1、第10章单片机显示器、键盘接口设计显示器接口设计 键盘接口设计A/D和D/A转换接口技术 主要内容2022-5-28单片机原理及其应用2（一）显示器原理 （1）显示器件简介 模拟指针表：结构简单，缺点：精度差，不直观 数码显示器： 辉光数码管：每个字型对应一个管，造价高，控制与应用复杂，被淘汰。 八段LED，LCD显示器：可显示数字和部分字母，耗电省、效率高、发光控制简单、造价低。10.1.1 LED显示器的工作原理和接口方法2022-5-28单片机原理及其应用3点阵显示器：点阵液晶显示器：128*32/128*64/160*120/240*128/320*240/ 640*480/1024*
2、768，耗电省、内藏控制器、使用方便。宽视角，可带背光。造价高，亮度低CRT显示器：单显、CGA、EGA、VGA、SVGA，有标准的硬件规范，驱动程序较多，可有触摸屏。体积大、耗电多。10.1.1 LED显示器的工作原理和接口方法2022-5-28单片机原理及其应用4（2）LED显示器结构 aabcdgbcdefgdpcomdpefcomabcdefgdpcom共阴型共阳型abcdefgdpcom10.1.1 LED显示器的工作原理和接口方法2022-5-28单片机原理及其应用5 aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpdpef aabcdgbcdefgdpco
3、mdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdef
4、gdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef aabcdgbcdefgdpcomdpef数码字型码hgfedcba十六进制数码字型码hgfedcba十六进制011000000 C0H510010010 92H111111001 F9H610000010 82H210100100 A4H711111000F8H310110000 B0H810000000 80H410011001 99H910010000 90H显示字型（字模）编码表（共阳）取反共阴码取反10.1.1 LED显示器的工作原理和接口方法2022-5-28单片机原理及其应用6 a bcdefg dp g dp a
5、 COMa bcdefg dp g dp a COMa bcdefg dp g dp a COMa bcdefg dp g dp a COM输出口1输出口2输出口3输出口41 静态显示方式原理（二）静态显示工作原理与接口电路10.1.1 LED显示器的工作原理和接口方法2022-5-28单片机原理及其应用710.1.1 LED显示器的工作原理和接口方法2 静态显示方式应用电路举例P0WR80517413874LS273R74LS27374LS27374LS273RRRP2.7P2.6P2.5CBAY0Y1Y2Y3CLKCLKCLKCLKVcc2022-5-28单片机原理及其应用8静态LED显示
6、器编程（显示数据） 1）将字符显示代码（字模信息）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（字模信息）； 4）指定显示位所对应的输出口（锁存器）地址，输出字模信息。 5）多位显示重复24步。10.1.1 LED显示器的工作原理和接口方法2022-5-28单片机原理及其应用9（1） 显示原理（三）动态显示工作原理与接口电路输出口1输出adp a bcdefg dp g dp a COMa bcdefg dp g dp a COMa bcd
7、efg dp g dp a COMa bcdefg dp g dp a COM输出口2输出显示位控信息 输出adp输出显示位控制10.1.1 LED显示器的工作原理和接口方法2022-5-28单片机原理及其应用1010.1.1 LED显示器的工作原理和接口方法动态LED显示器编程（显示数据） ： 1）将字符显示代码（字模信息）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（字模信息）； 4）指定字模信息输出口的（锁存器）地址，输出字模信息。
8、 5）指定显示位置输出口的（锁存器）地址，输出显示位控信息。 6）延时若干ms 7）多位显示重复26步。2022-5-28单片机原理及其应用11VccRX8PA7407PC0PC1PC2PC381558051P0AD0-AD7ALEALERDRDWRWRIO/MP2.1CEP2.0（2） 应用电路举例10.1.1 LED显示器的工作原理和接口方法2022-5-28单片机原理及其应用12 在单片机应用系统中，键盘和显示器是常用的外设，它们是人与应用系统交换信息的窗口，用于输入参数和命令，显示系统的运行状态、计算结果以及命令提示信息等。本节主要介绍单片机应用系统中常用简单键盘和显示器的接口及软件设
