微機(jī)原理第7章-3學(xué)分

1、第七章外設(shè)接口技術(shù) 教學(xué)目標(biāo)介紹微機(jī)系統(tǒng)常用的外設(shè)接口 學(xué)習(xí)要求通過(guò)學(xué)習(xí)要求了解鍵盤(pán)、LED盤(pán)、LED顯示器與CPU的接口電路及使用方法。 講授內(nèi)容第七章外設(shè)接口技術(shù)第一節(jié)八段LED顯示器接口技術(shù)第二節(jié)鍵盤(pán)接口技術(shù)第一節(jié)八段LED顯示器接口技術(shù)一、LED顯示器及工作原理1.LED顯示器的分類2.工作原理g g dpg f e d cb aLEDfb段ec選位ddp開(kāi)選d關(guān)開(kāi)關(guān)顯示1：b,c兩段點(diǎn)亮顯示4：b,c,f,g四段點(diǎn)亮二、LED顯示器與CPU的接口電路clkQ0D0CPU clkQ0D0Q7Q0D0段選口位選口Q0D0D7LED0dpbadpbadpaLED5Q5Q5D5clk地址信號(hào)

2、1（91H）IOW地址信號(hào)2（90H）例1：要求LED0顯示“7”，其它LEDi不顯示任何內(nèi)容ag段選信號(hào)gD7D6D5D7D6D5D4D3D2D1D000011111abcdefgdp00000001位選信號(hào)00000001/543210段選口送1FHeMOV OUT MOVd AL, 90H, AL,cdp1FH AL 01H位選口送01HOUT91H,ALclkQ0D0CPU clkQ0D0Q7Q0D0段選口位選口Q0D0D7LED0dpbadpbadpaLED5Q5Q5D5clk地址信號(hào)1（91H）IOW地址信號(hào)2（90H）例2.要求LED0LED5都顯示“5”段選信號(hào)01001001

3、D7D6D5D4D3D2D1D001001001abcdefgdp位選信號(hào)00111111/543210f eMOV OUTagdgAL,90H,b cdp49H AL段選口送49H位選口送3FHMOVAL,3FH OUT91H,clkCPU clkQ0Q0Q7段選口位選口D0D0D7LED0dpbadpbadpaLED5Q0Q5Q0Q5D0D5clk地址信號(hào)1（91H）IOW地址信號(hào)2（90H）三、顯示管理程序解決字符段代碼的轉(zhuǎn)換問(wèn)題003H9FH003H9FH25H0DH99H49H41H待顯字符：3123456段代碼表LED0LED4LED50D0DH多位LED“同時(shí)”顯示不同字符的問(wèn)題

4、12123456顯緩區(qū)SEGPT012345603H9FH25H0DH12345603H9FH25H0DH99H49H41H23456段代碼表顯示過(guò)程如下：顯示緩沖區(qū)查出第一個(gè)字符的字形碼送段形碼至段選口使最左一位LED發(fā)光延時(shí)1ms指向下一位LED開(kāi)始指針指向顯緩區(qū)首址位選信號(hào)初始取待顯數(shù)據(jù)，查表得段選碼送段選口位選信號(hào)送位選口是六位都顯完？否修改指針，修改位選信號(hào)直至最后一位LED顯示完為止已掃描一遍例： 多位LED“同時(shí)”顯示123456，假設(shè)LED顯示器的段選口接8255的A口，位選口接8255的B口，開(kāi)關(guān)K1接8255C口的PC0，當(dāng)K1向上時(shí)，程序運(yùn)行停止。LED5LED01212

5、3456顯緩區(qū)gagfbecddpSEGPT段代碼表0 123456C0HF9H 123456C0HF9HA4HB0H99H92H82H23456段選信號(hào)D7D6D5D4D3D2D1D0dpgfedcbaDISMEMSEGPTDBDISMEMSEGPTDBDB1,2,3,4,5,60C0H，0F9H,0A4H,DB0B0H,99H,12H,82HMOVAL，CLOUTDX，ALMOV MOVOUT DX，20BH AL，81HDX，ALAGAIN：PUSHMOV LOOP POPCXCX，3000H AGAINCXNEXT：MOVCL，20HINCDILEADI，DISMEMSHRCL，1DI

