《单片机原理与接口技术》第10章人机接口技术共15页文档
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单片机原理及其接口技术
PIC单片机系列
PIC单片机是一种基于精简指令集结构的8位单片机。 它采用哈佛结构，拥有独立的程序和数据总线，具有低功耗、高可靠性等优点。
PIC单片机适用于需要低成本、低功耗的嵌入式应用，如智能卡、医疗设备等领域。
04
单片机接口技术及应用案例
数字接口技术及应用案例
01
02
03
04
数字接口定义
数字接口是单片机与其他数字 设备之间进行数据传输的通道
通信接口分类
通信接口可分为串行通信接口和并行通信接 口。
并行通信接口应用案例
并行通信接口常用于与外部设备进行高速数 据传输。
05
单片机开发工具与调试方法
开发工具介绍及使用方法
01
02
03
硬件开发工具
包括单片机型号选择、开 发板设计、电路板制作等 。
单片机型号选择
根据项目需求选择合适的 单片机型号，如8051、 AVR、PIC等。
。
数字接口分类
数字接口可分为并行接口和串 行接口。
并行接口应用案例
并行接口可以同时传输多个数 据位，适用于高速数据传输。
串行接口应用案例
串行接口逐位传输数据，适用 于长距离和低成本的数据传输
。
模拟接口技术及应用案例
模拟接口定义
模拟接口是单片机与模拟设备之间进行数据 传输的通道。
模拟接口分类
模拟接口可分为模拟量输入和模拟量输出。
I/O接口
单片机通过I/O接口与外部设备进行通信，实现数据的输入和输出。I/O接口可以是并行或串行接口，根据具体应 用需求选择合适的接口方式。
03
常用单片机类型及特点
8051单片机系列
8051单片机是一种经典的8位单 片机，具有简单、可靠、稳定等
单片机原理与接口技术
单片机原理与接口技术
单片机是一种集成电路的形式，内部包含了中央处理器、存储器、输入输出接口以及各种时钟和定时器等功能模块。
它被广泛应用于各种电子设备中，可以完成各种计算、控制和通信等任务。
单片机的工作原理是通过执行存储在其内部存储器中的指令来完成各种操作。
当电源通电时，单片机会从特定的存储器地址开始执行指令，并根据指令的要求进行数据处理、存储、输入输出等操作。
单片机可以通过外部信号的输入和输出来与外部设备进行通信。
单片机的接口技术是指单片机与外部设备之间进行数据传输和控制的方法和技术。
常见的接口技术包括并行接口、串行接口、通信接口等。
并行接口可以同时传输多位数据，传输速度较快，常用于连接外部存储器等设备；串行接口逐位地传输数据，传输速度较慢，但可以节省引脚资源，常用于连接显示器、键盘等设备；通信接口常用于与其他设备进行数据交换，如串行通信接口、总线接口等。
单片机的接口技术多种多样，可以根据具体的应用需求选择合适的接口技术。
在设计单片机系统时，需要考虑接口技术的稳定性、可靠性、传输速度等因素，以确保系统的正常运行和性能优化。
同时，还需要合理规划接口引脚的分配和使用，避免冲突和干扰，确保接口电路的正常工作。
总的来说，单片机原理与接口技术是单片机系统设计中至关重
要的部分，对于实现各种功能和与外部设备通信至关重要。
了解和掌握单片机原理和接口技术，有助于提高系统的性能和稳定性，满足不同应用需求。
单片机接口技术ppt课件
；显示缓冲区首址送R0
STAR： MOV R0，#00H
；显示缓冲区清零
INC
R0
DJNZ R2，STAR
CLR
A
；累加器清零
注:其它子程序参考教材
4. 实训分析与总结
例5.4与本实训相比，二者均是秒表，但差别较大。前者采用发光 二极管显示，后者采用七段码LED〔俗称数码管〕，后者显示更直观； 前者计时采用软件延时，后者采用定时器中断，后者更准确；前者功 能单一，程序一旦开场运转，中间过程无法控制，后者功能齐全，可 随时启动、停顿、清零，后者智能化程度更高。综上所述，后者更适 用。
