第4章 控制系统及接口设计(5接口电路)

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3．键盘的监测方法 ． 对于计算机应用系统，键盘扫描只是CPU工作的一部分， 键盘处理只是在有键按下时才有意义。对是否有键按下的信息 输入方式有中断方式与查询方式两种。
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独立式按键 1．独立式按键接口结构 ．
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总体来讲， 总体来讲，机电一体化系统对接口的要求 能够输入有关的状态信息， 是：能够输入有关的状态信息，并能够可靠地 传送相应的控制信息；能够进行信息转换，以 传送相应的控制信息；能够进行信息转换， 满足系统对输入与输出的要求； 满足系统对输入与输出的要求；具有较强的阻 断干扰信号的能力，以提高系统工作的可靠性。 断干扰信号的能力，以提高系统工作的可靠性。
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KS1： MOV DPTR，#7F01H MOV A，#00H MOVX @DPTR，A INC DPTR INC DPTR MOVX A，@DPTR CPL A ANL A，#0FH RET DISPLAY：见8155扩展动态扫描子程序。
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消除键抖动电路图
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2．键编码及键值 ． (1) 用键盘连接的I/O线的二进制组合表示键码。例如用4行、 4列线构成的16个键的键盘，可使用一个8位I/O口线的高、低4 位口线的二进制数的组合表示16个键的编码，如图 (a)所示。各 键相应的键值为88H、84H、82H、81H、48H、44H、42H、 41H、28H、24H、22H、21H、18H、14H、12H、11H。这种键 值编码软件较为简单直观，但离散性大，不便安排散转程序的 入口地址。
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8155扩展 口的键盘、显示器组合接口图 扩展I/O口的键盘 扩展 口的键盘、
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2．软件设计 ． LED采用动态显示、软件译码，键盘采用逐列扫描查询工 作方式。由于键盘与显示做成一个接口电路，因此在软件中合 并考虑键盘查询与动态显示，键盘消抖的延时子程序可用显示 子程序替代。 相应的程序如下：
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MOV A，@R0 ADD A，#0DH MOVC A，@A+PC MOVX @DPTR，A ACALL DL1 INC R0 MOV A，R3 JNB ACC.0，LD1 RR A MOV R3，A AJMP LD0
；读要显示数 ；调整距段选码表首的偏移量 ；查表取得段选码 ；段选码从PB口输出 ；调用1 ms延时子程序 ；指向缓冲区下一单元 ；位选码送累加器A ；判断8位是否显示完毕，显示完返回 ；未显示完，把位选字变为下一位选字 ；修改后的位选字送R3 ；循环实现按位序依次显示
第五章 微机控制系统 及接口设计
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第五节 接口电路
概述 人机接口 机电接口
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一、接口的分类和特点
1. 人机接口 人机接口实现人与机电一体化系统的信息交 信息反馈， 流、信息反馈，保证对机电一体化系统的实时监 有效控制；由于机械与电子系统工作形式、 测、有效控制；由于机械与电子系统工作形式、 速率等存在极大的差异，机电接口还起着调整、 速率等存在极大的差异，机电接口还起着调整、 匹配、缓冲的作用。 匹配、缓冲的作用。 人机接口又包括输入接口与输出接口两类。 人机接口又包括输入接口与输出接口两类。 通过输入接口， 通过输入接口，操作者向系统输入各种命令及控 制参数，对系统运行进行控制；通过输出接口， 制参数，对系统运行进行控制；通过输出接口， 操作者对系统的运行状态、各种参数进行监测。 操作者对系统的运行状态、各种参数进行监测。
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2．LED动态显示方式 ． 动态显示方式
8位LED动态显示器电路图
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LED显示器接口 显示器接口
1．硬件译码显示器接口 ．
11 290Ω×9 5 1 1 1 1 1 1 1 1 8 16 1 12 13 14 15 1 2 3 4 VCR
独立式按键的接口电路示意图 (a) 中断方式；(b) 查询方式 中断方式；
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2．独立式按键的软件结构 ． 下面是查询方式的键盘程序。K0~K7为功能程序入口地址 标号，其地址间隔应能容纳JMP指令字节，PROM0~PROM7分 别为每个按键的功能程序。设I/O为P1口。 START：MOV A，#0FFH START MOV A #0FFH ； MOV P1，A MOV A，P1 JNB ACC.0，K0 JNB ACC.1，K1 ；置P1口为输入状态 ；键状态输入 ；检测0号键是否按下，按下转 ；检测1号键是否按下，按下转
地址译码和字段 ROM 阵列
a b c d e
f g h+i
A
1
C
9
1
D
10
1
LE
7
1
4 锁存器
B
6
1
MC14495内部逻辑与引脚图 内部逻辑与引脚图
ห้องสมุดไป่ตู้
VSS VDD
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使用MC14495的多位LED静态显示接口图
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LD1：RET DSEG：DB 3FH，06H，5BH；4FH，66H，6DH，7DH ；段码表
DB 07H，7FH，6FH，77H，7CH，39H，5EH，79H DL1：MOV R7，#02H DL： MOV R6，#0FFH DL0：DJNZ R6，DL6 DJNZ R7，DL RET ；延时子程序
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LONE：JB ACC.1，LTWO MOV A，#08H AJMP LKP LTWO：JB ACC.2，LTHR MOV A，#10H AJMP LKP LHR： JB ACC.3，NEXT MOV A，#18H LKP： ADD A，R4 PUSH ACC
