MCS-51单片机的人机界面接口技术知识讲解
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。
第7章 MCS-51单片机常用接口技术
图7.3 用8031的P1口设计的4×4键盘
第7章 MCS-51单片机常用接口技术
7.1.2 键盘按键识别方法
首先在键处理程序中将P1.3~P1.0依次按位变低， P1.3~P1.0在某一时刻只有一个为低。在某一位为低时读行线， 根据行线的状态即可判断出哪一个按键被按下。 如9号键按下时，当列线P1.2为低时，读回的行线状态中 P1.4被拉低，由此可知2号键被按下。 一般在扫描法中分两步处理按键，首先是判断有无键按下， 即使列线（P1.3~P1.0）全部为低，读行线，如行线 （P1.4~P1.7）全为高，则无键按下，如行线有一个为低，则 有键按下。当判断有键按下时，使列线依次变低，读行线，进 而判断出具体哪个键按下。
第7章 MCS-51单片机常用接口技术
7.2.2 LED显示器接口及显示方式
表7.2 段选码、位选码及显示状态表
段选码 （字型） F9H A4H B0H 99H 92H 位选码 P2.4~P2.0 11110 11101 11011 10111 01111 1 2 3 4 5 显示器显示状态
第7章 MCS-51单片机常用接口技术
7.2.1 LED显示器原理
图7.6为LED显示器的内部结构及外形。
（a）共阴极 （b）共阳极 （c）LED实物 图7.6 LED显示结构及实物
第7章 MCS-51单片机常用接口技术
7.2.1 LED显示器原理
7段LED显示数字0~F，符号等字型见表7.1，其中a段为最 低位，dp为最高位。
第7章 MCS-51单片机常用接口技术
单片机原理及应用教程
第 7章 MCS-51单片机常用接口技术
主 编 范立南 谢子殿 副主编 刘 彤 尹授远 李雪飞
第7章 MCS-51单片机常用接口技术
第五章 5.4节5.5节 MCS-51单片人机界面接口技术
5.5.1 独立式键盘接口
1．独立式按键结构 独立式按键是指直接用I/O口线构成的单 独立式按键 个按键电路。每根I/O口线上按键的工作 状态不会影响其他I/O口线的工作状态。 独立式按键电路如图5-11所示。 2．独立式按键的软件结构 包括按键查询、键功能程序转移。 图5-12为使用扩展I/O的独立式按键电路， 按键数量可多可少。
SUB3: MOV A,@R0 ;显示 显示 ANL A,#0FH ORL A,#40H MOV P1,A RET 百位
延时子程序(1ms或2ms) 延时子程序 或
5.5 键盘及其接口
5.5.1 独立式键盘接口 5.5.2 行列式键盘
在设计键盘接口时，解决以下几个问题：
1)开关状态的可靠输入 开关状态的可靠输入——可设计硬件去抖动电路 硬件去抖动电路 开关状态的可靠输入 硬件去抖动 (RS触发器或单稳态电路）或软件去抖动 触发器或单稳态电路） 去抖动。 触发器或单稳态电路 去抖动 2)键盘状态的监测方法 键盘状态的监测方法——中断方式还是查询方 键盘状态的监测方法 式，不要漏检。 3)键盘编码方法：查出键号 键盘编码方法 4)键盘控制程序的编制 ：快速可靠的转向键处理程序 键盘控制程序的编制
1 2 3 4 5 6 7
1K
10µF +5V
使用8255扩展 的独立式键盘 扩展I/O的独立式键盘 图5-12 使用 扩展
5.5.2 行列式键盘
1．键盘工作原理
行列式键盘电路原理如图5-13所示。按键设置 行列式键盘 在行列式交点上，行列线分别连接到按键开 关的两端。当行线通过上拉电阻接+5伏时， 被钳位在高电平状态。 键盘中有无按键按下是由列线送入全扫描字、 行线读入行线状态来判断的。键盘中哪一个 键盘中哪一个 键按下可由列线逐列置低电平后， 键按下可由列线逐列置低电平后 ， 检查行输 入状态来判断。 入状态来判断。
第5章 MCS–51单片机的接口与应用 99页 5.8M
(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5.4(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。
第5章 MCS–51单片机的接口与应用 JNB ACC.2，K2 JNB ACC.3，K3 JNB ACC.4，K4 JNB ACC.5，K5 JNB ACC.6，K6 ；检测2号键是否按下，按下转 ；检测3号键是否按下，按下转 ；检测4号键是否按下，按下转 ；检测5号键是否按下，按下转 ；检测6号键是否按下，按下转
