单片机常用接口电路设计
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第9章 单片机常用接口 电路设计
章主要介绍单片机系统与外部设备 的接口电路，例如LED、LCD、点 阵、A/D和D/A等一些常用的外设接 口电路。
9.1 数码管显示器接口原理及应用 9.2 点阵显示原理及应用 9.3 LCD显示原理及应用 9.4 键盘接口原理及应用 9.5 串行A/D转换接口芯片TLC549 9.6 串行D/A转换接口芯片MAX517
9.1.8 实战练习
数码管为共阴极的，现有0123 4位数要显示，0 是最高位，3是最低位。注意：为了在以后程 序中能够使用现有程序，提高程序的可移植性， 本例对管脚的定义和函数名称都重新命名，以 实现与后面程序的统一。电路原理图参照图91。
9.2 点阵显示原理及应用
LED点阵显示屏是通过PC将要显示的汉字字模提取出来，并发给单 片机，然后显示在点阵屏上，主要适用于室内外汉字显示。
9.7 直流电机控制电路 9.8 步进电机的控制 9.9 红外遥控电路 习题
9.1 数码管显示器接口原理及应用
在单片机应用系统中，显示器是最常用的输出设备。常用的显示器 有：数码管(LED)、液晶显示器(LCD)和荧光屏显示器。其中以 数码管显示最便宜，而且它的配置灵活，与单片机接口简单，广 泛应用于单片机系统中。
9.1.4 知识总结——LED静态显示原理
静态显示就是当要显示某个数字时，可以通过给LED的数据引脚设置相应的高 低电平即可实现显示相应数据。
例如，一个4位静态显示电路，如图9-3所示。由于显示器中各位相互独立，而 且各位的显示字符完全取决于对应口的输出数据，如果数据不改变，那么显 示器的显示亮度将不会受影响，所以静态显示器的亮度都较高。但是从图93中可以看出它需要4个8位的数据总线，这对于单片机来说几乎占用了所有 的I/O端口，所以显示位数过多时，就不会采用静态显示这种方法。
9.3.1 案例介绍及知识要点 9.3.2 程序示例 9.3.3 知识总结——接口信号说明 9.3.4 知识总结——操作时序说明 9.3.5 知识总结——指令格式和指令功能 9.3.6 知识总结——液晶显示初始化过程
9.3.1 案例介绍及知识要点
图9-7是LCD显示器与80C51单片 机的接口图，图中LCD1602 的数据线与80C51的P0口相 连，RS与80C51的P2.0相连， R/W与80C51的P2.1相连。编 写程序，使在LCD显示器的 第1行、第4列开始显示 “Welcome to”，第二行、 第6列开始显示“sdut university”。
9.2.1 案例介绍及知识要点 9.2.2 程序示例 9.2.3 知识总结——硬件设计
9.2.1 案例介绍及知识要点
图9-5所示是LED 点阵的应用电路 图，功能是实现 循环显示数字 0～9。
– 了解点阵的驱动 方式。
– 了解开发板硬件 电路的的设计。
9.2.2 程序示例
源自文库
9.2.3 知识总结——硬件设计
9.1.1 案例介绍及知识要点1 9.1.2 程序示例1 9.1.3 知识总结——结构及显示原理 9.1.4 知识总结——LED静态显示原理 9.1.5 案例介绍及知识要点2 9.1.6 程序示例2 9.1.7 知识总结——LED动态显示原理 9.1.8 实战练习
9.1.1 案例介绍及知识要点1
编写程序，让数码管从0～F依次循环显示，时 间间隔为1s，电路原理图如图9-1所示。
9.1.5 案例介绍及知识要点2
编写程序，让开发板上的8位数码管先第0位显示 0，其他位不显示，然后第一位显示1，每次只 有一位数码管显示，按此顺序轮流显示到7， 时间间隔为1s，电路原理图参照图9-1。
– 在静态显示的基础上了解轮流显示的原理。 – 思考并总结动态显示原理。
9.1.6 程序示例2
– 了解数码管的基本结构和工作原理。 – 学会设计硬件驱动电路。 – 掌握静态显示的原理。
9.1.2 程序示例1 数码管显示电路
9.1.3 知识总结——结构及显示原理
