第8章 MCS-51单片机系统接口技术

单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束第8章MCS-51单片机系统接口技术教学目标8.1LED显示及其接口8.2按键、键盘及其接口8.3A/D转换器及其接口8.4D/A转换器及其接口本章小结思考题与习题单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束教学目标通过本章教学，要求达到以下目标：1.了解LED显示器的结构组成、分类和主要技术参数。2.学会LED显示器编码方法，掌握将显示数据转换为显示字段码的编程方法。3.理解静态显示和动态显示方式的电路结构、原理和特点。4.掌握典型LED显示应用电路及程序编制方法。5.理解独立式按键和矩阵式键盘的结构形式及特点。6.理解键盘扫描三种方法及特点。7.了解ADC、DAC主要性能指标和分类情况。8.掌握典型芯片ADC0809、DAC0832的接口应用电路及其编程方法。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束8.1LED显示器接口技术单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束8.1LED显示器接口技术8.1.1LED显示器的结构原理LED显示器的外形结构如图8.1（a）所示，它由8个(或7个)发光二极管构成，可用来显示0～9、A、B、C、D、E、F、及小数点“.”等字符。其中把各二极管的阴极连接在一起，称为共阴极数码管，把各二极管的阳极连接在一起，称为共阳极数码管，如图8.10（b）、（C）所示。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束abcdefgdpcomabfgcomcdpdecomabfgcdpdecomabfgcdpde(b)共阴极(c)共阳极(a)外形结构图8.1七段LED显示器单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束600111111dpgfedcbaabcdefgdpcdedp12345678910abfgcomcomabcefcomgd共阴极数码管显示”0”,字形码为3FH0单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束7abcdefgdp12345678910abfgcomcomabcefgdpgfedcba00000110d共阴极数码管显示”1”,字形码为06H0cdedp单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束8显示”2”,字形码为5bh.(b)dpcomabcdefgdpcde12345678910comcomabcefgdpgfedcba010110115bhdLED数码管的发光二极管因加正电压而发亮，因加零电压而不能发亮，不同亮暗的组合就能形成不同的字形，这种组合称之为字形码(段码)，如显示”0”,字形码为3fh.单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束表8.1LED显示器的字形(段)码表显示字符字形码显示字符字形码共阴极共阳极共阴极共阳极03FHCOHA77H88H106HF9HB7CH83H25BHA4HC39HC6H34FHBOHD5EHA1H466H99HE79H86H56DH92HF71H8EH67DH82H—40HBFH707HF8HP73H8CH87FH8OHP.F3H0CH96FH9OH熄灭00HFFH单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束1.软件查表法采用软件查表方式时，需要在程序中安排一张显示字符段码表。段码表应根据硬件电路中使用的数码管的极性和显示字符的需要而设定，设显示代码表首地址为LEDTAB，程序设计如下：abcdefghP1口89C51GND一位LED静态显示图8.1.2LED数码管译码方法单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束DISP:MOVA，＃data；显示字符送AMOVDPTR，＃LEDTAB；DPTR←表首地址MOVCA，@A＋DPTR；查段码表MOVP1，A；显示段码送P1口LEDTAB：DB3FH,06H,5BH,4FH,……abcdefghP1口89C51GND单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束2.硬件译码法硬件译码是用译码器把要显示的字符转换成显示代码。已有专用芯片，可把4位二进制数转换成对应的显示代码。例如Motorola公司生产的MC14495就是一种CMOS型七段十六进制--BCD码锁存译码驱动器。如图8.12所示。除MC14495外，还有MC14493、MC14499、74LS47/48/49等，用户使用时请参阅有关器件手册。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束专用硬件译码器显示电路图单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束MCI449589C51P10P11P12P13P16ABCDLEabcdefgabcdefg专用硬件译码器显示电路图单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束8.1.3LED显示器的显示方式AT89C51单片机对LED数码管的显示控制可以分为静态和动态两种方式。1.静态显示各LED数码管的共阴或共阳极连接在一起接地或接+5V，每位的段选线（a～dp)分别与一个8位并行I/O口相连。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束abcdefghCOMI/O(1)abcdefghCOMI/O(2)abcdefghCOMI/O(3)abcdefghCOMI/O(n)……VCC/GND静态显示典型连接电路图静态显示的特点：各LED数码管能稳定地同时显示各自字形。同时这种连接方式浪费I/O口。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束2.动态显示各LED数码管的段选线(a～dp)连接在一起，由一个8位I/O口控制，公共端分别用一根I/O线单独控制。动态显示是各LED轮流地一遍一遍显示各自字符，因人的视觉暂留而使人看到的似乎是所有LED在同时显示不同字符。为稳定地显示，每位LED显示的时间为1～5ms。8位LED动态显示电路如图8.14所示。