南昌大学单片机微机原理课件第10章10.ppt

1、微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 第十章 接口技术键盘接口键盘接口10.1显示器接口显示器接口10.2数数/模转换接口模转换接口10.4模模/数转换接口数转换接口10.5.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 10.1键盘接口10.1.1 键盘工作原理键盘工作原理1、键开关状态的可靠输入；、键开关状态的可靠输入；2、对按键进行编码以给定键值或直接给出键号。、对按键进行编码以给定键值或直接给出键号。(1)、监测有无键按下；、监测有无键按下；(2)、软件消除抖动；、软件消除抖动；(3)、处理、处理多键按下；多键按下；(4)、输出确

2、定的键号。、输出确定的键号。.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 10.1.2 独立式按键独立式按键芯片内有上拉电阻芯片内有上拉电阻 芯片内无上拉电阻芯片内无上拉电阻 独立式按键是指直接用独立式按键是指直接用I/O口线构成的单个按键电路。口线构成的单个按键电路。每个独立式按键独立占有一根每个独立式按键独立占有一根I/O口线，每根口线的工作状口线，每根口线的工作状态不会影响其他口线的工作状态。态不会影响其他口线的工作状态。10.1键盘接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 SMKEY：ORL P1，#0FFH ；置；置P1口为

3、输入方式口为输入方式 MOV A，P1 ；读；读P1口信息口信息 JNB ACC.0，P0F；0号键按下，转号键按下，转0号键处理号键处理 JNB ACC.1，P1F；1号键按下，转号键按下，转1号键处理号键处理 JNB ACC.7，P7F；7号键按下，转号键按下，转7号键处理号键处理 LJMP SMKEY P0F：LJMP PROG0 P1F：LJMP PROG1 P7F：LJMP PROG7 PROG0：LJMP SMKEY PROG1：LJMP SMKEY PROG7：LJMP SMKEY10.1键盘接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 10.1.3

4、 行列式按键行列式按键 判有无键按下；判有无键按下；判按下的是哪一判按下的是哪一键；键；键处理。键处理。10.1键盘接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 10.2.1 LED显示器的结构与原理显示器的结构与原理 LED显示器是由发光二极管组合显示字符的显示器件。显示器是由发光二极管组合显示字符的显示器件。它使用了它使用了8个个LED发光二极管发光二极管,其中其中7个用于显示字符个用于显示字符,1个用个用于显示小数点于显示小数点,故称之为故称之为7段发光二极管数码显示器。段发光二极管数码显示器。10.2显示器接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章

5、第十章 接口技术接口技术 段码位段码位D7D6D5D4 D3 D2 D1 D0 显示段显示段dpgfedcba10.2显示器接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 10.2.2 静态显示接口静态显示接口10.2显示器接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 10.2显示器接口MOV R2,#08H ;显示显示8个数码管个数码管MOV R0,#DIS7;显示缓冲区末地址显示缓冲区末地址DL0:MOV A,R0;取查表偏移量取查表偏移量MOV DPTR,#TAB;指向字形表首指向字形表首MOV A,A+DPTR;查表得字形码查表

6、得字形码MOV SBUF,A;发送显示发送显示DL1:JNB TI,DL1CLR TIDEC R0DJNZ R2,DL0TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H ;0,1,2,3,4 DB 92H,82H,0F8H,80H,90H.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 10.4.1 DAC电路原电路原理理10.4数/模转换接口 D/A转换是将数字信号转换为与此数值成正比的模拟量。转换是将数字信号转换为与此数值成正比的模拟量。为实现为实现D/A转换，需要使用解码网络。解码网络的主要形转换，需要使用解码网络。解码网络的主要形式有二进制权电阻解码网

7、络和式有二进制权电阻解码网络和T型电阻解码网络。型电阻解码网络。实际应用的实际应用的D/A转换器多数都采用转换器多数都采用T型电阻网络。型电阻网络。.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 )()/(303132334222223ddddRVRVREFFBo10.4数/模转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 1、D/A建立时间：建立时间：D/A 建立时间是描述转换速率快建立时间是描述转换速率快慢的一个重要参数，是指慢的一个重要参数，是指 D/A 转换器输入数字量为满刻度转换器输入数字量为满刻度值（二进制各位全为值（二进制各

