第章輸入輸出設(shè)備及接口技術(shù)

第十章

輸入/輸出設(shè)備

及接口技術(shù)

第一節(jié)

七段LED顯示器接口技術(shù)第二節(jié)鍵盤接口技術(shù)第三節(jié)打印機(jī)接口技術(shù)第四節(jié)數(shù)/模（D/A）與模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換電路接口技術(shù)第五節(jié)串行通信接口技術(shù)顯示器的結(jié)構(gòu)及工作原理（1）顯示器件簡(jiǎn)介常用的顯示器件有顯示記錄儀、發(fā)光二極管（LED）顯示器、液晶（LCD）顯示器、大屏幕顯示器和圖形CRT顯示器終端等。LED顯示器由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗低、配置靈活、顯示清晰、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，目前已被微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及智能化儀表廣泛采用。LCD則以其功耗極低的特點(diǎn)，占據(jù)了從電子表到計(jì)算器，從袖珍儀表到便攜式微型計(jì)算機(jī)等應(yīng)用場(chǎng)合。CRT顯示器：?jiǎn)物@、CGA、EGA、VGA、SVGA，有標(biāo)準(zhǔn)的硬件規(guī)范，驅(qū)動(dòng)程序較多，可有觸摸屏。體積大、耗電多。LED顯示器的工作原理和接口方法（2）LED顯示器結(jié)構(gòu)

aabcdgbcdefgdpcomdpefcomabcdefgdpcom共陰極共陽(yáng)極abcdefgdpcom顯示器的結(jié)構(gòu)及工作原理

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aabcdgbcdefgdpcomdpef數(shù)碼段選碼hgfedcba十六進(jìn)制數(shù)碼段選碼hgfedcba十六進(jìn)制011000000C0H51001001092H111111001F9H61000001082H210100100A4H711111000F8H310110000B0H81000000080H41001100199H91001000090H顯示字型（字模）編碼表（共陽(yáng)極）取反共陰極段選碼取反譯碼：將要顯示的字符轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)段選碼的過程。分為硬件譯碼和軟件譯碼。顯示器的結(jié)構(gòu)及工作原理

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COMI/O口1I/O口2I/O口3I/O口41、靜態(tài)顯示方式原理靜態(tài)LED顯示器接口LED顯示器與單片機(jī)的接口電路LED顯示器與單片機(jī)的接口分為靜態(tài)顯示接口和動(dòng)態(tài)顯示接口LED顯示器中的每一條段選線都分別與一位I/O口線相連，即一位LED顯示器需要一個(gè)8位并行I/O口，每一位LED可獨(dú)立顯示。CPU只需要把所顯示字符的段選碼送到相應(yīng)的輸出口，在同一時(shí)刻各位顯示器都能保持顯示相應(yīng)的字符。優(yōu)點(diǎn)：顯示程序簡(jiǎn)單，顯示亮度穩(wěn)定，不刷新顯示內(nèi)容時(shí)不用CPU去干預(yù)，節(jié)省CPU時(shí)間。缺點(diǎn)：需要占用較多的I/O口線，提高了硬件成本。適用范圍：適用于顯示位數(shù)較少的系統(tǒng)中。LED顯示器與單片機(jī)的接口電路——靜態(tài)顯示接口LED顯示器與單片機(jī)的接口電路2、靜態(tài)顯示方式應(yīng)用電路舉例（軟件譯碼）靜態(tài)LED顯示器編程（顯示數(shù)據(jù)）

1）將字符顯示代碼（段選碼）以表格的形式存放在程序存儲(chǔ)器的某個(gè)區(qū)域（軟件查表法獲得段選碼）

2）將顯示信息存放在顯示緩沖區(qū)中；

3）從顯示緩沖區(qū)中取出一個(gè)顯示信息（顯示一位），通過查表獲取該顯示信息段選碼；

4）指定顯示位所對(duì)應(yīng)的輸出口（鎖存器）地址，輸出段選碼。

5）多位顯示重復(fù)2~4步。LED顯示器的工作原理和接口方法軟件譯碼的靜態(tài)LED顯示例：將內(nèi)部RAM30H、31H單元的兩個(gè)用BCD碼表示的十進(jìn)制數(shù)(十位數(shù)在高4位)在4位LED顯示器上顯示出來。分析：比如(30H)=45,(31H)=67

