第九章 系统外设及接口模块设计
[工学]第9章应用系统配置及接口技术1
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机等配置的89C51应用系统框图。为节省I/O口线，89C51片外扩展 应尽量采用串行外设接口芯片。
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图9－1 系统前向、后向人机通道配置框图
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9.1 人机通道配置与接口技术
单片机应用系统通常都需要进行人机对话。
这包括人对应用系统的状态干预与数据输 入，还有应用系统向人显示运行状态与运 行结果等。如键盘、 显示器就是用来完成 人机对话活动的人机通道。
图9-2 按键电路
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通常按键所用的开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合 时，电压信号波形如图9-3所示。 由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳 定地接通，在断开时也不会一下子断开。 因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，如图9-3所 示。抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5～10 ms。 这是一个很重要的时间参数，在很多场合都要用到。
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（1） 行扫描法识别键号（值）的原理
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程序清单(设Ｉ／Ｏ为P1口)： START： MOV A，#0FFH；输入时先置P1口为全1 MOV MOV P1,A A，P1；键状态输入
PL1：
JNB
JNB JNB
ACC.0,P0F；0号键按下转P0F标号地址
ACC.1，P1F；1号键按下转P1F标号地址 ACC.2，P2F；2号键按下转P2F标号地址
第9章 应用系统配置及接口技术
►若输入是非电的模拟信号，还需要通过传感器转换成电信号并加以放
大，把模拟量转换成数字量。该过程称为“量化”，也称为模／数转换。
单片机课件第9章应用系统配置及接口技术
WZD0： PUSH PSW ；保护现场 PUSH A CLR EX0 ；关中断INT0 JNB P3.2，WZD01 ；再次确认是INT0中断吗 SETB EX0 ；不是，则恢复现场退出中断 POP A POP PSW RETI WZD01： MOV A，#01H ；置S1键的键值为1 MOV P1，#0FEH ；扫描P1.0 CALL QDDYS1 ；去抖动 JNB P3.2，KEYR1 ；是S1键则转移 INC A ；不是S1键，键值加1 MOV P1，#0FDH ；扫描P1.1，以下同P1.0类似 CALL ODDYS1 ；以下同P1.0类似（略） JNB P3.2，KEYR1 INC A MOV P1，#0FBH CALL QDDYS1 JNB P3.2，KEYR1 INC A MOV P1，#0F7H
第9章 应用系统配置及接口技术
教学目标
► 掌握A/D转换器的工作方式 ► 掌握单片机控制A/D转换器接口应用
► 掌握D/A转换器的工作方式
► 掌握单片机控制D/A转换器接口应用
教学内容
► 9.1
► 9.3
人机通道配置与接口技术 ► 9.2 前向通道中的Ａ／Ｄ转换器及接口技术
系统后向通道配置及接口技术 ► 9.4 思考题与习题
；转主程序 ；转外中断0程序 ；转外中断1程序
BEGIM： ORG 0100H MOV SP，60H ；设置堆栈 MOV R1，#00H ；R1存放键值 SETB IT1 ；设INT0、INT1为边沿触发 SETB IT0 SETB EA ；开中断 SETB EX0 SETB EX1
┇ 键值处理程序（略） 其它主程序（略
2. LED显示器接口及显示方式
► LED显示器有静态显示和动态显示两种方式。
[工学]第9章应用系统配置及接口技术1
图9-4 独立连接式非编码键盘
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图9-4所示查询方式键盘的处理程序比较简单。
程序中没有使用散转指令，并且省略了软件去
抖动措施，只包括键查询、键功能程序转移。
P0F～P7F为功能程序入口地址标号，其地址间
隔应能容纳JMP指令字节；PROM0～PROM7分别
为每个按键的功能程序。
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2) 行列式键盘接口及工作原理
为了减少键盘与单片机接口时所占用I/O线的数目， 在键数较多时，通常都将键盘排列成行列矩阵形 式，如图9-6所示。 以图9-6所示的4×4键盘为例，说明行扫描法识别 哪一个按键被按下的工作原理。