；0号键功能程序
；0号键功能程序执行完返回 ；0号键功能程序
JMP START
……………………… PROM7： ……………………… JMP START …
；1号键功能程序执行完返回
；7号键功能程序 ；7号键功能程序执行完返回
第5章 MCS–51单片机的接口与应用
5.1.4 行列式键盘
行列式键盘又叫矩阵式键盘。用I/O口线组成行、列结构， 按键设置在行列的交点上。例如4×4的行列结构可组成16个键 的键盘。因此，在按键数量较多时，可以节省I/O口线。 1．行列式键盘的接口 行列式键盘的接口方法有许多，例如直接接口于单片机的 I/O口上；利用扩展的并行I/O接口；用串行口扩展并行I/O口接 口；利用一种可编程的键盘、显示接口芯片8279进行接口等。 其中，利用扩展的并行I/O接口方法方便灵活，在单片机应用系
MOVX @DPTR，A
MCS-51单片机的人机接口
1.2 LED显示接口
显示接口是应用系统实时自动地向操作人员提供必要状态信息 的手段和途径之一，能使操作人员及时地观察到系统的运行情 况和对操作命令的响应结果
基于运行环境、可靠性、体积、功耗、成本等综合因素考虑， 发光二极管LED和数码管使用最为广泛，LCD以其显示信息丰 富也有较多应用
1.2.1 单个LED接口
所有情况
行反转法
可加快按键的识别速度 行线和列线所连接的并行端口都应是双向端口 先让连接行线的并行口工作在输出方式，让连接列线的并行口
工作在输入方式。通过程序向行线上全部送0，然后读入所有列 线的值。若有某键按下，必定某位列线值为0 之后，程序重新设置两个并行口的数据传输方向，并将刚才读 得的列线数据从列线所接并行口输出，然后读入所有行线的值
会自动增1或减1
状态标志位：指示LCD是否忙 光标/闪烁控制：用于控制光标是否显示和闪烁频率
1.3.2 LCD模块的CPU接口
LCD模块引线定义
引线号
符号
1 2 3 4 5 6 7～14
VSS VDD VEE RS R/W# E DB0~DB7
名称
功能
地 电源 液晶驱动电压 寄存器选择 读/写选择 片选
单片机原理与应用
人机接口
要了解系统的运行状态、适时干预系统处理过程 最常见的人机接口是键盘和显示器
键盘和显示电路通常由开发人员自行设计
1.1 键盘接口
利用按键可以向单片机输入数据和命令、选择系统功能 是人工操作介入单片机程序运行的主要手段 一组按键称为键盘 硬件上需要解决键盘与单片机的接口电路 软件则要实现对不同按键输入的识别解释功能
动态显示
将所有的段选线并联在一起，由一个8位输出口控制，而每位的 共阴极或共阳极点分别由单独的I/O口线控制
单片机第7章 MCS-51单片机接口技术1
8D
LE OE
8Q
A0-A7
OE A8-A12
CE
单ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机
锁存器 74LS373
E2PROM 2864A
51单片机能提供16条地址线，可扩展64K字节的 ROM。可以用一片E2PROM，也可以用多片E2PROM
1、地址锁存器的使用 一般要用P0口输出地址的低8位，而P0又承 担输出、输入数据的任务，因此要根据需要在 P0口和外接芯片地址线引脚之间加一个地址锁 存器。
/RD、/WR:信号在执行MOVX指令时自动产生(“0”电 平)
系统扩展的主要方面：
外部程序存储器(ROM)扩展：
外部数据存储器(RAM)的扩展：
外部中断源的扩展：（已讲过） I/O接口的扩展：
程序存储器 2864A 的扩展：
D0-D7
P0.0-P0.7
ALE EA PSEN P2.0-P2.4
U3
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OE LE 74LS373 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 2 5 6 9 12 15 16 19 9 10 11 12 13 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2 20 26 27 22
U2
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 CE CS WE OE 6264 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 11 12 13 15 16 17 18 19 1 2 3 4 5 6 7 8
