第9章单片机IO接口扩展技术课件

单击此处编辑母版标题样式,2020-11-9,谢谢欣赏,*,第,9,章单片机,I/O,接口扩展技术,简单芯片扩展,I/O,接口,8255,可编程接口芯片及其使用,8155,可编程接口芯片及其使用,键盘及显示器接口设计,A/D,和,D/A,转换接口技术,主,要,内,容,9.1 I/O,接口概述,I/O,接口的功能,2,I/O,接口的编址方式,存储器统一编址方式：,CPU,将,I/O,接口当作存储单元对待，访问,I/O,与访问存储器单元操作相同,I/O,独立编址方式：另外设立一个独立的,I/O,空间，与存储器空间互不影响，单独编址供,I/O,设备使用。在指令系统中，有专用于,I/O,访问的指令。,1,I/O,接口的功能,速度匹配：锁存数据、传送联络信号。输入设备数据缓冲适应,CPU,的快速操作。,数据格式转换：并,-,串转换、,A/D,、,D/A,转换。,电平转换：电平幅值或正,/,负逻辑转换。,隔离：通过接口三态门将总线与其它设备隔离。,2,谢谢欣赏,2020-11-9,3,I/O,接口,数据传送方式,外设,READY,？,Y,N,数据传送,读接口状态,同步传送方式（无条件传送）,外设与,CPU,速度相当时，采用此种方式。如：单片机与外部,RAM,之间的数据传送。,查询传送方式（条件传送）,CPU,与,I/O,接口之间的数据传送由程序控制来实现。通过查询外设是否准备就绪来决定是否传送数据。,通用性好，软硬件简单，,CPU,效率低。,9.1 I/O,接口概述,I/O,接口的功能,3,谢谢欣赏,2020-11-9,中断控制传送方式,（,1,） 任何外设与,CPU,交换信息，需向,CPU,发出中断申请；,（,2,）,CPU,检测到中断请求，若满足中断响应条件，,CPU,立即停止正在执行的程序，转去执行中断处理程序,进行数据传送。,（,3,） 中断处理完毕返回被中断的程序处，继续执行原来的程序。,CPU,的效率提高。,9.1 I/O,接口概述,I/O,接口的功能,4,谢谢欣赏,2020-11-9,打印,接收,数据,打印,接收,数据,接收,数据,打印机打印时序,查询方式,CPU,时序,查询等待,数据传送,查询等待,中断方式,CPU,时序,执行程序,数据传送,执行程序,一个查询方式和中断方式比较的实例,9.1 I/O,接口概述,I/O,接口的功能,5,谢谢欣赏,2020-11-9,由硬件完成数据交换，不需要,CPU,的介入，由,DMA控制器控制，使数据传送在存储器与外设之间直接传送。,快、成本高。,存储器,CPU,外设,I/O,口,DMA,控制器,直接存储器存取方式,（,DMA,）,9.1 I/O,接口概述,I/O,接口的功能,6,谢谢欣赏,2020-11-9,MCS,51,系列单片机的外部,RAM,和,I/O,口是统一编址的，因此用户可以把单片机外部,64KRAM,空间的一部分作为扩展,I/O,的地址空间。,单片机可以像访问外部,RAM,存储器那样访问外部接口芯片，对其口进行读写操作，在逻辑操作和指令使用上无任何区别。,4 MCS-51,单片机的,I/O,接口扩展,9.1 I/O,接口概述,I/O,接口的功能,7,谢谢欣赏,2020-11-9,实现方式,采用,TTL,、,CMOS,电路。,设计原则,输入口具有缓冲作用,缓冲器。,输出口具有锁存作用,锁存器。,常用,TTL,芯片,缓冲器：,74LS244,，,74LS245,锁存器：,74LS273,，,74LS373,，,74LS374,，,74LS377,等。,9.2,简单芯片扩展,I/O,接口,8,谢谢欣赏,2020-11-9,芯片功能介绍,（,1,）,74LS244,三态缓冲器,(2,4,路,),1G,状态,输入,/,输出,1,高阻,隔离,0,驱动,输入输出,74LS244,三态缓冲器功能表,9.2,简单芯片扩展,I/O,接口,高阻,导通,9,谢谢欣赏,2020-11-9,CLR,(MR),CLK,(CP),L,X,H,Dn,Qn,X,L,H,H,H,H,L,L,L,x,Q0,74LS273 8D,锁存器真值表,（,2,）,74LS273 8D,锁存器,9.2,简单芯片扩展,I/O,接口,禁止,导通,导通,锁存,10,谢谢欣赏,2020-11-9,外设,外设,74LS273,74LS244,8051,P0,CLK,G,AB,CB,CLR,Vcc,74LS273,输出,Q,随输入,D,变化，,CLR,必须为高电平,如何连接,?,CLK/G,的设计应综合地址和控制信息。