1、 -1-第五章：单片机的接口技术第五章：单片机的接口技术 -2-本章内容本章内容v5.1 接口技术中的一般方法接口技术中的一般方法v5.2 D/A5.2 D/A转换电路接口技术转换电路接口技术v5.3 5.3 A/DA/D转换电路接口技术转换电路接口技术v5.4 5.4 键盘接口技术键盘接口技术v5.5 5.5 显示器接口技术显示器接口技术v5.6 82795.6 8279可编程的键盘可编程的键盘/显示接口技术显示接口技术 -3-5.1 接口技术中的一般方法接口技术中的一般方法v接口指令接口指令v接口信号与时序接口信号与时序v输入输入/输出的数据交换方式输出的数据交换方式v地址的译码地址的译码
2、 -4-接口指令接口指令vMCS-51的接口指令：的接口指令：同单片机与外部数据同单片机与外部数据RAM单元之间的数据传送指令。单元之间的数据传送指令。v即：即：MOVX A，Ri MOVX Ri，A MOVX A，DPTR MOVX DPTR，A -5-接口信号与时序接口信号与时序 -6-输入输入/输出的数据交换方式输出的数据交换方式v有四种方式：有四种方式：q无条件方式：立即作数据交换方式。即外围电路随无条件方式：立即作数据交换方式。即外围电路随时有准备好的数据且随时能接收送来的数据。时有准备好的数据且随时能接收送来的数据。q延时等待方式：先由单片机发启动信号，延时后在延时等待方式：先由单
3、片机发启动信号，延时后在作作I/O数据交换。数据交换。q查询方式：由软件查询外围电路是否准备好，直到查询方式：由软件查询外围电路是否准备好，直到准备好时再作准备好时再作I/O数据传送。数据传送。q中断方式：利用中断来作中断方式：利用中断来作I/O数据传送。数据传送。-7-地址的译码地址的译码v线选法线选法v译码法译码法 （详见（详见4.1节节）-8-5.2 D/A转换电路接口技术转换电路接口技术v5.2.1 D/A转换原理转换原理v5.2.2 MCS-51和和D/A的接口的接口概述概述单片机和被控实体间的接口示意图 D/A转换器转换器图5.2.1 最简单D/A转换器框图 -11-v关系式：关系
4、式：Vout=BVRv式中，式中，VR为常量，由参考电压为常量，由参考电压VREF决定；决定；B为为 数字量，常为一个二进制数。数字量数字量，常为一个二进制数。数字量B的位数的位数通常为通常为8位和位和12位等，由位等，由D/A转换器芯片型号决转换器芯片型号决定。定。-12-5.2.1 D/A转换原理转换原理1、权电阻网络、权电阻网络D/A转换法转换法v思想：用一个二进制数的每一位产生一个与思想：用一个二进制数的每一位产生一个与 二二进制数的权成正比的电压，然后将这些电压加进制数的权成正比的电压，然后将这些电压加起来，就可得到对应的模拟量电压信号。起来，就可得到对应的模拟量电压信号。v某位对应
5、：某位对应：V0=-VR(RF/2nR)v例如例如4位输出电压：位输出电压：V0=-VRRF(d3/R+d2/2R+d1/4R+d0/8R)图5.2.2 权电阻网络D/A转换器反相求和电路-+-13-2、倒倒T型电阻网络型电阻网络D/A转换法转换法v把输入数字量中每位都按其权值分别转换成模把输入数字量中每位都按其权值分别转换成模拟量，并通过运算放大器求和相加（如图拟量，并通过运算放大器求和相加（如图5.2.2所示）。根据基尔霍夫定律，如下关系成立：所示）。根据基尔霍夫定律，如下关系成立：vI3=23 VREF/16RvI2=22 VREF/16RvI1=21 VREF/16RvI0=20 VR
6、EF/16R图5.2.2 倒T型电阻网络型D/A转换器的电路图和等效电路图 -15-v即有：即有：I=VREF/R，I0=VREF/16R，I1=VREF/8R，I2=VREF/4R，I3=VREF/2R且有：且有：Iout1+Iout2=I-30iFoutDiIiRV -16-特点：特点：v较权电阻网络较权电阻网络D/A转换法有如下特点：转换法有如下特点：q电阻离散性小：只需两种电阻电阻离散性小：只需两种电阻q易于在集成电路中实现易于在集成电路中实现应用最多应用最多 -17-3D/A转换器的性能指标转换器的性能指标vl l分辨率（分辨率（Resolution）：）：分分辨率是指辨率是指D/A