/EA: 引脚的电平高低由用户决定(/EA =1:自内而外 地访问ROM； /EA =0：仅访问外部ROM) ALE: 信号自动产生(晶振频率的1/6)。在访问外部存 储器时：ALE高电平期间，P0口→地址信息；在 低电平期间，P0口→数据信息。 /PSEN:在用MOVC指令访问外部程序存储器时自动产生 (外部程序存储器读信号,从片外程序存储器读 取指令或常数时，用于命令外部程序存储器做 输出动作，即：存储器输出允许信号)
第八章MCS-51单片机的人机界面接口技术
单片机应用技术
8.1.1 LED显示器接口
I/O口段选控制
a b c d e f R dpa b c d e f R dp a b c d e f R dp a b c d e f Rdp
编码键盘主要是用硬件来实现对按键的识别，键 盘接口电路能够由硬件逻辑自动提供与键对应的编码。 此外，编码键盘一般还具有去抖动和多键、窜键保护 电路。 这种键盘使用方便，但需要较多的硬件，价格 较贵，一般的单片机应用系统较少采用。
单片机应用技术
8.2 键盘及其接口 1． 按键的分类 非编码键盘的接口电路只是简单地提供按键的 行列矩阵，对按键的识别、编码、去抖动等工作均 由软件完成。由于其经济实用，因此常应用于单片 机系统中。下面将重点介绍非编码键盘。
单片机应用技术
3）动态扫描程序 设DISBUF中的信息为“P89C51”，可由下列程 序在显示器上显示“P89C51”： LOOP1: LCALL DISPLAY ；调用显示子程序 LJMP LOOP1 ； 循环 DISPLAY: MOV R0，#70H ；R0指向DISBUF首 ;地址 MOV R3，#01H ； 右起第1个LED ;的选择字 NEXT： MOV A，#00H ； 取位选控制字为全灭 MOV DPTR，#0EFFFH ；取位选控制口 ;地址 MOVX @DPTR，A ； 瞬时关显示器 MOV A，@R0 ；从DISBUF中取出字符
?硬件译码器led显示器接口如图86所示?软件译码led显示器接口如图8788所示单片机应用技术图86利用硬件译码器的七段led接口电路单片机应用技术图87通过8155扩展io口控制的8位led动态显示接口单片机应用技术图88动态显示子程序流程图返回本节单片机应用技术82键盘及其接口1
MCS-51单片机IO口详解
MCS-51单片机IO口详解单片机I O口结构及上拉电阻MCS-51有4组8位I/O口：P0、P1、P2和P3口，P1、P2和P3为准双向口，P0口则为双向三态输入输出口，下面我们分别介绍这几个口线。
一、P0口和P2口图1和图2为P0口和P2口其中一位的电路图。
由图可见，电路中包含一个数据输出锁存器（D触发器）和两个三态数据输入缓冲器，另外还有一个数据输出的驱动（T1和T2）和控制电路。
这两组口线用来作为CPU与外部数据存储器、外部程序存储器和I/O扩展口，而不能象P1、P3直接用作输出口。
它们一起可以作为外部地址总线，P0口身兼两职，既可作为地址总线，也可作为数据总线。
图1单片机P0口内部一位结构图图2 单片机P0口内部一位结构图P2口作为外部数据存储器或程序存储器的地址总线的高8位输出口AB8-AB15，P0口由ALE 选通作为地址总线的低8位输出口AB0-AB7。
外部的程序存储器由PSEN信号选通，数据存储器则由WR和RD 读写信号选通，因为2^16=64k，所以MCS-51最大可外接64kB的程序存储器和数据存储器。
二、P1口图3为P1口其中一位的电路图，P1口为8位准双向口，每一位均可单独定义为输入或输出口，当作为输入口时，1写入锁存器，Q(非)=0，T2截止，内上拉电阻将电位拉至"1"，此时该口输出为1，当0写入锁存器，Q(非)=1,T2导通，输出则为0。
Newbuff图3 单片机P2口内部一位结构图作为输入口时，锁存器置1，Q(非)=0，T2截止，此时该位既可以把外部电路拉成低电平，也可由内部上拉电阻拉成高电平，正因为这个原因，所以P1口常称为准双向口。
需要说明的是，作为输入口使用时，有两种情况:1.首先是读锁存器的内容，进行处理后再写到锁存器中，这种操作即读—修改—写操作，象JBC(逻辑判断)、CPL(取反)、INC(递增)、DEC(递减)、ANL(与逻辑)和ORL(逻辑或)指令均属于这类操作。
