第五章单片机接口技术及应用
单片机的通信接口技术与应用实践
单片机的通信接口技术与应用实践单片机是一种集成了微处理器、存储器和各种外设功能的微型计算机系统，广泛应用于各种电子设备中。
通信接口技术是单片机系统中非常重要的一部分，它可以实现单片机与外部设备之间的数据传输、信息交换等功能。
本文将探讨单片机的通信接口技术及其应用实践。
一、串行通信接口串行通信是一种逐位传输数据的通信方式，相对于并行通信，串行通信更节省资源、线路简单，适合于距离较远的通信。
常见的串行通信接口包括USART（通用异步同步收发器）、SPI（串行外围接口）、I2C（Inter-Integrated Circuit）等。
通过这些接口，单片机可以与外部设备进行数据传输。
例如，在用单片机控制LCD显示屏时，可以通过串行通信接口将要显示的内容发送给LCD显示屏，实现信息展示功能。
另外，在智能家居系统中，单片机可以通过串行通信接口与各种传感器进行数据交互，实现温度控制、灯光调节等功能。
二、并行通信接口并行通信是指在数据总线上同时传输若干位二进制数据的通信方式，速度快，但要求线路繁琐。
在单片机系统中，一般使用并行总线接口（如地址总线、数据总线、控制总线）与外部设备进行通信，实现数据的读写操作。
举例来说，当单片机需要读取外部存储器中的数据时，可以通过并行通信接口将地址信息和控制信号发送给外部存储器，同时接收存储器返回的数据信息。
这种方式适合于对数据传输速度有高要求的场景。
三、通信接口的应用实践在实际项目中，单片机的通信接口技术是非常关键的，通过灵活运用各种通信接口，可以实现单片机与外部设备的数据交互、信息传输等功能。
例如，在物联网项目中，单片机可以通过无线通信接口（如蓝牙、Wi-Fi）与手机、电脑等设备连接，实现远程控制、数据采集等功能。
此外，单片机的通信接口技术在工业控制、自动化设备、医疗器械等领域也有着广泛的应用。
通过通信接口，单片机可以与各类传感器、执行器、显示器等设备连接，实现设备之间的信息交换，提高系统的智能化程度和效率。
《单片机应用技术》000-9(周君芝)课件 项目五 串行接口技术的应用
5.1.1 串行通信的基本知识
2）同步通信方式同步通信方式是一种连续传送数据的方式。数据通常是以多个字符组成的数据块为单位进行传送的。同步通信时，接收端和发送端必须先建立同步（即双方的时钟要调整到同一个频率），然后才能进行数据的传输。在同步通信方式中，接收端是靠数据的格式来接收数据的。数据由同步字符、数据字符和校验字符等组成，其格式如图所示。
5.1.1 串行通信的基本知识
3．波特率
波特率定义为每秒传送二进制数的位数，单位为bit/s（或bps），即位/秒。波特率用于表示数据传输的速度，波特率越高，数据传输的速度越快。假设数据传输速度为100 字符/秒，而每个字符包括10个代码位（1个起始位、1个奇偶校验位、1个停止位、7个数据位），则波特率为100 字符/秒×10 位/字符=1 000 位/秒
单片机应用技术（第 2 版）
项目5
项目4
项目3
项目2
项目1
C语言基础知识
单片机开发软件及硬件系统的认识
中断系统与定时/计数器的应用
显示器与键盘接口技术的应用
串行接口技术的应用
目录
项目7
项目6
A/D与D/A转换技术的应用
单片机综合实践
项目5
串行接口技术的应用
项目导读
在项目2中介绍51系列单片机的内部结构时，我们已经知道在单片机内有一个可编程、全双工的串行接口，它是单片机与外界进行信息交换的工具，能够轻松完成单片机与其他设备之间的远距离通信。本项目将介绍串行通信的相关知识，串行接口的结构、原理及其应用，使学生能够掌握串行接口的工作原理并能根据功能需求编写程序。
详细内容扫码观看
5.1.1 串行通信的基本知识
数据的各位在多根数据线上同时传送，如图所示。
单片机接口技术及应用
14.会用矩阵键盘实现各种功能控制。
1.培养共享知识的能力，即团队合作能力；
2.培养探究知识的能力，即创新能力；
3.培养传播知识的能力，即交流沟通能力；
4.培养获取、领会和理解外界信息的能力；
5.培养语言表达以及对实物分析和判断的能力；
6.培养诚实守信、敬业爱岗、吃苦耐劳的良好职业道德素养。
7.利用单片机的外部中断功能实现时钟的中断控制；