7.1 键盘接口
按键的特点及输入原理 独立式按键 矩阵式按键
按键的特点及输入原理
❖ 按键的分类：
❖
触点式：机械；无触点式：电气
❖ 键输入原理：
❖
经过按键的接通与断开，产生两种相反的逻
辑形状
❖ 低电平“0〞与高电平“1〞。
❖ 键功能的实现：
❖
对于一组键或一个键盘，需经过接口电路与
单片机相连。可采用查询或中断方式测试有无键按
键号送A
按键处理
3．实训程序
ORG 0000H AJMP MAIN
ORG 000BH
AJMP CONT
ห้องสมุดไป่ตู้
；◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇主程序◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇
；――――――――――初始化程序――――――――――――
MAIN： MOV TMOD，#61H ；置T0方式1定时，T1方式2计数
MOV TH0，#3CH
键按下/释放判别
KS： MOV MOV
口
MOV MOV CPL 有键按下
ANL RET
单片机接口技术 第十章全套PPT
12 R1OUT R1IN 13
8 3 7 2
9 R2OUT R2IN 8
6
1
MAX232
10.1.3.2 软件设计
通信约定：双方均采用8位数据位，一个停止位，波特率为110， 无奇偶校验方式。PC机发送数据采用查询方式，每发送完一个 元素后便等待8051将接收到的数据回传。若发送的数据和接收 到的数据相等，则串行通信正确，否则，通信有错误。8051采 取中断方式接收数据，使用方式1。
单片机接口技术(C51版)
第十章 通信编程
内容概述
主要介绍MCS-51单片机与PC机之间的双机通 信、MCS-51单片机的多机通信系统的硬件设计及 软件设计。
教学目标
1.了解MAX232的作用及引脚功能。 2.了解PC机串行口的引脚功能，设计单片机与PC机之间
双机通信的电路设计，并能编写单片机与PC机通信时 单片机与PC机的源程序。
主要介绍MCS-51单片机与PC机之间的双机通信、MCS-51单片机的多机通信系统的硬件设计及软件设计。
若SM2为1，则仅当接收到的第9位数据RB8为1时，数据才装入SBUF，置位RI，请求CPU对数据进行处理；
02H 从机软件设计-------初始化程序 请求从机向主机发送数据命令
ES=1;
//允许串口中断
教学体会
右表是PC机9脚串口的引脚定义。
图10-1-3 PC机串口DB-9引脚
10.1.3 单片机与PC机通信应用实例
10.1.3.1电路原理图
8051
1 C1+
Vs+ 2
5
3 C1-
Vs- 6
9
4 C2+
VCC 16
4
11
第十章人机对话接口
PC系列计算机键盘具有ASCII码编码键盘 的特征，键盘内部使用的单片机和接口芯片单 片机能够自动识别键的按下与释放 。
一、PC机中的人机输入接口（2）
2、鼠标接口
鼠标用以取代键盘中的光标键，使光标的 移动更为方便和快捷，所以鼠标是一种快速定 位器，图形化操作使鼠标超越了键盘，成为 PC机中使用率最高的输入设备。
当在平面上移动鼠标时，通过机械或光学 的办法把鼠标移动的距离和方向转换成两串脉 冲信号传送给主机，主机上的鼠标驱动程序将 脉冲个数转换成鼠标在水平、垂直方向上的位 移量，从而达到光标迅速移动的目的。
常用鼠标按结构划分可有机械式、光电式、 光机式三种。
二、PC机中的人机输出接口（1）
1、显示器
四、按钮开关与MCS-51接口技术
（1）
1、 设备作用：
常用于人-机对话中的各种命令。
2、 硬件接口：
可以经过74LS244与MCS-51系列单片机连接，处理方法同前；
也可以直接连接P1口等口线或中断输入线等。
在按钮开关的按
下与放开之时，常产