9、计方法。10.2 键盘及显示器接口设计2022-5-28单片机原理及其应用1310.2.1 键盘工作原理与接口电路（一）键盘概述键盘是由若干个按键组成的开关矩阵，它是一种廉价的输入设备。一个键盘，通常包括有数字键(09)，字母键(AZ)以及一些功能键。操作人员可以通过键盘向计算机输入数据，地址、指令或其它控制命令，实现人机对话。 键盘按其结构形式可分为两类： 1 编码键盘，即键盘上闭合键的识别由专用的硬件来实现； 2 非编码键盘，即键盘上闭合键的识别由软件来识别。10.2 键盘及显示器接口设计2022-5-28单片机原理及其应用14 单片机系统中普遍使用非编码键盘，键盘接口应具备以下功能：(1
10、) 键扫描功能，即检测是否有健按下；(2) 产生相应的键代码(键值)；(3) 消除按键抖动及多键按下； 计算机测控系统常见键盘：通用键盘：84键,101键,102键,104键等。含单片机，串行输出(扫描码)。专用键盘：根据需要自己设计键盘。按键：即无锁开关，有机械按键，电容按键，导电橡胶按键，薄膜按键。10.2.1 键盘工作原理与接口电路2022-5-28单片机原理及其应用15 按键开关的集合。（二）键盘的特点按键过程 前跳沿 后跳沿 识别区 图3、按键过程 510ms510ms100ms 键的闭合/断开是机械触点的通断。会产生抖动。 按键的确认需要消除抖动。硬件消抖 RS触发器软件消抖： 软
11、件延时20ms，让过抖动区。Vcc10.2.1 键盘工作原理与接口电路2022-5-28单片机原理及其应用16（三）键盘接口 独立式键盘各键相互独立，各接一根输入线。 P10P118051 K1P12P13P14P15K2K3K4K5K6 键盘驱动程序步骤1) 查键：扫描有否键按下，若无键按下，返回2) 有键按下软件去抖：延时20mS3) 找键：逐位右移4) 等键释放5) 软件去抖10.2.1 键盘工作原理与接口电路2022-5-28单片机原理及其应用17 （1）行扫描法 通过行线发出低电平信号，如果该行线所连接的键没有按下，则列线所接的端口得到的全是“1”信号，如果有键按下，则得到非全“1”
12、信号。为防止双键或多键同时按下，再从第0 行一直扫描到最一行，若发现仅有一个“1”，则为有效键，否则全部作废。 找到有效的闭合键后，读入相应的键值转到对应的处理程序。 2 行列式键盘（矩阵键盘） 识别按键的方法有两种：行扫描法，线反转法。10.2.1 键盘工作原理与接口电路2022-5-28单片机原理及其应用1810.2.1 键盘工作原理与接口电路 当键盘上没有键闭合时，所有行线和列线断开。 当键盘上某一个键闭合时，则该键所对应的列线与行线短路。 键盘扫描：逐行逐列地检查键盘状态的过程。 键盘扫描的方法：程序控制的随机方式定时控制方式中断方式 对键盘上闭合键的键号的确定5.1k3y0y1y2x
13、0 x1x2678345012+5V2022-5-28单片机原理及其应用1910.2.1 键盘工作原理与接口电路2022-5-28单片机原理及其应用20（2）线反转法 线反转法也是识别闭合键的一种常用方法，该法比行扫描法速度快，在硬件上要求行线与列线外接上拉电阻。 该法先将行线作为输出线，列线作为输入线，行线输出全“0”，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线值从列线所接的端口输出，再读取行线的输入值。 在闭合键所在的行线上值必为0。当一个键被按下时，必定可读到一对唯一的行列值。10.2.1 键盘工作原理与接口电路2022-5-28单片机原理及其应用2110.2
14、.1 键盘工作原理与接口电路2022-5-28单片机原理及其应用22第11章单片机与A/D、D/A接口2022-5-28单片机原理及其应用239.6 A/D和D/A转换接口技术 为什么要扩展A/D和D/A接口？扩展A/D和D/A接口是为了进行模拟量与数字量之间的转换。检测装置 数字 控制器给定值A/DD/A执行器被控对象-计算机计算机控制系统模拟量：电压/电流数字量2022-5-28单片机原理及其应用24 9.6.1 A/D转换接口技术 作用：把输入的模拟信号转换成数字形式。内容：基本原理、性能指标目的：能够根据需求，合理选用市场上主流的产品，根据所提供的数据手册，能够进行接口电路的设计9.6
