第10章输入输出设备及接口技术

第十章输入/输出设备及接口技术•第一节七段LED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（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，有标准的硬件规范，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（2）LED显示器结构aabcdgbcdefgdpcomdpefcomabcdefgdpcom共阴极共阳极abcdefgdpcom显示器的结构及工作原理aabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpefaabcdgbcdefgdpcomdpef数码段选码hgfedcba十六进制数码段选码hgfedcba十六进制011000000C0H51001001092H111111001F9H61000001082H210100100A4H711111000F8H310110000B0H81000000080H41001100199H91001000090H显示字型（字模）编码表（共阳极）取反共阴极段选码取反译码：将要显示的字符转换成对应段选码的过程。分为硬件译码和软件译码。显示器的结构及工作原理abcdefgdpgdpaCOMabcdefgdpgdpaCOMabcdefgdpgdpaCOMabcdefgdpgdpaCOMI/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•LED显示器中的每一条段选线都分别与一位I/O口线相连，即一位LED显示器需要一个8位并行I/O口，每一位LED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——静态显示接口LED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2~4步。LED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：比如(30H)=45,(31H)=67第1位LED的地址F800H•程序清单：ORG0100HTAB:DBC0H,F9H,A4H,B0H,99HDB92H,82H,F8H,80H,90HDB88H,83H,C6H,A1H,86HDB8EH;共阳极的段选码ORG0120HDISP:MOVR0,#30HMOVR3,#00HMOVR2,#0F8HMOVR7,#02HLOOP:MOVA,@R0ANLA,#0F0H;屏蔽低4位SWAPAMOVDPTR,#TABMOVCA,@A+DPTR;取出对应段选码MOVDPH,R2MOVDPL,R3MOVX@DPTR,A;写入第1位LED显示器INCR2;指向第2位LEDMOVA,@R0ANLA,#0FH;屏蔽高4位MOVDPTR,#TABMOVCA,@A+DPTRMOVDPH,R2MOVDPL,R3MOVX@DPTR,A;写入第2位LED显示器INCR0INCR2;指向第3位LEDDJNZR7,LOOPSJMP$（1）显示原理动态显示接口电路输出口1输出a…dp输出口2输出显示位控信息输出a…dp输出显示位控制LED显示器与单片机的接口abcdefgdpgdpaCOMabcdefgdpgdpaCOMabcdefgdpgdpaCOMabcdefgdpgdpaCOMI/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（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（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（锁存器）地址，输出显示位选控制信息。6）延时若干ms7）多位显示重复2~6步。LED显示器与单片机的接口VccRX8PA7407PC0PC1PC2PC381558051P0AD0-AD7ALEALERDRDWRWRIO/MP2.1CEP2.0（2）应用电路举例LED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。第一节七段LED显示器接口技术一、LED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较合适。七段LED显示器接口技术1.LED显示器结构(Light-EmittingDiode)共阳极共阴极外形图2.7段LED字型码（段选码）显示字形hgfedcba共阴极共阳极段选码共阴极段选码0123456789ABCDEF“灭”0011111100000110010110100100111100000110011011010111110100000111100000001001000010001000100000111100011010100001011110010111000100000000C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88H83HC6HA1H86H8EHFFH3FH06H5BH4FH06H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H00H二、LED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。COMP1.0～1.7MCS-51afbgecdhabhabhCOMLED的字形码(字段码)显示字符共阴极共阳极03FHC0H106HF9H8．FFH00H‘灭’00FFHF71H84HU3EHC1HP．F3H02HD7D6D5D4D3D2D1D0hgfedcba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…COMP1.0～1.7MCS-51afbgecdhabh2.LED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。abhCOMafbgecdhabhCOMabhCOM显示多位数据的两种电路：2)动态显示COMhCOMD7…D1D0D0D1D2hbbhCOMafbgecdhaaba对应字位线：D0D1D2D3D4D5显示缓冲区地址内容7AH7BH7CH7DH7EH7FH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：DIS：MOVR0，#7AH；指向显示缓冲区起始单元MOVR3，#01H；字位码初值→R3MOVA，R3；取字位码DLP：MOVDPTR，#PAAR；指向字位口(PA口)MOVX@DPTR，A；输出字位码，显示其中1位MOVA，@R0；取一个显示数据ADDA，#0CH；查表偏移量MOVCA，@A+PC；取出字形码INCDPTR；指向字段口(PB口)MOVX@DPTR，A；输出字形码ACALLDLY1MS；延时1msINCR0；指向显缓区下一单元MOVA，R3；修改字位码RLA；显示下一位MOVR3，AJNBACC.6，DLP；未显示到最右边LED，继续显示RET；全部扫描一遍，结束DTAB：DB0C0H，0F9H，0A4H；字形表DB0B0H，99H，DLY1MS…；延时1ms子程序3）多位静态显示方式及其接口电路多位静态显示电路4）多位动态显示方式及其接口电路第二节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一、独立式键盘接口电路P1.0P1.1P1.7+5v1.接口与数据每个按键单独占有一根I/O接口引线。输入每根I/O接口引线的信号对应某个数据。2.键盘的可靠性消除抖动电路＆I/O接口＆+5v+5v消除抖动电路开关单片机抖动时间＜10ms开关动作时间＞100ms“1”“0”＜10ms二、独立式按键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0～9、字符键0AH～0FH、功能键10H～。3)键处理根据键值转移到不同程序段。若键值属于数字、字符键，则调用显示数字和字符的子程序。若键值属于功能键，则进行多分支转移，执行各个功能程序段。延时等待10ms仍有按键信号？Y有按键信号？NYN键盘处理按键释放？NY三、单键管理程序KEY:SETBP1.0JBP1.0,KEY；有键按下P1.0=0KEY1:ACALLDEL