生如右图所示的抖动。
为了防止错误读
入，经常用与非门等
显示器用来显示字符、数据、图形、图像， 是PC系列计算机的最常用输出设备。按结构 形式的不同，可将他分成阴极射线管显示器 （CRT）和平板显示器两大类。
阴极射线管显示器（CRT）技术成熟、价 格低、寿命长，是最常用输出显示设备。
平板显示器按显示原理不同可以有液晶 （LCD）显示器、场致发光（EL）显示器、 等离子体（PDP）显示器、真空荧光（VFD） 显示器等几种。以LCD显示器最为常见。
三态缓冲器74LS244的硬件连接处理方法 与前面扳动开关时相同。
三、拨盘开关与MCS-51接口技术
一、PC机中的人机输入接口（2）
2、鼠标接口
鼠标用以取代键盘中的光标键，使光标的 移动更为方便和快捷，所以鼠标是一种快速定 位器，图形化操作使鼠标超越了键盘，成为 PC机中使用率最高的输入设备。
当在平面上移动鼠标时，通过机械或光学 的办法把鼠标移动的距离和方向转换成两串脉 冲信号传送给主机，主机上的鼠标驱动程序将 脉冲个数转换成鼠标在水平、垂直方向上的位 移量，从而达到光标迅速移动的目的。
常用鼠标按结构划分可有机械式、光电式、 光机式三种。
二、PC机中的人机输出接口（1）
1、显示器
四、按钮开关与MCS-51接口技术
（1）
1、 设备作用：
常用于人-机对话中的各种命令。
2、 硬件接口：
可以经过74LS244与MCS-51系列单片机连接，处理方法同前；
也可以直接连接P1口等口线或中断输入线等。
在按钮开关的按
下与放开之时，常产
生如右图所示的抖动。
为了防止错误读
入，经常用与非门等
显示器用来显示字符、数据、图形、图像， 是PC系列计算机的最常用输出设备。按结构 形式的不同，可将他分成阴极射线管显示器 （CRT）和平板显示器两大类。
阴极射线管显示器（CRT）技术成熟、价 格低、寿命长，是最常用输出显示设备。
平板显示器按显示原理不同可以有液晶 （LCD）显示器、场致发光（EL）显示器、 等离子体（PDP）显示器、真空荧光（VFD） 显示器等几种。以LCD显示器最为常见。
三态缓冲器74LS244的硬件连接处理方法 与前面扳动开关时相同。
三、拨盘开关与MCS-51接口技术
单片机原理和接口技术
单片机原理和接口技术单片机（Microcontroller）是一种集成电路芯片，内部包含了中央处理器（CPU）和其他外围设备，具有自身的存储器和输入输出接口。
它可以完成各种控制任务，是嵌入式系统中最常见的控制核心。
单片机原理和接口技术涵盖了单片机的工作原理、结构和功能以及单片机与外部设备之间的通信和连接方式。
本文将对单片机原理和接口技术进行详细介绍。
一、单片机原理1.1单片机的结构单片机的结构主要由CPU核心、存储器、输入输出（I/O）接口和时钟系统等组成。
-CPU核心：单片机的核心是中央处理器，负责执行指令、数据处理和控制任务。
常见的单片机核心有8位、16位和32位等。
-存储器：单片机的存储器包括程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。
ROM用于存储程序代码，而RAM用于存储中间数据和变量。
-I/O接口：I/O接口用于与外部设备进行通信。
根据单片机的不同型号，I/O接口可以包括通用I/O口、串口、并口、定时器、ADC/DAC等。
-时钟系统：时钟系统提供单片机工作的时钟信号。
单片机通常需要时钟信号来同步其内部操作。
1.2单片机的工作原理单片机的工作可以分为两个主要阶段：初始化阶段和执行阶段。
-初始化阶段：在该阶段，单片机进行初始化设置，包括设置时钟、配置I/O接口的功能和状态等。
-执行阶段：在该阶段，单片机根据程序存储器中的指令进行操作和控制。
它从程序存储器中读取指令、执行指令、处理数据、进行输入输出等。
单片机以指令为单位进行工作，每条指令由操作码和操作数组成。