8、位全为 1）时，从输入加上，到模拟量电压）时，从输入加上，到模拟量电压输出达到满刻度值或满刻度值的某一百分比（如输出达到满刻度值或满刻度值的某一百分比（如 99%）所需的时间，也可称之为所需的时间，也可称之为 D/A 转换速度。转换速度。根据建立时间的长短，可以将根据建立时间的长短，可以将DAC分成超高速（分成超高速（1S)、高速（、高速（101S）、中速（）、中速（10010S）、低速）、低速（100S）几档。）几档。由于计算机的运行速度高于由于计算机的运行速度高于 D/A 建立时间，所以无论建立时间，所以无论是什么类型的是什么类型的 D/A 转换器，都必须在接口中安置锁存器，转换器，都必须

9、在接口中安置锁存器，锁存短暂的输出信号，为锁存短暂的输出信号，为 D/A 转换器提供足够时间的、稳转换器提供足够时间的、稳定的数字信号。定的数字信号。10.4.2 D/A转换器的主要性能指标转换器的主要性能指标 10.4数/模转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 2、D/A转换精度：转换精度：精度参数用于表明精度参数用于表明 D/A 转换的精确转换的精确程度，一般用误差大小表示。通常以满刻度电压（满量程程度，一般用误差大小表示。通常以满刻度电压（满量程电压）电压）VFS 的百分数形式给出。例如，精确度为的百分数形式给出。例如，精确度为 士士 0.1指的

10、是最大误差为指的是最大误差为 VFS 的士的士 0.1%，如果，如果 VFS 为为5V，则最，则最大误差为士大误差为士 5 mV。3、分辨率：、分辨率：分辨率表示对输入的最小数字量信号的分分辨率表示对输入的最小数字量信号的分辨能力，即当输入数字量最低位（辨能力，即当输入数字量最低位（LSB）发生一次变化时，）发生一次变化时，所对应输出模拟量的变化量。它与输入数字量的位数有关。所对应输出模拟量的变化量。它与输入数字量的位数有关。如果数字量的位数为如果数字量的位数为 n,则则 D/A 转换器的分辨率为转换器的分辨率为 2-n。10.4.2 D/A转换器的主要性能指标转换器的主要性能指标 10.4数

11、/模转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 DAC0832是使用非常普遍的位是使用非常普遍的位D/A转换器，由于其片转换器，由于其片内有输入数据寄存器，故可以直接与单片机接口。内有输入数据寄存器，故可以直接与单片机接口。DAC0832以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器。可外接运算放大器。DAC0832主要特性主要特性：n 分辨率位；分辨率位；n 电流建立时间电流建立时间S；n 数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式；数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式；n 输出电流线性度可在满量程下调节；输

12、出电流线性度可在满量程下调节；n 逻辑电平输入与逻辑电平输入与TTL电平兼容；电平兼容；n 单一电源供电（单一电源供电（5V15V）；）；n 低功耗，低功耗，20m。10.4.3 DAC0832转换器及接口转换器及接口10.4数/模转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 1、DAC0832内部结构及引脚内部结构及引脚10.4数/模转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 Dl0Dl7：数据输入线，数据输入线，TTL电平，有效时间应大于电平，有效时间应大于90ns。ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。数据锁

13、存允许控制信号输入线，高电平有效。CS：片选信号输入端，低电平有效。片选信号输入端，低电平有效。WR1：输入寄存器的写选通输入端，负脉冲有效（脉冲宽度输入寄存器的写选通输入端，负脉冲有效（脉冲宽度应大于应大于500ns）。当）。当CS为为“0”,ILE为为“1”,WR1有效时，有效时，Dl0DI7状态被锁存到输入寄存器。状态被锁存到输入寄存器。XFER：数据传输控制信号输入端，低电平有效。数据传输控制信号输入端，低电平有效。WR2：DAC寄存器写选通输入端，负脉冲（脉冲宽度应大于寄存器写选通输入端，负脉冲（脉冲宽度应大于 500ns）有效。当）有效。当XFER为为“0”且且 WR2有效时，输入

