单片机系统的接口课件.pptVIP

第8章单片机系统的接口

?单片机系统在应用中要与外界进行信息的交流，操作人员需通过输入装置对系统进行初始设置、输入数据和各种命令等。系统运行的状态和结果也需通过输出装置送出，以便操作人员观察、记录和存档。在工业过程的检测、控制应用中，单片机系统需对工业现场的数据进行检测，经过分析处理后相应决策信号也通过一定装置输出对工业现场进行控制。这些任务需由输入、输出装置来完成。常用于人机交往的输入、输出装置为键盘和显示器，而实现对工业现场进行信号转换的输入、输出器件为A/D和D/A转换器。本章主要讲述键盘、LED和LCD显示器，D/A和A/D转换器的接口原理和应用。

8.1键盘及接口电路在单片机应用系统中人们要对计算机进行简单设置或输入初始数据，这些任务主要由键盘来完成。

1.电路组成很多实际的应用系统均采用较少几个按键组成的非编码键盘，也称其为开关式键盘，或线性键盘，它们与单片机的连接如下图所示。每一个键对应P1口的一根口线，各键是相互独立的。当某个键按下时，该键所对应的口线的电位就由高变为低电平，CPU访问并查询所有接键口线，即可识别是哪一个键按下。该键盘常应用于仅有功能操作或利用校表方式修改数据的场合。当所用键数较多时，采用此方法占用I/O口线太多，引线也较多。

开关式键盘对于开关式键盘，因按键较少，其处理程序也很简单。

当按键数较多时，为节省I/O口线和减少引线，常将其按矩阵方式连接。比如，有16个按键的键盘，可将其按4×4的方式连接，即4根行线和4根列线，每个行线和列线交叉点处即为一个键位。4根行线接4根I/O口线，4根列线接4根I/O口线，共需要8根I/O口线，其连接形式如下图所示。

矩阵键盘连接形式

?对于矩阵结构的非编码键盘，通常采用扫描的方法，首先判别是否有键按下，然后去抖动，判别键位并产生相应的键值，其工作过程为：?第一步首先判别是否有键按下，将所有行线置成0电平，然后读取全部列值，若读入的列值全是1，则说明没有键按下，反之说明有键按下。?第二步去抖动，当判别到有键按下后，调延时子程序，执行后再进行判别，若仍有键按下则转下一步键识别，否则重新开始。?第三步键识别，当有键按下时，转入逐行扫描的方法来确定是哪一个键按下。

8.2显示及显示器接口单片机应用系统中，现场的工作状态和数据需实时的监测和观察，常用于观察的显示器主要有LED（发光二极管显示器）和LCD（液晶显示器）。

1、LED状态显示用LED作状态指示器具有电路简单，功耗低，寿命长，响应速度快等特点，而且LED还有红，黄，绿等多种颜色供选择。特别是LED的低功耗，长寿命特性正在逐渐取代传统上由白炽灯指示的场合，如交通灯，信号灯等。

2液晶显示器(LCD)在单片机中的应用LCD是一种功耗很小的显示器件，LCD的应用很广，简单如手表上的液晶显示器，复杂如笔记本电脑上的显示器等，都是用LCD。LCD从使用对象可分为专用型和通用型二种，专用型是厂家根据产品所显示的内容专门定做的LCD，显示内容的局限性较大，不能作为它用。而通用型则使用面较宽，一般可显示数字，字符，甚至汉字和图形等。

8.3A/D、D/A转换器与单片机的接口由于单片机所具有的许多独特优点，而面向控制的设计更使它特别适用于实时测控系统。但自然界中所测控的对象均是连续变化的物理量（如温度、压力、湿度、流量、速度等），欲用计算机处理则需将其变换成计算机能接受的数字量才能进行数字的加工和处理；完成这种转换任务的器件称为模/数（A/D）转换器。而将计算机输出的数字信号转换为被控对象能接受的模拟信号的器件称为数/模（D/A）转换器。

1.D/A转换器的基本原理D/A转换器的基本功能是将一个用二进制表示的数字量转换成相应的模拟量。实现这种转换的基本方法是对应二进制数的每一位，产生一个相应的电压（电流），而这个电压（电流）的大小则正比于相应的二进制的权。

2.A/D转换原理A/D转换器是测控系统中将模拟信号转换成数字信号的重要器件A/D转换的常用技术有：计数式A/D转换；逐次逼近型A/D；双积分式A/D；并行A/D、串/并行A/D转换及V/F变换等。

D/A转换器接口D/A转换原理n位数字量与模拟量的关系式：V=V/2n×D(V-参考电压)O集成D/A转换器REFREFDAC0832：8位双缓冲器结构的D/A转换器。RVER输入寄存器DAC寄存器8位DACD0～7IOUT1-VO+IOUT2PA0PA1AGND

DAC0832与单片机连接直通方式：输入寄存器和DAC寄存器共用一个地址，同时选通输出。双缓冲器方式：输入寄存器和DAC寄存器分配有各自的地址，可分别选通用同时输出多路模拟信号。

例：D/A转换程序，用DAC0832输出0～5V锯齿波，电路为直通方式。设V=