第五章单片机的输入输出设备接口

第五章单片机的输入/输出设备接口第一节键盘接口编码键盘：硬件方式产生编码非编码键盘：软件方式产生编码非编码键盘：结构简单、成本低廉键按行列构成矩阵，每一个交叉点对应一个键，实际是一个机械开关。非编码键盘的接口技术的主要内容是如何确定被按键的行列位置。一、键盘接口概述1．单片机实现键盘接口的常用方法独立式键盘：由一组相互独立的按键组成，每个按键与一位I/O口相连，接口简单，但是占用I/O口较多。矩阵式按键：键按行列组成矩阵，行和列相交处安放一个按键，每条行线或列线与一位I/O相连，节省I/O资源。2．键盘输入接口解决的任务⑴键盘扫描和去抖动按键开关在电路中的连接图按键未按下时，A点的电平位+5V；按下时，A点的电平位低电平；由于按键是机械的弹性开关，在按下和断开时，触点在闭合和断开时，会引起A点电位的不稳定，一般有5~10ms的抖动，导致误信号，使CPU产生错误的处理。硬件去抖动方法：R-S触发器消抖电路+5V闭合断开滤波消抖电路软件去抖方法：采用延迟躲过抖动，待信号稳定后，再进行键扫描。延迟时间10~20ms。⑵键值或键号的计算当确定有键按下时，需进一步根据行线和列线的状态确定按下键的值或键号，以实现键功能的程序。⑶等待键释放获得键值后在以延时或查询的方法等待键释放，以保证键的一次闭合只进行一次键功能的实现。⑷确定键盘的监控方法•中断方式执行。当有键被按下时，向单片机发出中断请求，中断响应后执行键盘扫描工作。•定时方式执行。利用内部定时计数器完成一段时间的重复定时，每次定时完成执行一次键盘扫描工作。二、独立式按键独立式按键：每个按键单独占有一根I/O资源，当按键较多时，I/O资源占用较多。其优点是程序设计简单。eg、三个按键与8031的连接电路，试编制按键扫描子程序。KEY：MOVP1，#07HMOVA，P1CPLAANLA，#07HJZGRETJBACC.0，KEY1JBACC.1，KEY2JBACC.2，KEY3GRET：RETKEY1：LCALLWORK1KEY2：LCALLWORK2KEY3：LCALLWORK3RET三、矩阵式按键1．矩阵式键盘的工作原理X0~X3为键盘的行线，通过电阻接+5V；Y0~Y3为键盘的列线，由单片机控制其输入信号。每条行线和列线处有一个按键结构，当所有键未被按下时，行线与列线断开，每条行线都呈现高电平。当有键被按下时，按键所在行线与列线短路，此时行线的电平由列线的电位所决定。2．矩阵式键盘接口4×8键盘、6位显示器和803l的接口逻辑。图中8031外接一片8155，8155的RAM地址为7E00～7EFFH，I／O口地址为7F00~7F05H，8155的PA口为输出口，控制键盘的列线Y0~Y7的电位作为键扫描口，同时又是6位显示器的扫描口，PB口作为显示器的段数据口，8155的C口作为输入口，PC0~PC3接行线Y0～Y3，称为键输入口。3．键盘扫描程序键输入程序的功能：(1)判别键盘上有无键闭合：其方法为扫描口PA0～PA7输出全“0”，读PC口的状态，若PC0～PC3，为全“1”(键盘上行线全为高电平)，则键盘上没有闭合键；若PC0～PC3不为全“1”，则有键处于闭合状态。(2)去除键的机械抖动：其方法为判别到键盘上有键闭合后，延迟一段时间再判别键盘的状态，若仍有键闭合，则认为键盘上有一个键处于稳定的闭合期，否则，认为是键的抖动。(3)判别闭合键的键号：方法为对键盘的列线进行扫描，扫描口PA0～PA7依次输出：PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA01111111011111101：01111111相应地顺次读出PC口的状态，若PC0～PC3为全“1”，则列线输出为“0”的这一列上没有键闭合；否则，这一列上有键闭合。闭合键的键号等于为低电平的列号加上为低电平的行的首键号。eg、PA口的输出为11111101时，读出PC0～PC3为1101，则1行1列相交的键处于闭合状态，第一行的首键号为8，列号为1，闭合键的键号为：N：行首键号+列号＝8+1＝9(4)使CPU对键的一次闭合仅作一次处理：采用的方法为等待闭合键释放以后再作处理。