微机原理及应用第八章人机通道配置及接口技术
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§1.3--人机通道及接口
PP4： AJMP
PP5： AJMP
PROM4
PROM5
PP6： AJMP PP7： AJMP
PROM6 PROM7
2018年11月15日5时25分
12
PROM0：
… …
… …
；0号键功能程序
LJMP
PROM1： … … LJMP · · · PROM7： … … LJMP · · ·
START
… … START · · · … … START
2018年11月15日5时25分
3
二、键盘及其接口
（一）键的输入 （二）独立式按键 （三）行列式键盘 （四）键盘扫描方式 （五）行列式键盘接口
2018年11月15日5时25分
4
（一）键的输入
键输入软件结构
使用散转指令： JMP @A+DPTR
2018年11月15日5时25分
5
键输入接口与软件应解决的 问题
设I／O为P1 口
2018年11月15日5时25分
10
ORG LJMP ORG
0000H START 0100H
START： MOV
MOV MOV JNB JNB JNB JNB JNB JNB JNB JNB
A，#0FFH
P1，A A，Pl ACC.0，PP0 ACC.1，PP1 ACC.2，PP2 ACC.3，PP3 ACC.4，PP4 ACC.5，PP5 ACC.6，PP6 ACC.7，PP7
键开关状态的可靠输入 （去 抖） 由于机械触点的弹性作用， 在闭合及断开瞬间均有抖动 过程，抖动时间长短，与开 关的机械特性有关，一般为 5～10ms。键抖动会引起一 次按键被误读多次，只作一 次键输入处理，必须去除抖 动影响。
微机原理及接口技术
微机原理及接口技术一、前言随着信息时代的到来，计算机技术的不断发展，微机技术已经得到了广泛的应用和发展。
微机原理及接口技术作为微机技术的重要基础，对于了解微机的结构和工作原理，以及实现微机与外部设备的通信具有十分重要的意义。
本文将围绕着微机的结构、工作原理以及微机与外部设备的接口技术进行详细的介绍和分析。
二、微机的结构微机是由中央处理器(CPU)、内存(MEM)、输入/输出(I/O)接口电路、总线(BUS)等部分组成的。
CPU是微机的核心部分，它能对数据进行处理、控制微机的运作；内存是储存数据和指令的地方，CPU可以直接对内存进行读取和写入操作；I/O接口电路是微机与外部设备之间进行数据交换的桥梁；总线则是将CPU、内存和I/O接口电路连接在一起，并传递数据和控制信息。
三、微机的工作原理微机的工作过程主要由指令执行和数据存取两个部分组成。
当CPU需要执行下一条指令时，会从内存中读取这条指令，然后进行解析并执行相应的操作。
当CPU需要访问数据时，会从内存中读取数据，并将数据写入内存中。
而CPU与输入/输出设备之间的通信也是通过I/O接口电路完成的。
CPU可以根据需要对内存进行读写操作，这是因为内存与CPU的速度非常接近，对内存的操作是非常快速的。
而CPU与外设之间通过I/O接口电路进行通信，则是因为I/O接口电路需要实现对不同类型的设备接口进行适配，对设备的操作速度也受到限制。
四、微机的接口技术为了实现微机与外部设备的通信，需要通过不同的接口技术来实现对不同类型设备的连接。
常用的接口技术有串行接口(Serial Interface)、并行接口(Parallel Interface)、通用串行总线(USB)、蓝牙接口(Bluetooth Interface)等。
其中，USB接口已经成为目前最为普遍的接口技术之一。
串行接口技术和并行接口技术是早期应用比较广泛的接口技术，它们的主要区别在于对数据的传输方式不同。
微机原理与接口技术课件全 (9)
（2）键的识别 通常有两种方法可识别被按之键：一种是“行扫描”法； 一种是“反转”法。 1）行扫描法 依次对每一行进行扫描，选使被扫描的行为低电平，其它 所有的行均为高电平，接着检测各列线的状态（称为“列”）。 若各列码均为高电平（即列码为全1），则被按之键不在这行。 继续扫描下一行；若列线不全为高电平（即列码为非全1），则 被按之在此行。根据行扫描码及列码就可知被按之键的坐标值 （即位置码）。再根据位置码通过查表可得到它的键值。查表 法的扫描子程序流程图如图7-6所示。
四、输入/输出寻址方式
当主机执行I/O操作时，应先对I/O接口中的端口进行寻址， 其寻址方式有如下两种： 此时，I/O端口单独编址。CPU指令系统中有专门用于I/O操 作的指令——I/O指令，CPU访问I/O端口时发出I/O读命令或写 命令，访问内存时发存储器读或写命令。因此，端口地址与存 储单元地址可重叠。此时，I/O端口不占用存储空间且与访问 I/O设备指令有别。 这种寻址方式中，将I/O端口与存储单元统一编址，即CPU 把I/O端口作为存储单元对待，I/O端口占用一定的存储空间。 采用这种寻址方式的CPU指令系统中没有专门的I/O指令，