第1位LED的地址F800H程序清單：

ORG 0100HTAB: DB C0H,F9H,A4H,B0H,99H DB 92H,82H,F8H,80H,90H DB 88H,83H,C6H,A1H,86H DB 8EH ;共陽(yáng)極的段選碼

ORG 0120HDISP: MOV R0,#30H MOV R3,#00H MOV R2,#0F8H MOV R7,#02HLOOP: MOV A,@R0 ANL A,#0F0H ;屏蔽低4位 SWAP A MOV DPTR,#TAB MOVC A,@A+DPTR ;取出對(duì)應(yīng)段選碼 MOV DPH,R2 MOV DPL,R3 MOVX @DPTR,A ;寫入第1位LED顯示器 INC R2 ;指向第2位LED MOV A,@R0ANL A,#0FH;屏蔽高4位MOV DPTR,#TABMOVCA,@A+DPTRMOV DPH,R2MOV DPL,R3MOVX@DPTR,A ;寫入第2位LED顯示器INC R0INC R2 ;指向第3位LEDDJNZR7,LOOPSJMP$（1）顯示原理理動(dòng)態(tài)顯示接口口電路輸出口1輸出a…dp輸出口2輸出顯示位控信息輸出a…dp輸出顯示位控控制LED顯示器與單片片機(jī)的接口

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I/O(1)I/O(2)I/O(3)I/O(4)動(dòng)態(tài)顯示方式式特點(diǎn)：將各位LED顯示器的所有有對(duì)應(yīng)段選線線并聯(lián)在一起起，由一個(gè)8位I/O口控制輸出段段選碼，而每每位LED顯示器的公共共端分別由另另外的I/O口控制（位選選）。LED顯示器的顯示示內(nèi)容通過段段選I/O口和位選I/O口的相互配合合控制，以動(dòng)態(tài)掃描顯示示的方式輸出待待顯示的內(nèi)容容。各位LED顯示器輪流顯顯示，每位顯顯示約1ms，由于人的視視覺暫留效應(yīng)應(yīng)，感覺各位位LED同時(shí)點(diǎn)亮，無無閃動(dòng)現(xiàn)象。。LED顯示器與單片片機(jī)的接口（軟件譯碼））動(dòng)態(tài)LED顯示器編程程（顯示數(shù)據(jù)））：1）將字符顯示示代碼（字段段碼）以表格格的形式存放放在程序存儲(chǔ)儲(chǔ)器的某個(gè)區(qū)區(qū)域；2）將顯示信息息轉(zhuǎn)換為0X的模式，存放放在顯示緩沖沖區(qū)中；每個(gè)顯示位對(duì)對(duì)應(yīng)一個(gè)單元元3）從顯示緩沖沖區(qū)中取出一一個(gè)顯示信息息（顯示一位位），通過查查表獲取該顯顯示信息的字字符顯示代碼碼；4）指定段選碼輸出口口的（鎖存器）地地址，輸出段段選碼信息。。5）指定顯示位選輸出出口的（鎖存器）地地址，輸出顯顯示位選控制制信息。6）延時(shí)若干ms7）多位顯示重重復(fù)2~6步。LED顯示器與單片片機(jī)的接口VccRX8PA7407PC0PC1PC2PC381558051P0AD0-AD7ALEALERDRDWRWRIO/MP2.1CEP2.0（2）應(yīng)用電路路舉例LED顯示器與單片片機(jī)的接口1.LED顯示器內(nèi)部由發(fā)光二二極管組成段段顯示。數(shù)碼管結(jié)構(gòu)又又分為共陽(yáng)極極型和共陰極極型。2.LCD液晶顯示器常用的LCD可分為字符型型和點(diǎn)陣型兩兩大類。字符型可用來來顯示字符和和數(shù)字，點(diǎn)陣型可用來來顯示漢字及及圖形。第一節(jié) 七段段LED顯示器接口技技術(shù)一、LED顯示器結(jié)構(gòu)和和字段碼關(guān)系系由發(fā)光二極管管組成，不同同的發(fā)光段亮亮，可組成不不同字型，電流流太大，耗電電量大，電流流太小，發(fā)光光度不夠，一般各管管電流在10mA較合適。七段LED顯示器接口技技術(shù)1.LED顯示器結(jié)構(gòu)(Light-EmittingDiode)共陽(yáng)極共陰極外形圖2.7段LED字型碼（段選選碼）顯示字形hgfedcba共陰極共陽(yáng)極段選碼共陰極段選碼0123456789ABCDEF“滅”