程序中把显示子程序作为去抖动延时子程序，这可使得进入键输入子程序后，显示器始终是亮的。该程序返回后输入键的键号在A。键输入子程序的框图：键盘扫描程序如下：KEY1：ACALLKS1；调用判别有无键闭合子程序JNZLK1ACALLDIR；调用显示子程序，延迟6msAJMPKEY1LK1：ACALLDIRACALLDIRACALLKS1；调用判别有无闭合键子程序JNZLK2ACALLDIRAJMPKEY1LK2：MOVR2,#0FEH；扫描初值送R2MOVR4,#00H；扫描列号送R4LK4：MOVDPTR,#7F01H；指向A口MOVA,R2MOVX@DPTR,A；扫描初值送A口INCDPTRINCDPTRMOVXA,@DPTR；读8155C口JBACC.0,LONE；ACC.0＝1，第0行无键按下，转LONEMOVA,#00H；装第0行行值AJMPLKP；转去计算键值LONE：JBACC.1,LTWO；ACC.1＝1，第1行无键按下，转TWOMOVA,#08H；装第1行行值AJMPLKP；转去计算键值LTWO：JBACC.2,LTHR；ACC.2＝1，第2行无键按下，转THRMOVA,#10H；装第2行行值AJMPLKP；转去计算键值LTHR：JBACC.3,NEXT；ACC.3＝1，第3行无键按下，转NEXTMOVA,#18H；装第3行值LKP：ADDA,R4；计算键值PUSHACC；保护键值LK3：ACALLDIR；延时6msACALLKS1；查键是否继续闭合，若闭合再延时JNZLK3POPACC；若键起，则键码送ARETNEXT：INCR4MOVA,R2JNBACC.7,KNDRLAMOVR2,AAJMPLK4KND：AJMPKEY1KS1：MOVDPTR,#7F01H；指向A口MOVA,#00HMOVX@DPTR,A；全“0”扫描INCDPTRINCDPTR；指向C口MOVXA,@DPTR；读键入状态CPLAANLA,#0FH；屏蔽高位RETDIR：┅；显示子程序，延迟6ms第二节LED显示器接口一、显示器的结构管脚配置及外形图共阴极共阳极七段LED显示器的显示码（段选码）876543210字型H80H8FH82H92H99H0BH4AH9FH0C共阳极代码FH7H07DH7DH6H66FH4BH5H06FH3共阴极代码灭字型FEDCBA9FFHH84H86H1AH6CH83H88H90共阳极代码H00H71H79EH5H39CH7H77FH6共阳极代码二、显示方式1．LED静态显示方式静态显示方式：当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定地导通或截止。优点：显示稳定，节省CPU时间。缺点：I/O口线多。利用串行口扩展两片静态显示电路设显示缓冲区为30H、31H，由R1作显示缓冲区的地址指针，74LS164的清零端CLR由P1.0控制，低电平有效。程序设计如下：DISP：MOVR6,#02H；显示位数MOVR1,#30H；设显示区指针MOVSCON,#00H；设串行口控制寄存器，方式0LOOP：MOVA,@R1MOVDPTR,#TABMOVCA,@A+DPTR；查表，获得显示码MOVSBUF,A；送去显示JNBTI,$；等待发送完毕CLRTIINCR1；取下一个数DJNZR6,LOOPRETTAB：DBC0H，F9H，A4H，B0H，99H，92H，82H，F8H，80H，90H2．LED动态显示方式动态显示方式：一位一位地轮流点亮各位显示器（扫描）。LED动态接口电路显示缓冲区在RAM中设置，用于存放要显示的数字或字符。5LED4LED3LED2LED1LED0LEDH79AH7BH7CH7DH7EH7位控口地址0FF20H（PA口），段控口地址0FF21H（PB口），控制口地址0FF23H。数码管为共阴极，驱动74LS240为反相器，段码取用“共阳极段选码”；位驱动75451为同相。