7、转换转换器能分辨的最小输出模拟增量，取决于输入数器能分辨的最小输出模拟增量，取决于输入数字量的二进制位数。字量的二进制位数。vl l转换精度（转换精度（Conversion Accuracy）：）：指满量指满量程时程时DAC的实际模拟输出值和理论值的接近程的实际模拟输出值和理论值的接近程度。度。vl l偏移量误差（偏移量误差（Offset Error）：）：偏移量误差偏移量误差是指输入数字量为零时，输出模拟量对零的偏是指输入数字量为零时，输出模拟量对零的偏移值。移值。vl l线性度（线性度（Linearity）：）：线性度是指线性度是指DAC的实的实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏移差。际
8、转换特性曲线和理想直线之间的最大偏移差。-18-5.2.2 MCS-51和和D/A的接口的接口1DAC0832vl lDAC0832内部结构内部结构vDAC0832内部由三部分电路组成（如图内部由三部分电路组成（如图5.2.3所所示）。示）。“8位输入寄存器位输入寄存器”、“8位位DAC寄存寄存器器”、“8位位D/A转换电路转换电路”由由8位位T型电阻网络型电阻网络和电子开关组成，和电子开关组成，vl l引脚功能引脚功能vDAC0832共有共有20条引脚，双列直插式封装。引条引脚，双列直插式封装。引脚连接和命名如图脚连接和命名如图5.2.4所示。所示。v（1）数字量输入线）数字量输入线DI7D
9、I0（8条）；（条）；（2）控制线（控制线（5条）；（条）；（3）输出线（）输出线（3条）；条）；（4）电源线（电源线（4条）。条）。图5.2.3 DAC0832原理框图 -21-ILEVccVrefIout1RfbIout2Iout3Iout4XFERWR2WR1DI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7CSP0.7-0.0地址译码输出WR+5V10K10K+10V-10V10KDAC0832 译码器输出DI0DI78位寄存器DAC8位D/A转换器8位输入寄存器.&ILECSWR1WR2XFERLE1LE2Iout1Iout2VrefRfbAGNDDGNDVCC -22-+5VDAC0
10、832VccILEVrefRfbIout1Iout2AGNDDGNDAVoutDI 7-0CSXFERWR1WR274LS3738031P0 WRALEG两个输入寄存器同时受控的方式A7A0A0 -23-单缓冲方式的应用 产生锯齿波假定采用接口（假定采用接口（2 2）方式，输入寄存器和）方式，输入寄存器和DACDAC寄存器的地址为寄存器的地址为00FEH00FEH，产生锯齿波。产生锯齿波。源程序清单如下：源程序清单如下：ORG 2000HSTART:MOV DPTR，#00FEH ；选中选中DAC0832 MOV A，#00H ；转换初值转换初值 WW:MOVX DPTR，A ；WR1、WR2
11、有效，启动有效，启动D/A转换转换 INC A NOP ；延时，可改变频率延时，可改变频率 NOPAJMP WW -24-1/282/283/28254/28255/280 -25-ORG 2000HSTART:MOV DPTR，#00FEH；指向输入寄存器地址指向输入寄存器地址 MOV A，#0FFH ；转换初值转换初值 WW:MOVX DPTR，A ；启动启动D/A转换转换 DEC A NOP ；延时延时 NOPAJMP WW -26-两个锁存器两个锁存器都接成都接成受控锁存方式受控锁存方式。双缓冲方式的接口和应用 -27-双缓冲方式的接口和应用对一个数字量的转换，需对一个数字量的转换，需
12、两步完成，程序如下：两步完成，程序如下：MOV DPTR，#00FEHMOVX DPTR,AMOV DPTR,#00FBHMOVX DPTR,A1#输入寄存器地址：输入寄存器地址：00FEH2#输入寄存器地址：输入寄存器地址：00FDH1#2#DAC寄存器地址：寄存器地址：00FBH -28-单极性与双极性输出单极性与双极性输出vl l DAC用作单极性电压输出用作单极性电压输出 如前所示，使用反相比例放大器实现电流如前所示，使用反相比例放大器实现电流到电压的转换，输出模拟极性与参考电压极性到电压的转换，输出模拟极性与参考电压极性相反。（参见相反。（参见P106 表表5.4）vl l DAC用