7 MCS-51单片机人机界面接口技术
7MCS-51单片机的人机界面接口技术7.1 键盘及其接口7.2 显示器接口7.3 8279可编程键盘／显示接口芯片7.4 打印机接口7.1 键盘及其接口7.1.1 概述7.1.2 独立式键盘接口7.1.3 行列式键盘7.1.1 概述键盘是由若干按键组成的开关矩阵，它是微型计算机最常用的输入设备，用户可以通过键盘向计算机输入指令、地址和数据。
一般单片机系统中采用非编码键盘，非编码键盘是由软件来识别键盘上的闭合键，它具有结构简单，使用灵活等特点，因此被广泛应用于单片机系统。
按键开关的抖动问题组成键盘的按键有触点式和非触点式两种，单片机中应用的一般是由机械触点构成的。
如图7－1所示。
由于按键是机械触点，当机械触点断开、闭合时，会有抖动，P1.0输入端的波形如图7－2所示。
常用去抖动方法：（1）硬件方法增加去抖动电路。
（2）软件方法采用软件延时(10ms)躲过抖动7.1.2 独立式键盘接口独立式按键是指直接用I/O口线构成的单个按键电路。
每根I/O口线上按键的工作状态不会影响其他I/O口线的工作状态。
独立式按键电路如图7－3所示。
7.1.3 行列式键盘1．键盘工作原理在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，行列式键盘电路原理如图7－4所示。
列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O 口(P1.4-P1.7)作为输出端，而列线所接的I/O口(P1.0-P1.3)则作为输入。
当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表无键按下。
行线输出是低电平时，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读输入线的状态就可得知是否有键按下了。
2．键盘扫描方式行扫描法行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法。
(1)判断键盘中有无键按下将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。
只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。
第7章 MCS-51系列单片机接口技术
LED 数码管的显示方式有静态显示方式和动态显示方式两种。 1. 静态显示方式
静态显示方式是指当显示器显示某个字符时，相应的字段(发光二极管)一直导通或截
止，直到显示另一个字符为止。数码管工作在静态显示方式时，其公共端直接接地(共阴极)
或接电源(共阳极)。每位的字段选线(a～g，Dp)与一个 8 位的并行接口相连，要显示字符，
如图 7.5 所示接口电路的译码方式为软件译码，外部没有接硬件译码芯片。在编写显 示程序前，首先建立一个字段码表 TAB，在表中依次存入所能显示的字段码。然后在片内 RAM 中设置一个显示缓冲区(假设有 4 个数码管，显示缓冲区为 60H～63H)，显示缓冲区 中各单元分别对应各个位的数码管，当需要执行显示程序或要更新显示内容时，必须先向 显示缓冲区中写入要显示的内容，再调用显示子程序。
式，主要有红色和绿色，亮度强弱可分为超亮、高亮和普亮。数码管的正向压降一般为 1.5～
2V，额定电流为 10mA，最大电流为 40mA。
由显示数字或字符转换到相应字段码的方式称为译码方式。数码管是单片机的输出显
示器件，单片机要输出显示的数字或字符通常有两种译码
方式：硬件译码方式和软件译码方式。
硬件译码方式是指用专门的显示译码芯片来实现字符
同一时刻 4 个数码管可以显示不同的字符。
静态显示接口电路在位数较多时，电路比
较复杂。如 N 位静态显示器要求有 N×8 根 I/O
接口线，占用 I/O 接口线较多或者需要的接口
图 7.3 4 位数码管静态显示图
芯片较多，成本也较高。因而在实际应用中常
常采用动态显示方式。
2．动态显示方式
LED 动态显示是将所有数码管的字段选线(a～g，Dp)都并接在一起，接到一个 8 位的 I/O 接口上，每个数码管的公共端(称为位线)分别由相应的 I/O 接口线控制，图 7.4 是一个 8 位数码管动态显示图。
MCS-51单片机第七章 人机交互通道配置及其接口技术
描完。
要注意的两个问题：
1.字型码通常通过查表指令MOVC来求得.
