單片機(jī)原理及應(yīng)用 第8章 MCS-51單片機(jī)的人機(jī)界面接口技術(shù)

1、第8章MCS-51單片機(jī)人機(jī)接口技術(shù)，8.1鍵盤及其接口8.2顯示接口8.3打印機(jī)接口8.4撥號(hào)和語(yǔ)音接口，8.1鍵盤及其接口，8.1.1獨(dú)立鍵盤接口8.1.2決定因素鍵盤，返回本章主頁(yè)，設(shè)計(jì)鍵盤接口時(shí)的一些問(wèn)題解決：交換機(jī)狀態(tài)的可靠輸入鍵盤狀態(tài)監(jiān)視方法中斷方法或查詢方法。鍵盤編碼方法。準(zhǔn)備鍵盤控制程序。8.1.1獨(dú)立鍵盤接口，1 .獨(dú)立密鑰結(jié)構(gòu)獨(dú)立密鑰表示直接配置到I/O端口線的單密鑰電路。每個(gè)I/O端口線中的密鑰的操作狀態(tài)不會(huì)影響其他I/O端口線的操作狀態(tài)。獨(dú)立鍵電路如圖8-1所示。2.獨(dú)立密鑰的軟件結(jié)構(gòu)包括密鑰查詢、密鑰功能程序移植。FP0到FP7是功能程序入口地址標(biāo)簽，每個(gè)鍵的功能程序

2、prom 0到prom 7。圖8-2表示使用擴(kuò)展I/O的獨(dú)立鍵擊電路的鍵數(shù)可能非常少。圖8-1獨(dú)立鍵電路，使用圖8-2 8255擴(kuò)展I/O的獨(dú)立鍵盤，本節(jié)，8.1.2決定因素鍵盤，1。鍵盤工作方式?jīng)Q定因素鍵盤電路原理圖8-3。鍵在矩陣式交點(diǎn)處設(shè)置，行線分別連接到鍵開(kāi)關(guān)的兩端。如果行通過(guò)上拉電阻連接到5伏，則會(huì)夾緊到高水平狀態(tài)。是否按下了鍵盤上的鍵，由列線發(fā)送到全掃描語(yǔ)，行線以行線狀態(tài)讀取來(lái)確定。如果按下了鍵盤上的哪個(gè)鍵，并且列行按列處于較低級(jí)別，則可以通過(guò)檢查行輸入狀態(tài)來(lái)判斷。圖8-3決定因素鍵盤原理電路，2。鍵盤工作方式(參見(jiàn)圖8-4-8-7)鍵盤工作方式：編程掃描方式、定時(shí)掃描方式和中斷掃

3、描方式三種。在鍵盤掃描子例程中，完成以下幾項(xiàng)功能：(1)確定鍵盤上是否按了鍵(2)或是否按了鍵的機(jī)械抖動(dòng)效果。(3)找到按下的鍵號(hào)。(4)關(guān)閉密鑰一次僅執(zhí)行一次密鑰功能操作。圖8-4 8155擴(kuò)展I/O端口配置決定因素鍵盤，圖8-5鍵掃描子程序方塊圖，圖8-6定時(shí)掃描模式方塊圖，圖8-7中斷模式鍵盤接口，3。鍵盤掃描方法：按下鍵后按列(或行)讀取低級(jí)設(shè)置和行(或列)狀態(tài)，如果行(或列)狀態(tài)顯示非整體1狀態(tài)，則按下0狀態(tài)的行，然后按下列交叉點(diǎn)的鍵。以按列(或行)掃描查詢?yōu)樘卣?。此時(shí)，相應(yīng)的行(或列)必須具有上部抗拉連接級(jí)別。逆作法：只需兩個(gè)步驟，就可以得到鍵值。反演方法的原理如圖8-8所示。(a