00111111000001100101101001001111000001100110110101111101000001111

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0100001011110010111000100000000C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88H83HC6HA1H86H8EHFFH3FH06H5BH4FH06H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H00H二、LED顯示器接口LED顯示器用于顯顯示工業(yè)控制制參數(shù)、過程程狀態(tài)。1.LED數(shù)碼管共陰極LED和共陽(yáng)極LED當(dāng)LED字段引線與數(shù)數(shù)據(jù)線連接，，每個(gè)顯示字字形對(duì)應(yīng)一個(gè)個(gè)字形碼。COM

P1.0～1.7MCS-51afbge

cdhabhabhCOMD7D6D5D4D3D2D1D0hgfedcba顯示程序任務(wù)務(wù)：1)設(shè)置顯示緩沖沖區(qū)，存放待待顯示數(shù)據(jù)。。2)顯示譯碼：程程序存儲(chǔ)器中中建立字形碼碼常數(shù)表，查查表得出對(duì)應(yīng)應(yīng)數(shù)據(jù)的字形形碼。3)輸出顯示：輸輸出字形碼到到顯示端口。。例：MOVDPTR，，#WTAB；指向字形碼表表首地址MOVA，@R0；；取顯示緩沖區(qū)區(qū)中數(shù)據(jù)MOVCA，@A+DPTR；；查表顯示譯碼碼MOVP1，A；；輸出顯示…WTAB：DB 3FH，06H，5BH；；字形碼表…COM

P1.0～1.7MCS-51afbge

cdhabh2.LED接口電路顯示多位數(shù)據(jù)據(jù)的兩種電路路：1)靜態(tài)顯示多位LED分別用一組8位字段口，，各位LED公共端接地，，分別輸出顯示示不同字形。。

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abhCOM顯示多位數(shù)據(jù)據(jù)的兩種電路路：2)動(dòng)態(tài)顯示COMhCOMD7…D1D0D0D1D2hbbhCOMafbge