根据指令的类型，单片机可以执行算术运算、逻辑运算、数据传输、控制跳转等操作。
1.3单片机的编程语言单片机可以使用汇编语言或高级语言进行编程。
汇编语言直接操作单片机的寄存器和硬件接口，效率较高但编写复杂。
高级语言可以通过函数调用和库函数简化编程，但效率相对较低。
二、单片机接口技术2.1通用I/O口通用I/O口是单片机最常见的接口类型，可以连接各种外部设备，如开关、LED灯、数码管等。
《人机接口技术》课件
虚拟现实技术：通过计算机 模拟产生三维空间，让用户 感觉身临其境
语音识别技术：通过语音识 别技术，用户可以通过语音
与虚拟世界进行交互
手势识别技术：通过手势识 别技术，用户可以通过手势
与虚拟世界进行交互
眼动追踪技术：通过眼动追 踪技术，用户可以通过眼睛
与虚拟世界进行交互
06
人机接口技术的发展趋 势与展望
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目录 /目录
01
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04
人机接口技术 的实现方法
02
人机接口技术 概述
05
人机接口技术 的应用案例
03
人机接口技术 的基本原理
06
人机接口技术 的发展趋势与 展望
01 添加章节标题
02 人机接口技术概述
人机接口技术的定义
人机接口技术是指人与计算机或其他设备之间的信息交换方式 包括输入设备和输出设备，如键盘、鼠标、显示器等 人机接口技术旨在提高人机交互的效率和舒适度 人机接口技术的发展与计算机技术的发展密切相关
手术机器人：如达芬奇手术机器人， 可以辅助医生进行高精度手术，提 高手术成功率
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远程医疗：通过人机接口技术，医 生可以远程为患者进行诊断和治疗， 提高医疗资源的利用率
康复训练：通过人机接口技术，可 以帮助患者进行康复训练，提高康 复效果。
人机接口技术在工业自动化领域的应用
制
智能监控：通 过智能监控技 术实现对智能 家居设备的安
全监控
智能照明：通 过智能照明技 术实现对智能 家居设备的照
明控制
智能家电：通 过智能家电技 术实现对智能 家居设备的智
语音识别技术：通过语音识 别技术，用户可以通过语音
与虚拟世界进行交互
手势识别技术：通过手势识 别技术，用户可以通过手势
与虚拟世界进行交互
眼动追踪技术：通过眼动追 踪技术，用户可以通过眼睛
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人机接口技术的发展趋 势与展望
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04
人机接口技术 的实现方法
02
人机接口技术 概述
05
人机接口技术 的应用案例
03
人机接口技术 的基本原理
06
人机接口技术 的发展趋势与 展望
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02 人机接口技术概述
人机接口技术的定义
人机接口技术是指人与计算机或其他设备之间的信息交换方式 包括输入设备和输出设备，如键盘、鼠标、显示器等 人机接口技术旨在提高人机交互的效率和舒适度 人机接口技术的发展与计算机技术的发展密切相关
手术机器人：如达芬奇手术机器人， 可以辅助医生进行高精度手术，提 高手术成功率
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远程医疗：通过人机接口技术，医 生可以远程为患者进行诊断和治疗， 提高医疗资源的利用率
康复训练：通过人机接口技术，可 以帮助患者进行康复训练，提高康 复效果。
人机接口技术在工业自动化领域的应用
制