4、)線反轉(zhuǎn)方法第一階段(b)線反轉(zhuǎn)方法第二階段圖8-8線反轉(zhuǎn)方法原理，4。決定因素鍵盤接口(如圖8-9所示)通用并行擴(kuò)展I/O端口鍵盤接口用于擴(kuò)展8031串行I/O端口的鍵盤接口；用于擴(kuò)展圖8-9 8031串行I/O端口的決定因素鍵盤接口；本節(jié)8.2顯示器接口，8.2.1 LED顯示接口8.2.2 LCD顯示接口led顯示器結(jié)構(gòu)和原理LED顯示塊是發(fā)光二極管顯示字段顯示的顯示設(shè)備。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序系統(tǒng)中，通常使用7段指示燈。該顯示塊具有總陰極和總陽(yáng)極，如圖8-10所示。7個(gè)顯示塊和計(jì)算機(jī)界面非常容易。如表8-1所示。(a)總陰極(b)總陽(yáng)極(c)針腳配置也是8-10 7段LED顯示塊，表8-1

5、7段LED段選擇代碼，2 .led顯示和顯示方法在計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序系統(tǒng)中使用LED顯示塊配置n位LED顯示。圖8-11是n位顯示器的構(gòu)成原理。led顯示器包括：(1)如圖8-12所示的靜態(tài)顯示LED顯示方式(2)如圖8-13所示的動(dòng)態(tài)顯示LED顯示方式，圖8-11 N位LED顯示器，圖8-12 4個(gè)靜態(tài)LED顯示電路，圖8-13 8位LED動(dòng)態(tài)顯示電路正如led顯示屏的原理所示，led顯示器接口實(shí)例最終必須轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的段選擇代碼以顯示字母和數(shù)字。此轉(zhuǎn)換可以通過(guò)硬件解碼器或軟件解碼。l硬件解碼器LED顯示接口(參見(jiàn)圖8-14)l軟件解碼LED顯示接口(參見(jiàn)圖8-15至8-16)，利用圖8-14硬件

6、解碼器的7段LED接口電路，通過(guò)圖8-15 8155控制I/O端口8位LED液晶屏的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，圖8-17液晶屏基本結(jié)構(gòu)，2 .液晶屏靜態(tài)驅(qū)動(dòng)：在圖中，液晶屏表示液晶屏顯示段，如靜態(tài)驅(qū)動(dòng)器環(huán)路和波形圖8-18所示。時(shí)間分割驅(qū)動(dòng)器電壓平均值：需要時(shí)間分割驅(qū)動(dòng)器方法，以便在顯示字段增加時(shí)減少引出序號(hào)和驅(qū)動(dòng)回路的數(shù)量。時(shí)間分割驅(qū)動(dòng)器通常為1/2、1/8、1/11、1/16、1/32、1/64、部分比例1/2、1/3、1/4、1/5，(a)驅(qū)動(dòng)電路；(b)真值表；(c)驅(qū)動(dòng)器波形圖8-18靜態(tài)驅(qū)動(dòng)器環(huán)路和波形，3 .液晶屏接口實(shí)例硬件接口電路：圖8-19是6位液晶屏靜態(tài)顯示電路。常規(guī)顯示子例程

7、：將顯示緩沖區(qū)設(shè)置為8031片的RAM的22H至27H 6個(gè)單位中，按順序放置6個(gè)獨(dú)立的BCD代碼。圖8-19 6位LED靜態(tài)顯示電路，本節(jié)，8.2.3典型鍵盤/顯示器接口實(shí)例，1.8155擴(kuò)展I/O端口的鍵盤/顯示器接口電路：LED顯示屏由總陰極組成，如圖8-20所示。LED使用動(dòng)態(tài)顯示軟件解碼，鍵盤使用逐行掃描查詢；LED驅(qū)動(dòng)程序使用北京集成電路設(shè)計(jì)中心生產(chǎn)的集電極開(kāi)路輸出8位驅(qū)動(dòng)器8718。軟件設(shè)計(jì)：鍵盤和顯示器作為接口電路工作，因此在軟件設(shè)計(jì)中考慮到鍵盤查詢和動(dòng)態(tài)顯示，鍵盤抖動(dòng)延遲子程序?qū)⒈伙@示程序取代。圖8-20 8155擴(kuò)展I/O端口的鍵盤/顯示器接口電路，2。用于串行端口擴(kuò)展的鍵

