构及工作原理 1显示器件简介常用的显示器件有显示记录仪、发光二极管LED显示器、液晶LCD显示器、大屏幕显示器和图形CRT显示器终端等。LED显示器由于具有结构简单、体积小、功耗低、配置灵活、显示清晰、可靠性高等优点，目前已被微型计算机控制系统及智能化仪表广泛采用。LCD则以其功耗极低的特点，占据了从电子表到计算器，从袖珍仪

2、表到便携式微型计算机等应用场合。CRT显示器：单显、CGA、EGA、VGA、SVGA，有标准的硬件标准，驱动程序较多，可有触摸屏。体积大、耗电多。LED显示器的工作原理和接口方法显示器的工作原理和接口方法2LED显示器结构aabcdgbcdefgdpcomdpefcomabcdefgdpcom共阴极共阳极abcdefgdpcom显示器的结构及工作原理显示器的结构及工作原理aabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpdpefaabcdgbcdefgdp

3、comdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpef显示字型字模编码表共阳极取反共阴极 段选

4、码取反译码译码：将要显示的字符转换成对应段选码的过程。分为硬件译码硬件译码和软件译码软件译码。显示器的结构及工作原理显示器的结构及工作原理abcdefgdpg dpaCOMabcdefgdpg dpaCOMabcdefgdpg dpaCOMabcdefgdpg dpaCOMI/O口1I/O口2I/O口3I/O口41、静态显示方式原理静态LED显示器接口LED显示器与单片机的接口电路显示器与单片机的接口电路LED显示器与单片机的接口分为静态显示接口和动态显示接口显示器与单片机的接口分为静态显示接口和动态显示接口LED显示器中的每一条段选线都分别与一位每一条段选线都分别与一位I/O口线相口线相连，

5、即一位连，即一位LED显示器需要一个显示器需要一个8位并行位并行I/O口，每一口，每一位位LED可独立显示可独立显示。CPU只需要把所显示字符的段选码送到相应的输出口，在同一时刻各位显示器都能保持显示相应的字符。优点：显示程序简单，显示亮度稳定，不刷新显示内容时不用CPU去干预，节省CPU时间。缺点：需要占用较多的I/O口线，提高了硬件成本。适用范围：适用于显示位数较少的系统中。LED显示器与单片机的接口电路显示器与单片机的接口电路静态显示接口静态显示接口LED显示器与单片机的接口电路显示器与单片机的接口电路2、静态显示方式应用电路举例软件译码静态LED显示器编程显示数据 1将字符显示代码段选

6、码以表格的形式存放在程序存储器的某个区域软件查表法软件查表法获得段选码 2将显示信息存放在显示缓冲区中；3从显示缓冲区中取出一个显示信息显示一位，通过查表获取该显示信息段选码；4指定显示位所对应的输出口锁存器地址，输出段选码。5多位显示重复24步。LED显示器的工作原理和接口方法显示器的工作原理和接口方法软件译码的静态LED显示 例：将内部RAM30H、31H单元的两个用BCD码表示的十进制数十位数在高4位在4位LED显示器上显示出来。分析：比方30H=45,31H=67 第1位LED的地址F800H程序清单：ORG 0100HTAB:DBC0H,F9H,A4H,B0H,99HDB92H,82

7、H,F8H,80H,90HDB88H,83H,C6H,A1H,86HDB8EH;共阳极的段选码ORG 0120HDISP:MOV R0,#30HMOV R3,#00HMOV R2,#0F8HMOV R7,#02HLOOP:MOV A,R0ANLA,#0F0H;屏蔽低4位SWAPAMOV DPTR,#TABMOVCA,A+DPTR;取出对应段选码MOV DPH,R2MOV DPL,R3MOVXDPTR,A;写入第1位LED显示器INCR2;指向第2位LEDMOV A,R0ANLA,#0FH;屏蔽高4位MOV DPTR,#TABMOVCA,A+DPTRMOV DPH,R2MOV DPL,R3MOV

8、XDPTR,A;写入第2位LED显示器INCR0INCR2;指向第3位LEDDJNZ R7,LOOPSJMP$1 显示原理动态显示接口电路动态显示接口电路输出口1输出adp输出口2输出显示位控信息输出adp输出显示位控制LED显示器与单片机的接口显示器与单片机的接口abcdefgdpg dpaCOMabcdefgdpg dpaCOMabcdefgdpg dpaCOMabcdefgdpg dpaCOMI/O(1)I/O(2)I/O(3)I/O(4)动态显示方式 特点：将各位LED显示器的所有对应段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制输出段选码，而每位LED显示器的公共端分别由另外的I/O口控制