智能监控：通 过智能监控技 术实现对智能 家居设备的安
全监控
智能照明：通 过智能照明技 术实现对智能 家居设备的照
明控制
智能家电：通 过智能家电技 术实现对智能 家居设备的智
单片机原理及接口技术(第三版)课件
单片机的模拟输入和输出
模拟输入
单片机可通过模拟输入接口读取 传感器信号、电压或电流等连续 变化的模拟量。
模拟输出
单片机可通过模拟输出接口控制 模拟设备，如音频放大器、电机 驱动器等。
温度传感器
温度传感器是常见的模拟输入设 备，用于测量环境温度。
协议与总线
协议
单片机与外部设备之间的通信通常需要遵循特定的 协议，如SPI、I2C和UART。
2
单片机的发展历程
单片机起源于20世纪70年代，经过几十年的发展，如今已成为电子领域的核心 技术之一。
3
单片机的应用领域
单片机广泛应用于各种领域，包括自动化控制、通信、医疗设备、智能家居等。
单片机的体系结构
核心部件
单片机的核心包括中央处理器 （CPU）、存储器和外设接口。
总线结构
总线是单片机内部各部件之间传 输数据和控制信号的通道。
总线
总线是连接单片机与外部设备的通信线路，如数据 总线、地址总线和控制总线。
单机的存储系统
1
存储器层次结构
单片机的存储器层次结构包括寄存器、缓存、内部存储器和外部存储器，用于存 储程序和数据。
2
存储器类型
常见的存储器类型包括只读存储器（ROM），随机访问存储器（RAM）和闪存。
3
存储器管理
单片机通过存储器管理单元（MMU）来管理和分配存储空间。
单片机的定时/计数功能
定时器
外设接口
单片机的外设接口包括并口、串 口、模拟输入与输出接口，以及 各种专用接口。
单片机的指令系统
指令集
单片机的指令集是其内部固 化的一组指令，用于完成特 定的计算和操作。
指令格式
单片机的指令格式通常包含 操作码、操作数和地址等字 段，用于描述指令的功能和 操作对象。
第十章 人机接口技术050410
JNB ACC.2,PROC2 ；查询键K3
JNB ACC.1,PROC1 ；查询键K2
JNB ACC.0,PROC0 ；查询键K1
RET
PROC3: CALL D20
由此可知，霍尔传感器的霍尔电势与控 制电流、磁场强度成正比。
第10章 人机接口技术
图10.9 霍尔效应原理图
第10章 人机接口技术
图10.10a是开关型霍尔传感器的结构框图，它由 霍尔元件、电压放大器、电压波形整形电、集电极开 路输出电路等部分组成。图10.10b是开关型霍尔传感 器的工作特性，由图可知，开关型霍尔传感器的工作 特性存在磁滞,B1点为工作点开状态的磁场强度成，B2 点为关状态的磁场强度。
第10章 人机接口技术
图10.9是霍尔效应原理图，一个半导体 簿片的两个端面通过控制电流I，并在簿片的 垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，那 么在垂直于电流I和磁场B的方向上会产生电 势U，称为霍尔电势。霍尔效应是由运动的 电荷受磁场中洛伦兹力的作用而产生的，霍 尔电势U可用下式表示：
U=RIB/d (V) 其中 R----霍尔常数(m3C) I----控制电流(A) B----磁场强度(T) d----半导体簿片的厚度(m) 可以表示为 U=KIB 其中 K=R/d
第10章 人机接口技术
图10.8是开关型霍尔传感器的应用。
图10.8 开关型霍尔传感器的应用原理图
第10章 人机接口技术
在图10.8中，霍尔传感器为开关型霍尔传 感器，在5V电压的作用下，外加一个磁场会在 霍尔传感器的3端输出一个电平信号。当开关型 霍尔传感器在固定电平的作用下，若外加一个 固定的磁场，则一个金属类物体接近或通过时， 会改变磁场对传感器的作用，随之改变它的输 出电平。若不外加一个固定磁场，而是一个带 永久磁钢的物体接近或通过，那么在磁场的作 用下，也会改变传感器的输出电平状态。因此， 当有一个金属物体或带磁钢的物体通过或接近 开关型霍尔传感器时，会引起输出电平的变化, 霍尔传感器的输出端与单片机的P1.0端口相连 接，单片机就会接收到一个开关信号。开关型 霍尔传感器同样可以应用于测量转速、计数、 物体的位置和有无的检测。
