单片机技术及工程实践第5章课件.ppt

1、第第5 5章章 外围接口技术外围接口技术5.1 5.1 键盘接口键盘接口键盘的机械弹性开关在闭合或断开时如图所示键盘的机械弹性开关在闭合或断开时如图所示有持续有持续 5 510ms 10ms 的的抖动抖动才能稳定才能稳定(即闭合即闭合-断开断开交替变化交替变化).).必须消除按键抖动产生的影响必须消除按键抖动产生的影响,以以免造成重复识别免造成重复识别.11.1.消除按键抖动的硬件方法消除按键抖动的硬件方法 RSRS触发器去抖动电路触发器去抖动电路:按键按键S S位于位于A A处未按下处未按下时时,与非门与非门1 1输出为输出为1 1;键按下时在键按下时在B B处接触又处接触又弹开弹开,只要不

2、回到只要不回到A A点点,双稳态触发器状态不双稳态触发器状态不会改变会改变,输出波形保持为输出波形保持为0 0不会出现抖动不会出现抖动.22.2.消除按键抖动的软件方法消除按键抖动的软件方法 软件方法简单有效软件方法简单有效.一旦检测到按键一旦检测到按键闭合闭合或或释释放放后后,执行执行101020ms20ms 的延时子程序的延时子程序,待待抖动抖动结结束后再执行相应的按键处理程序束后再执行相应的按键处理程序.5.1.1 5.1.1 独立式键盘接口独立式键盘接口 每键占用一每键占用一条口线条口线,低低电电平接入有效平接入有效.P0P0口要加上口要加上拉电阻拉电阻,按键按键不多场合用不多场合用.

3、35.1.2 5.1.2 拨码盘接口拨码盘接口拨码盘属于静态开关拨码盘属于静态开关,适合作一次性预置输入适合作一次性预置输入.1.BCD1.BCD码拨码盘码拨码盘*10 10线拨码盘线拨码盘A A端接地端接地,但但0 09 9端占用端占用I/OI/O口线多口线多.*BCD BCD码拨码盘输入是码拨码盘输入是0 09,9,A A为输入控制线为输入控制线,输输 出是出是4 4条条84218421制制BCDBCD码码,与与A A接通代表十进制数接通代表十进制数.4右图右图3 3片拨码盘组成片拨码盘组成3 3位十进制拨码盘组位十进制拨码盘组(可按可按所需位数扩拼所需位数扩拼),),每盘有每盘有0 09

4、 9共共1010个挡位个挡位,与输与输入的十进制数字对应入的十进制数字对应,5 5个接点位于拨盘后方个接点位于拨盘后方.52.2.单片机与单片单片机与单片BCDBCD码拨盘的接口码拨盘的接口 *4 4位位I/OI/O口与口与BCDBCD码盘连接码盘连接,有正有正/负逻辑之分负逻辑之分.*A A端接端接高高电平电平,4,4位输出端经下拉电阻接地位输出端经下拉电阻接地,与与 A A接通的端口变高电平接通的端口变高电平,输出输出原码原码(正逻辑正逻辑).).*A A端接端接地地,4,4位输出端经上拉电阻接高电平位输出端经上拉电阻接高电平,与与 A A接通的端口变低电平接通的端口变低电平,输出输出反码

5、反码(负逻辑负逻辑).).63.3.单片机与多片单片机与多片BCDBCD码拨盘的接口码拨盘的接口 用分时复用方式读用分时复用方式读BCDBCD码数据以节省码数据以节省I/OI/O口线口线.电路电路(一一)7*各片码盘中码位相同的输出端各片码盘中码位相同的输出端 (例如例如8)8)分别分别 接同一个接同一个与非门与非门(例如例如1)1)的输入端的输入端.*与非门输入端与非门输入端数目数目 (或由门电路芯片的逻辑或由门电路芯片的逻辑 组合来提供组合来提供)应等于码盘应等于码盘片数片数.*P1.0 P1.0P1.3 P1.3 口所接收到的信号分别对应于口所接收到的信号分别对应于 单片拨码盘的单片拨码

6、盘的84218421码位码位.*P1.4P1.4P1.7P1.7口分别控制各片口分别控制各片BCDBCD码拨码盘的码拨码盘的 A A端端(低电平有效低电平有效).).*图中拨码盘预置数的输出为图中拨码盘预置数的输出为BCDBCD反码反码,再反相再反相.（1 1）多片）多片BCDBCD码拨码盘的接口电路码拨码盘的接口电路(一一)8（2 2）多片）多片BCDBCD码拨码盘的接口电路码拨码盘的接口电路(二二)码盘的码盘的A1A1和和A2A2端连接端连接,A3A3和和A4A4端连接端连接,由由P3.0P3.0口口直接直接或或反相反相控制控制,可轮流可轮流选通选通两组拨码盘两组拨码盘.9*P3.0P3.