,解决方案：,实例,：,用,74LS273,和,74LS244,扩展,I/O,口,9.2,简单芯片扩展,I/O,接口,11,谢谢欣赏,2020-11-9,（,1,）,用,74LS273 CLK,的设计,74LS273,为锁存器，通常可作为输出口。对于单片机来说，数据输出控制由,WR,实现。,设,P2.0=0,时，单片机选中,74LS273,。,则，可以得到下列真值表,实现,CLK,真值表,P2.0,0,1,WR,CLK,0,0,X,1,X,1,1,WR,P2.0,CLK,9.2,简单芯片扩展,I/O,接口,12,谢谢欣赏,2020-11-9,74LS244,为缓冲器，通常可作为输入口。对于单片机来说，数据输出控制由,RD,实现。,设,P2.0=0,时，单片机选中,74LS244,。,则，可以得到下列真值表,实现,CLK,真值表,P2.0,0,1,RD,G(1G/2G),0,0,X,1,X,1,1,RD,P2.0,G,（,2,）,用,74LS244 1G/2G,的设计,9.2,简单芯片扩展,I/O,接口,13,谢谢欣赏,2020-11-9,（,3,）用,74LS273,和,74LS244,扩展,I/O,口,9.2,简单芯片扩展,I/O,接口,14,谢谢欣赏,2020-11-9,A15,A14,A13,A12,A11,A10,A9,A8,A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0,P2.7,P2.6,P2.5,P2.4,P2.3,P2.2,P2.1,P2.0,P0.7,P0.6,P0.5,P0.4,P0.3,P0.2,P0.1,P0.0,x,x,x,x,x,x,x,0,x,x,x,x,x,x,x,x,74LS273,和,74LS244,的地址空间分析：,地址为：,FEFFH,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,9.2,简单芯片扩展,I/O,接口,15,谢谢欣赏,2020-11-9,256,8,位的静态,RAM,。,I/O,接口部分,可编程,8,位,PA70,可编程,8,位,PB70,可编程,6,位,PC50,命令寄存器,8,位 状态寄存器,8,位,计数器,/,计时器部分 一个,14,位的二进制减法计数器,/,计时器,256B,静态,RAM,PA,定时器,PB,PC,口,A,PA0PA7,口,B,PB0PB7,PC0PC5,口,C,IO/ M,AD0AD7,TIMER IN,TIMER OUT,CE,ALE,RD,WR,RESET,8155,的结构,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,16,谢谢欣赏,2020-11-9,TIMER IN,TIMER OUT,PC3,PC4,PC5,IO/ M,CE,RD,WR,ALE,AD0,AD1,AD2,AD3,AD4,AD5,AD6,AD7,Vss,Vcc,PC2,PC1,PC0,PB7,PB6,PB5,PB4,PB3,PB2,PB1,PB0,PA7,PA6,PA5,PA4,PA3,PA2,PA1,PA0,8155,RESET,AD,7,0,地址数据线，三态,RESET,复位信号,ALE,允许地址锁存信号,CE,片选信号,IO/M,接口与存储器的选择信号,WR,写信号,RD,读信号,8155,的引脚,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,17,谢谢欣赏,2020-11-9,PA70,8,根通用的,I/O,端口线,PB70,8,根通用的,I/O,端口线,PC50,6,根通用的,I/O,端口线,TIMERIN,14,位二进制减法,计数器的输入端,TIMEROUT,计时器的输出引脚,TIMER IN,TIMER OUT,PC3,PC4,PC5,IO/ M,CE,RD,WR,ALE,AD0,AD1,AD2,AD3,AD4,AD5,AD6,AD7,Vss,Vcc,PC2,PC1,PC0,PB7,PB6,PB5,PB4,PB3,PB2,PB1,PB0,PA7,PA6,PA5,PA4,PA3,PA2,PA1,PA0,8155,RESET,电源引脚,：,Vcc,，,Vss,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,18,谢谢欣赏,2020-11-9,8155,与,8031,的连接,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,RD,WR,ALE,P2.0,P2.7,P0.0,P0.1,P0.2,P0.3,P0.4,P0.5,P0.6,P0.7,EA,RD,WR,ALE,IO/M,CE,AD0,AD1,AD2,AD3,AD4,AD5,AD6,AD7,RESET,TIMERIN,TIMEROUT,+5V,10,F/16V,1k,PA,70,PB,70,PC,50,8051,8155,+5V,19,谢谢欣赏,2020-11-9,8155,的,256,字节,RAM,的使用,作为单片机的外,RAM,8155,RD,WR,CE,IO/M,ALE,AD07,PA,PB,PC,CE,IO/M,1,使用条件：,（,1,） ,0,，,8155,芯片被选中。,（,2,） ,0,，,8155,芯片上的,RAM,被选中，由,AD0AD7,的地址总线,(A0A7),为,256,个单元编址。,此时，当,=0,，,CPU,从,8155RAM,中由,A7A0,指定的单元中读取一个字节的数据。,当 ,0,，,CPU,将一个字节的数据写入到由,A7A0,指定的,8155RAM,单元中。,RD,WR,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,20,谢谢欣赏,2020-11-9,2,单片机访问,8155,的,RAM,8051,RD,WR,ALE,P2.0,P2.7,P0,8155,RD,WR,CE,IO/M,ALE,AD07,PA,PB,PC,P2.7,0,，且,P2.0,0,，单片机使用,8155,上的,RAM,。,A15,A14,A13,A12,A11,A10,A9,A8,A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0,P2.7,P2.6,P2.5,P2.4,P2.3,P2.2,P2.1,P2.0,P0.7,P0.6,P0.5,P0.4,P0.3,P0.2,P0.1,P0.0,0,x,x,x,x,x,x,0,0,0,0,0,0,0,0,0,x,x,x,x,x,x,0,1,1,1,1,1,1,1,1,0,8155RAM,的地址空间分析：,地址范围为：,7E00,7EFFH,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,21,谢谢欣赏,2020-11-9,3,单片机访问,8155RAM,的程序设计,8051,RD,WR,ALE,P2.0,P2.7,P0,8155,RD,WR,CE,IO/M,ALE,AD07,PA,PB,PC,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,22,谢谢欣赏,2020-11-9,8155 I/O,端口的使用,作为单片机的外部,I/O,口,8155,RD,WR,CE,IO/M,ALE,AD07,PA,PB,PC,CE,IO/M,1,使用条件,：,（,1,） ,0,，,8155,芯片被选中。,（,2,） ,1,，,8155,芯片上的,I/O,口和定时,/,计数器被选中，由,AD0AD7,的地址总线,(A0A2),为,I/O,口和定时,/,计数器编址。,此时，当,=0,，,CPU,从,A2A0,指定的对象读取（输入）一个字节的数据。,当 ,0,，,CPU,将一个字节的数据写入（输出）到,A2A0,指定的对象。