第5章通用输入输出接口
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《单片机原理及应用》第5章 P0～P3口应用基础
3、矩阵键盘：
5.4 实验与设计
• 实验1 闸刀型开关输入/8段LED静态显示输出
5.4 实验与设计
• 设计1：LED模拟交通
• 6个灯—南北：黄、红、绿
•
东西：黄、红、绿
• （红、绿是10秒，黄闪烁2秒）
• 2个应急开关：南北绿或东西绿
• 画出硬件设计，编出模拟程序。
实验2 并行接口键盘/LED指示灯输出
同，每个显示缓冲器对应着一位显示器。
（3）查表并操作相应的显示器
• MOV • MOV • MOVC
A,#data DPTR,#DSPTAB A,@A+DPTR
• （4）显示子程序的调用
3、静态显示示例
• 【例5-4】利用51单片机的并行口作为静态显示的控制 口的示例
请修改：
（1）显示“12”； （2）轮流显示“12”、“--”、“AB”; （3）计数器：从00开始，1S加1。
设计1 计时秒表的设计
• （1）两位LED显示 • 可以显示00～99秒； • （2）两个按键 • 分别为启动/停止键、清零键。 • 要求：设计硬件电路，编写出软件程序（延时由软件
形成）。
设计2 模拟交通信号灯控制装置的设计
• （1）6个发光二极管模拟交通灯 • 南北：黄、红、绿 ；东西：黄、红、绿。 • （2）2个应急开关 • 南北绿东西红或东西绿南北红。 • 要求：设计硬件模拟电路，编写软件程序。
• 单片机原理及应用（第4版）
• 姜志海 王蕾 姜沛勋 编著
• 电子工业出版社
第5章 P0～P3口应用基础
• 片内并行I/O口的应用。 • 5.1 P0～P3口概述 • 5.2 输出操作 • 5.3 输入操作 • 5.4 实验与设计
单片机原理及应用——C51编程+Proteus仿真(第3版)课件第5章 开关键盘显示器接口设计
11
在【例5-1】基础上，编写控制发光二极管反复循环点亮的流水灯。 【例5-2】电路仍采用图5-2，制作由上至下再由下至上反复循环点亮显
示的流水灯，3种方法实现。
（1）数组的字节操作实现 建立1个字符型数组，将控制8个LED显示的8位数据作为数组元素，依
次送P1口。参考程序：
#include <reg51.h> #define uchar unsigned char uchar tab[ ]={ 0xfe , 0xfd , 0xfb , 0xf7 , 0xef , 0xdf , 0xbf , 0x7f , 0x7f ,
// 读入P1口的状态，送入state // 屏蔽P1口的高6位 // 判P1口低2位开关状态
{
case 0: P2=0x01; break; case 1: P2=0x02; break; case 2: P2=0x04; break; case 3: P2=0x08; break;
// 点亮P2.0脚LED //点亮P2.1脚LED // 点亮P2.2脚LED //点亮P2.3脚LED
} }
//左移初值赋给temp
// temp中的数据取反后送P1口 // 延时 // temp 中数据左移一位 // 赋右移初值给temp
// temp中的数据取反后送P1口 // 延时 // temp 中数据右移一位
15
程序说明： 注意使用移位运算符“>>”、“<<”与使用循环左移函数 “_crol_”和循环右移函数“_cror_” 区别。左移移位运算“<<”是将高位 丢弃，低位补0 ；右移移位运算、“>>”是将低位丢弃，高位补0。而循环 左移函数“_crol_” 是将移出的高位再补到低位，即循环移位；同理循环 右移函数“_cror_” 是将移出的低位再补到高位。
在【例5-1】基础上，编写控制发光二极管反复循环点亮的流水灯。 【例5-2】电路仍采用图5-2，制作由上至下再由下至上反复循环点亮显
示的流水灯，3种方法实现。
（1）数组的字节操作实现 建立1个字符型数组，将控制8个LED显示的8位数据作为数组元素，依