13、作双极性电压输出（见下页用作双极性电压输出（见下页表、图表、图所示）所示）双极性DAC的接法 Vout2=(数字码-128)/128*VREF双极性DAC的接法 输入数字量Bb7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0Vout（理想值）+VREF时-VREF时1 1 1 1 1 1 1 1|VREF|-LSB-|VREF|+LSB1 1 0 0 0 0 0 0|VREF|/2-|VREF|/21 0 0 0 0 0 0 0000 1 1 1 1 1 1 1-LSBLSB0 0 1 1 1 1 1 1-|VREF|/2-LSB|VREF|/2+LSB0 0 0 0 0 0 0 0-|VREF|
14、VREF|表：双极性输出电压与输入数字量的关系 -32-5.3 A/D转换电路的接口技术转换电路的接口技术v5.3.1 概述概述v5.3.2 双积分型双积分型A/D 转换器工作原理转换器工作原理v5.3.3 逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器接口转换器接口v5.3.4 ADC0809与单片机的接口与单片机的接口v5.3.4 AD574与单片机的接口与单片机的接口 各种现场被测量传感器1放大器1传感器2放大器2传感器3放大器3 多路模拟开关 采样保持A/D单片机 5.3.1 概述概述单片机测控系统前向通道配置单片机测控系统前向通道配置 -34-A/D转换器概述转换器概述 A/D转换器用以实现模拟量
15、向数字量的转换。按转换原理可分为 4 种:计数式、双积分式、逐次逼近式以及并行式A/D转换器。逐次逼近式A/D转换器是一种速度较快,精度较高的转换器,其转换时间大约在几微秒到几百微秒之间。常用的这种芯片有:逐次逼近式A/D：ADC0809、ADC574A、ADC1210等 双积分式A/D：MC14433(3位半)、ICL7135(4位半)等 -35-5.3.2 双积分型双积分型A/D 转换器工作原理转换器工作原理v1双积分型双积分型A/D转换器工作原理转换器工作原理v原理：采用间接原理：采用间接A/D转换技术。转换技术。q先将模拟电压转换成积分时间（先定时积分、再定先将模拟电压转换成积分时间（
16、先定时积分、再定值积分）值积分）q然后用数字脉冲计时方法转换成计数脉冲数然后用数字脉冲计时方法转换成计数脉冲数q最后将此代表模拟输入电压大小的脉冲数转换成二最后将此代表模拟输入电压大小的脉冲数转换成二进制或进制或BCD码输出。码输出。v特点：双积分型特点：双积分型A/D转换器转换时间较长，一转换器转换时间较长，一般要大于般要大于4050ms，但精度高，抗干扰性能好。但精度高，抗干扰性能好。v双积分：一次双积分：一次A/D转换需二次积分。转换需二次积分。v图图5.3.2给出了双积分转换器的电路图和原理图。给出了双积分转换器的电路图和原理图。图5.3.2双积分ADC电路图与原理图 5.3.3 逐次
17、逼近型逐次逼近型A/D转换器接口转换器接口v逐次逼近型逐次逼近型ADC基本原理基本原理图5.3.7 逐次逼近ADC原理电路框图对N位寄存器逐位置1，比较后决定是否将该位清零 5.3.4 ADC0809与单片机的接口与单片机的接口一、结构：ADC0809是一种常用的8位逐次逼近式A/D。其引脚图如下，其内部结构 图等见下页。.二、ADC0809与8031接口D0D1D2 转换程序示例：转换程序示例：主程序主程序:MAIN:MOV R0,#A0H;数据暂存区首址MOV A,#00H；8路计数初值SETB IT1 ；边沿触发方式SETB EA；开中断SETB EX1MOV DPTR,#7FF8H ；
18、指向0809首地址MOVX DPTR,A ；选择模拟通道，启动A/DHERE:SJMP HERE ;等待中断中断服务程序中断服务程序MOVX A,DPTR ；读数MOVX R0,A ；存数DONE:MOV DPTR,#7FF8H ；指向0809首地址MOV A,#00HMOVX DPTR,A ;选择模拟通道，启动A/DRETI与P112区别三、八路巡回检测系统三、八路巡回检测系统 例：某粮库或某冷冻厂需对例：某粮库或某冷冻厂需对8 8点点(8(8个冷冻室或个冷冻室或8 8个粮仓个粮仓)进进行温度巡回检测。要求设计一个单片机巡回检测系统行温度巡回检测。要求设计一个单片机巡回检测系统,使其使其能对
19、各冷冻室或各粮仓的温度巡回检测并加以处理。能对各冷冻室或各粮仓的温度巡回检测并加以处理。温度传感器可选用热电阻、热敏电阻、温度传感器可选用热电阻、热敏电阻、PNPN结或集成温度结或集成温度传感器传感器AD590AD590和和SLIMSLIM等芯片。等芯片。将转换后的数据依次存放在片外数据存储器将转换后的数据依次存放在片外数据存储器A0HA7HA0HA7H单元。单元。其主程序和中断服务程序如下其主程序和中断服务程序如下:MAIN:MOV R0,#A0H;数据暂存区首址MOV R2,#00H；8路计数初值SETB IT1 ；边沿触发方式SETB EA；开中断SETB EX1MOV DPTR,#7F
