《第8章AT89S51单片机输入输出外设接口.ppt

AT89S51单片机与输入/输出外设的接口 本章主要内容（本章学时6学时） 1. LED数码管动态显示接口设计 2. 矩阵式键盘接口设计 3. 液晶显示器使用初步 单片机典型应用系统组成 单片机典型应用系统组成 单片机系统组成 A/D接口：实现模拟信号的采集 并行A/D 串行A/D D/A接口：输出模拟量的控制信号 并行D/A 串行D/A 开关量输入输出：实现开关信号的检测和控制 步进电机、PWM控制的直流电机 开关量输出的传感器（如光电、霍尔传感器等） 通信接口：实现系统和外界（单片机或PC）的数据交换 RS-232C RS-485 人机界面：沟通用户和系统的渠道 键盘、显示 打印机 单片机应用系统实例 8.1. LED数码显示器的接口设计 数码管是如何显示出字符的 数码管静态显示 数码管动态显示原理 数码管显示电路与程序设计 单片机系统中常用的显示器有： 发光二极管LED(Light Emitting Diode)显示器、液晶LCD(Liquid Crystal Display)显示器、CRT显示器等。LED、LCD显示器有两种显示结构：段显示（7段、米字型等）和点阵显示（5×8、8×8点阵等）。 LED数码显示方式及电路 LED显示器工作方式有两种：静态显示方式和动态显示方式。静态显示的特点是每个数码管的段选必须接一个8位数据线来保持显示的字形码。当送入一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。这种方法的优点是占用CPU时间少，显示便于监测和控制。缺点是硬件电路比较复杂，成本较高。 8.1.1 动态显示方式 动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。动态显示的亮度比静态显示要差一些，所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的。 例8-1 8位数码管的软件扫描显示 程序设计 延时扫描 段选码，位选码，每送入一次后延时1ms，因人眼的视觉暂留时间为0.1s，所以每位显示的间隔不必超过20ms，并保持延时一段时间，造成视觉暂留效果。 定时器中断刷新显示 8.1.2 用SPI接口显示驱动芯片控制数码管多位显示 MAX7219/MAX7221是一种集成化的串行输入/输出共阴级显示驱动器件。它可以驱动8位7段数码管显示，也可以连接条形LED或8×8LED点阵屏。 采用MAX7219仅占用单片机的3只引脚，大大节省了动态刷新数码管程序对单片机资源的占用。是驱动数码管显示的最常用的IC器件。 MAX7219采用SPI接口和单片机相连接。 SPI总线串行扩展简介 SPI(Serial Peripheral Interface--串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。SPI有三个寄存器分别为：控制寄存器SPCR，状态寄存器SPSR，数据寄存器SPDR。外围设备包括FLASHRAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。 SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C总线要快，速度可达到几Mbps。 目前许多单片机都带有SPI接口，对于AT89S51单片机，由于不带SPI接口，SPI接口的实现，采用软件与I/O口结合来模拟SPI时序，对器件进行操作。 例8-2 用MAX7219 控制数码管显示 单片机多路键盘的扩展方法 并口键盘：每个IO口接一个按键，优点是编程简单可靠，可以中断方式使用，缺点是IO口占用过多。 矩阵键盘：将多个键盘接成行列交叉的形式，采用IO口分别控制行和列。 键盘扩展专用芯片（例如HD7279），单片机通过串口直接与该芯片通讯获取键值。 串转并扩展芯片扩展IO口。 （1）判断是否有键按下。 （2）识别是哪一个键按下。 （3）按下的按键对应的功能（键值处理程序）。 键盘设计中需要考虑的问题 解决办法：等待按键弹起 连击，会在一次按键中多次产生击键的效果，对于这类问题，在键盘编程中常采用等待按键释放的处理方法来消除连击，使得每次按键仅产生一次键的处理效果。这样就可以避免当某个按键还未松开时，键扫描程序和处理程序已执行多遍。 键盘设计中需要考虑的问题 消除按键抖动解决办法 延时10ms后等待按键稳定再次判断是否有键按下； 采用按键消抖电路； 专用键盘接口芯片含有按键自动去抖电路。 键盘设计中需要考虑的问题： 多键同时闭合 当有两个或多个键同时闭合时