微型机中常外设有LED显示器、CRT显示器、键盘、打印机、软 磁盘存储器等。单片机应用系统中常设置LED显示器、拔盘、键 盘、点阵式打印机等外设。
§8-2 键盘及其接口
返回
在微型机系统中，键盘是最常用的输入设备，键盘通常由 数字键和功能键组成，其规模取决于系统的要求。
键盘可分为编码键盘和非编码键盘两种，前者有检测键闭 合，去抖动及产生相应键编码的硬件电路，而后者则没有这些 硬件，上述功能在有少量的硬件支持下由软件来完成。由此可 见编码键盘产生键编码的速度快且基本上不占用CPU时间，但硬 件开销大，电路复杂，成本高；非编码键盘则硬件开销省，电 路简单，成本低，但占用CPU时间较长。
《微机原理与接口技术》教案
《微机原理与接口技术》教案第一章：微机系统概述1.1 教学目标1. 了解微机系统的概念和发展历程。
2. 掌握微机系统的组成和各部分功能。
3. 理解微机系统的工作原理。
1.2 教学内容1. 微机系统的概念和发展历程。
2. 微机系统的组成：微处理器、存储器、输入输出接口等。
3. 微机系统的工作原理：指令执行过程、数据传输等。
1.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解微机系统的概念和发展历程。
2. 采用案例分析法，分析微机系统的组成和各部分功能。
3. 采用实验演示法，展示微机系统的工作原理。
1.4 教学评价1. 课堂问答：了解学生对微机系统概念的掌握情况。
2. 课后作业：巩固学生对微机系统组成的理解。
3. 实验报告：评估学生对微机系统工作原理的掌握程度。
第二章：微处理器2.1 教学目标1. 了解微处理器的概念和结构。
2. 掌握微处理器的性能指标。
3. 理解微处理器的工作原理。
2.2 教学内容1. 微处理器的概念和结构：CPU、寄存器、运算器等。
2. 微处理器的性能指标：主频、缓存、指令集等。
3. 微处理器的工作原理：指令执行过程、数据运算等。
2.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解微处理器的概念和结构。
2. 采用案例分析法，分析微处理器的性能指标。
3. 采用实验演示法，展示微处理器的工作原理。
2.4 教学评价1. 课堂问答：了解学生对微处理器概念的掌握情况。
2. 课后作业：巩固学生对微处理器性能指标的理解。
3. 实验报告：评估学生对微处理器工作原理的掌握程度。
第三章：存储器3.1 教学目标1. 了解存储器的概念和分类。
2. 掌握存储器的性能指标。
3. 理解存储器的工作原理。
3.2 教学内容1. 存储器的概念和分类：随机存储器、只读存储器等。
2. 存储器的性能指标：容量、速度、功耗等。
3. 存储器的工作原理：数据读写过程、存储器组织结构等。
3.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解存储器的概念和分类。
2. 采用案例分析法，分析存储器的性能指标。
微型计算机原理与接口技术第二版-刘彦文 等-第8章
2) 方式1的使用场合 选定方式1，规定一个端口的输入输出方式的同 时，就自动规定了有关的联络、控制信号和中 断请求信号。 如果外设能向8255A提供输入数据选通信号或 输出数据接收应答信号，就可采用方式1。
具体来说，方式1有两种用法： (1) 中断方式。将两个INTE置为1，A组和B组可 以使用各自的INTR信号申请中断。 (2) 查询方式。微处理器通过读端口C，可以查 询IBF、-OBF信号的当前状态，决定是否立即进 行数据传输。
图8.2 8255A内部结构框图
1. 三个并行输入／输出端口(端口A、端口B、端 口C) 8255A有A、B、C三个并行输入／输出端口(简 称为A口、B口、C口)，其功能全部由程序设定， 每个端口都有自己的特点。 A口、B口通常作为独立的I/O端口使用，C口也 可以作为一般的I/O端口使用，但当A口、B口作 为应答式的I/O口使用时，C口分别用来为A口、 B口提供应答控制信号，各端口的功能见表 8.1(p283)。
(6) INTR：中断请求信号，由8255A输出给微 处 理器或中断控制器 。 输入数据时出现-STB或输出数据时出现-ACK信 号后沿，8255A都会产生中断请求信号INTR， 向微处理器申请中断，请求微处理器输入当前 数据或输出下一个数据。 INTRA有效表示A口申请中断，INTRB有效表示B 口申请中断。 输入数据时，读数据信号后沿使INTR请求无效； 输出数据时，信号后沿使INTR无效。