20、F8H ；指向0809首地址MOV A,R2MOVX DPTR,A ；选择模拟通道，启动A/DHERE:SJMP HERE ;等待中断中断服务程序中断服务程序MOVX A,DPTR ；读数MOVX R0,A ；存数INC R2 ；更新通道INC R0 ；更新暂存单元CJNE R2,#08,DONEMOV R0,#A0HMOV R2,00HDONE:MOV DPTR,#7FF8H ；指向0809首地址MOV A,R2MOVX DPTR,A ;选择模拟通道，启动A/DRETI -46-20V IN14DC15+5V112/82CS3A04R/C5CE6Vcc7REFOUT8AC9REFIN10VE
21、E11BIP OFF1210V IN13STS28D1127D1026D925D824D723D622D521D420D319D218D117D0165.3.5 AD574A与单片机的接口与单片机的接口图5.3.11 AD574A与8031接口电路图 AD574A与单片机的接口电路与单片机的接口电路表:AD574A逻辑控制真值表 （a）启动与转换 （b）转换结果输出 图5.3.12 AD574A控制时序图 -50-例：启动例：启动A/D 转换与读出转换结果程序转换与读出转换结果程序v电路：见图电路：见图5.3.11。v 程序：MOV R0,#1FHMOVX R0,A ;启动转换MOV R7,#
22、10HDJNZ R7,$；延时等待转换结束MOV R1,#7FHMOVX A,R1 ；读低4位MOV R2,AMOV R1,#3FHMOVX A,R1 ；读高8位MOV R3,ASJMP$REFINLIPOFFOFF REFOUTAD574+15V-15V100K100K10012100108图：AD574的单极性转换BIP OFF 5.3.6 MC14433芯片与单片机的接口芯片与单片机的接口 MC14433是3位半的双积分A/D转换器,具有抗干扰性好、转换精度高、自动校0、自动极性输出、自动量程控制输出、动态字位扫描BCD码输出等优点。其主要特性参数如下:转换精度:1/1999的分辨率 电
23、压量程:分1.999V和199.9mV两档 转换速度:310次/S 输入阻抗:大于100Mohm 基准电压:取2V或200mV(分别对应量程为1.999V或199.9mV)输出形式:多路调制的BCD码 -53-逻辑框图VAG:模拟地VR :基准电压输入VX :一路被测电压输入R1、R1/C1、C1:外接元件C01、C02:补偿电容DU:转换结果输入锁存器打入信号EOC:转换结束标志输出OR:过量程标志输出|Vx|Vr 引脚图及说明引脚图及说明 DS1DS4:多路选通脉冲输出 Q0Q3:BCD码输出 其中,Q0为最低位Q3为最高位。在DS2DS4选通期间,输出3个完整的BCD码，但在DS1选通期
24、间，Q0Q3输出除了表示千位的0或1外，还表示了转换值的正负极性和欠量程还是过量程。DS1 Q3 Q2 Q1 Q0 输出结果状态输出结果状态 1 1 0 千位数为千位数为0 1 0 0 千位数为千位数为1 1 1 0 输出结果为正输出结果为正 1 0 0 输出结果为负输出结果为负 1 0 1 输入信号过量程输入信号过量程 1 1 1 输入信号欠量程输入信号欠量程 表：表：DS1选通时选通时Q0Q3表示的输出结果表示的输出结果.欠量程表示输入信号小于欠量程表示输入信号小于过量程为大于过量程为大于MC14433输出时序双积分双积分A/D转换器转换器MC14433功能及接口技术功能及接口技术 -59
25、-程序示例（程序示例（P117-119)-60-5.4 键盘接口技术键盘接口技术v5.4.1 键盘结构与工作原理键盘结构与工作原理v5.4.2 键盘扫描的控制方式键盘扫描的控制方式v5.4.3 键操作及功能处理键操作及功能处理 -61-5.4.1 键盘结构与工作原理键盘结构与工作原理v在设计键盘接口时需解决：在设计键盘接口时需解决：q 开关状态的可靠输入开关状态的可靠输入可设计硬件去抖动电路可设计硬件去抖动电路或设计去抖动软件。或设计去抖动软件。q 键盘状态的监测方法键盘状态的监测方法中断方式还是查询方式。中断方式还是查询方式。q 键盘编码方法。键盘编码方法。q 键盘控制程序的编制。键盘控制程