2.换位显示时通Be常ijin要g In加sti一tute段of程Pe序tro-使che所mi有cal的TecLhEnDol全ogy灭.
动态显示程序流程图
采用动态扫描方式依次循环点亮各位数码管，构成
多位动态数码管显示电路。
1
开始
指向段选口，送字型码
DJNZ R2，$
DJNZ R1，AGAIN ；2μs
NOP
；1μs
NOP
；1μs
NOP
；1μs
NOP
；1μs
NOP
；1μs
RET
；2μs
END
；2μs×48 ×10
Beijing Institute of Petro-chemical Technology
7.2.2 LED数码管及其应用
共阳极
共阴极
7.2.2 LED数码管及其应用
显示0～9程序
DELAY: MOV R7, #10
ORG 0000H
MAIN : MOV R0, #0
MOV R4, #10
;存要显示的数 ;存循环次数
DEL0: MOV R6, #200 DEL1: MOV R5, #250 DEL2: DJNZ R5, DEL2
…
WTAB： DB 3FH，06H，5BH
…
P1.0～1.7 MCS-51
aa
bf
b
g
he
c
dh
；指向字形码表首地址 ；取显示缓冲区中数据 ；查表显示译码 ；输出显示
；字形码表
COM
Beijing Institute of Petro-chemical Technology
MCS-51单片机原理及接口技术
2 5 6 9 12 15 16 19
19 18 9 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8
1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q
MCS-51
A 1 3 2 74LS32
RD WR PSEN ALE/P TXD RXD
74LS273引脚封装图 引脚封装图
MCS-51与74LS273的接口电路图 与 的接口电路图
ห้องสมุดไป่ตู้
4.3.1简单I/O接口芯片的扩展 4.3.1简单I/O接口芯片的扩展 简单I/O
简单的I/O口扩展通常是采用 电路锁存器、 简单的 口扩展通常是采用TTL或CMOS电路锁存器、三 口扩展通常是采用 或 电路锁存器 态门等作为扩展芯片（ 态门等作为扩展芯片（74LS244、74LS245、74LS273、 、 、 、 74LS373、 74LS377等 ） ， 通过P0口来实现扩展的一种 、 等 通过 口来实现扩展的一种 方案。它具有电路简单、成本低、配置灵活的特点。 方案。它具有电路简单、成本低、配置灵活的特点。 简单的I/O口扩展主要包括： 简单的 口扩展主要包括： 口扩展主要包括 缓冲器扩展输入口（三态门： 缓冲器扩展输入口（三态门： 74LS244、74LS245等） 、 等 锁存器扩展输出口（锁存器： 锁存器扩展输出口（锁存器： 74LS273、74LS373、 、 、 74LS377等） 等
4.3 输入 输出接口扩展 输入/输出接口扩展
• MCS-51系列单片机内部有4个双向的8位并行I/O端 MCS-51系列单片机内部有4个双向的8位并行I/O端 系列单片机内部有 I/O P0、P1、P2和P3口 口：P0、P1、P2和P3口。 • 在实际的应用系统中，P0口分时地作为低8位地址 在实际的应用系统中，P0口分时地作为低 口分时地作为低8 线和数据线，P2口作为高 位地址线。这时，P0口 口作为高8 线和数据线，P2口作为高8位地址线。这时，P0口 和部分或全部的P2口无法再作通用I/O P2口无法再作通用I/O口 和部分或全部的P2口无法再作通用I/O口。 • P3口的一些口线首先要满足第二功能的要求。这 P3口的一些口线首先要满足第二功能的要求 口的一些口线首先要满足第二功能的要求。 时就需要进行单片机I/O口的扩展。 I/O口的扩展 时就需要进行单片机I/O口的扩展。 常用的I/O扩展有以下两种形式： I/O扩展有以下两种形式 常用的I/O扩展有以下两种形式： 简单I/O I/O接口芯片的扩展 简单I/O接口芯片的扩展 可编程I/O接口电路的扩展 可编程I/O接口电路的扩展 I/O