7、00 0时时,A1,A1和和A2A2端选通端选通(低电平低电平),),P1.0 P1.0P1.3P1.3口读入口读入A1A1盘的盘的4 4位位BCDBCD码码(属反码属反码),),P1.4 P1.4P1.7P1.7口读入口读入A2A2盘的盘的4 4位位BCDBCD码码(属反码属反码).).*P3.0P3.01 1时时,A3,A3和和A4A4端选通端选通(低电平低电平),),P1.0 P1.0P1.3P1.3口读入口读入A3A3盘的盘的4 4位位BCDBCD码码(属反码属反码),),P1.4 P1.4P1.7P1.7口读入口读入A4A4盘的盘的4 4位位BCDBCD码码(属反码属反码).).两个

8、电路的差异两个电路的差异 ：电路电路(一一)用用8 8条条I/OI/O口线口线,2,2片片(双双4 4输入与非门输入与非门)和和1616个电阻个电阻.电路电路(一一)用用8 8条条I/OI/O口线口线,P3.0,P3.0口线口线,一个反相器一个反相器,16 16个二极管和个二极管和8 8个电阻个电阻.105.1.3 5.1.3 矩阵键盘扫描法矩阵键盘扫描法I/OI/O口组成键盘行线和列线口组成键盘行线和列线,适于按键较多场合适于按键较多场合.3 3行行4 4列为例列为例,列线经上拉列线经上拉电阻接电阻接+5V.+5V.键编号自定键编号自定.按键按下时按键按下时对应行线和对应行线和列线被列线被短

9、接短接.11扫描法识别按键流程：扫描法识别按键流程：1.1.查询有否键被按下查询有否键被按下(含去抖含去抖)全部行线送出全部行线送出0,0,读列线电平读列线电平.若有键按下若有键按下,读得的列线电读得的列线电 平必不全为平必不全为1.1.加入加入101020ms20ms延时去抖延时去抖,重新重新 判断判断,不全为不全为1 1确认有键按下确认有键按下.2.2.判断哪个键被按下判断哪个键被按下 P1.0P1.0P1.2P1.2口逐行送出口逐行送出0,0,读读 列线若全为列线若全为1,1,则键不在此行则键不在此行.若不全为若不全为1,1,按下的键必位于按下的键必位于 行线行线/列线为列线为0 0电平

10、电平的交点处的交点处.123.3.给按键赋值给按键赋值 (两种方式两种方式)(1)(1)直接赋值直接赋值:把行线和列线按二进制的组合赋值把行线和列线按二进制的组合赋值,组组 成的键值离散性大成的键值离散性大,采用穷举法逐个键值进行比较采用穷举法逐个键值进行比较.例如例如:“S8S8”和和“S9S9”的二进制组合键值分别如下的二进制组合键值分别如下.(2)(2)顺序赋值顺序赋值:按按“行线首键号列线编号行线首键号列线编号”的规则赋值的规则赋值,赋值结果与键号一致，便于散转指令的运用赋值结果与键号一致，便于散转指令的运用.行线首键号：行线首键号：8(P1.0),4(P1.1),0(P1.2)8(P

11、1.0),4(P1.1),0(P1.2)列线的编号：列线的编号：0(P1.3),1(P1.4),2(P1.5),3(P1.6)0(P1.3),1(P1.4),2(P1.5),3(P1.6)134.4.查询是否按键已释放查询是否按键已释放 (含延时去抖含延时去抖)赋予赋予“S8S8”键号的键值为键号的键值为：8 80 08 8；赋予赋予“S9S9”键号的键值为键号的键值为：8 81 19 9。提取键值后提取键值后,行线送出行线送出全全0 0(低电平低电平),),读入列线电平读入列线电平.若列线若列线全为全为1 1(高电平高电平),),表示按键已表示按键已释放释放,此时也需此时也需要加入要加入10

12、1020ms20ms延时去抖延时去抖,重新查询以确认按键已重新查询以确认按键已释放释放稳定稳定.否则继续否则继续查询查询直至按键释放稳定为止直至按键释放稳定为止.上述上述4 4个判断步骤个判断步骤,可组成完整的键盘扫描子程序供可组成完整的键盘扫描子程序供调用调用.如果按键数目较多如果按键数目较多,尤其对位于最后一行和最尤其对位于最后一行和最后一列的按键后一列的按键,需从头到尾多次数扫描才取得结果需从头到尾多次数扫描才取得结果.总结：总结：145.1.4 5.1.4 矩阵键盘反极法矩阵键盘反极法 (线反转法线反转法)不管按键所在行和列不管按键所在行和列,对键盘两次操作对键盘两次操作,就能获就能获