综上所述，方式1的工作特点可归纳如下： 端口A 和端口B均可工作在方式1的输入或输出 方式。 若端口A和端口B中只有一个工作在方式1，而 另一个工作在方式0，则端口C中有3位作为方式 1的联络信号，其余5位均可工作在方式0的输入 或输出方式。 若端口A和端口B都工作在方式1，则C口中6位 作其联络信号，剩下的2位还可工作在方式0的 输入输出方式。
微机系统原理及接口技术应用
DMA接口技术具有数据传输速度快、效率高、减轻处理 机负担等优点，但同时也存在实现复杂、成本高等缺点。
04
微机系统应用实例
工业控制系统的应用实例
总结词
工业控制系统是微机系统的重要应用领域，通过微机系统实现对生产过程的自动化控制。
详细描述
工业控制系统的应用实例包括自动化生产线控制、温度压力控制、物料输送控制等。微机系统通过接 收传感器信号，进行数据处理和控制算法运算，输出控制信号，驱动执行机构实现自动化控制。
总结词
数据采集系统是利用微机系统实现对各种信号的采集、处理和传输。
详细描述
数据采集系统的应用实例包括声音、图像、振动等信号的采集和处理。通过微机系统的接口技术，可以将各种传 感器采集到的信号进行预处理、转换和传输，为后续的数据分析提供原始数据。
计算机辅助设计的应用实例
总结词
计算机辅助设计（CAD）是利用微机系统进行产品设计和开发的工具。
微机系统原理及接口技术应 用
• 微机系统概述 • 微机系统原理 • 微机系统接口技术 • 微机系统应用实例
01
微机系统概述
微机系统的定义与特点
定义
微机系统是由微处理器、输入输出接 口电路、存储器、电源和辅助电路等 组成的计算机系统。
特点
体积小、功耗低、成本低、可靠性高 、扩展性强等。
微机系统的历史与发展
中断接口技术
中断接口技术是一种处理机与外设之间进行信息交换的方式 。当外设需要与处理机交换信息时，它会向处理机发出中断 请求，处理机响应中断后，与外设进行信息交换。
中断接口技术具有实时性高、处理机利用率高等优点，但同 时也存在实现复杂、电路成本高等缺点。
DMA接口技术
DMA（Direct Memory Access）接口技术是一种实现数据 块在内存与外设之间直接传输的技术。它通过硬件控制实现 数据的快速传输，不需要处理机的干预。
04
微机系统应用实例
工业控制系统的应用实例
总结词
工业控制系统是微机系统的重要应用领域，通过微机系统实现对生产过程的自动化控制。
详细描述
工业控制系统的应用实例包括自动化生产线控制、温度压力控制、物料输送控制等。微机系统通过接 收传感器信号，进行数据处理和控制算法运算，输出控制信号，驱动执行机构实现自动化控制。
总结词
数据采集系统是利用微机系统实现对各种信号的采集、处理和传输。
详细描述
数据采集系统的应用实例包括声音、图像、振动等信号的采集和处理。通过微机系统的接口技术，可以将各种传 感器采集到的信号进行预处理、转换和传输，为后续的数据分析提供原始数据。
计算机辅助设计的应用实例
总结词
计算机辅助设计（CAD）是利用微机系统进行产品设计和开发的工具。
微机系统原理及接口技术应 用
• 微机系统概述 • 微机系统原理 • 微机系统接口技术 • 微机系统应用实例
01
微机系统概述
微机系统的定义与特点
定义
微机系统是由微处理器、输入输出接 口电路、存储器、电源和辅助电路等 组成的计算机系统。
特点
体积小、功耗低、成本低、可靠性高 、扩展性强等。
微机系统的历史与发展
中断接口技术
中断接口技术是一种处理机与外设之间进行信息交换的方式 。当外设需要与处理机交换信息时，它会向处理机发出中断 请求，处理机响应中断后，与外设进行信息交换。
中断接口技术具有实时性高、处理机利用率高等优点，但同 时也存在实现复杂、电路成本高等缺点。
DMA接口技术
DMA（Direct Memory Access）接口技术是一种实现数据 块在内存与外设之间直接传输的技术。它通过硬件控制实现 数据的快速传输，不需要处理机的干预。
微机原理及接口技术课件第8章 常用可编程接口芯片
;执行锁存命令
MOV DX,CS+0
;计数器0端口地址
IN AL,DX 内容
;读计数输出锁存器中的低8位
MOV AH,AL
;保护
IN AL,DX 内容
;读计数疏忽锁存器中的高8位
XCHG AH,AL
;AX中是输出锁存命令瞬间，计数执行 单元中的计数值
13
8.2.3 8253的工作方式
8253 的工作方式：
在计数期间CPU又送来新的计数初值，不影响当前计数过程。计数器计数到0， OUT端输出高电平。一直等到下一次GATE信号的触发，才会将新的计数初值装入， 并以新的计数初值开始计数过程，如图8-4(c)所示。8253方式1下三种情况的时序 波形图，如图8-4所示。