14、寄存器有效时，输入寄存器的状态被传送到的状态被传送到 DAC 寄存器中。寄存器中。1、DAC0832内部结构及引脚内部结构及引脚10.4数/模转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 IOUT1：电流输出端，当输入全为电流输出端，当输入全为“1”时，其电流最大。时，其电流最大。IOUT2：电流输出端，其值和电流输出端，其值和 IOUT1端的电流之和为一常数。端的电流之和为一常数。RFB：反馈电阻端，芯片内部此端与反馈电阻端，芯片内部此端与 IOUT1 之间已接有一之间已接有一个个 15 k 的电阻。的电阻。VCC：电源电压端，电压范围为电源电压端，电压范围

15、为515V。VREF：基准电压输入端，输入电压范围为基准电压输入端，输入电压范围为-10 10V。AGND：模拟地，为模拟信号和基准电源的参考地。模拟地，为模拟信号和基准电源的参考地。DGND：数字地，为工作电源地和数字逻辑地，两种地线最数字地，为工作电源地和数字逻辑地，两种地线最好在基准电源处一点共地。好在基准电源处一点共地。1、DAC0832内部结构及引脚内部结构及引脚10.4数/模转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 2、DAC0832的应用的应用 （）、单缓冲工作方式（）、单缓冲工作方式 此方式适用于只有一路模拟量输出，或有几路模拟量此方式适用

16、于只有一路模拟量输出，或有几路模拟量输出但并不要求同步的系统。输出但并不要求同步的系统。10.4数/模转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 2、双缓冲工作方式、双缓冲工作方式 多路多路D/A转换输出，如果要求同步进行，就应该采用转换输出，如果要求同步进行，就应该采用双缓冲器同步方式双缓冲器同步方式。10.4数/模转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 完成两路完成两路D/A同步输出的程序如下：同步输出的程序如下：MOVDPTR，#0DFFFH;指向指向0832(1)输入锁存器输入锁存器 MOV A，#data1

17、MOVX DPTR，A;data1送入送入0832(1)输入锁存器输入锁存器 MOV DPTR，#0BFFFH;指向指向DAC0832(2)输入锁存器输入锁存器 MOV A，#data2 MOVX DPTR，A;data2送入送入0832(2)输入锁存器输入锁存器 MOV DPTR，#7FFFH;同时启动同时启动0832(1)、0832(2)MOVX DPTR，A;完成完成D/A转换输出转换输出10.4数/模转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 3、直通工作方式、直通工作方式 当当DAC0832芯片的片选信号、写信号、及传送控制信芯片的片选信号、写信号

18、、及传送控制信号的引脚全部接地，允许输入锁存信号号的引脚全部接地，允许输入锁存信号 ILE 引脚接引脚接5V时，时，DAC0832 芯片就处于直通工作方式，数字量一旦输芯片就处于直通工作方式，数字量一旦输入，就直接进入入，就直接进入DAC寄存器，进行寄存器，进行D/A转换。转换。10.4数/模转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 10.5 模模/数转换接口数转换接口 A/D 转换过程主要包括转换过程主要包括采样、量化采样、量化与与编码编码。采样采样是使是使模拟信号在时间上离散化；模拟信号在时间上离散化；量化量化就是用一个基本的计量单就是用一个基本的计量

19、单位（量化电平）使模拟量变为一个整数的数字量。量化的位（量化电平）使模拟量变为一个整数的数字量。量化的方法是用计量单位与模拟量比较，把模拟量变为计量单位方法是用计量单位与模拟量比较，把模拟量变为计量单位的整数倍，略去小于计量单位的模拟量的过程，这样所得的整数倍，略去小于计量单位的模拟量的过程，这样所得到的整数量即为数字量。显然，计量单位越小，量化的误到的整数量即为数字量。显然，计量单位越小，量化的误差也越小。差也越小。编码编码是把已经量化的模拟量（它是量化电平的是把已经量化的模拟量（它是量化电平的整数倍）用二进制数码、整数倍）用二进制数码、BCD 码或其他数码表示。码或其他数码表示。总之，量化