LED显示器是单片机应 用系统中常用的显 示器件。它是由若 干个发光二极管组 成的，当发光二极 管导通时，相应的 一个点或一个笔画 发亮，控制不同组 合二极管导通，就 能显示出各种字符， 如表9-1所示。
本程序实现了8位数码管的轮流显示，思考一下 不难看出如果在这基础上调整延时参数，当延 时达到一个合适的值，即可实现让8位数码管 同时显示0～7，这就是所谓的动态显示。
9.1.7 知识总结——LED动态显示原理
所谓动态显示就是将要显示的数按显示数的顺序在各个数码管上一 位一位的显示，它利用人眼的驻留效应使人感觉不到是一位一位 显示的，而是一起显示的。4位动态显示的电路，如图9-4所示， 它将每个显示器的段代码连在一起，所以同样显示的是4位，但 是动态显示的段代码数据数却只要8根。动态显示时数码管的数 目还可以再扩展。
1．主要器件介绍 2．LED点阵块
9.3 LCD显示原理及应用
液晶显示器简称LCD，它是利用液晶经过处理后能改变光线的传输方向的 特性实现显示信息的。LCD具有体积小、重量轻、功耗极低，以及显示 内容丰富等特点，正广泛应用于便携式仪器仪表、智能仪器和消费类电 子产品等领域。
液晶显示是通过液晶显示模块实现的。液晶显示模块(LCD Module)是一种 将液晶显示器、控制器和驱动器装配在一起的组件。按其功能可分为3 类：笔段式液晶显示器、字符点阵式显示器和图形点阵式液晶显示器。 前两种可显示数字、字符和符号等，而图形点阵式显示器还可以显示汉 字和任意图形，达到图文并茂的效果。本书将只对应用广泛、使用比较 简单的字符型点阵式液晶显示器作介绍。
LED点阵显示屏按照显示的内容可以分为图文显示屏、图像显示屏 和视频显示屏。与图像显示屏相比，图文显示屏的特点就在于无 论是单色还是彩色显示屏都没有颜色上的灰度差别，因此图文显 示屏也就体现不出色彩的丰富性，而视频显示屏不仅能够显示运 动、清晰和全彩色的图像，还能够播放电视和计算机信号。虽然 这三者有一些区别，但它们最基础的显示控制原理都是相似的。
了解液晶显示模块的接口信号。 了解LCD1602液晶的的操作
章主要介绍单片机系统与外部设备 的接口电路，例如LED、LCD、点 阵、A/D和D/A等一些常用的外设接 口电路。
9.1 数码管显示器接口原理及应用 9.2 点阵显示原理及应用 9.3 LCD显示原理及应用 9.4 键盘接口原理及应用 9.5 串行A/D转换接口芯片TLC549 9.6 串行D/A转换接口芯片MAX517
9.1.8 实战练习
数码管为共阴极的，现有0123 4位数要显示，0 是最高位，3是最低位。注意：为了在以后程 序中能够使用现有程序，提高程序的可移植性， 本例对管脚的定义和函数名称都重新命名，以 实现与后面程序的统一。电路原理图参照图91。
9.2 点阵显示原理及应用
LED点阵显示屏是通过PC将要显示的汉字字模提取出来，并发给单 片机，然后显示在点阵屏上，主要适用于室内外汉字显示。
9.7 直流电机控制电路 9.8 步进电机的控制 9.9 红外遥控电路 习题
9.1 数码管显示器接口原理及应用
在单片机应用系统中，显示器是最常用的输出设备。常用的显示器 有：数码管(LED)、液晶显示器(LCD)和荧光屏显示器。其中以 数码管显示最便宜，而且它的配置灵活，与单片机接口简单，广 泛应用于单片机系统中。
9.1.4 知识总结——LED静态显示原理
静态显示就是当要显示某个数字时，可以通过给LED的数据引脚设置相应的高 低电平即可实现显示相应数据。
例如，一个4位静态显示电路，如图9-3所示。由于显示器中各位相互独立，而 且各位的显示字符完全取决于对应口的输出数据，如果数据不改变，那么显 示器的显示亮度将不会受影响，所以静态显示器的亮度都较高。但是从图93中可以看出它需要4个8位的数据总线，这对于单片机来说几乎占用了所有 的I/O端口，所以显示位数过多时，就不会采用静态显示这种方法。
9.3.1 案例介绍及知识要点 9.3.2 程序示例 9.3.3 知识总结——接口信号说明 9.3.4 知识总结——操作时序说明 9.3.5 知识总结——指令格式和指令功能 9.3.6 知识总结——液晶显示初始化过程