13、取键值取键值.图中连接的图中连接的P1P1口内部已有上拉电阻口内部已有上拉电阻.151.1.步骤步骤1 1a)a)图按键未按下图按键未按下,初始态时初始态时行线行线为为全全0 0而列线而列线为为全全1 1.读取列线的电平读取列线的电平,出现出现0 0的列属有键被的列属有键被按下按下.加入加入101020ms20ms延时去抖延时去抖,再读再读P1P1口判断口判断按键稳定按键稳定.例例:按下键按下键9 9,读读P1P1口为口为1110 10001110 1000.2.2.步骤步骤2 2b)b)图与步骤图与步骤1 1相反相反,列线列线送出送出全全0 0,读入行线电读入行线电平平,出现出现0 0的行线

14、属有键被按下的行线属有键被按下.加入延时去加入延时去抖抖101020ms20ms,再读再读P1P1口判断按键稳定口判断按键稳定.例：按例：按下键下键9 9,读读P1P1口为口为1000 01101000 0110.163.3.读数读数“或或”运算运算对步骤对步骤1 1和和2 2所得二进制数所得二进制数“或或”运算运算,得到键得到键值值.查键值功能表查键值功能表,执行相应操作执行相应操作.4.4.反极法的编程举例反极法的编程举例 (步骤步骤1 1和和2)2)KEY:MOV P1KEY:MOV P1，#0F8H#0F8H ；行线送出全行线送出全0 0 MOV A MOV A，P1 P1 ；读入列线

15、值读入列线值 ANL AANL A，#0F8H#0F8H ；比较原状态比较原状态17 CJNE A CJNE A，#0F8H#0F8H，KK1 KK1 ；判有否键按下判有否键按下 AJMP KEYAJMP KEYKK1:LCALL DLY KK1:LCALL DLY ；延时子程去抖延时子程去抖 MOV P1MOV P1，#0F8H#0F8H ；行线再送出全行线再送出全0 0 MOV A MOV A，P1 P1 ；再读入列线值再读入列线值 ANL AANL A，#0F8H#0F8H ；比较原状态比较原状态 CJNE ACJNE A，#0F8H#0F8H，KK2 KK2；键按下已稳定键按下已稳定

16、AJMP KEYAJMP KEYKK2:MOV R3KK2:MOV R3，A A ；记下行列口线值记下行列口线值 185.1.5 5.1.5 矩阵键盘位操作法矩阵键盘位操作法 (释放剩余口线释放剩余口线)3 34 4矩阵键盘扫描法和反极法都是按矩阵键盘扫描法和反极法都是按字节字节操作操作I/OI/O口口,P1,P1剩余剩余1 1条口线不能用条口线不能用,但缺但缺1 1条口线条口线可可能要另外采用芯片扩展能要另外采用芯片扩展I/OI/O口口,位操作法能位操作法能释放释放剩余的口线剩余的口线,充分利用有限的充分利用有限的I/OI/O口线口线.1.1.位操作法采用的位指令位操作法采用的位指令 (三条

17、三条)CLR bitCLR bit(位清零位清零),),SETB bit SETB bit(位置位置1),1),JNB bitJNB bit(位比较跳转位比较跳转)2.2.位操作法的基本步骤位操作法的基本步骤 仍遵循扫描法仍遵循扫描法4 4个步骤个步骤,用位指令代字节指令用位指令代字节指令.19具体操作方法具体操作方法:1)1)先把行输出线先把行输出线逐位清为逐位清为0 0.列输列输入线逐位电平入线逐位电平比比较较,有键按下的有键按下的列线变为列线变为低低电平电平,延时去抖延时去抖,重新重新检查以确认稳定检查以确认稳定.2)2)把行线把行线逐条逐条置置0(0(其余行线置其余行线置1),1),用

18、位比较指用位比较指令令逐列逐列扫描扫描,以确定被按下键的所在列以确定被按下键的所在列.(图图5-13)5-13)203)3)赋予键值赋予键值.4)4)把行输出线逐位清为把行输出线逐位清为0 0.列输入线逐位电平列输入线逐位电平比较比较,若列线全部变为若列线全部变为高电平高电平,则按键已则按键已释放释放,也需加入延时去抖也需加入延时去抖,重新检查以确认稳定重新检查以确认稳定.注注:全过程对全过程对P1.7P1.7无影响无影响,可独立用作可独立用作灯灯驱动驱动.3.3.矩阵键盘位操作法的编程举例矩阵键盘位操作法的编程举例 (书书P.115)P.115)图图5-135-13中中1212个键号个键号

