1、嵌入式系统设计嵌入式系统设计本讲内容本讲内容单片机与外部设备的接口技术单片机与外部设备的接口技术键盘接口技术键盘接口技术本讲内容本讲内容 单片机与外部设备的接口技术单片机与外部设备的接口技术 键盘接口技术键盘接口技术单片机的外部设备单片机的外部设备主要有：主要有：开关量与模拟量输入输开关量与模拟量输入输出接口设备、键盘、显示器、微出接口设备、键盘、显示器、微型打印机、型打印机、ADAD转换器、转换器、DADA转换器、转换器、通信接口等。通信接口等。这些设备有并行接口的，也有串这些设备有并行接口的，也有串行接口的。行接口的。单片机与外部设备接口技术单片机与外部设备接口技术主要内容：主要内容：1.
2、1.接口技术的基本概念及控制方式接口技术的基本概念及控制方式2.2.开关量输入输出接口技术开关量输入输出接口技术3.3.键盘接口技术键盘接口技术 4.LCD4.LCD显示器及其接口显示器及其接口 一、单片机系统接口的基本功能一、单片机系统接口的基本功能 接口技术是研究接口技术是研究CPUCPU如何与外设实现最佳如何与外设实现最佳耦合和匹配，以实现双方高效、可靠地交换信耦合和匹配，以实现双方高效、可靠地交换信息的一门技术。单片机与息的一门技术。单片机与I/OI/O设备交换信息比设备交换信息比其与存储器之间交换信息更为复杂：其与存储器之间交换信息更为复杂：1 1）I/OI/O设备工作速度不同；设备
3、工作速度不同；2 2）I/OI/O设备的数据字长多样；设备的数据字长多样；3 3）I/OI/O设备处理的信号不同设备处理的信号不同 (模拟或数字信模拟或数字信号、并行或串行号、并行或串行)；4 4）I/OI/O设备所需的控制信号不同。设备所需的控制信号不同。单片机系统接口的基本功能单片机系统接口的基本功能 为了实现单片机与外部设备可靠的数为了实现单片机与外部设备可靠的数据传输，接口一般应具备的功能据传输，接口一般应具备的功能：1 1）数据的寄存和缓冲功能；）数据的寄存和缓冲功能；2 2）设备选择功能；）设备选择功能；3 3）信号转换功能；）信号转换功能；4 4）对外部设备的控制和联络功能）对外
4、部设备的控制和联络功能;5 5）中断管理功能；）中断管理功能；6 6）可编程功能。）可编程功能。二、二、单片机与单片机与I/OI/O设备间的接口信息设备间的接口信息 1 1）数据信息）数据信息 2 2）状态信息）状态信息 3 3）控制信息）控制信息三、三、I/OI/O信息传递方式信息传递方式1 1）并行）并行I/OI/O2 2）串行）串行I/OI/O四、四、I/OI/O的传递控制方式的传递控制方式 1 1）无条件传送方式）无条件传送方式 2 2）查询传送方式）查询传送方式 3 3）中断传送方式）中断传送方式开关量输入接口电路开关量输入接口电路开关量输出接口电路开关量输出接口电路51单片机输出接
5、口输出接口1 1输出接口输出接口N N输出接口输出接口2 2输出接口输出接口3 3输入接口输入接口1 1输入接口输入接口M M输入接口输入接口2 2输入接口输入接口3 3CPLDCPLD芯片作组合逻辑芯片作组合逻辑51单片机输入输出接口ABDBCB本讲内容本讲内容 单片机与外部设备的接口技术单片机与外部设备的接口技术 键盘接口技术键盘接口技术一、键盘的特点和接口任务一、键盘的特点和接口任务 1.1.键盘的构成键盘的构成一般有两类键盘：一般有两类键盘：编码键盘和非编码键盘编码键盘和非编码键盘。非编码键盘非编码键盘所需要的硬件较少，其中按键的所需要的硬件较少，其中按键的识别、按键代码的产生、防止串
6、键和消去抖识别、按键代码的产生、防止串键和消去抖动等问题，都靠程序来实现。价格也便宜。动等问题，都靠程序来实现。价格也便宜。编码键盘编码键盘能自动提供对应于被按键的编码信息，能自动提供对应于被按键的编码信息，如如ASCIIASCII码，并能同时产生一个选通脉冲通知码，并能同时产生一个选通脉冲通知微处理器，还具有处理抖动和多键串键的保护微处理器，还具有处理抖动和多键串键的保护电路。电路。不同的组合方式可构成很多种不同的键盘接口不同的组合方式可构成很多种不同的键盘接口方式。当按键较少时，一般采用方式。当按键较少时，一般采用独立独立方式，而方式，而当按键较多时采用当按键较多时采用矩阵（行列）矩阵（行
7、列）方式。方式。键盘接口技术键盘接口技术键盘状态监测方法键盘状态监测方法中断方式还是查询方式。中断方式还是查询方式。从按一个键到键的功能被执行包括两项工作：从按一个键到键的功能被执行包括两项工作：键的识别，键的识别，键功能的实现。键功能的实现。按键引起的弹跳（抖动）现象按键引起的弹跳（抖动）现象1 1）硬件去抖）硬件去抖2 2）软件去抖）软件去抖a)a)按健抖动现象按健抖动现象 b b）硬件去抖动电路）硬件去抖动电路 单片机常用的键盘结构形式有独立式和矩阵单片机常用的键盘结构形式有独立式和矩阵式两种，单片机实现键盘接口的常用方法和接式两种，单片机实现键盘接口的常用方法和接口芯片有：口芯片有：单
8、片机常用的键盘结构形式单片机常用的键盘结构形式使用单片机本身的并行口；使用单片机本身的并行口；使用单片机本身的串行口；使用单片机本身的串行口；使用通用接口芯片使用通用接口芯片(例如例如82558255、81558155等等)；使用专用接口芯片使用专用接口芯片(例如例如8279 8279、ZLG7289AZLG7289A等等)。简易键盘接口简易键盘接口1.1.简单开关接口简单开关接口 开关主要用于向单片机输入一个固定不开关主要用于向单片机输入一个固定不变的电平信号，开关信号可通过机械式开关、电变的电平信号，开关信号可通过机械式开关、电子式开关等产生。子式开关等产生。开关输入电路开关输入电路光电传
9、感器开关接口电路光电传感器开关接口电路 P1.0 80518051VCC2R1R2TDVCC1 独立式按键是指直接用独立式按键是指直接用I/OI/O口线构成的单个按键电口线构成的单个按键电路。每根路。每根I/OI/O口线上按键的工作状态不会影响其他口线上按键的工作状态不会影响其他I/OI/O口线的工作状态。口线的工作状态。2 2独立式按键结构独立式按键结构&51单片机键盘接口键盘接口输入接口输入接口M M输入接口输入接口2 2输入接口输入接口3 3CPLDCPLD芯片作组合逻辑芯片作组合逻辑51单片机键盘接口ABDBCB键盘接口电路设计举例键盘接口电路设计举例本讲内容小结本讲内容小结 单片机与外部设备的接口技术单片机与外部设备的接口技术 键盘接口技术键盘接口技术