6、SP：MOVAL，DIJNCDISPLEABX，SEGPTMOVDX，20AHXLATINAL，DXMOVDX，208HANDAL,01HOUTDX，ALJZNEXTINCDX例：電路結(jié)構(gòu)如圖，要求：LED0LED5循環(huán)顯示“3”。dpD7Q0dpD7Q0D0baclkbaclkQ7Q0D0段選口位選口Q0D0LED0baLED5Q5Q5D5clk地址信號(hào)1（91H）IOW地址信號(hào)2（90H）LP：MOVAL，0DHOUT90H，ALMOVAL，20HOUT91H，ALNOP延時(shí)NOPSHRAL，01HJNCLPMOVAL，20HJMPLP第二節(jié)鍵盤(pán)接口技術(shù)(一)、鍵盤(pán)的分類1.按應(yīng)用范圍分類

7、工控機(jī)鍵盤(pán)：工控機(jī)鍵盤(pán)和主機(jī)連為一體，鍵盤(pán)和主機(jī)的相對(duì)位置固定不變，也稱為固定鍵盤(pán)。微機(jī)鍵盤(pán)：微機(jī)鍵盤(pán)獨(dú)立于主機(jī)之外，通過(guò)一根活動(dòng)電纜或無(wú)線方式與主機(jī)相連，這種鍵盤(pán)和主機(jī)的位置可以在一定范圍內(nèi)移動(dòng)調(diào)整，也稱為活動(dòng)式鍵盤(pán)。2.按外形分類標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)人體工程學(xué)鍵盤(pán)：在標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)上，將左手鍵區(qū)和右手鍵區(qū)兩大板塊左右分開(kāi)成一定角度的扇形，用戶在操作鍵盤(pán)時(shí)可以保持一種比較自然的形態(tài)，符合人在鍵盤(pán)上的操作。多媒體網(wǎng)絡(luò)鍵盤(pán)：在普通的104鍵鍵盤(pán)上多加了一些對(duì)多媒體和網(wǎng)絡(luò)操作的功能鍵，主要用來(lái)完成一些快捷操作。這種鍵盤(pán)需要專門的驅(qū)動(dòng)程序，在設(shè)置、安裝時(shí)比普通鍵盤(pán)麻煩。多功能鍵盤(pán)：在普通鍵盤(pán)的基礎(chǔ)上又集成了其它的外部

8、設(shè)備。如：帶鼠標(biāo)的鍵盤(pán)、帶手寫(xiě)字板的鍵盤(pán)、集成話筒和喇叭的鍵盤(pán)帶掃描儀的鍵盤(pán)、集成條形讀卡器的鍵盤(pán)、集成USBHUB的鍵盤(pán)3.按接口分類AT接口鍵盤(pán)：AT接口鍵盤(pán)俗稱“大口”鍵盤(pán)，鍵盤(pán)的插頭是一個(gè)圓形5芯插頭，插頭是有方向性的。PS/2接口鍵盤(pán)：PS/2接口鍵盤(pán)俗稱為“小口”鍵盤(pán)，是目前使用最普通的一 種鍵盤(pán)。它的插頭是4針，在插頭上有一個(gè)定位口，用來(lái)防止插錯(cuò)方向。USB接口鍵盤(pán)：USB接口鍵盤(pán)支持USB接口熱拔插功能，可在打開(kāi)微機(jī)以 后，帶電拔插鍵盤(pán)，或更換鍵盤(pán)。無(wú)線鍵盤(pán)：無(wú)線鍵盤(pán)與微機(jī)間沒(méi)有直接的物理連線，可以完全脫離主機(jī)。無(wú)線鍵盤(pán)通過(guò)紅外線或無(wú)線電波將輸入信息傳送給接收器。接收器放在主機(jī)