19、“0 09 9,A A,B B”对应的键值对应的键值依次为：依次为：73H,6BH,5BH,3BH,75H,6DH73H,6BH,5BH,3BH,75H,6DH，5DH,3DH,76H,6EH,5EH,3EH5DH,3DH,76H,6EH,5EH,3EH.215.1.6 5.1.6 矩阵键盘接口的工作方式矩阵键盘接口的工作方式1.1.键盘查询方式键盘查询方式 把键盘扫描作为子程序调用把键盘扫描作为子程序调用,查询期间查询期间CPUCPU不不能执行其他操作能执行其他操作,且等待输入会占用且等待输入会占用CPUCPU时间时间.2.2.键盘中断方式键盘中断方式 在有键被按下时在有键被按下时,才向才向

20、CPUCPU申请中断申请中断,转向执行转向执行键盘扫描和键功能处理程序键盘扫描和键功能处理程序,但需增加按键的但需增加按键的中断触发电路中断触发电路(有如下两种接口方式有如下两种接口方式)a)a)与门触发中断的矩阵键盘接口与门触发中断的矩阵键盘接口 列线作与门的输入列线作与门的输入,与门输出作中断触发信号与门输出作中断触发信号.22*键盘初始化键盘初始化:行线全置行线全置0 0,列线全置列线全置1 1.*只要键按下只要键按下,行列线变行列线变0 0,与门输出与门输出低低,触发外中断触发外中断.*中断服务程序中调用中断服务程序中调用键盘扫描键盘扫描程序程序,执行任务执行任务.*中断返回前需中断返

21、回前需恢复恢复行线行线/列线的列线的初始初始状态状态(注注:与单片机复位时口线全为高电平与单片机复位时口线全为高电平不同不同)23b)b)公共触点触发中断的矩阵键盘接口公共触点触发中断的矩阵键盘接口 *用具第公共用具第公共 触点的键盘触点的键盘,键按下时键按下时三三 个个触点接通触点接通.*公共端接反公共端接反 相器输入端相器输入端,反相反相输出触输出触 发外部中断发外部中断.*初始化行列线初始化行列线置置1 1,无键按下时公共触点被无键按下时公共触点被R R拉拉 为为低低电平电平;键按下时键按下时R R接接高高电平电平,反相反相触发触发中断中断.24*中断服务程序中先中断服务程序中先关闭关闭

22、中断中断,调用调用键盘扫描键盘扫描 程序程序,执行任务执行任务.*中断返回前中断返回前,把行线列线把行线列线恢复恢复为初始的为初始的高高电电 平平(这与单片机复位状态这与单片机复位状态一致一致),),并开启中断并开启中断.总结：总结：这两种中断方式的键盘接口这两种中断方式的键盘接口,都能与第都能与第1 1章所章所述述CMOSCMOS型单片机的型单片机的待机待机(Idle)(Idle)功能相结合功能相结合,通通过键按下以触发中断过键按下以触发中断,唤醒唤醒待机状态待机状态.键盘的行键盘的行/列线数目可根据实际需要进行增减列线数目可根据实际需要进行增减,以满足不同按键数目的要求以满足不同按键数目的

23、要求.255.2 LED5.2 LED显示器接口显示器接口5.2.1 LED5.2.1 LED显示器结构显示器结构 (又称又称LEDLED数码管数码管)由由8 8个发光二极管构成个发光二极管构成7 7个字符段和个字符段和1 1个小数点个小数点.(1)(1)共阴极型共阴极型LEDLED显示器结构及外形显示器结构及外形 26(2)(2)共阳极型共阳极型LEDLED显示器结构及外形显示器结构及外形 注注:LEDLED管压降约管压降约1.2V,1.2V,限流限流10mA.10mA.段段(字型控字型控 制制)端需串入限流电阻端需串入限流电阻,外形顺钟向段号外形顺钟向段号 为为a ag,g,小数点小数点d

24、pdp在右下角在右下角.275.2.2 LED5.2.2 LED静态显示方式静态显示方式1.1.静态显示方式原理静态显示方式原理一位一位LEDLED独立显示一个数位独立显示一个数位,内容由锁存器内容由锁存器锁存锁存.字段字段控制由七段锁存控制由七段锁存/译码译码/驱动器担任驱动器担任,字位字位控制实现控制实现LEDLED的的通断通断.单片机提供字段字位信号单片机提供字段字位信号.2.2.静态显示方式的特点静态显示方式的特点*改变显示内容时单片机才送出新数据改变显示内容时单片机才送出新数据,CPU,CPU 工作量较少工作量较少,易控制易控制,亮度高亮度高,显示稳定显示稳定.*各数码管须配七段锁存