8.键盘及键盘控制程序的设计；
9.学会用定时器/计数器编写定时或计数的应用程序；
10.学习什么是单片机的通信，什么是单片机的串口通信和并口通信；
11.会用矩阵键盘实现数字显示功能的控制，学会键盘输入数字，键盘对程序的控制。
12.分析用单片机产生正弦波形的原理；
改革传统的由一次期末考试进行评价的考核方式，注重学生学习任务实施过程评价，将整个课程考核分为两个部分：学习任务过程评价和期末考试综合评价。
在教学方法上采用任务驱动：任务设计（教材或教师设计）→任务准备（教师课前准备实现任务）→任务呈现（教师演示所要实现的任务的效果和目的要求）→分析任务（学生讨论，教师引导）→任务实现方案（学生提方案，教师作评价）→任务实现方案优化（教师引导，学生选优）→归纳总结知识点和技能点（师、生共同）→布置新任务（学生课后完成任务和要求），这样一个教学实施过程。
2、项目实施
分组完成项目，既要做出项目，也要写好实训报告。项目是对学生综合设计能力的培养和锻炼，同时要求写好实训报告，一是有利于学生对所学知识进行总结；二是对培养学生的科学态度，实事求是的写出自己实验测试的结果，并对结果进行科学的分析，得出正确的结论；项目实施也是团队精神的锻炼和提高。
单片机原理及应用 教学课件 佟云峰 第五章 单片机接口技术
V2 负载
P1.0
V
R1
P1.0 缓冲器
缓冲器 R2
图5-33 达林顿管驱动电路
图5-34 功率MOSFET管驱动电路
图5-35 4N25光电耦合器接口电路
图5-36 4N40接口电路
本章小结
MCS-51单片机虽然已集成了计算机基本的功能部件，能满足小 型测控系统的需要，但对于较复杂的应用系统，往往还需要扩 展一些外围芯片，以弥补片内硬件资源的不足。 单片机要求扩展时，为了便于与各种芯片相连接，应把单片机 的外部总线变成一般微机所具有的三总线结构形式，即地址总 线、数据总线、控制总线。 单片机扩展片外数据存储器、外部程序存储器时，数据存储器 和程序存储器地址空间完全重叠，均为0000H~0FFFFH，但数据 存储器与I/O端口及外部设备是统一编址的。扩展片外数据存 储器、外部程序存储器的地址线、数据线由P0口和P2口提供， 数据存储器读写控制线只是用、扩展线，而不使用。程序存储 器使用的控制信号有ALE和。
例 5-1 图 5-14 是 LED 数码管与单片机接口的电路实例。图中单 片机的 P1 口经 74LS245 驱动后与 LED 数码管笔段端连接，通过 I/O 端口的输出来控制数码管显示内容，数码管的公共端保持 为高电平，使数码管处于显示状态。
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 AT89C51 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 74LS245 B0 A0 B1 A1 B2 A2 B3 A3 B4 A4 B5 A5 B6 A6 B7 A7 E DIR 8*470
图5-21
LCD 控制示意图
2. 硬件译码的LCD接口
图5-23 硬件译码的6位LCD接口电路
5.4 实时时钟/日历芯片DS1302
单片机接口技术及应用pdf
单片机接口技术及应用pdf单片机接口技术及应用，是一门涉及电子技术和计算机科学的知识领域，也是目前工程中必要的技术之一。
在工业制造、交通运输、家庭娱乐、智能家居等领域中，都广泛使用了单片机。
那么什么是单片机？单片机，顾名思义，就是一个集成了全部的计算机功能单元的小型计算机系统。
它与个人电脑、手机等计算机系统不同的地方在于，它的所有功能模块都集成到一个芯片（微控制器）上，它可以执行独立的任务，而不需要一个外部计算机来控制或处理。
单片机的应用有很多，例如，控制系统、嵌入式设备、传感器、计算器等。
在实际应用中，单片机是通过各种接口实现与外界设备的通讯。
那么，如何实现单片机与外界设备的通讯？这时候，单片机接口技术就显得非常重要了。
下面我们就来一步一步地详细了解单片机接口技术及应用。
1. 串口通讯接口串口通讯接口可以将单片机通过网口、USB接口等与外部设备进行通讯。
它的优点是与PC机通讯速度快且稳定，通过简单的编程就可以实现。