9、旁，連接在PS/2口、COM口或USB口上。4.按鍵盤(pán)開(kāi)關(guān)接觸方式分類觸點(diǎn)式按鍵：工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，它是借助簧片直接使兩個(gè)導(dǎo)體接通或斷開(kāi)，有著理想的開(kāi)關(guān)特性。無(wú)觸點(diǎn)式按鍵：電容式開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)是手感好，擊鍵聲音小，容易控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，成本低，易于小型化和批量生產(chǎn)。5.按照按鍵識(shí)別方式分類非編碼鍵盤(pán)：主要用軟件的方法識(shí)鍵和譯鍵。 編碼鍵盤(pán)：主要用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵的掃描和識(shí)別。(二)、鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)和工作原理一、鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)微機(jī)鍵盤(pán)由外殼、按鍵和電路板三部分組成。鍵盤(pán)外殼：主要用來(lái)支撐電路板和給操作者一個(gè)方便的工作環(huán)境。電路板：是整個(gè)鍵盤(pán)的核心，它位于鍵盤(pán)的內(nèi)部，主要由邏輯電路和控制電路組成，擔(dān)任按

10、鍵掃描識(shí)別、編碼和傳輸信息的工作。鍵盤(pán)按鍵：可分為觸點(diǎn)式和非觸點(diǎn)式兩種類型。 二、鍵盤(pán)的工作原理一個(gè)鍵多個(gè)鍵口CPU口K未按下，Di=1+5VDi+5VDiKR3R3列2列1 列0 列RRR接接2121接口CPU2行接口DB1 行接口0行接口非編碼鍵盤(pán)的處理方法：（1）鍵識(shí)別即識(shí)別整個(gè)鍵盤(pán)上是否有鍵按下。（2）是哪個(gè)鍵按下？可用行掃描法來(lái)判斷，也可用反轉(zhuǎn)法來(lái)識(shí)別。（3）鍵譯碼鍵譯碼就是根據(jù)行、列信息來(lái)確定鍵的含義。通常采用一種查表技術(shù)，即通過(guò)形成鍵特征值查鍵值表的方法來(lái)完成鍵譯碼。形成鍵特征值的方法：方法一：通過(guò)行、列碼相加，得鍵特征值缺點(diǎn)：有重復(fù)編碼，無(wú)法確定唯一性方法二：通過(guò)一定的處理得鍵

11、特征值鍵盤(pán)處理中所涉及的問(wèn)題：（1）去抖動(dòng)鍵按下或松開(kāi)時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，為了能正確識(shí)別鍵的狀態(tài)，可采取軟件延時(shí)法或硬件消抖法去抖動(dòng)。（2）防串鍵當(dāng)多個(gè)鍵同時(shí)按下，可采取雙鍵鎖定或N鍵封鎖的辦法解決：雙鍵鎖定：多個(gè)鍵同時(shí)按下時(shí)，把最后釋放的鍵看作是正確的被按鍵。 N鍵封鎖：當(dāng)一個(gè)鍵被按下，在它未完全釋放之前，對(duì)其它按下的鍵不處理，只產(chǎn)生最先按下鍵的特征值。三、非編碼鍵盤(pán)接口電路74LS273+5VRRRR0123456RRRR0123456789ABCDEFD2D2Q2D1D3Q1D0D0Q090HCLKIOW91H74LS244B3A3B2A2B1A1B0CIOR四、非編碼鍵盤(pán)管理程序鍵盤(pán)管理

12、程序的任務(wù)（1）鍵識(shí)別（2）判斷按鍵所在位置（3）根據(jù)行信號(hào)和列信號(hào)形成鍵特征值（4）在鍵特征值表中查找當(dāng)前的鍵特征值所在位置，形成鍵代號(hào)（5）根據(jù)鍵代號(hào)進(jìn)行鍵處理注意：各個(gè)鍵的特征值應(yīng)根據(jù)鍵盤(pán)接口電路事先算出，并在存儲(chǔ)器中按一定的順序預(yù)先建立一張鍵特征值表。程序流程圖行開(kāi)放讀列線狀態(tài)據(jù)鍵代號(hào)進(jìn)行鍵處理 N有鍵按下？Y0號(hào)1號(hào)k號(hào)讀列線狀態(tài)鍵處鍵處鍵處理程理程理程換一行 N序序序有鍵按下？Y延時(shí)去抖動(dòng)根據(jù)行、列信息形成鍵特征值由鍵特征值查表得鍵代號(hào)例. 鍵盤(pán)接口電路如下圖所示 ，鍵盤(pán)的行線和列線接 8255 的 A口和B口RRRR012RRRR0123456789ABCDEF8255PC7LE