25、译码芯片各数码管须配七段锁存译码芯片,硬件增硬件增 加加,功耗相应增大功耗相应增大,且所需的且所需的I/OI/O口线较多口线较多.283.3.常用常用BCDBCD码硬件译码芯片码硬件译码芯片 (1)CD4511:(1)CD4511:常用常用BCDBCD码七段码七段锁存锁存/译码译码/驱动驱动器芯片器芯片,灯测试灯测试端端LTLT和熄灭端和熄灭端BIBI接高电平接高电平.*锁存端锁存端LELE0 0,译码输出字形码译码输出字形码a ag;g;LELE1 1,输入的输入的BCDBCD码被锁存码被锁存 (真值表真值表P.120P.120)*合法合法BCDBCD码码0 09 9.输入非法码输入非法码A

26、 AF F,显示熄灭显示熄灭.29(2)MC14495:(2)MC14495:常用常用BCDBCD码七段码七段锁存锁存/译码译码/驱动驱动器芯片器芯片.输出端输出端VCRVCR变低变低,则输入则输入BCDBCD码为码为1111,1111,其其它码时它码时VCRVCR为高为高.*时钟端时钟端CLCL0,0,译码便显示译码便显示;CL;CL上升沿时上升沿时,BCD,BCD 码被锁存码被锁存,CL,CL1 1时显示不变时显示不变.(.(真值表真值表P.121P.121)*合法合法BCDBCD码码0 09 9和和A AF F.h+i.h+i端显大于端显大于1010信号信号.304.4.硬件译码的硬件译

27、码的LEDLED静态显示电静态显示电路路 CD4511CD4511作字段控制作字段控制,加限流电阻加限流电阻,高电平点亮高电平点亮.31*BCDBCD码输入端码输入端ABCDABCD分别分别并联并联,由由P0.0P0.0P0.3P0.3 口输入字段译码数据口输入字段译码数据.*LE LE线作线作字位字位控制控制,由译码器输出端由译码器输出端Y7Y7Y5Y5选选 通通,WR,WR利用利用G2AG2A和和G2BG2B的逻辑进行的逻辑进行译码译码和和锁存锁存.*WR WR写操作使某写操作使某LELE变变低低,选通的一片选通的一片CD4511CD4511输输 出七段译码信号出七段译码信号,其余芯片未选

28、通而不工作其余芯片未选通而不工作.*WR WR变高后变高后,译码输出线恢复高译码输出线恢复高,BCD,BCD码被码被LELE高高 电平电平锁存锁存,并保持显示到下次字符更新并保持显示到下次字符更新.*对相应的字位对相应的字位写写操作操作(见见字位译码真值表字位译码真值表),),就能够使三个字位显示所需的内容就能够使三个字位显示所需的内容.32硬件译码的静态硬件译码的静态显示编程较简单显示编程较简单,译码器看作外部译码器看作外部RAM,RAM,由由DPTRDPTR给定给定例例:字位字位(1)(1)显显“3 3”.任选任选Y7=0Y7=0的地址的地址,与与P0P0口数据无关口数据无关,语句如下语句

29、如下:MOV DPTRMOV DPTR，0D000H 0D000H ；设置地址指针设置地址指针MOV P1MOV P1，03H03H ；装入装入BCDBCD码码CLR ACLR A ；A A取任意值取任意值MOVX MOVX DPTRDPTR，A A ；写操作写操作,显示显示“3 3”注注:字位少字位少,可不用译码器可不用译码器,直接用直接用P2P2口选通口选通LELE.335.2.3 LED5.2.3 LED动态显示方式动态显示方式1.1.动态显示方式原理动态显示方式原理为简化电路硬件和连线为简化电路硬件和连线,把各字位的把各字位的字段字段(a(ag)g)并联并联,可可同时同时收到字段信号收

30、到字段信号,但用扫描法使各字但用扫描法使各字位位轮流轮流点亮点亮,其中利用了人眼的视觉残留效应其中利用了人眼的视觉残留效应.2.2.动态显示方式的特点动态显示方式的特点*电路硬件和连线大为简化电路硬件和连线大为简化,字位多时效率更字位多时效率更 高高.因轮流点亮因轮流点亮,与电流和时间参数相关与电流和时间参数相关.*动态显示需通过软件方法不断动态显示需通过软件方法不断维持维持和刷新和刷新 显示显示,占用占用CPUCPU较多的时间较多的时间.343.LED3.LED动态显示电路动态显示电路 (分硬件分硬件/软件译码软件译码)1)1)硬件译码的硬件译码的LEDLED动态显示电路动态显示电路 35*

31、CD4511CD4511硬件译码硬件译码,LE,LE接地不锁存接地不锁存.*ABCD ABCD输入端接输入端接段段译码口译码口P1.0P1.0P1.3,P1.3,七段输七段输 出经电阻限流后接数码管字段出经电阻限流后接数码管字段(a(ag).g).*各数码管共阴极分别接各数码管共阴极分别接位位驱动器的输出端驱动器的输出端.*加入电流驱动器加入电流驱动器,提供七字段同时点亮的电提供七字段同时点亮的电 流能力流能力.*P1.4P1.4P1.7P1.7口轮流控制口轮流控制字位字位通断通断,低低电平接通电平接通.特点特点:仅用仅用4 4条条I/OI/O线作线作字段字段控制控制,硬件硬件承担译码承担译码