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0
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（3） 键盘扫描子程序（参见图9-7）
出口： 键值（键号）在A中 KEY： MOV P1，#0F0H KEY1： MOV R7，#0FFH DJNZ R7，KEY1 MOV A，P1 CJNE A，#0F0H，SKEY SJMP EKEY LCALL DEL20 ms SKEY： MOV A，#00 MOV R0，A MOV R1，A MOV R3， #0FEH SKEY1：MOV A，R3 MOV P1，A NOP NOP NOP
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程序清单(设Ｉ／Ｏ为P1口)： START： MOV A，#0FFH；输入时先置P1口为全1 MOV MOV P1,A A，P1；键状态输入
PL1：
JNB
JNB JNB
ACC.0,P0F；0号键按下转P0F标号地址
第九章I-O接口
第九章I/O接口输入输出端口简介串行端口异步的串口是作为计算机到计算机的通信端口来设计的。
异步意味着不存在同步的时钟信号，所以能够以任意时间间隔来发送字符。
串行是指发送一个字节字符的八位二进制位时是按顺序一位一位的发送了，而接收也是一位一位地接收，而不是八位同时传送。
更形象地说，串行是数据通过一条单独的导线传送，并且当发送数据位时，每个数据位都按顺序被串接起来。
串行传输的典型例子是我们日常生活中所用的电话系统，它在每个方向都提供了一条传送数据的导线。
串口的典型位置计算机系统一般都有一个或两个串行端口，通常位于系统的后部。
这些内置的串口可以通过主板上的Super I/O芯片控制，或通过South Bridge芯片控制。
如果系统提供的串口数目不能满足需要，用户可以购买单口或多口串口卡。
串口可以连接多种设备，例如调制解调器、绘图仪、打印机、其他计算机、条形码阅读器、标尺（scale）和设备控制电路。
AT结构的9针串口连接器的规范说明官方规范所建议的最大电缆长度为50英尺。
其限制因素是电缆及接口输入电路的总负荷电容。
最大电容值被指定为2500pF。
有些特殊的低电容电缆实际上可以极大地增加电缆的最大长度，使之达到500英尺或更多。
此外，线路驱动程序（放大器/中继器）还可以将电缆的长度扩展到更长。
表9-1、表9-2和表9-3中给出的是9针（AT结构）、25针、9转25针串行连接器引脚引出线的说明。
表9-1 9针（AT）串口连接器引脚信号说明I/O1 CD 载波检测输入2 RD 接收数据输入3 TD 发送数据输出4 DTR 数据终端就绪输出5 SG 信号地-6 DSR 数据准备好输入7 RTS 发送请求输出8 CTS 消除发送输入9 RI 振铃指示输入表9-2 25针（PC、XT及PS/2）串口连接器引脚信号说明I/O1 - 机架接地-2 TD 发送数据输出3 RD 接收数据输入4 RTS 发送请求输出5 CTS 消除发送输入6 DSR 数据准备好输入7 SG 信号地-8 CD 载波检测输入9 - +发送当前循环返回输出11 - -发送当前循环数据输出18 - +接收当前循环数据输入20 DTR 数据终端就绪输出22 RI 振铃指示输入25 - -接收当前循环返回输入标准25针串口连接器的规范说明表9-3 9转25针串行电缆适配器连接9针25针信号说明1 8 CD 载波检测2 3 RD 接收数据3 2 TD 发送数据4 20 DTR 数据终端就绪5 7 SG 信号地6 6 DSR 数据准备好7 4 RTS 发送请求8 5 CTS 消除发送9 22 RI 振铃指示串口的配置当在系统中安装串口时，必须为这些串口设置其所使用的具体I/O地址（称为端口）和中断（对于中断请求来说被称为中断请求线）。
第9章应用系统配置及接口技术
DIS显示子程序清单如下：
DIS： MOV
R0，#7EH；显示缓冲区末地址→R0 79H、 7AH、 7BH、 7CH 、7DH、 7EH
MOV R2，#01H；位控字，先点亮最低位（右边）
MOV A，R2
MOV DPTR，#TAB；字型表头地址→DPTR
LP0： MOV P1，A；位选
MOV A,@R0；取显示数据
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字型码
►改动后情况： ►dp g f e d c b a ►QD QH QG QA QB QC QE QF ► 0 0 0 0 0 1 1 0 06h ► 1 1 1 1 1 0 0 1 f9h
► 发光二极管的阳极连在一起的(公共端K0)称为共阳 极显示器
► 阴极连在一起的(公共端K0)称为共阴极显示器。 ► 一位显示器由8个发光二极管组成，其中，7个发光
二极管构成字型“8”的各个笔划(段)a～g，另一个 小数点为dp发光二极管。 ► 当在某段发光二极管上施加一定的正向电压时，该 段笔划即亮；不加电压则暗。为了保护各段LED不 被损坏，须外加限流电阻。
► A、B： 串行输入端。
► CLR： 清除端，零电平时，使 74LS164输出清0。