15、 A/D和D/A转换接口技术 2022-5-28单片机原理及其应用25(1) A/D 主要性能指标：1、分辨率：用数字量的位数来表示，位数越高，分辨率越高，对输入量的变化越灵敏。2、量程：所能转换的电压范围。3、精度：分绝对精度和相对精度。与分辨率不同。4、转换时间：5、输出逻辑电平：多数与TTL配合，另外是否有三态输出，采用何种编码形式等。6、工作温度范围：能够保证精度的工作温度范围。7、对参考电压的要求：分内部参考电压源和外部参考电压源。9.6.1 A/D转换接口技术2022-5-28单片机原理及其应用26(2)A/D转换器ADC0809芯片及其接口设计 指标：八通道多路开关8位精度逐次逼
16、近比较型转换时间：100uS9.6.1 A/D转换接口技术2022-5-28单片机原理及其应用27ADC0809芯片12345678910111213142827262524232221201918171615ADC0809IN3IN4IN5IN6IN7STARTEOCD3OECLOCKVCCREF(+)GNDD1IN2IN1IN0ADDAADDBADDCALED7D6D5D4D0REF(-)D29.6.1 A/D转换接口技术2022-5-28单片机原理及其应用28（1）C,B,A：8路通道切换控制，000IN0，111IN7（2）ALE：地址锁存，在上升沿将地址选择信号ABC锁入地址寄存器。
17、（3）START：启动转换输入：上升沿清除ADC内部寄存器，下降沿启动内部控制逻辑。（4）EOC：转换结束标志，上升沿表示转换完毕。（5）CLOCK：转换定时时钟输入，在时钟频率小于640K时，转换速度为100uS.（6）IN0IN7：8路模拟信号的输入端。（7）D0D7：8位转换结果数据输出端。（8）REF(+) ， REF()：参考电压输入端。ADC0809引脚说明（1）9.6.1 A/D转换接口技术2022-5-28单片机原理及其应用29通道地址码对应模拟量输入通道CBA000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7ADC0809引脚说明
18、（1）9.6.1 A/D转换接口技术2022-5-28单片机原理及其应用30(3) MCS-51与ADC0809的接口设计9.6.1 A/D转换接口技术ALECLOCKSTARTALEOEVREF( )+5VWRP2.6RDIN0IN1IN2IN5IN6IN7IN4IN3GEA5VR8051ADC0809VREF (+)A0A1A2ADDCADDBADDADCPQQ11八路模拟量输入P0.0EOCINT1P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1D0D1D2D3D4D5D6D7Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q774LS37374LS74D0D1D2D3D4D5D6D72022-5-
19、28单片机原理及其应用31A15 A14 A13 A12 A11 A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0ADC0809的地址空间分析：0 xxxxxxxxxxxx000000001111111IN00 xxxxxxxxxxxx001000001111111IN10 xxxxxxxxxxxx010000001111111IN20 xxxxxxxxxxxx011000001111111IN30 xxxxxxxxxxxx10000000
20、1111111IN40 xxxxxxxxxxxx101000001111111IN50 xxxxxxxxxxxx110000001111111IN60 xxxxxxxxxxxx111000001111111IN7IN0IN7：7F007F07H9.6.1 A/D转换接口技术2022-5-28单片机原理及其应用32 MCS-51控制ADC0809接口的方式： （1）查询方式：EOC是否为高电平？是，读转换结果。（2）等待方式：等足够的时间（100s），确保A/D转换结束，再读转换结果。（3）中断方式： 以EOC为高电平为条件触发中断，在中断处理程序中读转换结果。 （4）定时采样方式。通过定时器定
21、时，每隔一段时间，启动A/D转换，读取结果。(4) MCS-51与ADC0809的接口程序设计9.6.1 A/D转换接口技术2022-5-28单片机原理及其应用331、D/A转换器将一个用二进制表示的数字量转换成相应的模拟量。实现方法：对应于二进制的每一位，产生一个相应的电压（电流），而这个电压（电流）的大小正比于相应的二进制位的权。例如：一个8位的D/A转换器，满量程的输出电压为5V，则最低位所代表的电压值为5/256V9.6.2 D/A 转换接口技术2022-5-28单片机原理及其应用349.6.2 D/A 转换接口技术2 D/A转换器主要技术指标： 分辨率：通常用数字量的数位表示，一般为