次送P1口。参考程序：
#include <reg51.h> #define uchar unsigned char uchar tab[ ]={ 0xfe , 0xfd , 0xfb , 0xf7 , 0xef , 0xdf , 0xbf , 0x7f , 0x7f ,
// 读入P1口的状态，送入state // 屏蔽P1口的高6位 // 判P1口低2位开关状态
{
case 0: P2=0x01; break; case 1: P2=0x02; break; case 2: P2=0x04; break; case 3: P2=0x08; break;
// 点亮P2.0脚LED //点亮P2.1脚LED // 点亮P2.2脚LED //点亮P2.3脚LED
} }
//左移初值赋给temp
// temp中的数据取反后送P1口 // 延时 // temp 中数据左移一位 // 赋右移初值给temp
// temp中的数据取反后送P1口 // 延时 // temp 中数据右移一位
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程序说明： 注意使用移位运算符“>>”、“<<”与使用循环左移函数 “_crol_”和循环右移函数“_cror_” 区别。左移移位运算“<<”是将高位 丢弃，低位补0 ；右移移位运算、“>>”是将低位丢弃，高位补0。而循环 左移函数“_crol_” 是将移出的高位再补到低位，即循环移位；同理循环 右移函数“_cror_” 是将移出的低位再补到高位。
第5章 微型计算机的输入设备
第5章 微型计算机的输入设备 章
2.键盘的基本工作原理 键盘是在键盘的控制电路下工作的，控制电路对键盘的每个按键进 行实时监控，当某个按键被击打时，则相应的控制电路产生对应的编 码信息，并被送入计算机的接口电路。对某些带有特殊功能的多功能 键盘的按键，则常常需通过相应的软件进行处理后，再由计算机识别 并进行处理。 3.键盘的品牌及选用 键盘的品牌非常多，目前市场上占有率较多的有罗技、明基、微软、 双飞燕、多彩等。在价格方面，传统键盘价格最为便宜，一般为20 到100元之间，人体工程学键盘要比较贵一点，一般价格在100到200 之间，人体工程学分体键盘最为昂贵，一般在200以上。 在选用键盘时，切记不要太贪质次价廉的。因为使用电脑时刻与键 盘在作亲密接触，选择键盘一定要挑击打按键弹性好，速度快的，确 保输入快速准；挑选时可看其外观是否光滑、流畅无毛刺；颜色应与 显示器、电脑桌及周围环境的搭配相协调；价格在100元左右的名牌 键盘质量好，性能稳定，寿命长，是最值得关注的。
图5-7
图5-8
第5章 微型计算机的输入设备 章
3.鼠标的品牌及选用 鼠标的品牌也非常多，目前市场上占有率较多的有罗技、明基、微 软、双飞燕、SONY、IBM等。 在选用鼠标时，切记不要太贪质次价廉的。因为使用电脑时刻与鼠 标在作亲密接触，机械鼠标价格低，缺点是对环境要求高；光电鼠标 价定位精确，速度快，但价格相对高。
第5章 微型键盘近年来逐渐兴起，使操作者不再受线缆的限制， 使用更方便自由（如图5-4）。
图5-4
DELL RT7D40无线键盘
第5章 微型计算机的输入设备 章
分类
键盘与计算机的接口有几种类型，有早期的AT接口键盘到目前 较多使用的PS/2接口键盘、USB接口键盘、还有使用方便的无线键 盘等。AT接口较大，开始时出现在IBM的AT/XT微型计算机上， PS/2接口较小，这两种接口与计算机的连接接口位置均在靠主板一 侧。USB接口键盘在使用时应在计算机的BIOS设置中打开USB键盘 启用功能，否则有可能键盘无法使用。键盘的接口颜色通常为紫色。 键盘从其内部结构上可以分为机械式键盘和电容式键盘两大类。 机械式键盘的按键为触点式，每个按键犹如是一个个开关按钮，其特 点是按击时声响大，手感较差，且容易损坏，目前已基本淘汰。电容 式键盘目前应用非常广泛，其特点是采用无触点的电容式开关，通过 按击引起按键下电容两电极的间距变化引起电容容量变化来控制导通， 其特点是按键封闭，击键声响小，手感佳，使用稳定且寿命长。