9、位选。LED显示器的显示内容通过段选I/O口和位选I/O口的相互配合控制，以动态扫描显动态扫描显示示的方式输出待显示的内容。各位LED显示器轮流显示，每位显示约1ms，由于人的视觉暂留效应，感觉各位LED同时点亮，无闪动现象。LED显示器与单片机的接口显示器与单片机的接口软件译码动态LED显示器 编程显示数据：1将字符显示代码字段码以表格的形式存放在程序存储器的某个区域；2将显示信息转换为0X的模式，存放在显示缓冲区中；每个显示位对应一个单元 3从显示缓冲区中取出一个显示信息显示一位，通过查表获取该显示信息的字符显示代码；4指定段选码输出口的锁存器地址，输出段选码信息。5指定显示位选输出口的锁

10、存器地址，输出显示位选控制信息。6延时假设干ms 7多位显示重复26步。LED显示器与单片机的接口显示器与单片机的接口VccRX8PA7407PC0PC1PC2PC381558051P0AD0-AD7ALEALERDRDWRWRIO/MP2.1CEP2.02 应用电路举例LED显示器与单片机的接口显示器与单片机的接口1.LED显示器 内部由发光二极管组成段显示。数码管结构又分为共阳极型和共阴极型。2.LCD液晶显示器 常用的LCD可分为字符型和点阵型两大类。字符型可用来显示字符和数字，点阵型可用来显示汉字及图形。第一节第一节七段七段LED显示器接口技术显示器接口技术一、一、LED显示器结构和字

11、段码关系显示器结构和字段码关系 由发光二极管组成，不同的发光段亮，可组成不同字型，电流太大，耗电量大，电流太小，发光度不够，一般各管电流在10mA较适宜。七段七段LED显示器接口技术显示器接口技术1.1.LEDLED显示器结构显示器结构显示器结构显示器结构Light-Emitting DiodeLight-Emitting Diode共阳极共阳极共阴极共阴极外形图外形图2.72.7段段段段LEDLED字型码段选码字型码段选码字型码段选码字型码段选码显示字形h g f e d c b a共阴极共阳极段选码共阴极段选码0123456789ABCDEF“灭”1 0 0 0 0 0 0 01 0 0

12、1 0 0 0 01 0 0 0 1 0 0 01 0 0 0 0 0 1 11 1 0 0 0 1 1 01 0 1 0 0 0 0 1C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88H83HC6HA1H86H8EHFFH3FH06H5BH4FH06H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H00H二、二、LED 显示器接口显示器接口 LED显示器用于显示工业控制参数、过程状态。1.LED数码管 共阴极LED和共阳极LED 当LED字段引线与数据线连接，每个显示字形对应一个字形码。COM P1.01.7 MCS-51a f b g e c d habh

13、a b hCOMD D7 7 D D6 6 D D5 5 D D4 4 D D3 3 D D2 2 D D1 1 D D0 0h g f e d c b ah g f e d c b a 显示程序任务：显示程序任务：1设置显示缓冲区，存放待显示数据。2显示译码：程序存储器中建立字形码常数表，查表得出对应数据的字形码。3输出显示：输出字形码到显示端口。例：MOVDPTR，#WTAB；指向字形码表首地址MOVA，R0；取显示缓冲区中数据MOVCA，A+DPTR；查表显示译码MOVP1，A；输出显示WTAB：DB3FH，06H，5BH；字形码表COM P1.01.7 MCS-51a f b g e

14、c d habh2.LED2.LED接口电路接口电路 显示多位数据的两种电路：1静态显示 多位LED分别用一组8位字段口，各位LED公共端接地，分别输出显示不同字形。abhCOMa f b g e c d h abhCOMabhCOM显示多位数据的两种电路：2动态显示COMhCOMD7D1D0D0D1D2hbbhCOMa f b g e c d haaba对应字位线：D0D1D2D3D4D5每个LED需要一个8位并行口多位LED共用一个8位字段口，各位LED公共端用字位口控制，扫描输出显示不同字形。显示缓冲区与多位LED对应关系：显示程序：显示程序：DIS：MOV R0，#7AH ；指向显示缓

15、冲区起始单元MOV R3，#01H ；字位码初值R3MOV A，R3 ；取字位码DLP：MOV DPTR，#PAAR；指向字位口 PA口 MOVX DPTR，A ；输出字位码，显示其中1位MOV A，R0 ；取一个显示数据ADD A，#0CH ；查表偏移量MOVC A，A+PC ；取出字形码INC DPTR ；指向字段口PB口MOVX DPTR，A ；输出字形码ACALL DLY1MS ；延时1msINC R0 ；指向显缓区下一单元MOV A，R3 ；修改字位码RL A ；显示下一位MOV R3，AJNB ACC.6，DLP ；未显示到最右边LED，继续显示RET ；全部扫描一遍，结束DTAB

