AT89C51與輸入外設(shè)和輸出外設(shè)的接口設(shè)計.ppt

1、第10章AT89C51、輸入外圍設(shè)備與輸出外圍設(shè)備的接口設(shè)置修訂、輸入外圍設(shè)備：鍵盤、BCD代碼撥號等、輸出外圍設(shè)備： LED顯示屏、LCD顯示屏、打印機等。 10.1 LED顯示器的顯示原理，led (發(fā)光二極管) :發(fā)光二極管的縮寫。 顯示器前面戴著“LED”。10.1.1 LED顯示器的結(jié)構(gòu)、常用的LED顯示為8段(或7段、8段比7段多小數(shù)點“dp”段)。 有共陽極和共陰極兩種。 如圖10-1所示。 圖10-1、為了在LED上顯示不同的符號或數(shù)字，向LED提供分段代碼(或者字體代碼)。 提供給LED顯示器的段代碼(字體代碼)正好是1字節(jié)(8段)。 各區(qū)段與字節(jié)中的各位的對應(yīng)關(guān)系如表10-

2、1所示。 表10-1、以上述格式，8段LED的段代碼示于表10-2。表10-2 LED段代碼(8段)、表10-2僅顯示部分段代碼，可根據(jù)情況進行選擇或重新定義。 n個LED顯示塊中有n位選擇線和8N條分段代碼線。 10.1.2 LED顯示器的工作原理，圖10-2是4位LED顯示器的結(jié)構(gòu)原理圖。圖10-2、段代碼線控制顯示的字體，位選擇線控制該顯示位的亮度或暗度。 有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式。 1. LED靜態(tài)顯示方式中，各位的公共端連接(接地或5V )。 中的組合圖層性質(zhì)變更選項。 各段代碼線(adp )分別與8位的鎖存器輸出連接。 時，在確認顯示字符后，對應(yīng)鎖存器的段代碼輸出在發(fā)送其他

3、段代碼之前不會變更。 顯示的亮度很高。 圖10-3: 4位靜態(tài)LED顯示電路。 該電路的各位可以獨立顯示。 2、led動態(tài)顯示方法、所有比特的段線合并用一個8比特的I/O端口進行控制，以形成段線的多路復(fù)用，而各比特的公用部件用分別對應(yīng)的I/O線進行控制，以形成各比特的時分門控制。 圖10-3、圖10-4:4位8段LED動態(tài)顯示電路。 其中，分段線占有8位的I/O端口，位線占有4位的I/O端口。 圖10-4、圖10-5是8位LED動態(tài)顯示2008.10.10的進程。 圖(a )是顯示過程，在某個時刻，只有一個LED被選擇顯示，其位置熄滅，圖(b )是實際的顯示結(jié)果，人眼可以看到8位穩(wěn)定的同時顯示

4、文字。圖10-5、10.2.1鍵盤接口原理10.2.1鍵盤輸入應(yīng)解決的問題鍵盤輸入的特征鍵盤：鍵開關(guān)的設(shè)置。 行線電壓信號通過鍵盤開關(guān)的機械接點的開閉，其輸出波形如圖10-6所示。圖10-6,2、2、2 .密鑰確認、行線級別的高級別檢測： off level :關(guān)閉，用常用的軟件消除密鑰抖動。 基本思想：當(dāng)檢測到按下鍵，且與按鍵對應(yīng)的行線低，軟件延遲10ms之后行線也低時，確認在該行中有按下鍵。 3 .要消除鍵的抖動，松開鍵后行線變高，軟件延遲10ms后行線也變高，表示鍵松開。 采取以上措施，避免了2個抖動期間t1和t3的影響。 10.2.2鍵盤接口的工作原理獨立鍵接口和行列式鍵盤接口。 1