26、序的编制。-62-按键的特点及输入原理按键的特点及输入原理v 按键的分类：按键的分类：触点式：机械；无触点式：电气触点式：机械；无触点式：电气v 键输入原理：键输入原理：通过按键的接通与断开，产生两种相反的逻辑通过按键的接通与断开，产生两种相反的逻辑状态状态 低电平低电平“0”“0”与与高电平高电平“1”“1”。-63-键盘接口需要解决的问题键盘接口需要解决的问题是否有键按下是否有键按下按键识别：按键识别：键抖动及消除：键抖动及消除：机械按键抖动时间在机械按键抖动时间在5 5msms10ms10ms之之间间&Q4.7K4.7KKabcc(+5V)硬件方案硬件方案双稳态去抖电路双稳态去抖电路 软
27、件方案软件方案延时延时1010msms20ms20ms后再次判断后再次判断消除方法消除方法：求键号求键号 -64-独立式按键8031P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7Vcc接口电路：-65-例例1 1：用：用P1P1口检测三个按键的状态并完成相应的功能口检测三个按键的状态并完成相应的功能解：资源分配：用P1口的低3位检测3个按键的输入，为1则表示按键没有按下，为0则表示相应按键被按下。流程图：-66-ORG 0000HKB:MOV P1,#0FFH MOV A,P1 CPL A ANL A,#0FH JZ KB LCALL D10MS MOV A,P1 CPL A
28、 ANL A,#0FH JZ KB CJNE A,#01H,KB01 LCALL PGM1 SJMP KBKB01:CJNE A,#02H,KB02 LCALL PGM2 SJMP KBKB02:CJNE A,#04H,KB LCALL PGM3 SJMP KB END编程：按三个按键中的任一键都对应一个特定功能。若判断键释放应如何修改？-67-行列式按键关键：如何关键：如何判断键号？判断键号？3210476511109815141312+5VP1.4P1.3P1.0MCS-51P1.7P1.6P1.5P1.2P1.1接口电路：-68-键盘扫描子程序一般包括以下内容：1.判别有无键按下；2.扫
29、描获取闭合键的行、列值；3.用计算法或查表法得到键值；4.判断闭合键释放否，如没释放则继续等待；5.保存闭合键号。5.4.2 键盘扫描的控制方式键盘扫描的控制方式 -69-键按下/释放判断 KS：MOV A，#00H MOV P1，A ；全扫描字#00H送P1口 MOV P1，#0FH MOV A，P1 ；读入P1口状态 CPL A ；变正逻辑，高电平表示有键按下 ANL A,#0FH ；取低4位 RET ；返回，A0表示有键按下 -70-按键识别按键识别扫描法扫描法 流程：流程：当第0列处于低电平时，逐行查找是否有行线变低，若有，则第0列与该行的交叉点按键按下；若无，则表示第0列无键按下，再
30、让下一列处在低电平，依此循环，这种方式称为键盘扫描。键号=行首键号（0、4、8、12）+列号（0、1、2、3）原理：在某一时刻只让在某一时刻只让一条列线一条列线处于处于低低电平，其余列线均电平，其余列线均处于高电平，则当这一列有键按下时，该键所在的行处于高电平，则当这一列有键按下时，该键所在的行电平将会由高电平变为低电平，可判定该列相应的行电平将会由高电平变为低电平，可判定该列相应的行有键按下。有键按下。-71-例例2：键盘扫描程序：键盘扫描程序SERCH:MOV R2,#0EFH MOV R3,#00H LINE0:MOV A,R2 MOV P1,A MOV A,P1 JB ACC.3,LI
31、NE1 MOV A,#00H AJMP TRYKLINE1:JB ACC.2,LINE2 MOV A,#04H AJMP TRYK LINE2:JB ACC.1,LINE3 MOV A,#08H -72-AJMP TRYKLINE3:JB ACC.3,LINE4 MOV A,#0CH AJMP TRYKLINE4:INC R3 MOV A,R2 RL A JNB ACC.0,BACK MOV R2,A AJMP LINE0 TRYK:ADD A,R3BACK:RET图：8155扩展I/O口组成的行列式键盘图：键扫描子程序框图调用子程序延时6ms调用子程序延时12ms开始有键闭合否？有键闭合否？