MCS-51单片机原理及接口技术
行口和并行口的Βιβλιοθήκη 作原理1行口工作原理
行口模式由基地址和数据地址两部分组成，可以实现通过行口进行数据存储和读 取等操作。
2
并口工作原理
并口的数据线被分成了8个，可实时地读取外设的数据，并通过并口把数据传送 到主机。
通信协议和通信方法
IIC通信
基于I2C总线的通信协议，实 现微处理器模块和外设器件 之间的数据交互。
SPI通信
序列外围设备接口，提供基 于主机/从机模型的高速通信 解决方案
UART通信
通用异步收发传输，通过 UART通信模块，进行串口通 信和控制
中断和定时器中断
1
软件中断和硬件中断
2
硬件中断源包括端口IO中断、定时器中
断、ADC中断等。而软件中断源通常是
外设模块。
3
中断屏蔽和优先级
中断请求可以通过设置中断优先级中断 屏蔽，防止干扰正在执行运算的程序。
定时器中断和计数器中断
循环计算器产生中断，定时器定时时间 可通过计数器控制。
自动重装载定时器和PWM
自动重装载定时器
可以通过自动重装载功能来实现循环和自动控制。
PWM
利用外设定时器和计数器模块实现的一种调节输出 波形占空比的技术
电源管理和降功耗设计
单片机的电源管理系统可以进行待机和休眠模式控制、可伸缩电压的选择、低功耗的时钟系统架构、硬件清除 等相关控制操作。
总结与展望
MCS-51单片机广泛应用于各种领域，包括家电、电力、汽车、医疗和军事等。 随着技术的发展，相信单片机的应用领域会更加广泛。
MCS-51单片机原理及接 口技术
MCS-51单片机是一种高性能、低成本的微型计算机，具有占用空间小、功耗 低、可靠性高等特点。本次演讲将深入探讨其原理、接口技术等内容。
MCS-51单片机IO口详解
MCS-51单片机IO口详解单片机I O口结构及上拉电阻MCS-51有4组8位I/O口：P0、P1、P2和P3口，P1、P2和P3为准双向口，P0口则为双向三态输入输出口，下面我们分别介绍这几个口线。
一、P0口和P2口图1和图2为P0口和P2口其中一位的电路图。
由图可见，电路中包含一个数据输出锁存器（D触发器）和两个三态数据输入缓冲器，另外还有一个数据输出的驱动（T1和T2）和控制电路。
这两组口线用来作为CPU与外部数据存储器、外部程序存储器和I/O扩展口，而不能象P1、P3直接用作输出口。
它们一起可以作为外部地址总线，P0口身兼两职，既可作为地址总线，也可作为数据总线。
图1单片机P0口内部一位结构图图2 单片机P0口内部一位结构图P2口作为外部数据存储器或程序存储器的地址总线的高8位输出口AB8-AB15，P0口由ALE 选通作为地址总线的低8位输出口AB0-AB7。
外部的程序存储器由PSEN信号选通，数据存储器则由WR和RD 读写信号选通，因为2^16=64k，所以MCS-51最大可外接64kB的程序存储器和数据存储器。
二、P1口图3为P1口其中一位的电路图，P1口为8位准双向口，每一位均可单独定义为输入或输出口，当作为输入口时，1写入锁存器，Q(非)=0，T2截止，内上拉电阻将电位拉至"1"，此时该口输出为1，当0写入锁存器，Q(非)=1,T2导通，输出则为0。
Newbuff图3 单片机P2口内部一位结构图作为输入口时，锁存器置1，Q(非)=0，T2截止，此时该位既可以把外部电路拉成低电平，也可由内部上拉电阻拉成高电平，正因为这个原因，所以P1口常称为准双向口。
需要说明的是，作为输入口使用时，有两种情况:1.首先是读锁存器的内容，进行处理后再写到锁存器中，这种操作即读—修改—写操作，象JBC(逻辑判断)、CPL(取反)、INC(递增)、DEC(递减)、ANL(与逻辑)和ORL(逻辑或)指令均属于这类操作。
第9章MCS-51单片机的接口技术
SETB ACC.3 ；是8-F键,则置第二列标志
KS137H单元
RET
；返回
9.1.2 显示接口技术
1．LED结构与显示方式 1) LED显示器结构与原理 ❖LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件， 也称数码管。 ❖ 在单片机应用系统中通常使用的是七段LED。 这种显示块有共阴极与共阳极两种，如图9-6。 通常的七段LED 显示块中有八个发光二极管，其 中七个发光二极管构成字形“8”；一个发光二 极管构成小数点的“· ”。七段发光二极管，再 加上小数点位，共计8段，因此提供给LED显示器 的字形数据正好一个字节。其对应关系如下：