并行接口P0～P3
K
30P
XTAL2 GND
第5章 并行接口P0~P3和单片机的中断系统
编程如下：
CLR P1.0 AGA:SETB P1.1 JB P1.1，LIG SETB P1.0 SJMP AGA LIG: CLR P1.0 SJMP AGA
；使发光二极管灭 ；先对P1口写入“1” ；开关开，转LIG ；开关合上，二极管亮
LED数码管的g～a七个发光二极管因加正电压而发亮， 因加零电压而不能发亮，不同亮暗的组合就能形成不同的字 形，这种组合称之为字形码，显然共阳极和共阴极的字形码 是不同的 ，其字形码见下表。LED数码管每段需10～20ma 的驱动电流，可用TTL或CMOS器件驱动。 字形码的控制输出可采用硬件译码方式，如采用BCD 7段译码/驱动器74LS48、74LS49、CD4511(共阴极)或 74LS46、74LS47、CD4513
P1.7
SCቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ引脚,在系统编程时钟输入
第5章 并行接口P0~P3和单片机的中断系统
3.P2口 内部上拉电阻的8位准双向并行I/O口，P2口的位结构比P1 多了一个转换控制部分，当P2口作通用I/O口时，多路开关 MUX倒向左； 读锁存器
1 内部总线 写锁存器 P2.x 锁存器 CL 2 读引脚 D Q
/数据复用总线（用于口扩展） 两个输入缓冲器(BUF1和BUF2) 读锁存器
P0R1
地址/数据
BUF1
AD0
控制 Vcc
b c
内部总线
D0
D C
a
T1
写锁存器
P0W
锁存器
Q
Q
P00
3、P0W为端口输出写信号，用于 推拉式I/O驱动器 锁存输出状态 多路开关 4、P0R1为读锁存器信号，执行 功能：用于控制选通I/O方式 “ANL P0,#0FH”时该信号有效 A 还是地址/数据输出方式 5、P0R2为读引脚信号，执行 2) “MOV A,P0”时该信号有效 方式控制：由内部控制信号
单片机原理及接口技术张毅刚第5章习题及答案
第5章 I/O口应用-显示与开关/键盘输入思考题及习题51．判断下列说法是否正确。
A．HD7279是用于键盘和LED数码管的专用接口芯片。
答：对B．LED数码管的字型码是固定不变的。
答：错C．为给扫描法工作的88非编码键盘提供接口电路，在接口电路中需要提供两个8位并行的输入口和一个8位并行的输出口。
答：错D．LED数码管工作于动态显示方式时，同一时间只有一个数码管被点亮。
答：对2．动态显示的数码管，任一时刻只有一个LED处于点亮状态，是LED的余辉与人眼的“视觉暂留”造成数码管同时显示的“假象”。
答：对3．为什么要消除按键的机械抖动软件消除按键机械抖动的原理是什么答：消除按键的机械抖动，避免由于机械抖动造成的对键盘是否按下误判。
软件消除按键机械抖动的原理是采用软件延时，躲过键盘按键的机械抖动期。
4．LED的静态显示方式与动态显示方式有何区别各有什么优缺点答：静态显示时，欲显示的数据是分开送到每一位LED上的。
而动态显示则是数据是同时送到每一个LED上，再根据位选线来确定是哪一位LED被显示。
静态显示亮度很高，但口线占用较多。
动态显示口线占用较少，但是需要编程进行动态扫描，适合用在显示位数较多的场合。
5．分别写出表5-1中共阴极和共阳极LED数码管仅显示小数点“.”的段码。
答： 80H（共阴极）；7FH（共阳极）。
6. 已知8段共阴极LED数码显示器要显示某字符的段码为7DH(a段为最低位)，此时显示器显示的字符为。
答：67．已知8段共阳极LED数码显示器要显示字符“6”(a段为最低位)，此时的段码为。
答：82H8．当键盘的按键数目少于8个时，应采用式键盘。
当键盘的按键数目为64个时，应采用式键盘。
答：独立式，矩阵式9．已知8段共阳极LED数码管要显示字符“5”(a段为最低位)，此时的段码为。