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数字显示器及键盘的接口电路
LED显示器结构与原理 显示器结构与原理
图 七段显示块管脚与结构图
（a）共阴极 (b)共阳极 (c)管脚配置
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七段LED的段选码表 的段选码表 七段
显示字符 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B 共阴极段选码 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 77H 7CH 共阳极段选码 C0H F9H A4H B0H 99H 92H 82H F8H 80H 90H 88H 83H 显示字符 C D E F P U Γ y 8. “灭” 共阴极段选码 39H 5EH 79H 71H 73H 3EH 31H 6EH FFH 00H 共阳极段选码 C6H A1H 86H 8EH 8CH C1H CEH 91H 00H FFH
KD1：MOV A，#03H MOV DPTR，#7F00H MOVX @DPTR,A ；初始化8155PA、PB口为基 本输出，PC口为输入
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KEY1：ACALL KS1 JNZ LK1 ACALL DISPLAY ；调用显示子程序实现延时，防止抖动引起按键拒认 AJMP KEY1 ；延时后再检测键盘 ；调用两次显示实现延时，防止抖动引起误处理
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2. 机电接口 按照信息和能量的传递方向， 按照信息和能量的传递方向，机电接口又可分 为信息采集接口（传感器接口） 为信息采集接口（传感器接口）与控制输出接 口。信息处理系统通过信息采集接口接受传感 器输出的信号，检测机械系统运行参数，经过 器输出的信号，检测机械系统运行参数， 运算处理后，发出有关控制信号， 运算处理后，发出有关控制信号，经过控制输 出接口的匹配、转换、功率放大， 出接口的匹配、转换、功率放大，驱动执行元 以调节机械系统的运行状态， 件，以调节机械系统的运行状态，使其按要求 动作。 动作。
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LK3：ACALL DISPLAY ACALL KS1 JNZ LK3 POP ACC RET NEXT INC NEXT：INC R4 MOV A，R2 JNB ACC.7，KEND RL A MOV R2，A AJMP LK4 KEND：AJMP KEY1
LK1：ACALL DISPLAY ACALL DISPLAY ACALL KS1 JNZ LK2 ACALL DISPLAY AJMP KEY1
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LK2：MOV R2，#0FEH MOV R4，#00H LK4：MOV DPTR，#7F01H MOV A，R2 MOVX @DPTR，A INC DPTR INC DPTR MOVX A，@DPTR JB ACC.0，LONE MOV A，#00H AJMP LKP
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按键、 按键、键盘及其接口
键输入过程与软件结构
MCS–51单片机键输入过程图
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键盘接口和键输入软件中应解决的几个问题
1．消除键抖动 ．
键按下
键稳定 前沿抖动 前沿抖动
键合断时的电压抖动图
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2．软件译码显示器接口 ．
通过扩展8155 I/O口控制的 位LED动态显示接口图 口控制的8位 通过扩展 口控制的 动态显示接口图
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3．动态显示程序设计 ．
DISPLAY：MOV A，#00000011B ；8155初始化 MOV DPTR，#7F00H MOVX @DPTR，A MOV R0，#78H R0 #78H MOV R3，#7FH MOV A，R3 LD0：MOV DPTR，#7F01H MOVX @DPTR，A INC DPTR ；动态显示初始化，使R0指向缓冲区首址 R0 ；首位位选字送R3 ； ；使DPTR指向PA口 ；选通显示器低位(最右端一位) ；使DPTR指向PB口 ；使DPTR指向8155控制寄存器端口
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键盘、 键盘、显示器组合接口
1．键盘、显示器组合接口电路 ．键盘、 图是一个采用8155并行扩展口构成的键盘、显示器组合接 口电路。图中设置了32个键。如果多使用PC口线，可以增加按 键，最多可达8×8=64个键。可根据需要进行设置。 LED显示器采用共阴极。段选码由8155 PB口提供，位选码 由PA口提供。键盘的列输入由PA口提供，与显示器的位选输入 公用，行输入由PC0~PC3提供。显然，因为键盘与显示器公用 了PA口，比单独接口节省了一个I/O口。
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LED显示器与显示方式 显示器与显示方式
图5.10 N位LED显示器
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1．LED静态显示方式 ． 静态显示方式 LED工作在静态显示方式下，共阴极接地或共阳极接+5 V； 每一位的段选线(a~g、dp)与一个8位并行I/O口相连，如图5.10 所示。该图表示了一个4位静态LED显示器电路，显示器的每一 位可独立显示，只要在该位的段选线上保持段选码电平，该位 就能保持相应的显示字符。由于每一位由一个8位输出口控制段 选码，故在同一时刻各位可以显示不同的字符。 N位静态显示器要求有N×8根I/O口线，占用I/O口线较多。 故在位数较多时往往采用动态显示方式。
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(2) 顺序排列键编码。如图 (b)所示。这种方法，键值的形 成要根据I/O线的状态作相应处理。键码可按下式形成： 键码=行首键码+列号
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行列式键盘的编码与键值图 (a) 二进制组合编码；(b) 顺序排列编码