13、D的段選信號(hào)LED1的位選信號(hào)PA7PA3PA2 PA1PA0 PB2PB1 鍵特征值表如下：87H8BH8DH8EH87H8BH8DH8EH17H1BH1DH1EH123C D E FK1：1.8255初始化程序段MOVAL，10000010B MOVDX，20BHOUTDX，AL2.判斷有無(wú)鍵按MOVAL，0FFHMOVDX，208HOUTDX，ALINCDXINAL，DXANDAL，0FHCMPJZK13.有鍵按下，延時(shí)20ms，去抖CALLDELAY20K2：逐行掃描，找到按下的MOVAH，01HMOVAL，AH MOVOUTDX，ALINCDXINAL，DXANDAL，0FHCMPA

14、L，0FHJNZFIND1MOVAL，AHROLAL，01HMOVAH，ALJMPK2根據(jù)行、列信號(hào)，形成鍵特征FIND1：ROLAH，04HANDAH，0F0HADDAL，AH形成鍵代號(hào)。LEABX，KEYTBMOVCL，00H K3：CMPALJZFIND2INCCLINCBXJMPK3FIND2：MOVFIND2：MOVAL，0FFHMOVDX，208HOUTDX，ALINCDXK4：INAL，DXANDAL，0FHCMPAL，0FHJNZK4CALLDELAY20將鍵代號(hào)顯示在LED1上LEABX，SEGPTMOVXLATMOVDX，20AHOUTDX，ALMOVAL，80HMOVDX

15、，208HOUTDX，AL五、非編碼鍵盤(pán)的鍵識(shí)別方法二線反轉(zhuǎn)法使所有的行線為零（行開(kāi)放）讀入列線的狀態(tài)S1 N有鍵按下？Y延時(shí)20ms，去抖動(dòng)行線和列線的接口都需要雙向的鍵識(shí)別過(guò)程簡(jiǎn)單，節(jié)約時(shí)間將S1從列線輸出讀入行線的狀態(tài)S2將S2和S1組合起來(lái)，形成鍵特征值根據(jù)鍵特征值查鍵值表，得到鍵代號(hào)鍵釋放NY延時(shí)20ms，去抖動(dòng)根據(jù)鍵代號(hào)進(jìn)行鍵處理六、非編碼鍵盤(pán)的鍵識(shí)別方法三計(jì)數(shù)法基本思路： 適用于鍵的個(gè)數(shù)比較少的情況。不需形成鍵特征值，再查鍵值表，得到鍵代號(hào)，轉(zhuǎn)向相應(yīng)的鍵處理程序。直接通過(guò)在鍵掃描過(guò)程中計(jì) 數(shù)得到鍵代號(hào)。例：鍵盤(pán)接口電路圖如下圖所示，將所按下的鍵代號(hào)顯示在LED1上。8255的地址

16、為：208H 20BHLED的LED1的位選信號(hào)8255+5VRPC7PA3PC7PA3PC6PC5PA2PC4PC3PC2PA0PC1PC0PB0PA7 123鍵代號(hào)計(jì)數(shù)器初始行線計(jì)數(shù)器初始，行線狀態(tài)初始向行線接口送數(shù)讀入列線狀態(tài)N有鍵按下？Y改變行線狀態(tài)， 使另一行線為0延時(shí)20ms，去抖動(dòng)N鍵釋放Y鍵代號(hào)計(jì)數(shù)器加1， 行線計(jì)數(shù)器減1根據(jù)鍵代號(hào)進(jìn)行鍵處理所有的行線掃描完了嗎？NYK1:8255初始化程序段MOVMOVDX，20BHOUTDX，AL逐行掃描，找到按下的鍵MOVBL，00H；鍵代號(hào)計(jì)數(shù)器清MOVCX，04HMOVAH，08HMOVAL，AHANDAL，01HCMPAL，01HJNZFIND1MO