cdhaaba

對(duì)應(yīng)字位線：D0D1D2D3D4D5每個(gè)LED需要一個(gè)8位位并行口多位LED共用一個(gè)8位位字段口，各各位LED公共端用字位位口控制，掃掃描輸出顯示示不同字形。。顯示緩沖區(qū)與與多位LED對(duì)應(yīng)關(guān)系：顯示程序：DIS：MOVR0，，#7AH；；指向顯示緩沖沖區(qū)起始單元元MOVR3，#01H；；字位碼初值值→R3MOVA，R3；；取字位碼DLP：MOVDPTR，，#PAAR；指向字位口口(PA口)MOVX@DPTR，A；；輸出字位碼碼，顯示其其中1位MOVA，@R0；；取一個(gè)顯示示數(shù)據(jù)ADDA，#0CH；；查表偏移量量MOVCA，@A+PC；；取出字形碼碼INCDPTR；；指向字段口口(PB口)MOVX@DPTR，A；；輸出字形碼碼ACALLDLY1MS；；延時(shí)1msINCR0；；指向顯緩區(qū)區(qū)下一單元元MOVA，R3；；修改字位碼碼RLA；；顯示下一位位MOVR3，，AJNBACC.6，DLP；；未顯示到最最右邊LED，繼續(xù)顯示RET；；全部掃描一一遍，結(jié)束束DTAB：：DB0C0H，0F9H，0A4H；；字形表DB0B0H，，99H，，DLY1MS：……；；延時(shí)1ms子程序3）多位靜靜態(tài)顯示方方式及其接接口電路多位靜態(tài)顯示電路4）多位動(dòng)動(dòng)態(tài)顯示方方式及其接接口電路第二節(jié)鍵鍵盤接口口技術(shù)鍵盤輸入數(shù)數(shù)據(jù)和命令令，顯示用用于計(jì)算機(jī)機(jī)的狀態(tài)、、命令和計(jì)計(jì)算結(jié)果。。鍵盤單片機(jī)鍵盤盤有兩種：：一種是全編編碼鍵盤，，其鍵碼全全由硬件提提供，但是是這種方式式硬件結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜，成成本高；另一種是非非編碼鍵盤盤，這種鍵鍵盤多采用用矩陣方式式，利用軟軟件識(shí)別鍵鍵碼及完成成各種鍵功功能處理。。單片機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)中多采用用非編碼鍵鍵盤。獨(dú)立式按鍵鍵接口設(shè)計(jì)計(jì)一、獨(dú)立式式鍵盤接口口電路P1.0P1.1P1.7+5v1.接接口與數(shù)據(jù)據(jù)每個(gè)按鍵單單獨(dú)占有一一根I/O接口引線。。輸入每根I/O接口引線的的信號(hào)對(duì)應(yīng)某個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)。2.鍵盤盤的可靠性性消除抖動(dòng)電電路＆I/O接口＆+5v+5v消除抖動(dòng)電路開關(guān)單片機(jī)抖動(dòng)時(shí)間＜10ms開關(guān)動(dòng)作時(shí)間＞100ms“1”“0”＜10ms二、獨(dú)立式按鍵鍵接口程序序設(shè)計(jì)鍵盤處理程程序任務(wù)1)鍵輸入檢查鍵盤是是否有鍵被被按下，消消除按鍵抖動(dòng)。確確定被按鍵鍵的鍵號(hào)，，獲取鍵號(hào)號(hào)。硬件件電路消除除抖動(dòng)或軟軟件消除抖抖動(dòng)。2)鍵譯碼鍵號(hào)為鍵盤盤位置碼，，根據(jù)鍵號(hào)號(hào)查表得出被按鍵鍵的鍵值。。鍵值：數(shù)數(shù)字鍵0～～9、字符符鍵0AH～0FH、功能鍵10H～。3)鍵處理根據(jù)鍵值轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移到不同同程序段。。若鍵值屬于數(shù)字字、字符鍵鍵，則調(diào)用用顯示數(shù)字字和字符的子子程序。若若鍵值屬于于功能鍵，，則進(jìn)行多分分支轉(zhuǎn)移，，執(zhí)行各個(gè)個(gè)功能程序序段。延時(shí)等待10ms仍有按鍵信號(hào)？Y有按鍵信號(hào)？NYN鍵盤處理