32、判断闭合键键号栈闭合键释放否？输入键号A返回YNNYNY -75-实用子程序实用子程序v见见P124-125 -76-定时扫描方式 定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部的定时器产生一定时间（例如10 ms）的定时，当定时时间到就产生定时器溢出中断。CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键按下时识别出该键，再执行该键的功能程序。图：定时扫描方式程序框图 -78-中断扫描方式 为提高CPU工作效率，可采用中断扫描工作方式。其工作过程如下：当无键按下时，CPU处理自己的工作，当有键按下时，产生中断请求，CPU转去执行键盘扫描子程序，并识别键号。P1.0P1.1P1.3P1.2
33、P1.4P1.5P1.6P1.7INT08031&-79-5.4.3 键操作及功能处理键操作及功能处理v 键键操作及功能处理：键键操作及功能处理：对于一组键或一个键盘，需通过接口电路与单片对于一组键或一个键盘，需通过接口电路与单片机相连。可采用查询或中断方式测试有无键按下，再机相连。可采用查询或中断方式测试有无键按下，再确定是哪一个键按下，将该键号送入累加器确定是哪一个键按下，将该键号送入累加器ACCACC，然后然后判断是数字键还是功能键，若是数字键，则将键号对判断是数字键还是功能键，若是数字键，则将键号对应的数字送入相关输入缓冲区；若是功能键，则通过应的数字送入相关输入缓冲区；若是功能键，则
34、通过跳转指令转入执行该键的功能程序，执行完后再返回跳转指令转入执行该键的功能程序，执行完后再返回主程序。主程序。v 功能键转移程序（键盘图见前图功能键转移程序（键盘图见前图8155扩展I/O口组成的行列式键盘）ORG 8000HORG 8000HKEYADR:MOV A,BUFFKEYADR:MOV A,BUFF CLR C CLR C SUBB A,#10H SUBB A,#10H JC DIGPRO JC DIGPROKEYTBL:MOV DPTR,#JMPTBLKEYTBL:MOV DPTR,#JMPTBL RL A RL A -80-JMP A+DPTRJMP A+DPTRJMPTBL
35、:AJMP AAAJMPTBL:AJMP AAAAJMP BBBAJMP BBBAJMP CCCAJMP CCCAJMP DDDAJMP DDDAJMP EEEAJMP EEEAJMP FFFAJMP FFFAJMP GGGAJMP GGGAJMP HHHAJMP HHHAJMP IIIAJMP IIIAJMP JJJAJMP JJJAJMP KKKAJMP KKKAJMP LLLAJMP LLLAJMP MMMAJMP MMMAJMP NNNAJMP NNNAJMP OOOAJMP OOOAJMP PPPAJMP PPP -81-5.5 显示器接口技术显示器接口技术v5.5.1 LED显示器
36、的结构与原理显示器的结构与原理v5.5.2 LED静态显示接口静态显示接口v5.5.3 LED动态显示接口动态显示接口v5.5.4 串行口控制的显示器与键盘接口串行口控制的显示器与键盘接口 -82-5.5.1 LED显示器的结构与原理显示器的结构与原理vLED显示块是由发光二极管显示字段的显示器显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。件。v在微机应用系统中通常使用的是七段在微机应用系统中通常使用的是七段LED。这这种显示块有共阴极与共阳极两种，如图种显示块有共阴极与共阳极两种，如图5.5.1所示。所示。七段显示块与微机接口非常容易。如表七段显示块与微机接口非常容易。如表5.5.1所示。所示。（
37、a）共阴极 （b）共阳极 （c）管脚配置图5.5.1七段LED显示块表5.5.1七段LED的段选码(字形码)8 8EHEH -85-5.5.2 LED静态显示接口静态显示接口v在微机应用系统中使用在微机应用系统中使用LED显示块构成显示块构成N位位LED显示器。图显示器。图5.5.2是是N位显示器的构成原理。位显示器的构成原理。vLED显示器有两种方式：显示器有两种方式：（1）LED静态显示方式（如图静态显示方式（如图5.5.3所示）所示）（2）LED动态显示方式动态显示方式a b c d e f Rdpa b c d e f Rdpa b c d e f Rdpa b c d e f Rdp