22、8位、12位、16位等。 分辨率10位，表示它可以对満量程的1/210=1/1024 的增量作出反应。 输入编码形式：如二进制码、BCD码等转换线性：通常给出在一定温度下的最大非线性度，一 般为0.010.03%。输出电平：不同型号的输出电平相差很大。大部分是电 压型输出，一般为510伏；也有高压输出型的为2430 伏。也有一些是电流型的输出，低者为20毫安左右，高 者可达3安培。2022-5-28单片机原理及其应用353 集成D/A转换器DAC0832 1. DAC0832主要特性 双列直插式单片8位D/A转换器。以电流形式输出。当需转换为电压输出时，可外接运算放大器。其主要特性有： （1）
23、输出电流线性度可在満量程下调节。（2）转换时间为1s。（3）数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式。（4）增益温度补偿为0.02%FS/。（Full Scale)。（5）每次输入数字为8位二进制数。（6）功耗20mW。（7）逻辑电平输入与TTL兼容。（8）供电电源为单一电源，可在515V内。9.6.2 D/A 转换接口技术2022-5-28单片机原理及其应用36DAC0832逻辑框图CS VccWR1 ILEAGND WR2DI3XFERDI2DI4DI1 DI5DI0 DI6VREF DI7RfbIOUT1DGNDIOUT2八位输入锁存器八位DAC寄存器八位D/A转换器DI0DI7ILECS
24、WR1WR2LE1LE2XFERAGNDRfbIOUT2IOUT1VREFHLLH LL9.6.2 D/A 转换接口技术2022-5-28单片机原理及其应用379.6.2 D/A 转换接口技术4 DAC0832和MCS51的接口 DAC0832可工作在双缓冲器方式，即输入寄存器的信号和和DAC寄存器的信号分别控制，分时将一个数据先写入输入寄存器，再写入DAC寄存器。这种方式适用于多路模拟量输出需要同步输出的系统。 实现方式： DAC0832可工作在单缓冲器方式，即输入寄存器的信号和和DAC寄存器的信号同时控制，使一个数据直接写入DAC寄存器。这种方式适用于只有一路模拟量输出或几路模拟量不需要同
25、步输出的系统。2022-5-28单片机原理及其应用38 （1） 0832单极性单缓冲器方式工作A -+1k1k UOUT(05V)RfBIOUT1IOUT2AGNDVREFILEDI0DI7CSXFER0832P0.0P0.7P2.78051WRWR1WR2VCC+5VVR9.6.2 D/A 转换接口技术2022-5-28单片机原理及其应用39A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.00 xxxxxxxx
26、xxxxxxxDACO832的地址分析：地址为： 7FFFH1111111111111119.6.2 D/A 转换接口技术2022-5-28单片机原理及其应用409.6.2 D/A 转换接口技术产生锯齿波电压的程序：D/A转换器的端口地址为7FFFHSTART：MOV DPTR,#7FFFH MOV A,#0HLOOP:MOVDPTR，AINCAAJMPLOOP 2022-5-28单片机原理及其应用41 P2 .5 P2 .6 P2 .7 P 0.0 P 0.1 P 0.28031P 0.3 P 0.4 P 0.5 P 0.6 P 0.7WRCS VCC ILEXFERDI0DI1DI2DI3
27、0832DI4（ 1）DI5DI6DI7WR1WR2DGNDCS VCCXFER ILEDI0DI1DI2DI30832DI4（ 2）DI5DI6DI7WR1WR2DGND+5V （2） 0832双缓冲器方式工作9.6.2 D/A 转换接口技术2022-5-28单片机原理及其应用42程序如下：MOV DPTR，#0DFFFH ；指向0832(1)MOV A，data1MOVX DPTR，A ；(data1)送0832(1)锁存器MOVX DPTR，#0BFFFH ；指向0832(2)MOV A，data2MOVX DPTR，A ；(data2)送0832(2)锁存器MOV DPTR，#7FFFH ；指向0832(1)和0832(2) ；的数据传送端MOVX DPTR，A ；data1和data2同时送D/A转换器进行转换9.6.2 D/A 转换接口技术2022-5-28单片机原理及其应用43典型的MCS51应用系统组成传感器放大器A/D传感器放大器MCS51系统（CPU、存储器）打印机显示器键盘D/A执行机构多路转换器9.6.2 D/A 转换接口技术THIS LECTURE IS OVER!THANKS!