16、：DB 0C0H，0F9H，0A4H；字形表 DB 0B0H，99H，DLY1MS：；延时1ms子程序3 3多位静态显示方式及其接口电路多位静态显示方式及其接口电路 多位静态显示电路4 4多位动态显示方式及其接口电路多位动态显示方式及其接口电路 第二节第二节 键盘接口技术键盘接口技术键盘输入数据和命令，显示用于计算机的状态、命令和计算结果。键盘键盘单片机键盘有两种：一种是全编码键盘，其键码全由硬件提供，但是这种方式硬件结构复杂，成本高；另一种是非编码键盘，这种键盘多采用矩阵方式，利用软件识别键码及完成各种键功能处理。单片机系统中多采用非编码键盘。独立式按键接口设计独立式按键接口设计一、独立式键

17、盘接口电路一、独立式键盘接口电路一、独立式键盘接口电路一、独立式键盘接口电路P1.0P1.1P1.7+5v1.接口与数据接口与数据 每个按键单独占有一根每个按键单独占有一根I/O接口引线。接口引线。输入每根输入每根I/O接口引线的信号接口引线的信号对应某个数据。对应某个数据。2.2.键盘的可靠性键盘的可靠性键盘的可靠性键盘的可靠性消除抖动电路消除抖动电路消除抖动电路消除抖动电路I/O接接口口+5v+5v消除抖动电路开关开关单片机单片机抖动时间抖动时间10ms开关动作时间开关动作时间100ms“1”“0”10ms二、二、独立式按键接口程序设计独立式按键接口程序设计独立式按键接口程序设计独立式按键

18、接口程序设计键盘处理程序任务1键输入 检查键盘是否有键被按下，消除按键抖动。确定被按键的键号，获取键号。硬件电路消除抖动或软件消除抖动。2键译码 键号为键盘位置码，根据键号查表得出被按键的键值。键值：数字键09、字符键0AH0FH、功能键10H。3键处理 根据键值转移到不同程序段。假设键值属于数字、字符键，则调用显示数字和字符的子程序。假设键值属于功能键，则进行多分支转移，执行各个功能程序段。延时等待延时等待10ms 仍有按键信号？仍有按键信号？Y 有按键信号？有按键信号？NYN键盘处理键盘处理按键释放？按键释放？NY三、三、单键管理程序单键管理程序单键管理程序单键管理程序 KEY:SETB

19、P1.0 JB P1.0,KEY ；有键按下P1.0=0KEY1:ACALL DELAY ；延时，防止抖动 SETB P1.0 JB P1.0,KEY1 ；键是否释放 JNB P1.0,KEY1 ；消除了连击功能 JB P1.0,KEY1 ；连击功能 ACALL PROGRAM ；AJMP KEY第三节 打印机接口技术一、微型打印机简介、微型打印机简介在单片机系统中应用较多的是微型打印机，在单片机系统中应用较多的是微型打印机，例如例如PP40、TPP-40A/16A、GP16等智等智能微型打印机。能微型打印机。PP40在单片机中用得较为普遍，下面以在单片机中用得较为普遍，下面以PP40为例为例

20、 二、PP40微型打印机微型打印机1、PP40的接口信号的接口信号2、PP40的操作方式的操作方式PP40PP40具有两种工作模式具有两种工作模式文本模式文本模式 图案模式图案模式初始加电后，为文本模式。初始加电后，为文本模式。在在文文本本模模式式状状态态下下，主主机机将将回回车车符符0DH0DH和和控控制制2 2编编码码12H12H写写入入PP40PP40，则则由由文文本本模模式式变变为为图图案案模模式式，再再将将回回车车符符0DH0DH和和控控制制1 1编编码码11H11H写写入入PP40PP40，则则又又回到文本模式回到文本模式。PP40PP40在文本模式工作方式下，能描绘所有在文本模式

21、工作方式下，能描绘所有ASCIIASCII字符。字符。在图案模式下，能描绘出用户设计的各种彩色图案。在图案模式下，能描绘出用户设计的各种彩色图案。1 1文本模式文本模式 PP40PP40的的文文本本模模式式用用于于打打印印字字符符串串，常常用用可可打打印印的的字字符符编编码码如表如表10-210-2p204p204所示。所示。表中表中00H00H1F1F中有七个控制字符。定中有七个控制字符。定义义如下：如下：回回位位08H08H：使使笔笔回回到到前前一一个个字字符符位位置置，假假设设描描图图笔笔已已处处于最左于最左边边位置，位置，该该命令失效。命令失效。进纸进纸0AH0AH：将：将纸纸推推进进