字位表20H10H08H04H02H01HORG2000HDISUP：MOVP2，#0FFHMOVA，#081H；定义8155工作方式MOVDPTR，#0FF23HMOVX@DPTR，AMOVR0，#79H；显示缓冲区首地址MOVR3，#01H；位选码MOVA，R3DISUP1：CPLAMOVR1，#20H；指向A口MOVX@R1，AINCR1；指向B口MOVA，@R0；取显示数据MOVDPTR，#2100HMOVCA，@A+DPTR；查表取段数据MOVX@R1，ALCALLDL1；延时1msINCR0MOVA，R3JBACC.5，DISUPRLAMOVR3，ASJMPDISUP1ORG2100HDB0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H92H，82H，0F8H，80H，90HORG2200HDL1：MOVR7，#02HDL：MOVR6，#0FFHDL6：DJNZR6，DL6DJNZR7，DLRET电脑时钟（定时、中断、显示综合实验）以秒、分、时为单位实现时钟计时。1．实现时钟计时的基本方法（1）计数初值计算•定时器的定时时间定为125ms，计数溢出8次即得到时钟计时的最小单位秒，而8次计数用软件方法实现。•T0，方式1，fosc=6MHz，计数初值为X，则：(216-X)×2＝125000X＝6070，二进制表示为1011110110110，十六进制表示为17B6H。（2）采用中断方式进行溢出次数的累计。计满8次即得到秒计时。（3）从秒到分和从分到时的计时是通过累加和数值比较实现。（4）时钟显示及显示缓冲区2．程序流程及程序清单（1）主程序(MAIN)主程序的主要功能是进行定时器／计数器的初始化编程，然后通过反复调用显示子程序的方法，等待125ms定时中断的到来。（2）显示子程序（DISUP）ORG0000HSTART：LJMPMAINORG000BHLJMPPITOORG1000H；主程序MAIN：MOVSP，#60H；定义堆栈MOVR0，#79H；显示单元清0MOVR7，#06HML1：MOV@R0，#00HINCR0DJNZR7，ML1MOVTMOD，#01HMOVTL0，#B6HMOVTH0，#17HSETBTR0SETBEASETBET0MOV30H，#08H；设置循环次数ML0：LCALLDISUP；调用显示子程序SJMPML0（3）中断服务程序(PITO)中断服务程序的主要功能是进行计时操作。程序开始先判断计数溢出是否满了8次，不满8次表明还没达到最小计时单位秒，中断返回；如满8次则表明已达到最小计时单位秒，程序继续向下执行，进行计时操作。ORG1200H；中断服务程序PITO：PUSHPSW；现场保护PUSHACCSETBPSW.3MOVTL0，#0B6H；置定时器初值MOVTH0，#17HMOVA，30HDECAMOV30H，AJNZRET0MOV30H，#08HMOVR0，#7AHACALLDAADl；秒+1MOVA，R2XRLA，#60HJNZRET0ACALLCLR0；秒单元清0MOVR0，#7CHACALLDAAD1；分+1MOVA，R2XRLA，#60HJNZRET0ACALLCLR0；分单元清0MOVR0，#7EHACALLDAAD1；时+1MOVA，R2XRLA，#24HJNZRT0ACALLCLR0；时单元清0RET0：POPACCPOPPSWRETI（4）加1子程序(DAAD1)加1子程序用于完成对秒、分和时的加1操作。中断服务程序中在秒、分、时加1时共有三处调用此子程序。ORG1400H；加1子程序DAAD1：MOVA，@R0DECR0SWAPAORLA，@R0ADDA，#01HDAAMOVR2，AANLA，#0FHMOV@R0，AMOVA，R2INCR0ANLA，#0F0HSWAPAMOV@R0，ARET（5）显示单元清0子程序（CLR0）ORG1500HCLR0：CLRAMOV@R0，ADE