MCS-51单片机接口技术_百度文库

第七章 MCS-51单片机接口技术本章重难点：1. 用8279芯片扩展键盘接口技术的工作原理及方法2. 单片机LED显示接口技术的原理3. A/D转换、D/A转换的工作原理4. 通过各种芯片扩展后的程序编制教学基本要求：通过学习本章内容，让同学基本掌握各种芯片扩展后的基本原理，能够读懂扩展后的程序，对程序的结构有一定的了解；了解A/D转换、D/A转换的工作原理。

教学内容：§7-1 MCS-51单片机键盘接口技术从按一个键到键的功能被执行主要应包括两项工作：一项是键的识别，即在键盘中找出被按的是哪个键，另一项是键功能的实现。

第一项工作是使用接口电路实现的，而第二项工作则是通过执行中断服务程序来完成。

我们只讨论其中的第一项，即键盘接口问题。

具体来说，键盘接口应完成以下操作功能：①键盘扫描，以判定是否有键被按下（称之为“闭合键”）。

②键识别，以确定闭合键的行列位置。

③产生闭合键的键码。

④排除多键、串键（复按）及去抖动。

以为MCS-51单片机实现键盘接口的方法和接口芯片有：①使用单片机芯片本身的并行口；②使用单片机芯片本身的串行口；③使用通用接口芯片（例如8255、8155等）；④使用专用接口芯片8279。

一、单片机键盘接口和键功能的实现（一）键盘接口处理的内容1．键扫描键盘上的键按行列组成矩阵，在行列的交点上都对应有一个键。

为判定有无键被按下（闭合键）以及被按键的位置，可使用两种方法：扫描法和翻转法。

现以图7-1所示的4行×8列键盘为例，对键扫描进行说明。

图7-1 键行列扫描法示意图首先是判定有没有键被按下。

如图7-2所示，键盘的行线一端经电阻接+5V电源，另一端接单片机的输入口线。

各列线的一端接单片机的输出口线，另一端悬空。

若行线状态皆为高电平，则表明无键按下；若行线状态中有低电平，则表明有键被按下。

然后再判定被按键的位置。

因为在键盘矩阵中有键被按下时，被按键处的行线、列线被接通，使穿过闭合键的那条行线变为低电平。

假定图7-2中A键被按下，则判定键位置的扫描是这样进行的：先使输出口输出0FEH，然后输入行线状态，测试行线状态中是否有低电平的（图7-1（a））。

如果没有低电平，再使输出口输出0FDH，再测试行线状态（图7-1（b））。

到输出口输出0FBH时，行线中有状态为低电平者，则闭合键找到（图7-1（c）），通过此次扫描的列线值和行线值就可以知道闭合键的位置。

至此行扫描似乎可以结束，但实际上扫描往往要继续进行下去，以发现可能出现的多键同时被按下。

2．去抖动当扫描表明有键被按下之后，紧接着应进行去抖动处理。

因为常用键盘的键实际上就是一个机械开关结构，被按下时，由于机械触点的弹性及电压突跳等原因，触点闭合或断开的瞬间会出现电压抖动，如图7-2所示。

抖动时间长、短与键的机械特性有关，一般为5～l0ms。

而键的稳定闭合时间和操作者的按键动作有关，大约为十分之几秒到几秒不等。

图7-2 键输入电路（a）和电压抖动（b）为保证键扫描的正确，需进行去抖动处理。

去抖动有硬件和软件两种方法。

硬件方法就是在键盘中附加去抖动电路，从根本上消除抖动产生的可能性；而软件方法则是采用时间延迟以躲过抖动（大约延时20～30ms即可），待行线上状态稳定之后，再进行状态输入。

一般为简单起见多采用软件方法。

3．键码计算各行的首号依次是00H、08H、l0H、l8H，如列号按0～7顺序，则键码的计算公式为：键码：行首号＋列号图7-3 键码图4．等待键释放计算键码之后，再以延时后进行扫描的方法等待键释放。

等待键的释放是为了保证键的一次闭合仅进行一次处理。

5．键盘接口小结综上所述，键盘接口处理的核心内容是测试有无闭合键，对闭合键进行去抖动处理，求得闭合键的键码。

这些操作内容通常都是由软硬件相结合的方法实现。

（二）键盘接口的控制方式在单片机的运行过程中，何时执行键盘扫描和处理，可有以下3种情况：（1）随机方式，每当CPU空闲时执行键盘扫描程序。

（2）中断方式，每当有键闭合时才向CPU发出中断请求，中断响应后执行键盘扫描程序。

（3）定时方式，每隔一定时间执行一次键盘扫描程序，定时可由单片机的定时器完成。

（三）键处理子程序键处理的流程如图7-4所示。

在计算机中每一个键都对应一个处理子程序，得到闭合键的键码后，就可以根据键码转相应的键处理子程序（分支是使用JMP等散转指令实现的），进行字符、数据的输入或命令的处理。

这样就可以实现该键所设定的功能。

二、用8155作单片机键盘接口（一）接口电路逻辑图以8155作8×4键盘的接口为例。

A口为输出口，接键盘列线。

C口为输入口，以PC3～PC0接键盘的4条行线。

如图7-5所示。

假定A口地址为010lH，C口地址为0103H。

（二）判定有无闭合键的子程序判定有无键闭合的子程序为KS1，供在键盘扫描程序中调用。

图7-5 8155键盘接口判断有无键闭合的子程序：MOV KS1： DPTR，MOV MOVX INC INC MOVX CPL ANL RET A ， DPTR DPTR A ， A A ， # 0101H # 00H @DPTR # 0FH ；A口送00H ；建立 C口地址；读C口；A取反，无键按下则全“0” ；屏蔽 A高半字节 @DPTR ， A执行KSl子程序的结果是：有闭合键则（A）≠ 0，无闭合键（A）= 0。