9.3.1 案例介绍及知识要点
图9-7是LCD显示器与80C51单片 机的接口图，图中LCD1602 的数据线与80C51的P0口相 连，RS与80C51的P2.0相连， R/W与80C51的P2.1相连。编 写程序，使在LCD显示器的 第1行、第4列开始显示 “Welcome to”，第二行、 第6列开始显示“sdut university”。
9.2.1 案例介绍及知识要点 9.2.2 程序示例 9.2.3 知识总结——硬件设计
9.2.1 案例介绍及知识要点
图9-5所示是LED 点阵的应用电路 图，功能是实现 循环显示数字 0～9。
– 了解点阵的驱动 方式。
– 了解开发板硬件 电路的的设计。
9.2.2 程序示例
源自文库
9.2.3 知识总结——硬件设计
9.1.1 案例介绍及知识要点1 9.1.2 程序示例1 9.1.3 知识总结——结构及显示原理 9.1.4 知识总结——LED静态显示原理 9.1.5 案例介绍及知识要点2 9.1.6 程序示例2 9.1.7 知识总结——LED动态显示原理 9.1.8 实战练习
9.1.1 案例介绍及知识要点1
编写程序，让数码管从0～F依次循环显示，时 间间隔为1s，电路原理图如图9-1所示。
9.1.5 案例介绍及知识要点2
编写程序，让开发板上的8位数码管先第0位显示 0，其他位不显示，然后第一位显示1，每次只 有一位数码管显示，按此顺序轮流显示到7， 时间间隔为1s，电路原理图参照图9-1。
– 在静态显示的基础上了解轮流显示的原理。 – 思考并总结动态显示原理。
9.1.6 程序示例2
– 了解数码管的基本结构和工作原理。 – 学会设计硬件驱动电路。 – 掌握静态显示的原理。
9.1.2 程序示例1 数码管显示电路
9.1.3 知识总结——结构及显示原理
LED显示器是单片机应 用系统中常用的显 示器件。它是由若 干个发光二极管组 成的，当发光二极 管导通时，相应的 一个点或一个笔画 发亮，控制不同组 合二极管导通，就 能显示出各种字符， 如表9-1所示。
本程序实现了8位数码管的轮流显示，思考一下 不难看出如果在这基础上调整延时参数，当延 时达到一个合适的值，即可实现让8位数码管 同时显示0～7，这就是所谓的动态显示。
9.1.7 知识总结——LED动态显示原理
所谓动态显示就是将要显示的数按显示数的顺序在各个数码管上一 位一位的显示，它利用人眼的驻留效应使人感觉不到是一位一位 显示的，而是一起显示的。4位动态显示的电路，如图9-4所示， 它将每个显示器的段代码连在一起，所以同样显示的是4位，但 是动态显示的段代码数据数却只要8根。动态显示时数码管的数 目还可以再扩展。
1．主要器件介绍 2．LED点阵块
9.3 LCD显示原理及应用
液晶显示器简称LCD，它是利用液晶经过处理后能改变光线的传输方向的 特性实现显示信息的。LCD具有体积小、重量轻、功耗极低，以及显示 内容丰富等特点，正广泛应用于便携式仪器仪表、智能仪器和消费类电 子产品等领域。
液晶显示是通过液晶显示模块实现的。液晶显示模块(LCD Module)是一种 将液晶显示器、控制器和驱动器装配在一起的组件。按其功能可分为3 类：笔段式液晶显示器、字符点阵式显示器和图形点阵式液晶显示器。 前两种可显示数字、字符和符号等，而图形点阵式显示器还可以显示汉 字和任意图形，达到图文并茂的效果。本书将只对应用广泛、使用比较 简单的字符型点阵式液晶显示器作介绍。
LED点阵显示屏按照显示的内容可以分为图文显示屏、图像显示屏 和视频显示屏。与图像显示屏相比，图文显示屏的特点就在于无 论是单色还是彩色显示屏都没有颜色上的灰度差别，因此图文显 示屏也就体现不出色彩的丰富性，而视频显示屏不仅能够显示运 动、清晰和全彩色的图像，还能够播放电视和计算机信号。虽然 这三者有一些区别，但它们最基础的显示控制原理都是相似的。
了解液晶显示模块的接口信号。 了解LCD1602液晶的的操作