❖
❖
图9-7 N位LED显示器
LED显示器有静态显示和动态显示两种方式： LED静态显示方式:当显示器显示某一字符时， 相应段的发光二极管恒定地导通或截止，并且显 示器的各位可同时显示。 静态显示较小的驱动电流能得到较高的显示亮度。 在静态显示方式下，共阴极或共阳极连接在一起 接地或+5V；每位的段选线（a—dp）分别与一 个8位并行口相连。（如图9-8所示） 由于每一位由一个8位输出口控制段选码，故在 同一时间里，各位可同时显示。 N位静态显示器要求有N*8根I/O口线，占用 I/O口线资源较多。故在位数较多时往往不采用 静态显示，而是采用动态显示方式。
图9-3 独立式键盘结构
❖ Start：MOV P1,#0FFH；置I/O口为输入方式 ❖ MOV A，P1 ；读入键状态
❖ CPL A ❖ JZ Start ；无键按下，则返回 ❖ JB ACC.0，FUN0 ；0号键按下转 ❖ JB ACC.1，FUN1 ；1号键按下转 ❖ JB ACC.2，FUN2 ；2号键按下转 ❖ JB ACC.3，FUN3 ；3号键按下转 ❖ JB ACC.4，FUN4 ；4号键按下转 ❖ JB ACC.5，FUN5 ；5号键按下转 ❖ JB ACC.6，FUN6 ；6号键按下转
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Y
图
输入键号
A
返回
-
图 8
6 定 时 扫 描 方 式 程 序 框 图
-
图 8
7 中 断 方 式 键 盘 接 口
3．键盘扫描方式 扫描法：在判定有键按下后逐列（或逐行）置 低电平，同时读入行（或列）的状态，如果行 （或列）的状态出现非全1状态，这时0状态的行、 列交点的键就是所按下的键。特点是逐列（或逐 行）扫描查询。这时相应行（或列）应有上拉电 阻接高电平。 反转法：只要经过两个步骤就可获得键值。反 转法原理如图8-8所示。
l 硬件译码器LED显示器接口（如图8-14所示） l 软件译码LED显示器接口（如图8-15 ~8-16所 示）
图8-14 利用硬件译码器的七段LED接口电路
图8-15 通过8155扩展I/O口控制的 8位LED动态显示接口
-
图 8 16 动 态 显 示 子 程 序 流 程 图
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8.2.2 LCD显示器接口
电路。每根I/O口线上按键的工作状态不会影响 其他I/O口线的工作状态。独立式按键电路如图 8-1所示。 2．独立式按键的软件结构
包括按键查询、键功能程序转移。FP0～FP7 为功能程序入口地址标号，PROM0～PROM7分 别为每个按键的功能程序。
图8-2为使用扩展I/O的独立式按键电路，按键 数量可多可少。
a b c d e f Rdpa b c d e f Rdp a b c d e f Rdp a b c d e f Rdp a b c d e f Rdp
…
3.8
3.8
3.8
3.1 N位LED显示器
I/O（1）
I/O（2）
I/O（3）
I/O（4）
GND/+5V
GND/+5V
GND/+5V
GND/+5V
GND/+5V
图8-12 四位静态LED显示器电路
I/O（1）
D7
D6
D5
D4
D3
I/O（2）
D2
D1
D0
图8-13 八位LED动态显示器电路
3．LED显示器接口实例 从LED显示器的原理可知，为了显示字母与数
字，必须最终转换成相应的段选码。这种转换可 以通过硬件译码器或软件进行译码。
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8.2.1 LED显示器接口
1．LED显示器结构与原理 LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器
件。 在微机应用系统中通常使用的是七段LED。这