,RD,WR,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,23,谢谢欣赏,2020-11-9,2,8155,芯片,I/O,口地址分配,A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0,I/O,端口, ,0 0 0,命令,/,状态寄存器, ,0 0 1,A,口, ,0 1 0,B,口, ,0 1 1,C,口, ,1 0 0,计数器低,8,位, ,1 0 1,计数器高,6,位,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,24,谢谢欣赏,2020-11-9,3,单片机访问,8155,的,I/O,口,8051,RD,WR,ALE,P2.0,P2.7,P0,8155,RD,WR,CE,IO/M,ALE,AD07,PA,PB,PC,P2.7,0,，且,P2.0,1,，单片机使用,8155,上的,I/O,口和定时,/,计数器。,A15,A14,A13,A12,A11,A10,A9,A8,A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0,P2.7,P2.6,P2.5,P2.4,P2.3,P2.2,P2.1,P2.0,P0.7,P0.6,P0.5,P0.4,P0.3,P0.2,P0.1,P0.0,0,x,x,x,x,x,x,1,x,x,x,x,x,0,0,0,x,x,x,x,x,x,1,x,x,x,x,x,1,1,1,0,8155I/O,口的地址空间分析：,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,25,谢谢欣赏,2020-11-9,I/O,口及定时,/,计数器,I/O,端口,命令,/,状态寄存器,A,口,B,口,C,口,计数器低,8,位,计数器高,6,位,I/O,端口地址,7F00,7F01,7F02,7F03,7F04,7F05,8051,RD,WR,ALE,P2.0,P2.7,P0,8155,RD,WR,CE,IO/M,ALE,AD07,PA,PB,PC,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,26,谢谢欣赏,2020-11-9,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,4,命令寄存器的定义,PA,PB,PC1,PC2,IEA,IEB,TM1,TM2,PB,PA,A,口、,B,口数据传送方向,0:,输入,1:,输出,ALT1,00,C,口输入，,A,、,B,口基本,I/O,方式,ALT2,11,C,口输出，,A,、,B,口基本,I/O,方式,ALT3,01,PC3-PC5,输出，,A,口选通方式，,B,口基本,I/O,方式,ALT4,10,A,、,B,口选通方式,PC2,、,PC1,C,口数据传送方向及,AB,口工作方式,IEA,、,IEB,A,、,B,口中断允许控制,0:,禁止,1:,允许,TM1,、,TM2,计数器控制,27,谢谢欣赏,2020-11-9,PC,口在各种工作方式下的状态,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,28,谢谢欣赏,2020-11-9,5,状态寄存器的定义,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,INTRA,ABF,INTEA,INTRB,BBF,INTEB,TMER,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,A,口中断请求标志,A,口缓冲器满标志,A,口中断允许标志,B,口中断请求标志,B,口缓冲器满标志,B,口中断允许标志,定时器中断允许标志。计数到指定长度后置,1,，读状态后清,0,29,谢谢欣赏,2020-11-9,6,8155 I/O,口的初始化及应用程序设计,8051,RD,WR,ALE,P2.0,P2.7,P0,8155,RD,WR,CE,IO/M,ALE,AD07,PA,PB,PC,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,I/O,端口,命令,/,状态寄存器,A,口,B,口,C,口,计数器低,8,位,计数器高,6,位,I/O,端口地址,7F00,7F01,7F02,7F03,7F04,7F05,30,谢谢欣赏,2020-11-9,9.4.3,8155,定时器,/,计数器工作原理,8155,的定时器是一个,14,位的减法计数器。