（三）键盘扫描程序如前所述，在单片机应用系统中常常是键盘和显示器同时存在，因此可以把键盘扫描程序和显示程序配合起来使用，即把显示程序作为键盘扫描的延时子程序。

这样做既省去了一个专门的延时子程序，又能保证显示器常亮的客观效果。

假定本系统中显示子程序为DIR，执行时间约为6ms。

键盘扫描程序如下：；检查有键闭合否 ACALL KS1 KEYl：；A非“0”则转移 JNZ LK1；显示一次（延时 6ms） AJMP KEY1；有键闭合二次延时 ACALL DIR LK1：；共l2 ms去抖动 ACALL DIR；再检查有键闭合否 ACALL KS1；有键闭合，转LK2 JNZ LK2ACALL DIR；无键闭合延时6ms，后转 KEY1 AJMP KEY1；扫描初值送R2 MOV # 0FEH LK2： R2 ，LK4：LONE：LTWO：LTHR：LKP：LK3：NEXT：MOV MOV MOV MOVX INC INC MOVX JB MOV AJMP JB MOV AJMP JB MOV AJMP JB MOV ADD PUSH ACALL ACALL JNZ POP RET INC MOV JNBR4 ， DRTP ， A ,@DPTR , DPTR DPTR A ,ACC.0 ， A ， LKPACC.1 ， A ， LKPACC.2 ， A ， LKPACC.3 ， A ， A ， ACC DIR KS1 LK3 ACC R4 A ，ACC.7 ，# 00H # 0101H R2 A@DPTR LONE # 00HLTWO # 08HLTHR # 10HNEXT # 18H R4 R2 KND；扫描列号送R4 ；建立A口地址；扫描初值送A口；指向C口；读C口；ACC.0 =1，第0行无键闭合，转 LONE ；装第0行行值；ACC.1=1，第1行无键闭合，转LTWO ；装第1行行值；ACC.2=1，第2行无闭合，转LTHR ；装第2行行值；ACC.3=1，第3行无键闭合，则转NEXT ；装第3行行值；计算键码；保护键码；延时6ms；检查键是否继续闭合，若闭合再延时；若键起，则键码送A；扫描列号加1；第7位为“0”，已扫完最高列则转KND；循环左移一位 RL AMOV A R2 ，；进行下列扫描 AJMP LK4；扫描完毕，开始新的一轮 AJMP KEY1 KND：键盘扫描程序的运行结果是把闭合键的键码放在累加器A中，接下来的程序是根据键码进行程序转移，转去执行该键对应的操作。

三、小结使用8155作键盘接口，只能为键扫描信号的输出和列状态的输入提供输出/输入口，几乎没有其他功能，有关键闭合的判定、延时去抖动、键位置的确定和键码的计算等工作全由程序完成，这样就使键处理软件比较复杂。

可见使用8155这样的通用接口芯片作键盘接口并不是理想的选择，最好还是采用专用的键盘接口芯片8279。

§7-2 MCS-51单片机显示器接口技术一、LED显示器接口LED（Light Emiting Diode）是发光二极管的缩写。

LED显示器是由发光二极管构成的，所以在显示器前面冠以“LED”。

LED显示器在单片机中的应用非常普遍。

（一） LED显示原理通常所说的LED显示器由7个发光二极管组成，因此也称之为七段LED显示器，其排列形状如图7-6所示。

此外，显示器中还有一个圆点型发光二极管（在图中以dp表示），用于显示小数点。

通过七段发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其他符号。

LED显示器中的发光二极管共有两种连接方法：（1）共阳极接法把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。

使用时公共阳极接+5V，这样阴极端输入低电平的段发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不点亮。

符号和引脚共阴极共阳极图7-6 七段LED显示器（2）共阴极接法把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。

使用时公共阴极接地，这样阳极端输入高电平的段发光二极管就导通点亮，而输入低电平的则不点亮。

使用LED显示器时要注意区分这两种不同的接法。

为了显示数字或符号，要为LED显示器提供代码。

因为这些代码是为显示字形的，因此称之为字形代码。

七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计八段，因此提供给LED显示器的字形代码正好一个字节。

各代码位的对应关系如下：用LED显示器显示十六进制的字形代码列如表7-1。

表7-1 十六进制数的字形代码表（二）用8155作LED显示器接口 1．LED显示器接口概述LED显示器的接口比较简单，例如使用如图7-7所示的译码驱动器就可以实现BCD码到七位段码的转换，完成一位LED显示器的接口。

在实际应用中使用较为普遍的是以软件来代替硬件译码，这样只需要一个接口芯片就可以实现多位LED显示器的显示，例如以8155作接口电路。

2．用8155作接口电路的连接实际使用的LED显示器都是多位的。

对多位LED显示器，通常都是采用动态扫描的方法进行显示，即逐个地循环地点亮各位显示器。

这样虽然在任一时刻只有一位显示器被点亮，但是由于人眼具有视觉残留效应，看起来与全部显示器持续点亮效果完全一样。

图7-8是使用8155作6位LED显示器的接口电路。

其中C口为输出口（位控口），以PC5～PC0输出位控线。

由于位控线的驱动电流较大，8段全亮时约40～60mA，因此PC口输出加74LS06进行反相和提高驱动能力，然后再接各LED显示器的位控端。