22、一行。一行。退退纸纸0BH0BH：将：将纸纸倒退一行。倒退一行。回回车车0DH0DH：描：描图图笔返回到最左笔返回到最左边边位置上。位置上。方式控制方式控制编码编码1 111H11H：PP40PP40进进入文本模式。入文本模式。方式控制方式控制编码编码2 212H12H：PP40PP40进进入入图图案模式。案模式。转转色色1DH1DH：笔架：笔架转动转动一个位置至另一一个位置至另一颜颜色笔。色笔。当超当超过过一行的字数后，一行的字数后，PP40PP40自自动动回回车车并并进纸进纸一行。一行。2图案模式绘图操作命令PP40在图案模式操作时，提供多种绘图操作命令，供用户编制程序使用，以便绘画出各类

23、图形，绘图命令格式和功能如表10-3p205所示X X，Y Y方方向向定定义义、字字母母描描绘绘方方向向定定义义以以及及指指令令例例如如如如图图 所示。所示。X X命命令令实实例例：当当执执行行指指令令“X1X1，100100，5 5将将58H58H，31H31H，2CH2CH，31H31H，30H30H，30H30H，2CH2CH，35H35H，0DH0DH写写入入PP40PP40以以后后，PP40PP40描描绘绘出出的的图图形形如如下下图图。Xp,q,rXp,q,r1 1步距步距=0.2mm=0.2mmPP40PP40的绘图命令可分为的绘图命令可分为5 5类：类：不带参数的单字符命令，这类

24、命令包括不带参数的单字符命令，这类命令包括A A，H H和和I I命令。命令。只只带带一一个个参参数数的的命命令令。这这类类命命令令包包含含L L，C C，S S，Q Q四四条条命令。参数跟在命令符号后面。命令。参数跟在命令符号后面。带带两两个个参参数数的的命命令令。这这类类命命令令包包括括D D，J J，M M，R R四四条条命命令令，参参数数之之间间需需以以“，作作分分隔隔，指指令令以以回回车车0DH0DH结束。结束。P P指指令令。用用以以编编绘绘字字符符，字字符符与与字字符符间间以以“，分分隔隔，以回车结束。以回车结束。X X指指令令。用用以以绘绘制制坐坐标标及及分分度度线线，带带有有

25、3 3个个参参数数。参参数数之间以之间以“，分隔，以回车结束。分隔，以回车结束。绘图命令的编排有以下约定：绘图命令的编排有以下约定：单单字字符符命命令令后后可可直直接接跟跟其其它它指指令令返返回回文文本本命命令令除除外外，它它后后面面必必须须跟跟回回车车符符0DH例例如如：HJ300，-100CR等价于等价于HCR和和 J300，-100CR 一一个个参参数数的的命命令令，可可以以在在参参数数后后面面加加“，后后跟跟其其它它命命令。令。例如：例如：L2，C3，Q3，S0，M-150，-200CR。二二个个以以上上参参数数的的指指令令必必须须以以回回车车CR0DH结结束束。不不可省略。可省略。3

26、、PP40的接口方法的接口方法PP40必须通过并行接口和必须通过并行接口和CPU通信通信4、打印程序设计举例打印程序设计举例l1PP40文本模式程序设计l文本模式打印中最重要的应用是格式打印l2PP40图案模式程序设计lPP40图案模式程序设计的关键是掌握PP40的绘图命令的功能和使用方法。第四节 数/模与模/数转换电路接口技术实现模拟量转换成数字量的器件称为模/数A/D转换器ADC实现数字量转换成模拟量的器件称为数/模D/A转换器DAC一、D/A转换电路接口技术转换电路接口技术1、DAC0832芯片芯片DAC0832是带有两级数据输人缓冲锁存器的8位DA转换器。2、DAC0832与单片机接口

27、与单片机接口单片机与DAC0832的接口，可根据需要按二级缓冲器方式、单级缓冲器方式和直通方式联接。二、二、A/D转换电路接口技术转换电路接口技术衡量衡量A/D性能的主要参数：性能的主要参数：分辨率分辨率满刻度误差满刻度误差转换速率转换速率转换精度转换精度是否可方便地和是否可方便地和CPU接口接口1、ADC0809内部结构及引脚功能内部结构及引脚功能ADC0809由一个8位AD转换器、一个8路模拟量开关、8路模拟量地址锁存译码器和一个三态数据输出锁存器组成2 2 、MCS-51 MCS-51与与ADC0809ADC0809的接口的接口ADC0809时钟信号由单片机的ALE信号分频获得。ADC0809通道地址由P0 口的低3位直接与ADC0809的A、B、C相连本章学习结束！