32、,使使CPUCPU负担减少负担减少.但译码芯片字符仅但译码芯片字符仅0 09 9,若若 要显示每位小数点，需要显示每位小数点，需独立独立连接限流电阻连接限流电阻.362)2)软件译码的软件译码的LEDLED动态显示电路动态显示电路 P1.0P1.0P1.1P1.1P1.2P1.2P1.3P1.3P1.4P1.4P1.5P1.5P1.6P1.6P1.7P1.7P3.0P3.0P3.1P3.1P3.2P3.2P3.3P3.3SN7407SN7407段段数数据据口口位位扫扫描描口口a ab bc cd de ef fg g+5V+5V87C5187C5189C5189C51(共阴极型数码管)(共阴极

33、型数码管)(或74HC244)(或74HC244)4 44 44 44 44 44 44 44 4(电流驱动器)(电流驱动器)(电流驱动器)(电流驱动器)DS75451DS754511101108 82 237*P1.0 P1.0P1.7 P1.7 送出软件译码的送出软件译码的字段字段信号信号,经段经段 驱动器来驱动器来驱动驱动字段字段(a(ag)g)和小数点和小数点.*字段驱动器字段驱动器SN7407SN7407 属集电极属集电极开路开路型芯片型芯片,输输 出端需加上拉电阻出端需加上拉电阻.*P3.0P3.0P3.3P3.3口轮流控制口轮流控制字位字位通断通断,低低电平接通电平接通,字位由电

34、流驱动器字位由电流驱动器DS75451DS75451驱动驱动.特点特点:软件方法产生的字形不受硬件译码限制软件方法产生的字形不受硬件译码限制,可显示可显示0 09 9、A AF F 以及其它字符以及其它字符,小数点的小数点的 显示可由软件显示可由软件变动变动.但字段控制占用但字段控制占用8 8条条口口 线线,CPU,CPU扫描显示量相应扫描显示量相应增加增加.385.3 A/D5.3 A/D转换器接口转换器接口5.3.1 A/D5.3.1 A/D转换器概述转换器概述模拟信号经模数转换器模拟信号经模数转换器(称称A/DA/D或或ADCADC)转换成数转换成数字信号字信号,单片机才能进行后续处理单

35、片机才能进行后续处理.两主要指标两主要指标:*量化间隔量化间隔表示为表示为 (n(n为为A/DA/D数转器位数数转器位数)*量化误差有两种表示方法：量化误差有两种表示方法：绝对误差绝对误差39相对误差相对误差*A/D A/D转换器原理分：逐次逼近式转换器原理分：逐次逼近式,双重积分双重积分 式式,量化反馈式和并行式量化反馈式和并行式.*分辨率分为分辨率分为8 8位位,12,12位位,16,16位位,24,24位和位和3232位等位等.*常用有常用有逐次逼近式逐次逼近式,转换速度快转换速度快,精度高等精度高等,转换时间约在几微秒到几百微秒转换时间约在几微秒到几百微秒.代表性代表性 A/D A/D

36、 有有8 8位位ADC0809ADC0809型型,快速快速1212位位AD574AD574型等型等.*与单片机有不同与单片机有不同接口方式接口方式.设计接口需考设计接口需考 虑输出线的连接虑输出线的连接,ADC,ADC的启动的启动,结束信号的结束信号的 处理处理,时钟信号的连接等时钟信号的连接等.405.3.2 85.3.2 8位位并行并行A/DA/D转换器转换器ADC0809ADC0809 1.1.ADC0809ADC0809芯片结构及性能芯片结构及性能 41*具有具有8 8路模拟输入通道及地址译码锁存路模拟输入通道及地址译码锁存,共用共用 一个一个8 8位位A/DA/D转换器转换器,经三态

37、缓冲输出经三态缓冲输出.*芯片需有外部输入时钟信号芯片需有外部输入时钟信号,500kHz,500kHz1MHz,1MHz,典型值典型值640kHz640kHz.每通道转换约每通道转换约100100110s.110s.引脚功能引脚功能：(1)(1)IN0IN0IN7IN7.模拟输入通道模拟输入通道.单极性信号输入单极性信号输入,电压范围电压范围0 05V,5V,转换得数字量为转换得数字量为00H00HFFH.FFH.(2)(2)ADDAADDAADDCADDC.地址线地址线.选择模拟通道选择模拟通道,ADDA,ADDA为低位为低位,ADDC,ADDC为高位为高位.编码值为编码值为00000011