18
8.2.3 8253的工作方式
8253方式1时序波形图
接口芯片的地址码经译码后接通芯片的片选端，对读操作而言，怎样使 输入端口的信息由数据总线进入CPU，数据何时读入CPU，这些都由读信号 控制。对于输出接口，当CPU对接口进行输出数据的操作时，发出写信号。 在PC系统中，对I/O接口的操作由IN、OUT指令完成。
3
8.1可编程接口芯片概述
3. 可编程 目前所用的接口芯片大部分是多通道、多功能的。所谓多通道就是指一
0:二进制计数 1:十进制计数
其中：D7 D6用于选择定时器；D5 D4用于确定时间常数的读/写格式；D3 D2用来 设定计数器的工作方式；D0用来设定计数方式。
11
8.2 可编程定时/计数器接口芯片8253
例题8.1 8253控制字写入示例
MOV DX,CS+3
;8253控制寄存器端口地址，设置8253内部寄存
输入
第8章 人机通道配置与接口技术
8.1 显示器接口技术
8.2.1 LED显示器的结构与原理 显示器的结构与原理
共阴极和共阳极的七段显示代码如下： 共阴极和共阳极的七段显示代码如下：
显示字符 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b 共阴极段代码 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 77H 7CH 共阳极段代码 C0H F9H A4H B0H 99H 92H 82H F8H 80H 90H 88H 83H 显示字符 c d E F P U I Y H L ＝． “灭” 共阴极段代码 39H 5EH 79H 71H 73H 3EH 31H 6EH 76H 38H C8H 00H 共阳极段代码 C6H A1H 86H 8EH 8CH C1H CEH 91H 89H C7H 37H FFH
ORG 0000H START: MOV SP,#60H MOV R3,#0 NEXT: MOV A,R3 ANL A,#0FH MOV P1,A LCALL DEL_1S INC R3 CJNE R3,#0AH,NEXT SJMP START ；定时1s程序 定时 程序 DEL_1S:MOV R4,#10 DEL1: MOV R5,#200 DEL2: MOV R6,#248 DEL3: DJNZ R6,DEL3 NOP DJNZ R4,DEL2 DJNZ R3,DEL1 RET
第8章 章
人－机通道配置与接口技术
第8章 应用系统配置及接口技术 章 ● 教学目标
介绍单片机与开关及键盘接口技术 介绍单片机与显示器接口技术
● 学习要求
掌握单片机接口电路的基本功能，了解单片机接口的一般结构 掌握单片机接口电路的基本功能， 熟悉单片机系统的I/O端口配置， 熟悉单片机系统的 端口配置，掌握相应接口的程序编制 端口配置
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;送命令字
MOV R0, #79H
;送显示缓冲区首地址
MOV R3, #01H
;送起始字位码，从左边第一位开始显示
DIS0: MOV A, R3
;
MOV DPTR, #0FF21H ;取字位口---A口地址
MOVX @DPTR, A
;送字位码到字位口
INC DPTR
;指向字形口---B口
MOV A, @R0
g f com a b
a
dp g f e d c b a
com
fg b
ed c
dp
e d com c dp
com
dp g f e d c b a
显示的字形码表见表8-2
8.1 显示器接口技术
8.1.2、LED显示器的接口方式 按显示代码获取形式可分为硬件译码和软件译码方式 硬件译码：采用专用的译码芯片完成待显数据→字形代码
NEXT:MOV A, R3
ANL A, #0FH ;屏蔽高半字节 MOVC A, @A+DPTR；将A中的内容转换成其字形码
MOV P1, A
;送显示器
LCALL DEL_05S ;停留0.5s
INC R3
;修改要显示的数字
CJNE R3, #10H, NEXT;若0～F还未显示一遍，则继续
SJMP START
➢静态显示方式：任意时刻，多个字符同时显示 ➢直接用并行I/O接口连接LED显示器， ➢采用串入/并出的移位寄存器连接LED显示器， ➢公共端接固定电平
➢动态显示方式：任一时刻，只有一位字符显示。 ➢所以显示器的同名端互相并联在一起，连接到字形口 上 ➢每一个显示器的公共端分别接到字位口上,变化电平
INC
R0 ；修改显示缓冲区指针
SJMP DIS0
;未显示一遍，继续显示下1位
DIS_RET: RET
;显示子程序返回
8.2 键盘接口技术
P1, A ;送显示器