8、盤/顯示器接口電路：一個(gè)74LS164和2個(gè)線路擴(kuò)展16鍵鍵盤。電路原理如圖8-21所示。軟件設(shè)計(jì)：在圖8-21中，顯示位位于R7，顯示緩沖地址位于R0，顯示字符位于BCD代碼，8031 RAM的20H位于鍵碼緩沖區(qū)，在沒(méi)有鍵的輸入中，20H位于80H。圖8-21用于擴(kuò)展串行端口的鍵盤/顯示器接口，3.8279鍵盤/顯示器接口8279是專用的鍵盤/顯示器控制芯片，它自動(dòng)掃描顯示器并識(shí)別鍵盤上按鍵的鍵號(hào)；最大限度地提高CPU的工作效率。8279易于與MCS-51接口，由該接口組成的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤/顯示器接口在計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。4.8279接口和編程的一般方法接口電路的一般連接方法8279

9、的鍵盤/顯示器電路和8031接口的一般連接方法如圖8-22所示?？梢灾苯舆B接到8279CLK，根據(jù)8279設(shè)置適當(dāng)?shù)姆诸l數(shù)，并調(diào)試到100KHz。圖8-22 8279中的鍵盤/顯示器電路和與8031的接口，8279鍵盤，顯示接口應(yīng)用功能：(1)8279操作命令(表8-2中顯示)(2)查看8279中的FIFO狀態(tài)(3)顯示16位指示燈時(shí)，16個(gè)鍵，鍵盤被讀取為查詢。16位顯示數(shù)據(jù)的段選擇代碼保存在8031片的RAM的30H3FH單元中。讀取16個(gè)密鑰的密鑰值，然后將其存儲(chǔ)在40H4FH之間。8031晶振為8MHz。圖8-23 88鍵盤鍵和鍵號(hào)，本節(jié)，8.3打印機(jī)接口，8 . 3 . 1 TPSP

10、-40A主要性能，接口要求和計(jì)時(shí)8.3.2字符代碼，以及打印命令8 . 3 . 3 TPSP-40A/16A和MCS-51微控制器接口8 . 18 . 3 . 1 TPSP-40A主要性能、接口要求和時(shí)序，1。TP p-40a的主要技術(shù)性能(1)帶2KB顯示器和標(biāo)準(zhǔn)Centronic并行接口的單片機(jī)控制。(2)打印命令豐富，命令代碼為單字節(jié)，格式簡(jiǎn)單。(3)可以生成所有標(biāo)準(zhǔn)ASCII代碼字符和128個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)字符和圖片字符。(4)可以打印8240光柵的圖案。(5)文字、圖片和位圖可以放大到高度和寬度的2、3、4倍。(6)“每個(gè)字符的點(diǎn)數(shù)”可以用命令替換。也就是說(shuō)，可以選擇文字行距空行0到256。

11、(7)為了方便打印表格，有水平和垂直表格命令。(8)重復(fù)打印相同的字符命令，以減少傳輸代碼的數(shù)量。(9)具有命令格式的錯(cuò)誤檢測(cè)功能。2 .接口必須通過(guò)機(jī)箱背面的20芯扁平電纜和插件連接TPP-40A小型打印機(jī)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序系統(tǒng)。打印機(jī)箱背面接頭針腳信號(hào)，如圖8-24所示。DB0到DB7:數(shù)據(jù)線，計(jì)算機(jī)上的單向輸入打印機(jī)。(STROBE):數(shù)據(jù)選擇通信號(hào)。BUSY:打印機(jī)“忙”狀態(tài)信號(hào)。(ACKNOWLEGE):打印機(jī)的響應(yīng)信號(hào)。(ERROR):錯(cuò)誤信號(hào)。圖8-24 TPSP-40A/16A針腳排列(從打印機(jī)返回)，3 .接口信號(hào)定時(shí)，圖8-25 TPSP-40A/16A接口信號(hào)定時(shí)，4。主計(jì)