5、.獨立型鍵盤接口的各個鍵是相互獨立的，各個鍵上各連接一條輸入線，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)，可以容易地確定按下了該鍵。 此類接口適用于鍵數(shù)少或操作速度高的情況。 圖10-7(a )是中斷方式的獨立鍵盤工作電路圖10-7(b )是詢問方式的獨立鍵盤工作電路。 圖10-7、圖10-8是82C55擴展I/O端口的獨立密鑰接口電路。 圖10-8，2，2 .行列式(行列式)鍵盤接口在鍵數(shù)多的情況下，由行線和列線構(gòu)成，鍵位于行、列的交叉點。 如圖10-9所示。 按鈕數(shù)多時，行列式鍵盤與獨立型鍵盤相比，可節(jié)省更多的I/O端口線。 圖10-9、(1)行列式鍵盤的工作原理是，如果沒有按鍵，則該行線為高電平，如果有

6、按鍵，則行線的電平由列線的電平?jīng)Q定。 中的組合圖層性質(zhì)變更選項。 由于行、列線是多鍵共享，所以各鍵相互影響，必須合并行、列線信號進行適當(dāng)?shù)奶幚恚拍艽_定閉合鍵的位置。 (2)按鈕的識別方法、a .掃描方法、圖10-9中說明按下3號按鈕時，該按鈕是如何被識別的。、識別鍵盤是否按鍵的方法分為2個階段：第1階段：識別鍵盤是否按鍵，步驟2 :按下鍵后識別具體鍵。 將所有列線設(shè)為0，檢查各行線的電平是否有變化，如果有變化則表示有按鍵，如果沒有變化則表示沒有按鍵。 另外，上述方法被稱為掃描法，先將某列設(shè)為低電平，將該校正各列設(shè)為高電平，檢查各行的線電平的變化，若某行的線電平為低電平，則能夠確定該矩陣的交叉

7、點處的按鈕被按下。 b .線反轉(zhuǎn)方法能夠以兩個步階獲得按鈕所處的矩陣值，并且線反轉(zhuǎn)方法的原理是圖10-10。圖10-10、步驟1 :如果列線輸出是全低電平，則在行線上具有電平從高變?yōu)榈偷男墟I的行。 步驟2 :行線輸出為全低電平，列線中電平從高變?yōu)榈偷牧谐蔀榫哂嘘P(guān)鍵字的列。 可以通過組合上述兩個步驟來確定鍵所在的行和列。10.2.3鍵盤的工作方式、單片機在忙于各項工作任務(wù)時如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。 原則：確保按鍵操作能及時應(yīng)對，不要消耗太多的CPU運行時間。 鍵盤的工作方式通常有編程掃描、定時掃描、中斷掃描三種。 1 .編程掃描方式僅在單片機空閑時，調(diào)用鍵盤掃描子程序，掃描鍵盤

8、。 在(1)鍵盤掃描子程序中，首先判斷有無按下鍵。 方法：讀取PA端口8位輸出全0、PC端口低4位狀態(tài)，如果PC0PC3全部為1，則說明沒有按鍵盤的全部不為1時，可能按鍵盤。 (2)用軟件消除按鈕抖動的影響。 如果有按鍵，進入下一步。 求出(3)按鍵的鍵號。 (4)等待鍵的釋放后，再進行鍵功能的處理操作。 2 .計時器掃描方式利用單片機內(nèi)的計時器，發(fā)生10ms的計時器中斷，掃描鍵盤。 3 .中斷掃描方式僅在鍵盤上有按鍵時執(zhí)行鍵盤掃描程序，沒有按鍵時，單片機將忽略鍵盤。 鍵盤的工作分為三個層次。 第1層：單片機如何監(jiān)視鍵盤輸入。 有編程掃描的定時掃描、中斷掃描三種動作方式。 第2層：確定具體鍵的

9、鍵號。 在按鈕的識別方法中出現(xiàn)的是掃描法線反轉(zhuǎn)法。 第3層：執(zhí)行關(guān)鍵處理程序。 10.3鍵盤/顯示接口的設(shè)定修正例考慮將鍵盤和顯示器匯總為1個。利用10.3.1at89c51單片機串行端口實現(xiàn)的鍵盤/顯示器接口，在不使用單片機串行端口的情況下，利用串行端口擴展鍵盤/顯示器外加移位寄存器74LS164，構(gòu)成鍵盤/顯示接口，硬件接口電路由如圖10-11、圖10-11所示的8個74ls 164:74ls 164 (0) 74ls 164 (7p3. 3為TXD端子該靜態(tài)顯示方式的優(yōu)點是亮度大，顯示容易不閃爍，并且CPU不需要頻繁地提供顯示服務(wù)，因此主程序不需要掃描顯示器，軟件的設(shè)定修正比較簡單，單片