种显示块有共阴极与共阳极两种，如图8-10所示。 七段显示块与微机接口非常容易。如表8-1所示。
（a）共阴极
（b）共阳极
（c）管脚配置
图8-10 七段LED显示块
表8-1 七段LED的段选码
2．LED显示器与显示方式 在 微 机 应 用 系 统 中 使 用 LED 显 示 块 构 成 N 位
LED显示器。图8-11是N位显示器的构成原理。 LED显示器有两种方式：
（1）LED静态显示方式（如图8-12所示） （2）LED动态显示方式（如图8-13所示）
I/O口段选控制
（a）线反转法第一步
（b）线反转法第二步
图8-8 线反转法原理
4．行列式键盘接口（如图8-9所示） 通用并行扩展I/O口键盘接口 8031串行I/O口扩展的键盘接口
图8-9 8031串行I/O口扩展的行列式键盘接口
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8.2 显示器接口
8.2.1 LED显示器接口 8.2.2 LCD显示器接口 8.2.3 典型键盘/显示器接口实例
（a）驱动回路；（b）真值表；（c）驱动波形
图8-18 静态驱动回路及波形
3．LCD接口实例 硬件接口电路：图8-19为六位液晶静态显示电
路。 典型显示子程序： 设显示缓冲区为 8031片内
RAM的22H～27H六个单元依次放置六位分离的 BCD码。
图8-19 六位LED静态显示电路
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8.2.3 典型键盘/显示器接口实例
键盘中有无按键按下是由列线送入全扫描字、 行线读入行线状态来判断的。键盘中哪一个键按 下可由列线逐列置低电平后，检查行输入状态来 判断。
图8-3 行列式键盘原理电路
2．键盘工作方式（如图8-4~8-7所示） 键盘的工作方式： 编程扫描方式、定时扫描方式、中断扫描方式
三种。 在键盘扫描子程序中完成下述几个功能。
8031
＋５Ｖ
+5V
8031
I/O
I/O
INT0
INT1 （ａ） 中断方式 图 8-1-1 独立式按键电路
（ｂ）查询方式
图8-1 独立式按键电路
P 2.7 ALE
8031 8 P0 WR RD
74LS 373
8
PA 0
CS PA1
8255 A0 A1
PA 2 PA 3 PA 4
D0 ~D 7
PA 5 PA 6
MCS-51单片机的人机界面接口 技术
在设计键盘接口时，解决以下几个问题： 开关状态的可靠输入——可设计硬件去抖动电 路或设计去抖动软件。 键盘状态的监测方法——中断方式还是查询方 式。 键盘编码方法。 键盘控制程序的编制。
8.1.1 独立式键盘接口
1．独立式按键结构 独立式按键是指直接用I/O口线构成的单个按键
1．LCD的基本结构及工作原理
图8-17 液晶显示器基本结构
2．LCD的驱动方式 静态驱动方式：静态驱动回路及波形如图8-18
所示，图中LCD表示某个液晶显示段。 时分割驱动电压平均化：当显示字段增多时，
为减少引出线和驱动回路数，需要采用时分割驱
动法。时分割驱动方式通常采用电压平均化法，
其占空比有1/2，1/8，1/11，1/16，1/32，1/64等， 偏比有1/2，1/3，1/4，1/5，1/7，1/9等。
WR PA7
RD RESET
GND
1K 10μF +5V
+5V 0
1
2 3 4 5 6
7
图8-2 使用8255扩展I/O的独立式键盘
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8.1.2 行列式键盘
1．键盘工作原理 行列式键盘电路原理如图8-3所示。按键设置在
行列式交点上，行列线分别连接到按键开关的两 端。当行线通过上拉电阻接+5伏时，被钳位在高 电平状态。
（1）判断键盘上有无键按下 （2）去键的机械抖动影响。 （3）求按下键的键号。 （4）键闭合一次仅进行一次键功能操作。
图8-4 8155扩展I/O口组成的行列式键盘
开始
有键闭合否？
Y
N
图
调用子程序延时6ms
8
-
5
调用子程序延时12ms
键
扫
N
有键闭合否？
描
Y
子
判断闭合键键号
栈
程
序
N
闭合键释放否？
框