单片机原理及应用(C51版)第7章单片机典型IO接口技术教学案例.ppt

第7章单片机典型I/O接口技术

7.1键盘及接口电路

7.2显示器及接口电路

7.3A/D、D/A转换器与单片机的接口7.1键盘及接口电路
7.1.1键盘的分类
根据按键的识别方法分类，可分为编码键盘和非编码键盘：
1.编码键盘
键盘上闭合键的识别由专用的硬件译码器实现，并产生键编号或键值。
2.非编码键盘
没有专用的硬件译码器，其按键的识别和键值的产生由软件完成，该类键盘成本较低，且使用灵活。
7.1.2键盘的工作原理
键盘中每个按键都是一个常开开关电路，是利用机械触点来实现按键的闭合和释放。
1.抖动现象
由于弹性作用的影响，按键的机械触点在闭合及断开的瞬间都会有抖动的现象，即不能马上实现按键的完全闭合或断开，从而使输入电压信号也出现抖动现象，2.连击的处理
当按键在一次被按下的过程中，其功能程序被反复多次执行的现象，好像按键被多次按下一样，这种现象就称为连击。
7.1.3键盘结构及扫描子程序
无论是编码键盘还是非编码键盘都可以分为独立连接式和矩阵式两类。在单片机系统中多用非编码键盘。
1.独立式非编码键盘接口及处理程序
很多实际的应用系统均为采用较少几个按键组成的非编码键盘，也称其为开关式键盘，或线性键盘，它们与单片机的连接如图7-1所示。每一个键对应P1口的一根口线，各键是相互独立的。当某个键按下时，该键所对应的口线的电位就由高电平变为低电平，CPU访问并查询所有接键口线，即可识别是哪一个键按下。
这种键盘结构的优点是电路简单；缺点是当按键较多时，要占用较多的I/O。7.1.4键盘接口扩展设计
当键盘的按键较多或单片机的I/O端口较紧张时，就需要通过外部扩展来实现键盘的功能。通常通过8255、8155等并行接口芯片，或通过单片机的串行口进行键盘的扩展，也可通过专用键盘、显示接口芯片如8279进行键盘扩展。
8051经8155扩展键盘
图7-3为4×8键盘，经8155与单片机相连，键扫描子程序参看教材。7.2显示器及接口电路
单片机应用系统中，现场的工作状态和数据需实时地监测和观察，常用于观察的显示器主要有LED（发光二极管显示器）和LCD（液晶显示器）。
7.2.1LED状态显示
用LED作状态指示器具有电路简单、功耗低、寿命长、响应速度快等特点，而且LED还有红、黄、绿等多种颜色供选择。特别是LED的低功耗、长寿命特性，使它正在逐渐取代传统上由白炽灯指示的场合。
7.2.2LED数码显示
LED显示器是由若干个发光二极管组成显示字段的显示
器件，有7段和“米”字段之分，单片机应用系统中通常使用7段LED显示器。
1.LED七段数码管结构及原理
这种显示器有共阴极和共阳极两种，发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极显示器，阴极连在一起的称为共阴极显示器。
2.LED显示器接口及显示方式
在实际应用中，LED数码管有静态显示和动态显示两种显示方式。
（1）静态显示方式
静态显示形式，即七段LED数码管在显示某一个字符时，相应的段（发光二极管）恒定的导通或截至，直至换显其他字符为止。
（2）动态显示方式
为了解决静态显示占用I/O口资源较多的问题，在多位显示时通常采用动态显示方式。动态显示是将所有数码管的段码线对应并联在一起，由一个8位的输出口控制，每位数码管的公共端（称位选线）分别由一位I/O口线控制，以实现各位的分时选通。7.2.3七段LED数码管显示接口
动态显示方式的接口电路及软件译码，通常可以通过并行接口芯片如8155、8255等进行扩展。使用时需要一个8位的I/O输出端口用于输出数码管的段码，还需要根据系统的需求来确定用于输出位码控制的I/O端口的位数。8051连接6位动态显示方式接口电路如图7-8所示。7.2.4LCD液晶显示器接口
LCD液晶显示器是一种被动显示器，以其微功耗、体积小、抗干扰能力强，显示内容丰富等优点，在仪器仪表上和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。
液晶显示器从显示的形式上可分为段式、点阵字符式和点阵图形式。
LCD七段显示器除了段极引脚a～g外，还有一个公共引脚COM，它可静态方式驱动（加直流信号），也可动态方式驱动（加交流信号）。由于直流信号将会使LCD的寿命减少，故通常采用动态驱动方式。为了显示方便，可采用硬件译码，Motorola公司生产的MC14543芯片是一种常用的LCD锁存/译码/驱动电路，使用十分简单。
点阵字符型液晶显示器是指显示的基本单元是由一定数量的点阵组成，可以显示数字、字母、符号等。由于LCD的控制必须使用专用的驱动电路，而且LCD面板的接线需要特殊方式，一般这类显示器需要将LCD面板、驱动器与控制电路组合在一起制作成一个LCD液晶显示模块（LCM）。
7.3A/D、D/A转换器与单片机的接口
在实际应用中，通常利用传感器将被控对象的物理量转
换成易传输、