答：92H10. AT89S51单片机控制LCD显示英文字符或数字字符时，要把欲显示字符的码送给LCD控制模块。
第5章 过程通道
过程输入输出通道示意图
过程输入输出通道与CPU CPU交换的信息类型 三 过程输入输出通道与CPU交换的信息类型
过程输入输出通道与CPU交换的信息类型有三种： 过程输入输出通道与CPU交换的信息类型有三种： CPU交换的信息类型有三种 数据信息： 1．数据信息：反映生产现场的参数及状态的信 它包括数字量、开关量和模拟量。 息，它包括数字量、开关量和模拟量。 2．状态信息：又叫协议信息，如应答信息、握手信 状态信息：又叫协议信息，如应答信息、 它反映过程通道的状态，如准备就绪信号。 息，它反映过程通道的状态，如准备就绪信号。 3．控制信息：用来控制过程通道的启动和停止等 控制信息： 信息，如三态门的打开和关闭、 信息，如三态门的打开和关闭、触发器的启动 等。 注意： 在过程输入输出通道中， 必须设置一个与CPU CPU联 注意 ： 在过程输入输出通道中 ， 必须设置一个与 CPU 联 系的接口电路，传送数据信息、状态信息和控制信息。 系的接口电路，传送数据信息、状态信息和控制信息。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、采用保持器 2.1 概述 问题： 问题： 转换时， 模拟信号进行 A／D 转换时，从启动转换到 转换结束输出数字量，需要一定的转换时间， 转换结束输出数字量，需要一定的转换时间， 当输入信号频率较高时， 当输入信号频率较高时，会造成很大的转换 误差。 误差。
解决方法： 采用一种器件，在A／D转换时保持住输入 解决方法： 采用一种器件， 信号电平， 信号电平，在A／D转换结束后跟踪输入信 号的变化。 号的变化。 这种功能的器件就是采样／保持器。 这种功能的器件就是采样／保持器。
第五章 过程输入输出通道
第1节 过程通道的概念
一 过程通道的概念
计算机 r 给定值 控制器 D/A
第5章 计算机输出设备
22
5.4.1 常见音箱类型
• 音箱的分类方式多种多样，按照不同方式进行划 分，其结果必然会有所差别。
23
5.4.2 音箱的组成结构
• 虽然音箱的种类繁多，但不论是哪种类型的音箱 ，从其组成结构上来看，大都由三部分所组成。
24
5.4.3 选购音箱
• 在当今的音响市场中，成品音箱品牌众多，其 质量参差不齐，价格也天差地别。
8
5.1.6 显卡的选购
• 在计算机的显示系统中，显卡的重要性要略高 于显示器。这是因为，如果显卡的性能及稳定性不 好，很可能造成计算机长时间无法正常运行。因此 ，在配置计算机时挑选一款优质的显卡便显得尤为 重要。
9
5.2 显示器
• 显示器是用户与计算机进行交互时必不可少的重 要设备，其功能是将来自显卡的电信号转化为人类可 以识别的媒体信息。这样一来，用户便可通过文字、 图形等方式查看计算机的运行状态及处理结果。
25
5.5 打印机
• 打印机（Printer）是一种极其重要的计算机输出 设备，用于将计算机处理结果打印在相关介质上。打 印机的种类很多，按打印元件对纸是否有击打动作， 分为击打式打印机与非击打式打印机；按照工作方式 分类分为点阵打印机、针式打印机、喷墨式打印机、 激光打印机等类型。
26
5.5.1 针式打印机
• 近年来，随着人们绿色、环保、健康意识的不 断增强，LCD（液晶）显示器以其低功耗、低辐射 等优点受到了用户的关注。此外，LCD显示器生产 技术的逐渐成熟，以及生产成本地不断下降，都促 使LCD显示器取代CRT显示器，成为显示器市场中 的主流产品类型。
13
5.2.4 液晶显示器选购指南
随着液晶显示器价格的不断降低，液晶显示器已 经成为用户购买显示器时的必然选择。然而，如何从 品牌众多、型号繁杂的液晶显示器市场内挑选到一款 合适的产品，却成为许多用户感到极其棘手的问题。
第5章(第5版)李朝青-单片机原理及接口技术(第5版)课件
二、查询方式程序流程图