,能对输入定时器的脉冲信号进行计数，在达到“最后”计数值时，有一个矩形波或脉冲输出。,由编程来控制定时器的输出波形及计数长度。,由于计数长度为,14,位，所以分两次装入。,计数初值的范围是：,2H3FFFH,。,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,31,谢谢欣赏,2020-11-9,（,1,）,8155,定时器,/,计数器工作方式,由,8155,命令寄存器的最高两位设定,TM2,TM1,0 0,0 1,1 0,1 1,方式,不影响定时器工作,若计数器未启动，则无操作；若计数器已运行，则停止计数,计数器减到,0,后，立即停止。,装入方式和计数值后，立即启动定时器，若定时器已在运行，,则达到当前计数值后，按新的方式和长度予以启动,PA,PB,PC1,PC2,IEA,IEB,TM1,TM2,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,32,谢谢欣赏,2020-11-9,（,2,）,定时,/,计数器的格式和输出形式,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,33,谢谢欣赏,2020-11-9,M,2,M,1,00,01,10,11,M,2,M,1,单 方 波,连续方波,单 脉 冲,连续脉冲,TIMER OUT,引脚输出波形,（,2,）,定时,/,计数器的格式和输出形式,M,2,M,1,T,13,T,12,T,11,T,10,T,9,T,8,15 14 13 12 11 10 9 8,T,7,T,6,T,5,T,4,T,3,T,2,T,1,T,0,7 6 5 4 3 2 1 0,定时器,方式,计数器高,6,位,计数器低,8,位,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,34,谢谢欣赏,2020-11-9,（,3,）,8155,定时,/,计数器的初始化及应用程序设计,8051,RD,WR,ALE,P2.0,P2.7,P0,8155,RD,WR,CE,IO/M,ALE,AD07,PA,PB,PC,Timer In,Timer Out,9.4,8155,可编程接口芯片及其使用,I/O,端口,命令,/,状态寄存器,A,口,B,口,C,口,计数器低,8,位,计数器高,6,位,I/O,端口地址,7F00,7F01,7F02,7F03,7F04,7F05,35,谢谢欣赏,2020-11-9,在单片机应用系统中，键盘和显示器是常用的外设，它们是人与应用系统交换信息的窗口，用于输入参数和命令，显示系统的运行状态、计算结果以及命令提示信息等。,本节主要介绍单片机应用系统中常用简单键盘和显示器的接口及软件设计方法。,9.5,键盘及显示器接口设计,36,谢谢欣赏,2020-11-9,9.5.1,键盘,工作原理与接口电路,（一）键盘概述,键盘是由若干个按键组成的开关矩阵，它是一种廉价的输入设备。一个键盘，通常包括有数字键,(0,9),，字母键,(A,Z),以及一些功能键。操作人员可以通过键盘向计算机输入数据，地址、指令或其它控制命令，实现人机对话。,键盘按其结构形式可分为两类：,1,编码键盘，即键盘上闭合键的识别由专用的硬件来实现；,2,非编码键盘，即键盘上闭合键的识别由软件来识别。,9.5,键盘及显示器接口设计,37,谢谢欣赏,2020-11-9,单片机系统中普遍使用非编码键盘，键盘接口应具备以下功能：,(1),键扫描功能，即检测是否有健按下；,(2),产生相应的键代码,(,键值,),；,(3),消除按键抖动及多键按下；,计算机测控系统常见键盘：,通用键盘：,84,键,101,键,102,键,104,键等。含单片机，串行输出,(,扫描码,),。,专用键盘：根据需要自己设计键盘。,按键：即无锁开关，有机械按键，电容按键，导电橡胶按键，薄膜按键。,9.5.1,键盘,工作原理与接口电路,38,谢谢欣赏,2020-11-9,按键开关的集合。,（二）键盘的特点,510ms,510ms,100ms,键的闭合,/,断开是机械触点的通断。会产生抖动。,按键的确认需要消除抖动。