单片机原理与接口技术
单片机原理与接口技术单片机（Microcontroller）是一种集成了微处理器、存储器和各种输入输出设备的微型计算机系统，广泛应用于各种电子设备中。
单片机原理与接口技术是单片机领域中的重要知识，对于理解单片机工作原理、设计单片机系统以及进行单片机编程具有重要意义。
首先，我们来了解一下单片机的基本原理。
单片机通常由中央处理单元（CPU）、存储器、输入输出设备和定时计数器等组成。
其中，CPU是单片机的核心部分，负责执行指令和控制系统的运行；存储器用于存储程序和数据；输入输出设备用于与外部环境进行信息交换；定时计数器用于产生各种定时信号。
这些部件相互配合，共同完成单片机的各项功能。
在单片机系统中，各种外部设备需要通过接口与单片机进行连接。
接口技术是单片机应用中的关键环节，它涉及到单片机与外部设备之间的通信和数据交换。
常见的接口技术包括并行接口、串行接口、模拟接口和数字接口等。
通过这些接口，单片机可以与各种传感器、执行器、显示器、存储器等设备进行连接，实现对外部环境的监测和控制。
在单片机编程中，了解单片机的原理和接口技术是至关重要的。
通过对单片机的原理进行深入理解，可以更好地把握单片机的工作方式和特性，为编写高效的程序奠定基础。
同时，掌握各种接口技术可以帮助我们设计出更加灵活、可靠的单片机系统，满足不同应用场景的需求。
总之，单片机原理与接口技术是单片机领域中的重要知识，对于从事单片机开发和应用的工程师和技术人员来说，掌握这些知识至关重要。
通过深入学习和实践，我们可以更好地理解单片机的工作原理，设计出更加优秀的单片机系统，并编写出高效可靠的单片机程序，为各种电子设备的开发和应用提供强有力的支持。
希望本文对大家有所帮助，谢谢阅读！。
单片机原理与接口技术PPT教程
B
H
E0 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 A H
D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PSW
H
PS PT PX PT PX
B8
——
—
1100 BC BB BA B9 B8
IP
H ———
B0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 P3
H
EA
ES ET EX ET EX
1、算术／逻辑部件ALU 2、累加器A 3、寄存器B 4、程序状态字寄存器PSW
D7 D6 D5 D4
D3
D2 D1 D0
Cy AC F0 RS1 RS0 OV … P PSW
图2-2 程 序 状 态 字 PSW
CY（PSW.7）：进位标志位。在进行加法（或减 法）运算时，若运算结果最高位有进位或借位，则CY 自动置“1”，否则CY置“0”，在进行布尔操作运算时， CY（简称C）作为布尔处理器。
1.2 单片机的应用
单片机体积微小、可靠性高、价格低廉，应用范 围广泛。按其应用领域划分，主要有五个方面：
1.2.1 家用电器 1.2.2 智能卡 1.2.3 智能仪器仪表 1.2.4 网络与通讯 1.2.5 工业测控
1.3 单片机芯片简介
1.3.1 4位单片机 1.3.2 8位单片机 1.3.3 16位单片机
64K 4×8 位 URAT 3×16 7
Motorola
8XC51GB 8K
256B
64K
6×8 位
2URA T
3×16 15
6801
2K/4K 128/256B
64K
3×8 位 1×5 位
UART
3×16 位