03:42
输入状态信息
N
准备好？
Y
传送数据
三、查询方式的过程
启动外设设备 延迟
传送数据
查询方式的过程： 查询——等待——数据传送，待到 下一次数据传送时则重复上述过程。
03:42
四、查询方式的特点
优点：通用性好，可以用于各类外设和CPU 间的数据传送。
• 缺点：CPU在完成一次数据传送后要等待很 长时间才能进行下一次的传送。在等待过程 中，CPU不能进行其他操作，所以效率比较 低。
03:42
中断技术实现的功能 • 1、分时操作
• 2、实时处理 • 3、故障处理
03:42
1、分时操作
• 计算机的中断系统可以使CPU与外设同时 工作。
• CPU在启动外设后，便继续执行主程序； 而外设被启动后，开始进行准备工作。当 外设准备就绪时，就向CPU发出中断请求， CPU响应该中断请求并为其服务完毕后， 返回原来的断点处继续运行主程序。外设 在得到服务后，也继续进行自己的工作。
为0，则相应的中断源规定为低级中断。
03:42
3、中断优先级排列顺序
• 当同时接收到几个同一优先级的中断请求时，响应哪个中断源则取决于 内部硬件查询顺序。
• 其优先级顺序排列如 图所示。
中断源
同级内的中断优先级
外部中断0中断 定时器/计数器T0溢出中断 外部中断1 定时器/计数器T1溢出中断 串行口中断
（b）用位操作指令
SETB ET0；定时器/计数器0允许中断 SETB ET1；定时器/计数器1允许中断 SETB EA ；CPU开中断
03:42
三、中断优先级控制
1、89C51/S51的中断优先级 2、中断优先级寄存器IP 3、中断优先级排列顺序 4、中断优先级控制实现的功能 5、例5-2
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写该寄存器会将值保存到输出寄存器，具体使用稍后介绍。
注意：无论引脚被设置为输入还是输出模式或者配置为其他可选的 数字功能，都不影响引脚状态的读出。
• GPIO相关寄存器描述——FIOxDIR
PINSELx
FIOxSET out
1
in
0
FIOxDIR
FIOxCLR
FIOxPIN
FIOxDIR
描述
31 : 0 方向控制位。FIOxDIR[0]对应于Px.0 …FIOxDIR[31]对应于Px.31引脚
目录
1
GPIO简介
2
GPIO特性描述
3
GPIO输入输出
4
GPIO中断
GPIO特性描述|I/O结构
大部分GPIO为推挽输出，具有 完整I2C功能的是开漏结构；
正常拉出灌入电流为4mA，短 时间极限值40mA；
管脚可承受最大5V的输入电压。
GPIO特性描述|通用输入输出
LPC1700系列Cortex-M3有5组GPIO，多达70个通用I/O 管脚（100管脚封装）；
GPIO管脚值寄存器
控制的引脚
FIOxDIR Bit31 Bit30 … … Bit1 Bit0 FIOxSET Bit31 Bit30 … … Bit1 Bit0 FIOxCLR Bit31 Bit30 … … Bit1 Bit0 FIOxPIN Bit31 Bit30 … … Bit1 Bit0
所有GPIO寄存器位于AHB总线上，可以进行高性能的 CPU快速访问，支持Cortex-M3位带操作；
可配置为上拉/下拉电阻、开漏和中继模式；
GPIO允许进行DMA数据操作。
GPIO特性描述|中断
LPC1700系列Cortex-M3的P0和P2还具有中断功能， P0和P2每个引脚都可配置为上升沿、下降沿或双边沿中断。
• GPIO相关寄存器描述——FIOxCLR
PINSELx
FIOxSET out
1
in
0
FIOxDIR
FIOxCLR
FIOxPIN
FIOxCLR
描述
31 : 0 输出清零。FIOxCLR[0]对应于Px.0 …F IOxCLR[31]对应于Px.31引脚
复位值 0
当引脚设置为GPIO输出模式时，可使用该寄存器从引脚输出低 电平。向某位写入1使对应引脚输出低电平。写入0无效。