10、機處理其他事務(wù)顯示子程序： DIR: SETBP3.3； P3.3=1，允許TXD引腳同步移位脈沖輸出movr 7，08 h； 輸出的片段數(shù)目R7是片段數(shù)目計數(shù)器movr0、7fh 7FH78H是顯示數(shù)據(jù)緩沖器DL0: MOV A、R0； 取出顯示的數(shù)量進給a、ADD A、0DH。 將偏移量MOVC A、APC相加，取出分段代碼表SEGTAG、分段代碼MOV SBUF、a。 分段代碼為SBUF DL1: JNB TI、DL1； 輸出段代碼、查詢TI狀態(tài)、1字節(jié)的段代碼輸出完成嗎？ CLR TI； 1字節(jié)的段代碼輸出完成后，清除TI標志DEC R0。 指示下一個顯示數(shù)據(jù)單元的DJNZ R7，DL

11、0； 分段代碼計數(shù)器R7是否為0，如果不為0則繼續(xù)傳輸分段代碼CLR P3.3； 完成8個段代碼的輸出，關(guān)閉顯示器輸出ret seg tab:db0c0h、0F9H、0A4H、0B0H、99H。 共陽極段代碼表，0、1、2、3、4db92h、82H、0F8H、90H； 5，6，7，8，9 db 88 h，83H，0C6H，0A1H，86H； a、b、c、d、E DB 8FH、0BFH、8CH、0FFH和0FFH。 f，p，暗，鍵盤掃描子程序： KEYI:MOV A，00H； 判斷有無按鍵，將所有列線為0的代碼設(shè)為A MOV SBUF，a； 將掃描鍵盤的第(8)號74LS164輸出設(shè)為00H，將

12、所有的列線設(shè)為0 KL0: JNB TI、KL0。 串行輸出完成否？ CLR TI； 串行輸出完成、清TI KL1:JNBP3.4、PK1； 有關(guān)于第一行的鍵嗎？ 在符合的情況下，跳過PK1進行處理JB P3.5、KL1； 有關(guān)于第二行的鍵嗎？ 未關(guān)閉的鍵跳轉(zhuǎn)KL1PK1: a呼叫dl10； 調(diào)用延遲10ms子例程DL10，軟件消除抖動JNB P3.4，PK2。 判斷是否是由抖動引起的。JB P3.5、kl1pk2:movr7、08h。 不是由抖動引起的movr 6，0 f eh。 判別按下哪個鍵，F(xiàn)EH的最左邊的列是最低movr 3，00h。 R3是列號發(fā)送機、MOV A、R6 KL5: M

13、OV SBUF、a； 列掃描代碼從串行端口KL2: JNB TI、KL2； 等待串行端口發(fā)送CLR TI串行端口發(fā)送完成、清TI標志JNB P3.4、PKONE； 讀出第一行的線條狀態(tài)，第一行的鍵關(guān)閉，跳轉(zhuǎn)著PKONE JB P3.5，NEXT； 讀第二行線的狀態(tài)是有第二行的鍵嗎？ mov r 4，08 h； 第2行鍵中鍵被按下的行首鍵編號08H； 發(fā)送r4ajmp PK3PK one:mov r 4，00 h。 在第1行的鍵中有鍵按下，發(fā)送行首鍵編號00H的R4 PK3: MOV SBUF，00H； 等待鍵釋放，發(fā)送00H，使所有列線變?yōu)榈蚄L3: JNB TI、KL3 CLR TI。 發(fā)送

14、完成、清除標志KL4: JNB P3.4、KL4； 判定線狀態(tài)JNB P3.5、MOV A、R4； 兩條線都很高，表示鑰匙釋放了ADD A、R3。 修正鍵碼A RET NEXT: MOV A、R6； 將列掃描代碼向左移動1位，判斷下一個列鍵是否按下RL A MOV R6，a。 將列掃描代碼保存在R6的INC R3中的列號增加1 DJNZ R7、KL5。 從列計數(shù)器R7減去1，8列的鍵全部都已經(jīng)檢查完了嗎？ ajmp關(guān)鍵字； 當(dāng)完成八列鍵掃描時，開始下一個鍵盤掃描周期dl10:movr 7，0 ah。 延遲10ms子程序dl:movr 6，0 f FHD l6: djnzr 6，DL6 DJNZ