DEL_1S ;停留1s
R3
;修改要显示的数字
R3, #0AH, NEXT;若0～9还未显
；示一遍，则继续显示下一个数字
START ;若显示一遍，
；则再从0开始显示
8.1.2、LED显示器的接口方式—软件译码
【例8-2】循环显示十六进制数字0~9、A~F
80C51
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
;取显示数字
ADD A, #0CH
;修正
MOVC A, @A+PC
;查表取字形码
MOVX @DPTR, A
;送字形码到字形口---B口
ACALL DELAY
;延时增亮
MOV A, R3
;取字位码
JB ACC.5, DIS_RET
;查验6位显示器是否显示一遍
RL A
;修改字位码
MOV R3, A
;保存字位码
BCD译码器
74LS48
D
a
C
b
c
B
d
A
e
f
g
dp
1K×8
共阴极LED
a b c d e f g dp com
START: NEXT:
ORG MOV MOV MOV ANL MOV LCALL INC CJNE
SJMP
0000H
SP, #60H
R3, #0 ;设定要显示的第一个数字
A, R3
A, #0FH ;屏蔽高半字节
74LS273
驱动器
D1 Q1 D2 Q2 D3 Q3 D4 Q4 D5 Q5 D6 Q6 D7 Q7 D8 Q8
1K×8
共阴极LED
a b c d e f g dp com
ORG 0000H
START:MOV SP, #60H
MOV R3, #0
;设定要显示的第一个数字
MOV DPTR, #TAB ;将字形码表格首地址送数据指针
串入/并出的移位寄存器连接LED显示 器实现静态显示
Vcc
com
com
com
com
8051
a ~ gdp
RXD
Qa~Qh ABc7l4r1c6l4k
TXD GND Vcc
a ~ gdp Qa~Qh ABc7l4r1c6l4k
a ~ gdp Qa~Qh ABc7l4r 1c6l4k
a ~ gdp Qa~Qh ABc7l4r1c6l4k
常用的BCD译码器有4511、74LS48 特点：占用单片机资源少，编程简单，但显示字形有限
软件译码：由软件完成待显数据→字形代码的转换
特点：占用单片机资源较多，编程复杂，但显示字形由 用户决定
8.1.2、LED显示器的接口方式--硬件译码
【例8-1】循环显示0~9十个数字
80C51
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3
MOV SBUF, A
;字形码送串行口
JNB TI, $
;等待一帧数据发送完毕
CLR TI
;清中断标志，准备继续发送
DEC R0
;更新显示单元
DJNZ R1, DIR0 ;重复显示所有数码管
RET
TAB: DB 0C0H, 0F9H, 0A4H ;0、1、2的字形码
……
动态显示
去80C51
PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PB2 PB1 PB0
;若显示一遍，则再从0开始显示
TAB: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH, 7DH, 07H ;字形码表格
DB 7FH, 6FH, 77H, 7CH, 39H, 5EH, 79H, 71H ;续表
END
8.1 显示器接口技术
8.1.3 LED显示器的显示方式
当需要显示多个字符时，常用有两种方式
第8章 人机通道配置 与接口技术
8.1 显示器接口技术
8.2 键盘接口技术
8.3 键盘与显示技术的综合应用举例
8.1 显示器接口技术
8.1.1 LED显示器的结构与原理 8.1.2 LED显示器的接口方式 8.1.3 LED显示器的显示方式
8.1 显示器接口技术
8.1.1、LED显示器的结构与原理
8155
7407×2
dp g f e d c b a
7406
PA5 PA4 PA3 PA2 PA1
PA0
+5V
100Ω×8
共阴极 LED
ORG 1000H
DIS:MOV A, #0000 0011B ;8155初始化，A口和B口为基本输出口
MOV DPTR, #0FF20H ;送命令寄存器地址
MOVX @DPTR, A
ORG 1000H
DIS7 EQU 79H
DIR: MOV SCON, #00H ;置串行口为方式0
MOV R1, #08H
;显示8个字符
MOV R0, #DIS7
;显示缓冲区末地址送入R0
DIR0: MOV A, @R0
;取要显示的数
MOV DPTR, #TAB ;指向字形表首 MOVC A, @A+DPTR ;查表得字形码