按鍵釋放？NY三、單鍵管理程程序KEY:SETBP1.0JBP1.0,KEY；；有鍵按下P1.0=0KEY1:ACALLDELAY；；延時(shí)，防止止抖動(dòng)SETBP1.0JBP1.0,KEY1；；鍵是否釋放放JNBP1.0,KEY1；；消除了連擊擊功能JBP1.0,KEY1；連擊功能能ACALLPROGRAM；；AJMPKEY第三節(jié)打打印機(jī)機(jī)接口技術(shù)術(shù)一、微型打印印機(jī)簡(jiǎn)介在單片機(jī)系系統(tǒng)中應(yīng)用用較多的是是微型打印印機(jī)，例如如PP40、TPμP-40A/16A、GP16等智能微型型打印機(jī)。。PP40在單片機(jī)中中用得較為為普遍，下下面以PP40為例二、PP40微型打印機(jī)機(jī)1、PP40的接口信號(hào)號(hào)針位信號(hào)針位信號(hào)針位信號(hào)針位信號(hào)11019GND*28GND*2DATA111BUSY20GND*29GND*3DATA212GND21GND*30GND4DATA313NC22GND*31NC5DATA414GND23GND*32NC6DATA515GND24GND*33GND7DATA616GND25GND*34NC8DATA717GND26GND*35NC9DATA818NC27GND*36NC2、PP40的操操作作方方式式PP40具有有兩兩種種工工作作模模式式文本本模模式式圖案案模模式式初始始加加電電后后，，為為文文本本模模式式。。在文文本本模模式式狀狀態(tài)態(tài)下下，，主主機(jī)機(jī)將將回回車車符符（（0DH）和和控控制制2編碼碼（（12H）寫寫入入PP40，則則由由文文本本模模式式變變?yōu)闉閳D圖案案模模式式，，再再將將回回車車符符（（0DH）和控制制1編碼（11H）寫入PP40，則又回回到文本本模式。PP40在文本模模式工作作方式下下，能描描繪所有有ASCII字符。在圖案模模式下，，能描繪繪出用戶戶設(shè)計(jì)的的各種彩彩色圖案案。1）文本模模式PP40的文本模模式用于于打印字字符串，，常用可可打印的的字符編編碼如表表10-2(p204)所示。表中00H～1F中有七個(gè)個(gè)控制字字符。定定義如下下：·回位（08H）：使筆筆回到前前一個(gè)字字符位置置，若描描圖筆已已處于最最左邊位位置，該該命令失失效?！みM(jìn)紙（0AH）：將紙紙推進(jìn)一一行?！ね思垼?BH）：將紙紙倒退一一行?！せ剀嚕?DH）：描圖圖筆返回回到最左左邊位置置上?！し绞娇刂浦凭幋a1（11H）：PP40進(jìn)入文本本模式。?！し绞娇刂浦凭幋a2（12H）：

·轉(zhuǎn)色（1DH）：筆架轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)位置至另一顏色筆。當(dāng)超過一行的字?jǐn)?shù)后，PP40自動(dòng)回車并進(jìn)紙一行。2）圖案案模式繪圖操作作命令PP40在在圖案案模式式操作作時(shí)，，提供供多種種繪圖圖操作作命令令，供供用戶戶編制制程序序使用用，以以便繪繪畫出出各類類圖形形，繪繪圖命命令格格式和和功能能如表表10-3（p205））所示示X，Y方向定定義、、字母母描繪繪方向向定義義以及及指令令示例例如圖圖所所示。。X命令實(shí)實(shí)例：：當(dāng)執(zhí)執(zhí)行指指令“X1，100，5”（將58H，31H，2CH，31H，30H，30H，2CH，35H，0DH寫入PP40）以后后，PP40描繪出出的圖圖形如如圖所所示。。(Xp,q,r)1步距=0.2mmPP40的繪圖圖命令令可分分為5類：不帶參參數(shù)的的單字字符命命令，，這類類命令令包括括A，H和I命令。。只帶一一個(gè)參參數(shù)的的命令令。這這類命命令包包含L，C，S，Q四條命命令。。參數(shù)數(shù)跟在在命令令符號(hào)號(hào)后面面。帶兩個(gè)個(gè)參數(shù)數(shù)的命命令。。這類類命令令包括括D，J，M，R四條命命令，，參數(shù)數(shù)之間P指令。用以編繪字符，字符與字符間以“，”分隔，以回車結(jié)束。X指令。用以繪制坐標(biāo)及分度線，帶有3個(gè)參數(shù)。參數(shù)之間以“，”分隔，以回車結(jié)束。繪圖命命令的的編排排有下下列約約定：：?jiǎn)巫址盍詈罂煽芍苯咏痈淦渌钢噶睿ǎǚ祷鼗匚谋颈久盍畛馔猓竺婷姹仨氻毟鼗剀嚪?DH）例如如：HJ300，-10