《STM8S系列单片机原理与应用》课件第10章.ppt

第10章数字信号输入/输出接口电路

第10章数字信号输入/输出

接口电路

10.1开关信号的输入/输出方式

10.2 I/O资源及扩展

10.3STM8S与总线接口设备的连接

10.4简单显示驱动电路

10.5LED数码管及其显示驱动电路

10.6LCD模块显示驱动电路

10.7键盘电路

10.8光电耦合器件接口电路

10.9单片机与继电器接口电路

10.10电平转换电路

第10章数字信号输入/输出接口电路

10.1开关信号的输入/输出方式

开关信号包括脉冲信号、电平信号两类。在单片机

控制系统中，常采用下列方式实现开关信号的输入和输

出。

第10章数字信号输入/输出接口电路

1．直接解码输入/输出方式

在这种方式中，直接利用MCUI/O引脚输入/输出开关信

号，如图10-1(a)所示，其中Pxn、Pxm作为输入引脚，当按键

K1、K2断开时，Pxn、Pxm引脚为高电平；当K1、K2被按下

时，相应的引脚为低电平。对于可编程选择为带上拉输入方

式的I/O引脚(如STM8S系列芯片)，或内置了上拉电阻的I/O引

脚，不需要外接上拉电阻R1、R2。而对于CMOS输入结构的

I/O口，输入时I/O引脚处于悬空状态，如PIC16C系列MCU的

I/O端口，对于这类I/O引脚，作输入引脚使用时，必须外接

上拉电阻，使按键K1、K2不被按下时，输入引脚为高电平。

第10章数字信号输入/输出接口电路

在图10-1(a)中，Pyn、Pym作为输出引脚，驱动LED发

光二极管；Pzn也作为输出引脚，驱动蜂鸣器。如果MCU

I/O引脚驱动电流有限，则必须外接驱动器，如集电极开路

输出的7407、7406或小功率三极管等。

在直接编码输入/输出方式中，每一个I/O引脚仅能输

入或输出一个开关信号，各引脚相互独立，没有编码关系。

显然，I/O引脚利用率低，只适用于仅需输入或输出少量开

关信号的场合。

第10章数字信号输入/输出接口电路

2．编码输入/输出方式

在这种方式中，将若干条用途相同(均为输入或输出)

的I/O引脚组合在一起，按二进制编码后作输入或输出。

例如，对于n条输出引脚，经二进制译码器译码后，可以

控制2n个设备；对于2n个不同时有效的输入量，经编码

器与MCU连接时，也只需要n个引脚，如图10-1(b)所示。

显然，采用编码输入/输出时，MCUI/O引脚利用率最高，

但硬件开销大，在单片机控制系统中很少采用。

第10章数字信号输入/输出接口电路

3．矩阵输入/输出方式

在这种方式中，将MCUI/O引脚分成两组，用N条引脚

构成行线，M条引脚构成列线，行、列的交叉点就构成了所

需的N × M个检测点。显然，所需的I/O引脚数目为N + M，

而检测点总数达到了N × M个，如图10-1(c)所示。采用这种

方式，I/O引脚的利用率较高，硬件开销较少，因此得到了

广泛应用。

第10章数字信号输入/输出接口电路

图10-1开关信号输入/输出方式

第10章数字信号输入/输出接口电路

在矩阵编码方式中，如果行线、列线均定义为输出

状态，就可以输出N × M个开关量。当行、列线中有一

组为输出线，另一组为输入线时，就构成了N × M个输

入检测点，如矩阵键盘电路。

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10.2I/O资源及扩展

通过单片机芯片实现数字信号的输入处理和输出控制时，

必须了解以下问题：

(1)准确理解MCU各引脚的功能，确定可利用的I/O资源，

并做出尽可能合理的使用规划。

STM8S系列MCU芯片I/O引脚较多，所有I/O引脚均可编

程为上拉或悬空输入方式、OD或推挽输出方式，数字信号

输入/输出接口电路相对简单。唯一需要注意的是，48脚及以

下封装的STM8S系列芯片几乎所有的GPIO引脚均具有复用

功能—某一个内嵌外设输入或输出引脚，因此，当系统中需

要保留对应外设输入/输出功能时，必须保留对应的GPIO引

脚。

第10章数字信号输入/输出接口电路

(2)作输出控制信号线时，必须了解MCU复位期间

和复位后该引脚的电平状态。STM8S系列MCU芯片在复

位期间和复位后各I/O端口的状态，可参阅第2章有