2. 并口通讯接口并口通讯接口是一种高速、全双工的数据总线，可以方便地连接硬件设备。
并口通信通常使用IEEE 1284标准，具有速度快、可靠性高等特点。
3. 以太网接口以太网接口是应用广泛的一种接口，可以通过标准以太网协议与网络连接。
在工业控制系统、远距离监控及通讯系统等领域中广泛使用。
4. SPI接口SPI接口是一种高速串行通信接口，主要应用于数字信号处理器、微控制器、RSIC等领域。
SPI接口的数据传输速率快，并广泛应用于数字信号处理等相关领域。
5. I2C接口I2C接口是一种通用的两线式串行通信接口，非常适用于处理器、数字信号处理器、射频控制、显示器等领域。
它的好处是传输速率高，占用资源少。
6. USB接口USB接口（通用串行总线）是一个双向、多功能串行接口，主要用于计算机和其他设备之间的通讯。
USB接口应用广泛，例如从传感器读取数据，直接连接设备进行数据交换等。
以上就是单片机接口技术及应用的基础内容。
单片机与电机驱动器的接口技术及应用
单片机与电机驱动器的接口技术及应用1. 引言单片机与电机驱动器的接口技术在现代电子设备中起着至关重要的作用。
单片机作为一种微型计算机芯片，常用于控制各种电子设备的运行。
而电机驱动器则用于驱动电机进行特定的转动或控制。
本文将深入探讨单片机与电机驱动器的接口技术以及应用，包括常见的接口类型、接口电路设计和接口应用。
2. 单片机与电机驱动器的接口类型单片机与电机驱动器之间的接口类型可以根据应用的需求选择。
常见的接口类型包括并行接口、串行接口和模拟接口。
2.1 并行接口并行接口是指单片机与电机驱动器之间同时传输多位数据的接口。
这种接口通常使用多个引脚进行数据传输，具有较高的传输速率和实时性。
并行接口操作相对简单，适用于控制高速运动的电机。
2.2 串行接口串行接口是指单片机与电机驱动器之间逐位传输数据的接口。
这种接口通常使用较少的引脚进行数据传输，传输速率较低但适用于长距离传输。
串行接口可以采用SPI、I2C、UART等通信协议，根据具体需求选择合适的协议。
2.3 模拟接口模拟接口是指单片机通过模拟电压信号与电机驱动器进行通信的接口。
通常采用模拟输入输出方式，通过模拟信号控制电机的转速和方向。
模拟接口适用于一些特殊的电机控制需求，如无刷直流电机等。
3. 单片机与电机驱动器的接口电路设计接口电路设计是确保单片机与电机驱动器之间正常通信的关键。
以下是一个基本的接口电路设计示例。
3.1 电源电压匹配单片机与电机驱动器的电源电压需要匹配，确保电路正常工作。
如果电源电压不匹配，会导致电机不能正常驱动或单片机工作不稳定。
因此，在接口电路设计中需要注意选择适合的电源电压。
3.2 电平转换电路单片机通常使用的是TTL电平（0V和5V），而电机驱动器可能使用不同的电平标准，如CMOS（0V和3.3V）。
为了确保信号的正常传输，需要使用电平转换电路将单片机输出的电平转换为电机驱动器所需的电平标准。
3.3 电流放大电路单片机的输出电流很小，无法直接驱动电机。
第5章 MCS–51单片机的接口与应用 99页 5.8M
(1) 用键盘连接的I/O线的二进制组合表示键码。例如用4行、
4列线构成的16个键的键盘，可使用一个8位I/O口线的高、低4 位口线的二进制数的组合表示16个键的编码，如图5.4(a)所示。 各键相应的键值为88H、84H、82H、81H、48H、44H、42H、 41H、28H、24H、22H、21H、18H、14H、12H、11H。这种键 值编码软件较为简单直观，但离散性大，不便安排散转程序的 入口地址。
第5章 MCS–51单片机的接口与应用 JNB ACC.2，K2 JNB ACC.3，K3 JNB ACC.4，K4 JNB ACC.5，K5 JNB ACC.6，K6 ；检测2号键是否按下，按下转 ；检测3号键是否按下，按下转 ；检测4号键是否按下，按下转 ；检测5号键是否按下，按下转 ；检测6号键是否按下，按下转
；0号键功能程序
；0号键功能程序执行完返回 ；0号键功能程序
JMP START
……………………… PROM7： ……………………… JMP START …
；1号键功能程序执行完返回
；7号键功能程序 ；7号键功能程序执行完返回
第5章 MCS–51单片机的接口与应用