,硬件消抖,RS,触发器,软件消抖,软件延时,1020ms,，让过抖动区。,Vcc,9.5.1,键盘,工作原理与接口电路,39,谢谢欣赏,2020-11-9,（三）键盘接口,独立式键盘,各键相互独立，各接一根输入线。,P,1,0,P,1,1,8,0,5,1,K,1,P,1,2,P,1,3,P,1,4,P,1,5,K,2,K,3,K,4,K,5,K,6,键盘驱动程序步骤,查键：扫描有否键按下，若无键按下，返回,有键按下软件去抖：延时,1020ms,找键：逐位右移,等键释放,软件去抖,9.5.1,键盘,工作原理与接口电路,40,谢谢欣赏,2020-11-9,（,1,）行扫描法,判断有键按下：通过行线发出低电平信号，如果该行线所连接的键,没有按下,，则列线所接的,端口得到的全是,“,1,”,信号,，如果,有键按下,，则得到,非全,“,1,”,信号,。,确认按下的键：逐行扫描，为防止双键或多键同时按下，再从第,0,行一直扫描到最一行。,给定键值：找到有效的闭合键后，读入相应的键值转到对应的处理程序。,2,行列式键盘（矩阵键盘）,识别按键的方法有两种：行扫描法，线反转法。,9.5.1,键盘,工作原理与接口电路,41,谢谢欣赏,2020-11-9,当键盘上没有键闭合时，所有行线和列线断开,5.1k,3,y,0,y,1,y,2,x,0,x,1,x,2,6,7,8,3,4,5,0,1,2,+5V,0,1,1,1,1,1,当键盘上某一个键闭合时，则该键所对应的列线与行线短路。,键盘扫描：逐行逐列地检查键盘状态的过程。,键盘扫描的方法：程序控制的随机方式定时控制方式中断方式,确定键盘上闭合键的键号（或键值）,1,0,1,1,1,0,1,0,1,1,1,1,9.5.1,键盘,工作原理与接口电路,42,谢谢欣赏,2020-11-9,9.5.1,键盘,工作原理与接口电路,43,谢谢欣赏,2020-11-9,（,2,）线反转法,线反转法也是识别闭合键的一种常用方法，该法比行扫描法速度快，,在硬件上要求行线与列线外接上拉电阻,。,该法先将行线作为输出线，列线作为输入线，行线输出全,“,0,”,，读入列线的值，然后将行线和列线的输入输出关系互换，并且将刚才读到的列线值从列线所接的端口输出，再读取行线的输入值。,在闭合键所在的行线上值必为,0,。当一个键被按下时，必定可读到一对唯一的行列值。,9.5.1,键盘,工作原理与接口电路,44,谢谢欣赏,2020-11-9,9.5.1,键盘,工作原理与接口电路,5,号键按下,45,谢谢欣赏,2020-11-9,0,0,0,0,P1.4P1.7=1011,9.5.1,键盘,工作原理与接口电路,1,0,1,1,46,谢谢欣赏,2020-11-9,0,0,0,0,P1.0P1.3=1101,9.5.1,键盘,工作原理与接口电路,1,1,0,1,47,谢谢欣赏,2020-11-9,（一）显示器原理,（,1,）,显示器件简介,模拟指针表,：结构简单，缺点：精度差，不直观,数码显示器：,辉光数码管：每个字型对应一个管，造价高，控制与应用复杂，被淘汰。,八段,LED,，,LCD,显示器：可显示数字和部分字母，耗电省、效率高、发光控制简单、造价低,。,9.5.2 LED,显示器的工作原理和接口方法,48,谢谢欣赏,2020-11-9,点阵显示器：,点阵液晶显示器：,128*32 128*64,160*120 240*128,320*240 640*480,1024*768,省电、内藏控制器、使用方便。宽视角，可带背光。,CRT,显示器（目前已被液晶,/LED,点阵显示器替代）,单显、,CGA,、,EGA,、,VGA,、,SVGA,，,有标准的硬件规范，驱动程序较多，可有触摸屏。体积大、耗电多。