38、a b c d e f Rdp3.83.83.83.83.8 I/O口位选控制 I/O口段选控制图5.5.2 N位LED显示器ggggg GND/+5VGND/+5VGND/+5VGND/+5VGND/+5VI/O（1）I/O（2）I/O（3）I/O（4）图5.5.3四位静态LED显示器电路 -88-5.5.3 LED动态显示接口动态显示接口vLED动态显示：分时轮流选通数码管的公共端。选通相应LED，即在显示字段上得到显示字形码。字段线并联使用，可简化电路。v八位LED动态显示器电路：I/O（1）DDDDDDDDI/O（2）75643210 LED显示器与8155接口 -90-LED显示子程
39、序显示子程序显示子程序显示子程序 从右到左逐位轮流点亮各个从右到左逐位轮流点亮各个LED，每位保持每位保持1ms设对设对8155初始化在主程序完成：初始化在主程序完成：PA口输出方式，地址口输出方式，地址7F01H；PB口输出方式，地址口输出方式，地址7F02H -91-扫描显示子程序如下：DIS：MOV R0，#7EH；显示缓冲区末址送R0 DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH MOV R2，#01H；位选初值 DB 7DH，07H，7FH，6FH，77H，7CHMOVA，R2 DB 39H，5EH，79H，71H，40H，00HLP0：MOVDPTR，#7F01；8155
40、A口地址 DIMS：MOV R7，#02HMOVXDPTR，A DL：MOVR6，#0FFHINCDPTR;8155 B口地址 DL1：DJNZR6，DL1 MOVA，R0;显示数据送A DJNZR7，DLADDA，#0DH RETMOVCA，A+PC；取字形码MOVX DPTR，A；送B口显示ACALL D1MS；延时DECR0；显示缓冲区地址减1MOVA，R2JBACC.5，LP1；扫描到最左的 LED，转RLA MOVR2,A AJMPLP0LP1：RET -92-5.5.4 串行口控制的键盘串行口控制的键盘/显示器接口显示器接口v接口电路：接口电路：图中使用一片图中使用一片74LS16
41、4和和2根行线扩根行线扩展展16键键盘。电路原理如图键键盘。电路原理如图5.5.6所示。所示。v软件设计：软件设计：在图在图5.5.6中，设显示器位数存于中，设显示器位数存于R7，显示缓冲区首址存于显示缓冲区首址存于R0，显示字符以显示字符以BCD码码形式存放，形式存放，8031 RAM中中20H为键码缓冲区，为键码缓冲区，无键输入时，无键输入时，20H中为中为80H。PPINTRXDTXDP5.1K5.1K+5V+5VQQAB8031+5VABQQQQCPAB+5V2.7k 8+5V74LS16474LS164abce3.43.503.30123456789 10 1112131415CP7
42、4LS16470VCCVCCVCCCrCr+5VCrCP7070dfgdp2.7k 8&图5.5.6串行口扩展的键盘/显示器接口区别：区别：1 1）P132P132中图中图5.435.43为共阳结构为共阳结构 2 2）扫描方式不同）扫描方式不同 -94-上图的键盘扫描与显示程序上图的键盘扫描与显示程序v参见参见P132-134 差别：此处为共阴，书上为共阳差别：此处为共阴，书上为共阳 -95-5.6 8279可编程的键盘可编程的键盘/显示器接口显示器接口v8279是专用键盘是专用键盘/显示器控制芯片，能对显示器显示器控制芯片，能对显示器自动扫描，能识别键盘上按下键的键号；可充自动扫描，能识别键
43、盘上按下键的键号；可充分提高分提高CPU的工作效率。的工作效率。v8279与与MCS-51接口方便，由它构成的标准键接口方便，由它构成的标准键盘盘/显示器接口在微机应用系统中使用越来越显示器接口在微机应用系统中使用越来越广泛。广泛。-96-1、8279的组成及引脚的组成及引脚 8279 芯片有 40 条引脚,由单一+5 V电源供电。它主要由以下几部分组成:（1）I/O控制和数据缓冲器;（2）控制和定时寄存器及定时控制部分;（3）扫描计数器;（4）回送缓冲器与键盘去抖动控制电路;（5）FIFO（先进后出）寄存器和状态电路;（6）显示器地址寄存器及显示RAM。5.6.1 内部结构和引脚信号 -97
44、-8279的引脚定义 DB7DB0为双向外部数据总线；为片选信号线，低电平有效；和 为读和写选通信号线；IRQ为中断请求输出线。RL7RL0为键盘回送线。SL3SL0为扫描输出线。OUTB3OUTB0、OUTA3OUTA0为显示寄存器数据输出线。RESET为复位输入线。SHIFT为换档键输入线。CNTL/STB为控制/选通输入线。CLK为外部时钟输入线。为显示器消隐控制线。12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221RL2RL3CLKIRQRL4RL5RL6RL7RESETRDWRDB0DB1DB