5.1.4 行列式键盘
行列式键盘又叫矩阵式键盘。用I/O口线组成行、列结构， 按键设置在行列的交点上。例如4×4的行列结构可组成16个键 的键盘。因此，在按键数量较多时，可以节省I/O口线。 1．行列式键盘的接口 行列式键盘的接口方法有许多，例如直接接口于单片机的 I/O口上；利用扩展的并行I/O接口；用串行口扩展并行I/O口接 口；利用一种可编程的键盘、显示接口芯片8279进行接口等。 其中，利用扩展的并行I/O接口方法方便灵活，在单片机应用系
MOVX @DPTR，A
第5章(第5版)李朝青-单片机原理及接口技术(第5版)课件解析
状态信息：一般为1位二进制码。
05:19
单片机原理及接口技术
二、查询方式程序流程图
输入状态信息
N
准备好？
Y
传送数据
05:19
单片机原理及接口技术
三、查询方式的过程
启动外设设备 延迟
ET0=0，禁止T0中断；
ET0=1，允许T0中断。
⑥EX0—外部中断0的溢出中断允许位。
EX0=0，禁止外部中断0中断； EX0=1，允许外部中断0中断。
05:19
单片机原理及接口技术
例5-1：假设允许片内定时器/计数器中断，禁止其他 中断。试根据假设条件设置IE的相应值。
解：（IE）=10001010B=8AH
05:19
单片机原理及接口技术
中断技术实现的功能
• 1、分时操作
• 2、实时处理 • 3、故障处理
05:19
单片机原理及接口技术
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。
第五章 中断系统
• §5.1 • §5.2 • §5.3 • §5.4 • §5.5 • §5.6 • §5.7
微机的输入/输出方式 中断的概念 89C51/S51中断系统结构及中断控制 中断处理过程 外部中断扩展方法 中断程序举例 思考题与习题
05:19
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▪ 单片机对键盘的控制
程序控制扫描方式
只有当单片机空闲时才调用键盘扫描子程序
定时扫描方式
利用定时器的溢出中断请求,每隔一定的时间对 键盘扫描一次
中断扫描方式
提高CPU的效率,当键盘上有键闭合时产生中断请 求
按键组连接方式:独立连接键盘与矩阵连接键盘
独立连接键盘: 每键相互独立，各自与一条I/O线相 连，CPU可直接读取该I/O线的高/低电平状态。 特点：占I/O口线多，但判键速度快，多用于设置控 制键、功能键。适用于键数少的场合。
RET
FUNC4: …… ;做P1.3要求的“功能4”
RET
特点：此子程序需不断(或定时)调用，否则可能
漏判。4个键的优先级由指令顺序决定。
独立连接式键盘例
ORG 0003H LJMP KEY
………… KEY: JNB P1.0,FUNC1 ;逐键判别
JNB P1.1,FUNC2 JNB P1.2,FUNC3 JNB P1.3,FUNC4 RETI ;无任何键按下由此返回 FUNC1: …… ;做P1.0要求的“功能1” RETI FUNC2: …… ;做P1.1要求的“功能2” RETI FUNC3: …… ;做P1.2要求的“功能3” RETI FUNC4: …… ;做P1.3要求的“功能4” RETI
▪ 软件去抖动的方法 ▪ 检测到电平变化 ▪ 延时一段时间再检测 ▪ 若电平同上次检测结果，认为有开关动作 ▪ 否则，是干扰
1、硬件去抖动：
常用双稳态电路、单稳态电路和RC积分电路三
种方法，
如图。
RC按键防抖电路(硬件防抖) 按下按钮开关，电容短路，快速放 电，电容两端电压为0；开关弹回时 ，整个电路形成RC充电电路，其时 间常数为RC，电容两端电压为VC, 控制电压低于 0.3×VCC，保证开关 不会出现高低变化情况，只是由低
矩阵连接键盘: 键按矩阵排列,各键处于矩阵行/列的 结点处,CPU通过对连在行(列)的I/O线送已知电平 的信号,然后读取列(行)线的状态信息。逐线扫描,得 出键码。 特点：键多时占用I/O口线少,但判键速度慢,多用于 设置数字键。适用于键数多的场合。
独立连接式键盘例：
KEY: JNB P1.0,FUNC1 ;逐键判别
单片机与开关、键盘接口