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束图8.148位LED动态显示电路图单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束例8.1在实验箱上编写程序显示器上将数字0～F连续地逐一显示出来。字位码锁存器地址：8002H字形码锁存器地址：8004He1d2GND3c4p5b6a7G8f9g10SMG1e1d2GND3c4p5b6a7G8f9g10SMG2e1d2GND3c4p5b6a7G8f9g10SMG3e1d2GND3c4p5b6a7G8f9g10SMG4e1d2GND3c4p5b6a7G8f9g10SMG5e1d2GND3c4p5b6a7G8f9g10SMG6e1d2GND3c4p5b6a7G8f9g10SMG7SMGe1d2GND3c4p5b6a7G8f9g10SMG8SMGPDISS1PDISS2PDISS3PDISS4PDISS5PDISS6PDISS7PDISS8PDISS1PDISS2PDISS3PDISS4PDISS5PDISS6PDISS7PDISS8PDISS1PDISS2PDISS3PDISS4PDISS5PDISS6PDISS7PDISS8PDISS1PDISS2PDISS3PDISS4PDISS5PDISS6PDISS7PDISS8PDISS1PDISS2PDISS3PDISS4PDISS5PDISS6PDISS7PDISS8PDISS1PDISS2PDISS3PDISS4PDISS5PDISS6PDISS7PDISS1PDISS2PDISS3PDISS4PDISS5PDISS6PDISS7PDISS8PDISS1PDISS2PDISS3PDISS4PDISS5PDISS6PDISS7PDISS812DBNOT1A740434DBNOT1B740456DBNOT1C740489DBNOT1D74041011DBNOT1E74041213DBNOT1F740412DBNOT2A740434DBNOT2B7404PDISS1PDISS2PDISS3PDISS4PDISS5PDISS6PDISS7PDISS8RDIS1200RDIS2200RDIS3200RDIS4200RDIS5200RDIS6200RDIS7200RDIS8200DISGND1DISGND2DISGND3DISGND4DISGND5DISGND6DISGND7DISGND8DISGND1DISGND2DISGND3DISGND4DISGND5DISGND6DISGND7DISGND8D0D1D2D3D4D5D6D7D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1CLK11IC974374D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1CLK11IC174374D0D1D2D3D4D5D6D7OUTBITOUTSEG123IC18A7402456IC18B7402123IC19A7400456IC19B74008910IC19C7400OUTBITOUTSEGKEYINA2A1A0PD6PD7KEYCS字位码锁存器地址：8002H字形码锁存器地址：8004H单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束ZWMADDREQU8002H;字位码锁存器地址ZXMADDREQU8004H;字形码锁存器地址ORG0000HST:LJMPMAINORG0100HMAIN:MOVR3,#01H;字位码MOVR4,#00H;被显数字LOOP:MOVDPTR,#CHAR;字形码表首址送DPTRMOVA,R4MOVCA,@A+DPTR;译码,得到字形码MOVDPTR,#ZXMADDR;MOVX@DPTR,A;送出字形码MOVA,R3MOVDPTR,#ZWMADDRMOVX@DPTR,A;送出字位码单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束MOVR2,#25HLCALLDELAY;Delay0.5SMOVA,R3;修改字位码RLA;字位码左移1位MOVR3,ANEXT:INCR4;被显数字增1CJNER4,#10H,LOOP;未显示完16个数字则循环SJMPMAIN;显示完16个数字则重新开始CHAR:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H;字形码表DB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束DELAY:PUSH02H;通用延时子程序LP1:PUSH02HLP2:PUSH02HLP3:DJNZR2,LP3POP02HDJNZR2,LP2POP02HDJNZR2,LP1POP02HDJNZR2,DELAYRETEND修改程序，在显示器上先以较慢速度将字符0～F显示1遍，然后以较快速度将0～F显示1遍，重复循环单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束8.2按键、键盘及其接口键盘是单片机应用系统中使用最广泛的一种数据输入设备。键盘是一组按键的组合。按键通常是一种常开型（也有常闭型的）按钮开关，常态下键的两个触点处于断开状态，按下键时它们才闭合（短路）。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束非编码键盘键码由软件扫描产生。按组成结构又可分为独立式键盘和矩阵式键盘。无论是硬件结构还是软件设计都比较简单，故重点讨论矩阵式键盘的工作原理与程序设计。通常，键盘有编码和非编码两种。编码键盘通过硬件电路产生被按按键的键码和一个选通脉冲。选通脉冲可作为CPU的中断请求信号。这种键盘使用方便，所需程序简单，但硬件电路复杂，常不被单片机采用。单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束S1S4S3S2P0.0P0.1P0.2P0.389C51+5V独立式键盘接口特点：每个按键占用一条I/O线，当按键数量较多时，I/O口利用率不高，但程序编制简单。适用于所需按键较少的场合。特点：电路连接复杂，但提高了I/O口利用率，软件编程较复杂。适用于需使用大量按键的场合。89C51P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5V矩阵式键盘接口单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束MCS–51单片机键输入过程8.2.1键盘控制流程单片机原理及其接口技术主目录上一页下一页结束由于按键按下时的机械动作