38、1,111,选通选通的通道依次为的通道依次为IN0IN0IN7.IN7.42(3)(3)ALEALE.地址锁存允许信号地址锁存允许信号.ALE.ALE的上跳沿锁定的上跳沿锁定ADDAADDA、ADDBADDB和和ADDCADDC的地址状态的地址状态.(4)(4)STARTSTART.转换启动信号转换启动信号.上跳沿清内部寄存上跳沿清内部寄存器器,下跳沿开始新下跳沿开始新A/DA/D转换转换,转换期保持低电平转换期保持低电平.(5)(5)D0D0D7D7.数据输出线数据输出线.可直接与可直接与P0P0口连接口连接,输输出端带有三态缓冲出端带有三态缓冲.(6)(6)OEOE.输出允许信号输出允许信

39、号.OE.OE0 0数据线呈高阻输数据线呈高阻输出出.OE.OE1 1控制三态输出锁存器控制三态输出锁存器,送出转换数据送出转换数据.(7)(7)EOCEOC.转换结束信号转换结束信号.EOC.EOC0 0转换正在进行转换正在进行;EOCEOC1 1转换结束转换结束.可作状态可作状态查询查询或或中断中断请求请求.43(8)8)CLK.CLK.时钟信号时钟信号.常由外部输入常由外部输入500KHz500KHz信号信号.(9)(9)V VREFREF.参考电源参考电源.与输入模拟信号比较作逐与输入模拟信号比较作逐次逼近的基准次逼近的基准.要求不高时用供电电源作基准要求不高时用供电电源作基准.典型值

40、典型值:VREF(:VREF()5V,VREF(5V,VREF()0V.0V.(10)(10)VCCVCC.5V5V供电电源供电电源.2.2.ADC0809ADC0809转换时序转换时序(结合上述结构图结合上述结构图a)a)的图标的图标)*把所选通道的地址送译码输入端把所选通道的地址送译码输入端ADDAADDAADDC.ADDC.*ALE ALE正跳变把通道地址锁存正跳变把通道地址锁存,使模拟输入信号使模拟输入信号 接通内部变换电路接通内部变换电路,图标图标(1 1).).*START START端加入负跳变脉冲端加入负跳变脉冲,启动转换启动转换,图标图标(2 2).).44*EOC EOC由

41、高电平变为低电平由高电平变为低电平,指示转换正在进行指示转换正在进行.转换结束转换结束ECOECO由低电平变高电平由低电平变高电平,图标图标(3 3).).*在在OEOE端输入高电平打通三态输出缓冲器端输入高电平打通三态输出缓冲器,图图 标标(4 4).).可从可从D0D0D7D7读取转换结果读取转换结果,图标图标(5 5).).转转换换时时序序453.3.ADC0809ADC0809与单片机接口与单片机接口(分查询分查询/中断方式中断方式)查查询询方方式式接接口口46*时钟信号由时钟信号由ALEALE提供提供,对对12MHz12MHz晶振需晶振需4 4分频分频.*图中锁存器用作其他扩展图中锁

42、存器用作其他扩展,与与ADC0809ADC0809无关无关.*8 8个通道由个通道由3 3位位地址线地址线 ADDAADDAADDCADDC的编码选的编码选 通通,只需连接只需连接3 3条条P0P0口线口线P0.0P0.0P0.2.P0.2.*P2.0 P2.0 低电平时选通芯片低电平时选通芯片,未用口线均为未用口线均为1.1.通道地址依次为通道地址依次为FEF8HFEF8HFEFFH.FEFFH.*WR,RD WR,RD均与均与P2.0P2.0结合结合,通过或非门通过或非门1 1和和2 2作地作地 址锁存、转换启动、结果输出的址锁存、转换启动、结果输出的联合联合控制控制.*WR WR输出低输

43、出低,启动启动A/DA/D变换变换;RD;RD输出低输出低,读读结果结果.*一个一个D D触发器能触发器能2 2分频分频,两个级联可两个级联可4 4分频分频.47(1)(1)查询方式编程参考查询方式编程参考8 8通道轮流采样通道轮流采样,存存RAMRAM区区,P3.3,P3.3接接EOCEOC查转换结束查转换结束.ADCADC：MOV R1MOV R1，#50H#50H ；设置；设置RAMRAM区首地址区首地址 MOV R7MOV R7，#08H#08H ；设置通道数；设置通道数 MOV DPTR,#0FEF8H MOV DPTR,#0FEF8H ；P2.0=0,P2.0=0,指向通道指向通道

44、0 0CL1:MOVX DPTR,ACL1:MOVX DPTR,A ；启动；启动A/DA/D转换转换 JNB P3.3,$JNB P3.3,$；查；查EOCEOC未变高未变高,等待等待 MOVX A,DPTRMOVX A,DPTR ；读取转换结果；读取转换结果 MOV R1,AMOV R1,A；存放数据；存放数据 INC DPTRINC DPTR ；指向下一通道；指向下一通道 INC R1INC R1 ；指向下一地址；指向下一地址 DJNZ R7,CL1DJNZ R7,CL1 ；8 8通道未采完通道未采完,循环循环 48(2)(2)中断方式编程参考中断方式编程参考 (书书P.128)P.128