第五章 通用输入输出（GPIO）
目录
1
GPIO简介
2
GPIO特性描述
3
GPIO输入输出
4
GPIO中断
GPIO简介|数字量输入/输出——GPIO
GPIO是通用型输入/输出（General Purpose I/O）的 简称，主要用于工业现场需要用到数字量输入/输出的场 合，例如：
继电器、 LED、蜂鸣器等的控制； 传感器状态、高低电平等信息的输入等。
P0.x
LPC1700
P2.x
GPIO中断还具 有掉电唤醒功能
下降沿中断 边沿中断
目录
1
GPIO简介
2
GPIO特性描述
3
GPIO输入输出
4
GPIO中断
GPIO输入输出|I/O相关寄存器
LPC1700系列Cortex-M3具有5个端口，所以具有5组 控制寄存器。一个GPIO引脚在某一时刻，只受4个位的控 制，这4个位分布在该GPIO所属端口的4个控制寄存器中。
Px.n Px.31 Px.30 … … Px.1 Px.0
GPIO输入输出|I/O相关寄存器
LPC1700系列Cortex-M3的高速GPIO口还可通过一 些字节和半字访问的寄存器来控制，如FIOxDIR0/1/2/3、 FIOxSET0/1/2/3、FIOxCLRL/U等。
GPIO端口方向寄存器 GPIO输出置位寄存器 GPIO输出清零寄存器
GPIO端口方向寄存器 GPIO输出置位寄存器 GPIO输出清零寄存器
GPIO管脚值寄存器
控制的引脚
FIOxDIR Bit31 Bit30 … … Bit1 Bit0 FIOxSET Bit31 Bit30 … … Bit1 Bit0 FIOxCLR Bit31 Bit30 … … Bit1 Bit0 FIOxPIN Bit31 Bit30 … … Bit1 Bit0
Px.n Px.31 Px.30 … … Px.1 Px.0
• GPIO相关寄存器描述
FIOxSET out
1
in
0
FIOxDIR
FIOxCLR
PINSELx
FIOxPIN
通用名称 FIOxPIN FIOxSET
描述
IOxSET out
GPIO引脚值寄存器，不管方向模式如何，引脚 的当前状态都可以从该寄存器中in读出 GPIO输出置位寄存器。I该Ox寄DI存R 器控制引I脚Ox输CL出R 高电平
FIOxCLR
GPIPOI输NS出E清Lx零寄存器。该寄存器控制引I脚Ox输PI出N 低电平
FIOxDIR
GPIO方向控制寄存器。该寄存器单独控制每个 IO口的方向
访问类型
1
0只读
读/置位
只清零
读/写
复位值 NA
0x00000000 0x00000000 0x00000000
• GPIO相关寄存器描述——FIOxPIN
FIOxSET out
1
in
0
FIOxDIR
FIOxCLR
PINSELx
FIOxPIN
FIOxPIN
描述
31 : 0 GPIO引脚值。FIOxPIN[0]对应于Px.0… FIOxPIN[31]对应于Px.31引脚
复位值 未定义
该寄存器反映了当前引脚的状态。FIOxPIN中的x对应于某一个 端口，如P1口对应于FIO1PIN。所以芯片存在多少个端口，就有多 少个IOxPIN分别与之对应。
注意：读取该寄存器无效，不能读回输出寄存器的值。
GPIO输入输出|I/O功能框图
描述
复位值
31 : 0 输出置位。FIOxSET[0]对应于Px.0 … FIOxSET[31]对应于Px.31引脚
0
当引脚设置为GPIO输出模式时，可使用该寄存器从引脚输出高 电平。向某位写入1使对应引脚输出高电平。写入0无效。
从该寄存器读回的数据为GPIO输出寄存器的值。该值不反映 外部环境对引脚的影响。
复位值 0
当引脚设置为GPIO输出模式时，可使用该寄存器控制引脚的方 向。向某位写入1使对应引脚作为输出功能，写入0时作为输入功 能。
作为输入功能时，引脚处于高阻态。
• GPIO相关寄存器描述——FIOxSET
PINSELx
FIOxSET out
1
in
0
FIOxDIR
FIOxCLR
FIOxPIN
FIOxS ET