45、2DB3DB4DB5DB6DB7GNDVCCRL1RL0CNTL/STBSHIFTSL3SL2SL1SL0OUTB0OUTB1OUTB2OUTB3OUTA0OUTA1OUTA2OUTA3BDCSA08279CSRDWRBD数据缓冲器I/O控制FIFO RAM的状态寄存器显示地址寄存器168显示RAM片选总线控制与定时寄存器88FIFORAM键盘去抖与控制显示寄存器定时控制扫描计数器返回缓冲器时钟复位OUTA03OUTB03BDSL03RL07SHIFTCVTL/STBD07RDWRCSA0IRQ图5.5.8 8279芯片的内部结构框图2.外部特性外部特性 电信号连接示意图可知电信号连接示意图可
46、知，4040条引线中与条引线中与CPUCPU一侧相关的共一侧相关的共15条，与键盘、显示接口相关的条，与键盘、显示接口相关的共共2323条，电源、地各一条。条，电源、地各一条。8279RL0RL7SHIFTCNTL/STBSL0SL3OUTA03OUTB03BDD0D7IRQRDWRCSA0CLKRESET+5VGND CPU键盘显示器5.6.2 5.6.2 控制命令控制命令 当引脚当引脚A A0 0=1=1时，时，CPUCPU向向82798279芯片写入命令字。芯片写入命令字。82798279芯片可芯片可执行的命令共有执行的命令共有8 8条，它们决定了条，它们决定了82798279芯片的操作
47、方式。芯片的操作方式。命令字格式如下：命令字格式如下：特 征 位命 令 参 数D7 D6D5D4D3D2D1D0（1）设置键盘及显示方式 设置键盘及显示方式命令字格式为：D7D6D5（000）：命令特征码。D4D3（DD）：用来设定显示方式，定义如表5.5.3所示。D0（K0）：用来设定扫描方式。K0=0为编码扫描；K0=1为译码扫描。D D 方方 式式 0 0 0 1 1 0 1 1 8个字符显示，左进方式个字符显示，左进方式16个字符显示，左进方式个字符显示，左进方式8个字符显示，右进方式个字符显示，右进方式16个字符显示，右进方式个字符显示，右进方式 K2 K1 方方 式式 0 0 0
48、1 1 0 1 1 扫描键盘输入，双键锁定扫描键盘输入，双键锁定扫描键盘输入，扫描键盘输入，N键轮回键轮回扫描传感器输入扫描传感器输入选通输入选通输入表5.5.3显示输出方式表5.5.4输入工作方式（2）设置时钟频率 设置时钟频率命令格式为：D7D6D5D4D3D2D1D0010PPPPP其中其中D D7 7D D6 6D D5 5（001001）：）：命令特征码。命令特征码。D D4 4D D0 0（PPPPPPPPPP）:用来设定对外输入用来设定对外输入CLKCLK的分频系数的分频系数N N（N N值可为值可为2 23131），以便获得），以便获得82798279芯片内部要求的芯片内部要求
49、的100100kHzkHz的基本频率。的基本频率。（3 3）读）读FIFO RAMFIFO RAM读读FIFO RAMFIFO RAM命令字格式为：命令字格式为：D7D6D5D4D3D2D1D0001AIA1A2A0其中D7D6D5（010）：命令特征码。D4（AI）：自动地址增量标志位。当AI=1时，每次读出后地址 自动加1指向下一存储单元 AI=0时，读出后地址不变。D D2 2D D1 1D D0 0（A A2 2A A1 1A A0 0）：）：在键盘方式中无意义，都写在键盘方式中无意义，都写0.0.D3D3：不用。不用。（4 4）读显示）读显示RAMRAM 读显示读显示RAMRAM命令
50、字格式为：命令字格式为：D7D6D5D4D3D2D1D0011AI A3A1A2A0其中D7D6D5（011）：命令特征码。D4（AI）：自动地址增量标志。AI=1时，每次读后地址自动增1；AI=0时，读后地址不变。（5）写显示RAM（略）（6 6）禁写显示）禁写显示RAM/RAM/消隐（略）消隐（略）（7 7）清除（略）清除（略）（8 8）结束中断）结束中断/设置错误方式（略）设置错误方式（略）5.6.3 5.6.3 状态字状态字 8279 8279芯片的状态字主要用来指示芯片的状态字主要用来指示FIFO RAMFIFO RAM中的中的字符数和有无错误发生。其格式为：字符数和有无错误发生。其