按键开关抖动问题 按键开关在电路中的连接如图所示：
按键未按下时，A点的电平为 +5V； 按下时，A点的电平为低电平； 由于按键是机械的弹性开关，在按下和断开时，触点在闭合 和断开时，会引起A点电位的不稳定，一般有5~10ms的抖动， 导致误差信号，使CPU产生错误的处理。
▪ 防抖动的方法 ▪ 软件去抖动 ▪ 硬件去抖动电路JNB ACC.1,K1
▪
JNB ACC.2,K2
▪
SJMP KEY
▪ 小键盘通过扩展I/O口连接单片机
P0 .0 P0.1 P0.2 P0.3
8031
P2.7 RD
74LS244
1A1 1Y1 1A2 1Y2 1A3 1Y3 1A4 1Y4
1G
+5V
S1 S2 S3 S4
KEY:
MOV R1,#0FFH MOV DPTR,#7FFFH
▪ 小键盘与单片机的接口
▪ 键盘每个键就是一个按钮开关 ▪ 当键盘中键的数量少时，当作小键盘 ▪ 其接口方法可以和开关一样接到单片机的
若干条I／O线，或通过一个扩展的输入口 接到系统中去 ▪ 键的去抖动方法由软件延时来解决
▪ 键盘分析程序应包括：
▪ 是否有键按下 ▪ 识别哪个键按下 ▪ 识别按键后，转入相应处理程序
流程和程序如下：
KEY：MOV R0,#07H ▪ KEY1：MOV P1,R0
MOV A,P1 ；输入键盘信息
▪
ANL A,R0
▪
CLR C
▪
SUBB A,R0
JZ KEY1 ；无键按下，
结果=00H
▪
ACALL D10MS; 去抖动
▪
MOV A,P1 ； 再读
▪
JNB ACC.0,K0
▪
西北工业大学专业课：单片机原理接口与应用
第五章 单片机接口技术及应用
主讲教师：杨奇
电子信息学院
2020年3月26日星期四
P2.7
WR D0～D7
RD
CS
PA PB
8255
PC0～PC3
A0 A1
PC4～PC7
第五章 单片机接口技术及应用
▪ 单片机与开关、键盘接口 ▪ 单片机与LED显示器接口 ▪ 单片机与键盘/显示器芯片8279接口 ▪ 单片机串行通信应用 ▪ D/A转换器接口和应用 ▪ A/D转换器接口和应用
MOVX A.@ DPTR
CLR C
SUBB A,R1
JZ
KEY
ACALL D10MS
MOVX A,@ DPTR
RRC A
JNC K0
RRC A
JNC K1
RRC A
JNC K2
RRC A
JNC RRC JNC RRC JNC RRC JNC RRC JNC SJMP
K3 A K4 A K5 A K6 A K7 KEY
▪
JB ACC.0,WAITL；闭合时，==0
▪
INC R0
；是闭合，+1
▪ WAITH:SETB P1.0
▪
MOV A,P1
▪
JNB ACC.0,WAITH；断开时，==1
▪
ACALL D10MS
▪
SETB P1.0
;
▪
MOV A,P1
▪
JNB ACC.0,WAITH；断开时，==1
▪
SJMP WAITL
到高，这样就防止抖动了，假如抖 动时间在10ms～20ms，以10ms为 例，根据电路原理上学的知识，可 求得C为2.8微F，20ms时，可求得C 为5.6微F，一般，R＝10K，C采用 3.3微F，R＝100K时，C＝0.33微F.
2、软件去抖动
在首次检测到按键按下后，先执行一段延时子程序，一
般为10ms延时，由程序确认按键是否按下，达到去抖动的 目的。
▪ 计算开关的闭合次数，软件去抖动程序：
▪ START: MOV R0,#00H ；清R0
▪ WAITL: SETB P1.0
；写1再输入
▪
MOV A,P1
；输入
▪
JB ACC.0,WAITL；闭合时，==0
▪
ACALL D10MS
；延时10ms
▪
SETB P1.0
；写1再输入
▪
MOV A,P1
；再输入
JNB P1.1,FUNC2
JNB P1.2,FUNC3
JNB P1.3,FUNC4
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3
AT89C51
RET ;无任何键按下由此返回 FUNC1: …… ;做P1.0要求的“功能1”
RET FUNC2: …… ;做P1.1要求的“功能2”
RET FUNC3: …… ;做P1.2要求的“功能3”