单片机原理及接口技术讲义课件
汇编语言
编写指令的基本语言，直接对硬件操作。
C语言
高级语言，简化器
程序存储器
存储程序指令，包括ROM和Flash。
数据存储器
存储数据和变量，包括RAM和EEPROM。
单片机的时钟和定时器
1
时钟
提供计时和同步信号，驱动单片机工作。
2
定时器
用于产生精确的时间延迟或频率信号。
3
计数器
实现计数功能，用于计量或计算。
单片机的中断系统和异常处理
中断系统
允许对外部事件作出即时响应。
中断优先级
根据优先级确定中断处理顺序。
异常处理
处理程序中的错误和故障情况。
单片机的输入输出接口及其特点
输入接口
接收外部信号并将其转换为数字信号。
输出接口
将数字信号转换为外部可识别的信号。
单片机原理及接口技术讲 义课件
本课件将介绍单片机的工作原理、应用和各种接口技术。通过深入的了解， 您将能够为无限的创新提供坚实的基础。
单片机的概念及应用
单片机是一种集成电路，具有微处理器核心、存储器、输入输出接口和时钟电路。它被广泛应用于电子、通信、 工控等领域。
单片机的发展历程
1
第一代单片机
诞生于20世纪70年代，功能和存储容量有限。
2
第二代单片机
进入80年代，性能提升，存储容量加大。
3
第三代单片机
90年代末至今，集成度高，功能强大，应用广泛。
单片机的体系结构与工作原理
1 冯·诺依曼体系结构
采用存储程序控制，指令和数据共享存储器。
2 工作原理
通过解码指令，执行运算和控制，实现特定功能。
单片机的指令系统和编程方法
相关主题
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显示器。
这种显示器能显示的字符较少，形状有些失真，但控制简单，使用
方便。
2.LED点阵模块显示器
LED 点阵模块显示器是指由发光二极管排成一个n×m的点阵，每个
发光二极管构成点阵中的一个点。这种显示器显示的字形逼真，能显示
的字符比较多，但控制比较复杂。
常用的点阵模块显示器有7行5列、8行5列、8行8列等类型。
在这种显示方式下，每一个LED数码管显示器都需要一个8位的输出
下面介绍另一种常用的键盘接口方法——动态扫描法，动态扫描法
不仅可以扫描键阵，也可以实现显示，是目前应用十分广泛的一种方法。
【例10.3】 (见教材P212页)
（4）通过串行口扩展键盘接口
MCS-51 系列单片机的串行口与并行 I/O引脚配合可用来扩展键盘接
口。在使用串口扩展键盘接口时，还需用到串—并转换器件，例如使用
用的I/O口线也将增加。
（2）矩阵式键盘
矩阵式键盘是指由若干个按键组成的开关矩阵。
4行4列矩阵式键盘如图10-2所示。
这种键盘的优点是使用较少的I/O口线可以实现对较多键的控制。
图10-2 4行4列矩阵式键盘
2.按键的抖动处理
对于图10-2所示的键盘来说，如果Y1为低电平，按下和释放1号键的
过程中，X0上的电压波形如图10-3所示。
通过LED的电流决定了它的发光强度。
图10-10 LED点阵模块显示 字母“A”的情况
图10-11为单个LED的驱动接口电路。
10.2.2 LED数码管的显示与驱动
1.静态显示方式
静态显示方式是指当显示器显示某
一字符时，发光二极管的位选恒定地选中。 图10-11 单个LED的驱动接口电路
例如显示字符 “0” 时，显示器的a、b、c、d、e、f导通，g截止。
单个LED点阵显示器可以显示各种字母、数字和常用的符号。
图10-10为由7行5列共35个LED构成的显示器显示字母 “A” 的情况。
用多个点阵式LED模块显示器可以组成更大的
LED显示器，用于显示汉字、图形和表格。
3.LED的驱动接口
单个LED实际上是一个压降为1.2～1.5V的发光
二极管，相同型号的LED显示管的压降基本相同，
（接收线），另一组设置为输出线（扫描线）。
输入线的初值为全1，输出线的初值为全0。