►
CLK： 时钟脉冲输入端，在脉冲的上
升沿实现移位。
图9-16
74HC164引脚图
► 当CLK=0、CLR=1时，74HC164保持 原来的数据状态。
1. 硬件电路
► 如图9-17所示，图中“与”门的作用是避免键盘操作时对显示器的影响， 即仅当P1.2=1时，才开放显示器传送。 2X8的行列式键盘 0——9 数字键 A——F 功能键
单片机中级教程 第九章 常用外围设备接口电路
MOVC A,@A+DPTR
;读相应显示字段码
MOV @R0,A
;存显示字段码
INC RP ;判5个显示数字转换完否?未完继续
RET
;转换完毕,结束
DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H ;共阴字段码表
DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH ;
特点：占用I/O端线少，电路较简单，编程较复
杂，CPU要定时扫描刷新显示。一般适用于显示位数
较多的场合。
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1、并行扩展静态显示电路
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【例9-2】按图9-3编制显示子程序，显示数（≤255）存在 内RAM 30H中。 解：
DIR1: MOV A,30H
;读显示数
MOV B,#100
R0,#30H A,30H B,31H R6,#27H R5,#10H SUM R6,#03H R5,#0E8H R0 SUM R6,#0 R5,#100 R0 SUM B,#10 AB R0 @R0,A A,B R0 @R0,A
;置万位BCD码间址 ;置被除数 ; ;置除数10000 = 2710H ; ;除以10000,万位商存30H,余数存A、B ;置除数1000 = 03E8H ; ;指向千位商间址(31H) ;除以1000,千位商存31H,余数存A、B ;置除数100 ; ;指向百位商间址(32H) ;除以100,百位商存32H,余数存A(B=0) ;置除数10 ;除以10 ;指向十位商间址(33H) ;十位商存33H ;读个位数 ;指向个位间址(34H) ;个位存34H ;
MOVC A,@A+DPTR
;读十位显示符
MOV DPTR,#0BFFFH ;置74377(十位)地址
第九章I-O接口
第九章I/O接口输入输出端口简介串行端口异步的串口是作为计算机到计算机的通信端口来设计的。
异步意味着不存在同步的时钟信号，所以能够以任意时间间隔来发送字符。
串行是指发送一个字节字符的八位二进制位时是按顺序一位一位的发送了，而接收也是一位一位地接收，而不是八位同时传送。
更形象地说，串行是数据通过一条单独的导线传送，并且当发送数据位时，每个数据位都按顺序被串接起来。
串行传输的典型例子是我们日常生活中所用的电话系统，它在每个方向都提供了一条传送数据的导线。
串口的典型位置计算机系统一般都有一个或两个串行端口，通常位于系统的后部。
这些内置的串口可以通过主板上的Super I/O芯片控制，或通过South Bridge芯片控制。
如果系统提供的串口数目不能满足需要，用户可以购买单口或多口串口卡。
串口可以连接多种设备，例如调制解调器、绘图仪、打印机、其他计算机、条形码阅读器、标尺（scale）和设备控制电路。
AT结构的9针串口连接器的规范说明官方规范所建议的最大电缆长度为50英尺。
其限制因素是电缆及接口输入电路的总负荷电容。
最大电容值被指定为2500pF。
有些特殊的低电容电缆实际上可以极大地增加电缆的最大长度，使之达到500英尺或更多。
此外，线路驱动程序（放大器/中继器）还可以将电缆的长度扩展到更长。
表9-1、表9-2和表9-3中给出的是9针（AT结构）、25针、9转25针串行连接器引脚引出线的说明。
表9-1 9针（AT）串口连接器引脚信号说明I/O1 CD 载波检测输入2 RD 接收数据输入3 TD 发送数据输出4 DTR 数据终端就绪输出5 SG 信号地-6 DSR 数据准备好输入7 RTS 发送请求输出8 CTS 消除发送输入9 RI 振铃指示输入表9-2 25针（PC、XT及PS/2）串口连接器引脚信号说明I/O1 - 机架接地-2 TD 发送数据输出3 RD 接收数据输入4 RTS 发送请求输出5 CTS 消除发送输入6 DSR 数据准备好输入7 SG 信号地-8 CD 载波检测输入9 - +发送当前循环返回输出11 - -发送当前循环数据输出18 - +接收当前循环数据输入20 DTR 数据终端就绪输出22 RI 振铃指示输入25 - -接收当前循环返回输入标准25针串口连接器的规范说明表9-3 9转25针串行电缆适配器连接9针25针信号说明1 8 CD 载波检测2 3 RD 接收数据3 2 TD 发送数据4 20 DTR 数据终端就绪5 7 SG 信号地6 6 DSR 数据准备好7 4 RTS 发送请求8 5 CTS 消除发送9 22 RI 振铃指示串口的配置当在系统中安装串口时，必须为这些串口设置其所使用的具体I/O地址（称为端口）和中断（对于中断请求来说被称为中断请求线）。