12、算機(jī)側(cè)建議的接口電路，圖8-26 TPP-40A/16A建議的接口電路，本節(jié)，8.3.2字符代碼和返回打印命令，1 .字符代碼字符代碼字符串示例如下：l打印字符串“$3265.37”傳遞代碼字符串：24、33、32、36、35、2E、33、37、0D。打印L This is Micro-Printer 傳輸代碼字符串：54、68、69、73、20、69、73、20、4D、69、63、72、打印l“32.8cm 2”傳輸代碼：33、32、2E、38、63、6D、9D、0d、2。打印命令，表8-3 TPSP-40A打印命令代碼和功能，3。命令無(wú)效時(shí)的錯(cuò)誤提示、圖8-27錯(cuò)誤代碼信息打印格式、返回此

13、部分、8 . 3 . 3 TPSP-40A/16A和MCS-51微控制器接口、TPSP-40A/16A沒(méi)有讀取和寫入信號(hào)線、握手線、BCS-51微控制器接口圖8-28、圖8-29中的打印機(jī)的輸入地址由地址線P2端口行確定，使用時(shí)將輸入地址設(shè)置為7FFFH。圖8-28 TPSP-40A/16A和8031數(shù)據(jù)總線接口圖，圖8-29 TPSP-40A/16A和8031擴(kuò)展I/O端口連接的接口圖，本節(jié)，返回8.3.4打印程序?qū)嵗?，程序清單如下：HZDY: MOV DPTR，# tab2字體表第一個(gè)地址MOV R6，# 02h dy1: mov b，# 20h lcall sub 2；調(diào)用打印機(jī)控制子程

14、序DJNZ R6，dy1 ret sub 1:push pdph；作為堆棧的DPTR MOV DPTR，# tab1打印機(jī)控制字體、MOV R5、# 05h、打印機(jī)SB11: LCALL DAY2 LCALL DAY1 DJNZ R5、SB11 MOV A、B LCALL DAY1 MOV A、# 00h lcall day1 pop DPLDPTR堆棧POP DPH RET SUB2: MOV R5，b；b設(shè)置的漢字字體代碼數(shù)為打印機(jī)SB21: LCALL DAY2 LCALL DAY1 DJNZ R5，SB21 MOV A，# 0dh回車lcall day 1 ret day 1: pus

15、h dph，push DPL mov dptr，# 7f01h字體代碼為8155 PA輸入MOVX DPTR，A MOV DPTR，# 7f03h使用8155 PC端口的打印機(jī)信號(hào)MOV A、#00H MOVX DPTR、A MOV A、#01H MOVX DPTR、A JB P3.3、$；打印機(jī)正在等待pop DPL pop dph ret day 2: clr a。字體代碼子程序MOVX A， dptr Inc dptrret，tab1: db 1BH，31H，00H，1BH，4bh打印機(jī)控制字符串TAB2: DB 00H、00H、00H、0fh、0fh、00H、00H；漢字“作者”的下半

16、部字形DB 00H、0fh、0fh、20H、20H、20H、60H、20H DB 00H、02h、02H、02H、0E2H、0C2H、0ff漢字“上”下半形代碼DB 02H，0FEH，0h，62H，0C2H，02H，06H，02H DB 00H，01H，06H，06H，1f7h，60H，02H漢字“作者”的上半部字形DB 38H、0fh、5FH、12H、12H、16H、32H、10H DB 00H、08H、07H、03H、00H、0fh中文字符“行業(yè)”的上半部分字形DB 00H，0FFH，7FH，00H，03H，1FH，0CH，00H，00H，返回本節(jié)，8.4撥號(hào)和語(yǔ)音接口，8.4.1撥號(hào)和應(yīng)用程序?qū)嵗?.4.2 ISD1420l讀數(shù)和自檢軟件10行撥號(hào)盤便于自檢。正常情況下，只有10條線中的一條可以是低級(jí)“0”。存在一個(gè)或多個(gè)行級(jí)“0”時(shí)出現(xiàn)段落錯(cuò)誤；全高“1”表示開(kāi)口或接觸不良。圖8-32是讀數(shù)自檢子程序流程圖。圖8-30 10線路撥號(hào)，圖8-31 10線路撥號(hào)組接口，圖8-32 10線路撥號(hào)讀取自檢程序