20、与编码就是把采样后所得到的离散幅值经总之，量化与编码就是把采样后所得到的离散幅值经过舍入的方法变换为与输入量成比例的二进制数。过舍入的方法变换为与输入量成比例的二进制数。10.5模/数转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 10.5 模模/数转换接口数转换接口 A/D 转换电路种类很多，根据转换原理可以分为逐次转换电路种类很多，根据转换原理可以分为逐次逼近式、双积分式、并行式、跟踪比逼近式、双积分式、并行式、跟踪比较式、串并式、电荷较式、串并式、电荷平衡式等。目前使用较多的是前三种。平衡式等。目前使用较多的是前三种。并行式并行式 A/D 是一种用编码技术

21、实现是一种用编码技术实现的高速的高速 A/D 转换转换器，其速度最快（它的转换速度可在器，其速度最快（它的转换速度可在 2050 ns 之内），之内），价格也很高，一般用于价格也很高，一般用于要求高速度的场合；逐次逼近式要求高速度的场合；逐次逼近式 A/D 转换器在精度、速度和价格上都适中，是目前最常用转换器在精度、速度和价格上都适中，是目前最常用的的A/D 转换器；双积分型转换器；双积分型 A/D 转换器具有精度高、抗干转换器具有精度高、抗干扰性好、价格低廉等优点，但速度较慢，扰性好、价格低廉等优点，但速度较慢，经常应用于对速经常应用于对速度要求不高的仪器仪表中。度要求不高的仪器仪表中。10

22、.5模/数转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 10.5.1 模模/数的主要技术指标数的主要技术指标1、转换时间和转换频率、转换时间和转换频率 A/D 转换器完成一次模拟量变换为数字量所需时间即为转换器完成一次模拟量变换为数字量所需时间即为 A/D 转换时间。通常，转换频率是转换时间的倒数。转换时间。通常，转换频率是转换时间的倒数。数字量与模拟量的主要区别是，数字量在时间上和幅值数字量与模拟量的主要区别是，数字量在时间上和幅值上都是离散量。上都是离散量。10.5模/数转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 2、量

23、化误差与分辨率、量化误差与分辨率 A/D 转换器的分辨率是指转换器对输入电压微小变化转换器的分辨率是指转换器对输入电压微小变化响应能力的度量，习惯上以输出的二进制位数或者响应能力的度量，习惯上以输出的二进制位数或者 BCD 码码位数表示。位数表示。例如：分辨率为例如：分辨率为 12 位，位，VFS=5V 时，可分辨的最小电压时，可分辨的最小电压是是1.22mV；而；而VFS=10V时，可分辨的最小电压是时，可分辨的最小电压是2.44 mV.10.5模/数转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 3、转换精度、转换精度 A/D 转换器转换精度反映了一个实际转

24、换器转换精度反映了一个实际 A/D 转换器在量化转换器在量化值上与一个理想值上与一个理想 A/D 转换器进行模转换器进行模/数转换的差值。转换精数转换的差值。转换精度可表示成绝对误差或相对误差度可表示成绝对误差或相对误差。10.5.2 逐次逼近式逐次逼近式A/D转换器转换器10.5模/数转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 (1)、主要技术指标和特性、主要技术指标和特性n 分辨率：分辨率：8 位。位。n 转换时间：取决于芯片时钟频率，当转换时间：取决于芯片时钟频率，当 CLK=500 kHz 时，转换时间为时，转换时间为 64 个时钟周期。个时钟周期。

25、n 单一电源：单一电源：+5V。n 模拟输入电压范围：单极性模拟输入电压范围：单极性05V，双极性，双极性5V 或或10V。n 具有可控三态输出锁存器。具有可控三态输出锁存器。n 启动转换控制为脉冲式（正脉冲），上升沿使内部所启动转换控制为脉冲式（正脉冲），上升沿使内部所有寄存器清有寄存器清“0”，下降沿使，下降沿使 A/D 转换开始。转换开始。2、ADC080910.5模/数转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 2、ADC0809的内部结构及引脚功能的内部结构及引脚功能10.5模/数转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技