当有键被按下时，输入线至少有一位为 0，说明该输入线上至少有
一个键闭合，并将输入线数据保存。
MCS-51单片机可以采取两种方法判断是否有键闭合，
一种方法是将所有输入线逻辑与后接MCS-51的外部中断输入，通过
中断法进行识别;
线处于何种状态，回送线都呈高电平。
当键盘上某一键闭合时，描可以采取以下方式:
（1）程序控制的随机方式。
（2）定时控制方式。
（3）中断方式。
2.键输入程序设计方法
对于非编码键盘而言，仅有键盘的接口电路是不够的，还需要编制
相应的键输入程序，实现对键盘输入内容的识别。
图10-3 键按下和释放时的行线电压波形
去除抖动可以采用硬件和软件两种方法。
硬件方法，就是在按键输入通道上加硬件去抖动电路，从根本上避
免电压抖动的产生。
软件方法，则采用时间延迟，躲过抖动，待电压稳定之后，再进行
状态输入。
由于人的按键速度与单片机的运行速度相比要慢很多，所以，软件
延时的方法从技术上完全可行，而且经济上更加实惠，因而被越来越多
串行输入、并行输出的74LS164芯片。
【例10.4】 (见教材P215页)
10.2 显示接口
10.2.1 LED显示与驱动
发光二极管简称 LED。
由LED组成的显示器，是单片机系统中常用的输出设备。
LED显示器件的种类很多，但都是由单个的LED发光二极管组成。
1.LED数码管显示器
如果要显示十进制或十六进制数字及某些简单字符，可选用数码管
线得出被按键的具体位置。
【例10.2】 (见教材P210页)
（3）动态扫描法矩阵式键盘接口
行反转法是一种有效的键盘接口方法，不仅节省I/O口线，编程实现
也较容易。在只需要扩展键阵的情况下是一种很好的方案。但是，多数
单片机应用系统中，不仅需要扩展键阵，同时还要扩展LED数码管显示器。
此时，行反转法将不能满足要求。
第10章 人机接口技术
10.1 键盘接口 10.2 显示接口
10.1 键盘接口
10.1.1 按键与去抖
1.键盘的分类
（1）独立连接式键盘
独立连接式键盘是一种最简单的键盘，
每个键独立地接入一根数据输入线，独立 连接式键盘如图10-1所示。
图10-1 4个独立按键
这种键盘的优点是结构简单，使用方便。但随着键数的增加，被占
通过对输入线的查询，可以识别每个按键的状态。
【例10.1】（见教材P208页）
（2）行反转法矩阵式键盘接口
如果在单片机系统中需要安排较多的按键时，通常把键排列成矩阵
形式，这样可以更合理地利用硬件资源。矩阵按键可以采用行反转法和
扫描法进行识别。
行反转法识别按键时采取以下步骤:
第一步 输出。将与键阵相连的两组I/O口线中的一组设置为输入线
另一种方法是逐条查询输入线是否出现低电平。
第二步 行反转。将原有输入线和输出线的功能互换,即扫描线设定
为输入，初值为全1; 接收线设定为输出，其初值为经第一步保存的值。
然后读取输入口的状态并保存。
第三步 判定。第一步保存值中为0的位只是被按下键所在的接收线;
第二步保存值中为0的位只是被按下键所在的扫描线; 根据扫描线和接收
地采用。
10.1.2 键盘接口
键盘接口的主要功能是对键盘上所按的键进行识别。
使用专用的硬件进行识别的键盘称为编码键盘；
使用软件进行识别的键盘称为非编码键盘。
1.键盘接口的工作原理
以如图10-2所示的4行4列的矩阵式键盘为例，图中键盘的行线X0～
X3通过电阻接+5V。
当键盘上没有键闭合时，所有的扫描线和回送线都断开，无论扫描
键输入程序的功能包括以下五部分:
（1）判断键盘上是否有键闭合
（2）去除键的机械抖动
（3）确定闭合键的物理位置
（4）得到闭合键的编号
（5）确保CPU对键的一次闭合仅作一次处理
3.键盘接口方式
（1）独立按键接口（静态方式）
在单片机系统中所需按键数量较少时，采用独立式键盘。这种键盘
结构简单，每个按键接单片机的一条I/O线，或接TTL扩展并行输入口，