15、 R7，DL RET， 由10.3.2專用芯片HD7279A實現(xiàn)的鍵盤/顯示器接口芯片創(chuàng)建目前鍵盤/顯示器動態(tài)掃描程序，用戶可從其中選擇各種專用可編程鍵盤/顯示器接口芯片正確設(shè)定顯示接口芯片的各控制寄存器，單片機和鍵盤/顯示器1各種鍵盤/顯示器專用芯片的介紹現(xiàn)在專用鍵盤/顯示器接口芯片種類繁多，各自整體趨勢是殘奧層接口芯片退出歷史舞臺，串行接口芯片中，串行鍵盤/顯示接口芯片HD7279是目前廣泛使用的專用鍵盤/顯示接口芯片，如傳統(tǒng)的英特爾公司使用20世紀80年代推出的8279芯片進行鍵盤和顯示屏，但8279的驅(qū)動電流小，需要增加驅(qū)動電路。 例如，需要8個三級管和相應(yīng)的基礎(chǔ)極限流電阻，部件多，電

16、路復(fù)雜，占有大的PCB面積，綜合成本高。 而且8279以并行方式與單片機通信，最多占有13條口線，給單片機系統(tǒng)帶來了巨大浪費，8279現(xiàn)在逐漸衰退市場。 現(xiàn)在流行的鍵盤/顯示接口芯片都采用串行通信方式，占有口線少。常見的鍵盤/顯示器接口芯片有：周立功公司制ZLG7289A、ZLG7290B、MAX7219、南京沁恒公司制CH451、BC7281和HD7279等，以下簡介如下。 (1)ZLG7290B。 ZXLG7290B芯片采用I2C總線結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)8位LED顯示和64鍵的鍵盤管理，應(yīng)用時需要外接晶體振動，使用鍵功能時連接8個二極管，電路有點復(fù)雜，而且I2C通信間隔太長(10ms )。 ZLG7

17、290B的功能包括閃爍、分段點亮、分段熄滅、功能鍵、連續(xù)按鍵計數(shù)等。 其中，功能鍵實現(xiàn)了組合按鈕，其實現(xiàn)了在各種芯片中具有特征的連續(xù)按鍵計數(shù)以及識別長按鍵的功能，這也是ZLG7290B獨有的。 (2)最大值7219。 MAX7219芯片采用串行SPI接口，只需簡單驅(qū)動顯示屏，沒有鍵盤管理功能，功能單一，價格高，但抗干擾能力強。 (3)BC7281。 最多可驅(qū)動16位LED顯示和64鍵鍵盤管理，實現(xiàn)閃爍、分段點亮、分段熄滅等功能。 其最大的特征是用外置移位寄存器驅(qū)動16位LED顯示。 然而，該必要的外圍電路大，占有PCB的空間大，另外，由于在驅(qū)動16位LED顯示時以動態(tài)掃描方式進行動作，因此電流噪聲過大。 (4)CH451。 CH451芯片可進行8位LED顯示和64鍵的鍵盤管理，但抗干擾性差。 (5)高清7279。 HD7279芯片功能強大，具有一定的抗干擾能力，與單片機采用串行通信，外圍電路簡單、廉價。 HD7279具有這樣的優(yōu)勢，因此被廣泛用于鍵盤/顯示接口的設(shè)置修訂。 2專用鍵盤/顯示器芯片HD7279A概述HD7279A允許同時驅(qū)動8個陰極LED顯示器(或64個獨立LED，發(fā)光二極管)和64(88 )鍵的鍵盤矩陣。 HD7279A采用動態(tài)周期顯示方式，芯片具有以下的特征的內(nèi)部包含解碼器，可以直接接收BCD代碼或16進制代碼，同時有2種解碼方式，LED顯示器的位地址和