26、术接口技术 IN0IN7：路模拟量输入端。路模拟量输入端。D7D0：位数字量输出端。位数字量输出端。A、B、C：路模拟开关的地址选通信号输入端，路模拟开关的地址选通信号输入端，3个个输入端的信号为输入端的信号为000111时，接通时，接通IN0IN7对应通道。对应通道。VR()、VR()：分别为基准电源的正、负输入端。分别为基准电源的正、负输入端。CLK：时钟信号输入端，时钟信号输入端，50800kHz。ALE：地址锁存允许信号输入端。通常向此引脚输入一个地址锁存允许信号输入端。通常向此引脚输入一个正脉冲时，可将三位地址选择信号正脉冲时，可将三位地址选择信号A、B、C锁存于地址寄锁存于地址寄存

27、器内并进行译码，选通相应的模拟输入通道。存器内并进行译码，选通相应的模拟输入通道。2、ADC0809的内部结构及引脚功能的内部结构及引脚功能10.5模/数转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 START：启动启动A/D转换控制信号输入端。一般向此引脚输转换控制信号输入端。一般向此引脚输入一个正脉冲，上升沿复位内部逐次逼近寄存器，下降沿入一个正脉冲，上升沿复位内部逐次逼近寄存器，下降沿后开始后开始A/D转换。转换。EOC：转换结束信号输出端。转换结束信号输出端。A/D转换期间转换期间EOC为低电平，为低电平，A/D转换结束后转换结束后EOC为高电平。为高

28、电平。OE：输出允许控制端，控制输出锁存器的三态门。当输出允许控制端，控制输出锁存器的三态门。当OE为高电平时，转换结果数据出现在为高电平时，转换结果数据出现在D7D0引脚。当引脚。当OE为为低电平时，低电平时，D7D0引脚对外呈高阻状态。引脚对外呈高阻状态。2、ADC0809的内部结构及引脚功能的内部结构及引脚功能10.5模/数转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 3、ADC0809与单片机的接口与单片机的接口 10.5模/数转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 例：对路模拟信号轮流采样一次，并依次把转换结果

29、存例：对路模拟信号轮流采样一次，并依次把转换结果存储到片内储到片内RAM以以DATA为起始地址的连续单元中。为起始地址的连续单元中。（1）、查询方式）、查询方式MAIN：MOV R1，#DATA ；置数据区首地址；置数据区首地址 MOV DPTR，#7FF8H；指向通道；指向通道 MOV R7，#08H；置通道数；置通道数 LOOP：MOVX DPTR，A；启动；启动A/D转换转换 HER：JB P3.3，HER ；查询；查询A/D转换结束转换结束 MOVX A，DPTR；读取；读取A/D转换结果转换结果 MOV R1，A；存储数据；存储数据 INC DPTR；指向下一个通道；指向下一个通道

30、INC R1；修改数据区指针；修改数据区指针 DJNZ R7，LOOP ；个通道转换完否？；个通道转换完否？10.5模/数转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 （2）、中断方式）、中断方式 读取读取IN0通道的模拟量转换结果，并送至片内通道的模拟量转换结果，并送至片内RAM以以DATA为首地址的连续单元中。为首地址的连续单元中。ORG 0013H；中断服务程序入口；中断服务程序入口 AJMP PINT1 ORG 2000H MAIN：MOV R1,#DATA ；置数据区首地址；置数据区首地址 SETB IT1 ；为边沿触发方式；为边沿触发方式 SETB

31、 EA；开中断；开中断 SETB EX1；允许中断；允许中断 MOV DPTR，#7FF8H；指向；指向IN0通道通道 MOVX DPTR，A；启动；启动A/D转换转换 LOOP：NOP；等待中断；等待中断 AJMP LOOP 10.5模/数转换接口.微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第十章第十章 接口技术接口技术 ORG 2100H；中断服务程序入口；中断服务程序入口 PINT1：PUSH PSW；保护现场；保护现场 PUSH ACC PUSH DPL PUSH DPH MOV DPTR,#7FF8H MOVX A，DPTR；读取转换后数据；读取转换后数据 MOV R1，A；数据存入以；数据存入以DATA为首地为首地址的址的RAM中中 INC R1；修改数据区指针；修改数据区指针 MOVX DPTR，A ；再次启动；再次启动A/D转换转换 POP DPH ；恢复现场；恢复现场 POP DPL POP ACC POP PSW RETI ；中断返回；中断返回10.5模/数转换接口.