45、)8 8通道中断方式采样通道中断方式采样,EOCEOC反相后下降沿触发反相后下降沿触发INT1INT1.中中断断方方式式接接口口495.3.3 85.3.3 8位位串行串行A/DA/D转换器转换器TCL548/549 TCL548/549 1.TCL548/549 1.TCL548/549 芯片结构及性能芯片结构及性能 串行开关电容逐次逼近式串行开关电容逐次逼近式,控制口线少控制口线少,速度快速度快.(内部逻辑结构图内部逻辑结构图)50TCL548/549 TCL548/549 芯片引脚功能芯片引脚功能（1 1）AinAin：模拟电压输入端模拟电压输入端.（2 2）DoutDout：数字信号输

46、出端数字信号输出端.（3 3）CS:CS:片选端片选端.（4 4）CLKCLK：时钟输入端时钟输入端.（5 5）REFREF:基准电压正极基准电压正极,可接可接VCC,VCC,应加滤波电容应加滤波电容.（6 6）REFREF:基准电压负极基准电压负极,可接地可接地.（7 7）VCCVCC：供电电源端供电电源端.（8 8）GNDGND：接地端接地端.CS：。51*芯片由芯片由6 6部分组成部分组成,能有效能有效隔离隔离电源噪声电源噪声.*转换器可在转换器可在17s17s内完成数据转换内完成数据转换.*VCCVCC范围范围3 36V6V,典型功耗典型功耗6mW,6mW,最大最大15mW.15mW.

47、*由时钟由时钟I/O I/O CLKCLK和片选和片选CSCS对输出对输出D DOUTOUT控制控制.*芯片内部由芯片内部由4MHz4MHz系统时钟来管理系统时钟来管理,片内器件片内器件 的操作能的操作能独立独立于串行输入于串行输入/输出的时序输出的时序.*TCL548 TCL548和和TCL549 TCL549 输入的输入的最高最高时钟频率分别时钟频率分别 为为2.048MHz2.048MHz和和1.1MHz.1.1MHz.*参考电压参考电压REFREF 至少应比参考电压至少应比参考电压REFREF高高 1V1V,电压之差降至电压之差降至4.75V4.75V以下时以下时,误差会增加误差会增加

48、.522.TCL548/549 2.TCL548/549 的工作原理和时序的工作原理和时序 1 1）CSCS置低置低,等待片内时钟的等待片内时钟的t tsusu(CS)(CS)时段时段,输出输出 上次转换结果上次转换结果A A中的最高位中的最高位(D7)(D7)到到DATA OUT,DATA OUT,(见见t tenen时段时段).).532 2）在前）在前4 4个个CLOCKCLOCK脉冲的下降沿脉冲的下降沿,依次串行移出依次串行移出 A A中的中的D6D6D3D3位位,片上采样保持电路在第片上采样保持电路在第4 4个个 CLOCKCLOCK下降沿开始对输入的模拟信号采样下降沿开始对输入的模

49、拟信号采样.3 3）在接下来的）在接下来的3 3个个CLOCKCLOCK脉冲的下降沿脉冲的下降沿,移出数移出数 据据A A中的中的D2D2D0D0位位.4 4）片上采样电路在第片上采样电路在第8 8个个CLOCK CLOCK 脉冲的下降沿脉冲的下降沿 移出数据第移出数据第8 8位位,呈保持状态持续呈保持状态持续4 4个内部时个内部时 钟周期钟周期,芯片开始芯片开始3232个内部时钟周期的个内部时钟周期的A/DA/D 转换转换(见见t tCONVCONV段段).).就是说第就是说第8 8个个CLOCKCLOCK脉冲之脉冲之 后需恢复高电平并维持后需恢复高电平并维持3636个内部时钟周期个内部时钟

50、周期,以等待数据转换完成以等待数据转换完成(见见t tWHWH段段)543.TCL548/5493.TCL548/549与单片机的接口及应用与单片机的接口及应用 与单片机作串行接口与单片机作串行接口只需要三条只需要三条I/OI/O口线口线.55汇编语言参考程序：汇编语言参考程序：初始化：初始化：SETB P1.0 SETB P1.0 ；置；置CSCS为高电平为高电平 CLR P1.1 CLR P1.1 ；置；置I/O CLOCKI/O CLOCK为低电平为低电平 MOV R7MOV R7，#8#8 ；循环移位次数；循环移位次数 A/DA/D转换：转换：CLR P1.0CLR P1.0 ；选通；