,9.5.2 LED,显示器的工作原理和接口方法,49,谢谢欣赏,2020-11-9,（,2,）,LED,显示器结构,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,com,a,b,c,d,e,f,g,dp,com,共阴型,共阳型,a,b,c,d,e,f,g,dp,com,9.5.2 LED,显示器的工作原理和接口方法,50,谢谢欣赏,2020-11-9,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,a,a,b,c,d,g,b,c,d,e,f,g,dp,com,dp,e,f,数码,字型码,hgfedcba,十六进制,数码,字型码,hgfedcba,十六进制,0,11000000,C0H,5,10010010,92H,1,11111001,F9H,6,10000010,82H,2,10100100,A4H,7,11111000,F8H,3,10110000,B0H,8,10000000,80H,4,10011001,99H,9,10010000,90H,显示字型（字模）编码表（,共阳,）,取反,共阴码,取反,9.5.2 LED,显示器的工作原理和接口方法,51,谢谢欣赏,2020-11-9,g,dp,a,COM,g,dp,a,COM,g,dp,a,COM,g,dp,a,COM,输出口,1,输出口,2,输出口,3,输出口,4,1,静态显示方式原理,（二）静态显示,工作原理与接口电路,9.5.2 LED,显示器的工作原理和接口方法,52,谢谢欣赏,2020-11-9,9.5.2 LED,显示器的工作原理和接口方法,2,静态显示方式应用电路举例,P0,WR,8051,74138,74LS273,R,74LS273,74LS273,74LS273,R,R,R,P2.7,P2.6,P2.5,C,B,A,Y0,Y1,Y2,Y3,CLK,CLK,CLK,CLK,Vcc,53,谢谢欣赏,2020-11-9,静态,LED,显示器编程（显示数据）,（,1,）将字符显示代码（字模信息）以表格的形式存放在程序存储器的某个区域,（,2,）将显示信息转换为,0X,的模式，存放在显示缓冲区中；每个显示位对应一个单元,（,3,）从显示缓冲区中取出一个显示信息（显示一位），通过查表获取该显示信息的字符显示代码（字模信息）；,（,4,）指定显示位所对应的输出口（锁存器）地址，输出字模信息。,（,5,）多位显示重复,24,步。,9.5.2 LED,显示器的工作原理和接口方法,54,谢谢欣赏,2020-11-9,（,1,） 显示原理,（三）动态显示,工作原理与接口电路,输出口,1,输出,a,dp,a,b,c,d,e,f,g,d,p,g,dp,a,COM,a,b,c,d,e,f,g,d,p,g,dp,a,COM,a,b,c,d,e,f,g,d,p,g,dp,a,COM,a,b,c,d,e,f,g,d,p,g,dp,a,COM,输出口,2,输出显示,位控信息,输出,a,dp,输出显示位控制,9.5.2 LED,显示器的工作原理和接口方法,55,谢谢欣赏,2020-11-9,9.5.2 LED,显示器的工作原理和接口方法,动态,LED,显示器编程,（显示数据）,：,（,1,）将字符显示代码（字模信息）以表格的形式存放在程序存储器的某个区域；,（,2,）将显示信息转换为,0X,的模式，存放在显示缓冲区中；,每个显示位对应一个单元,（,3,）从显示缓冲区中取出一个显示信息（显示一位），通过查表获取该显示信息的字符显示代码（字模信息）；,（,4,）指定,字模信息输出口的,（锁存器）地址，输出字模信息。,（,5,）指定,显示位置输出口的,（锁存器）地址，输出显示位控信息。,（,6,）延时若干,ms,（显示,ms,）,（,7,）多位显示重复,26,步。,56,谢谢欣赏,2020-11-9,Vcc,RX8,PA,7407,PC0,PC1,PC2,PC3,8155,8051,P0,AD0-,AD7,ALE,ALE,RD,RD,WR,WR,IO/M,P2.1,CE,P2.0,（,2,） 应用电路举例,9.5.2 LED,显示器的工作原理和接口方法,57,谢谢欣赏,2020-11-9,9.6,A/D,和,D/A,转换接口技术,为什么要扩展,A/D,和,D/A,接口？,扩展,A/D,和,D/A,接口是为了进行模拟量与数字量之间的转换。,检测装置,数字,控制器,给定值,A/D,D/A,执行器,被控对象,-,计算机,计算机控制系统,模拟量：电压,/,电流,数字量,58,谢谢欣赏,2020-11-9,9.6.1 A/D,转换接口技术,作用：把输入的模拟信号转换成数字形式。,内容：基本原理、性能指标,目的：能够根据需求，合理选用市场上主流的产品，根据所提供的数据手册，能够进行接口电路的设计,9.6,A/D,和,D/A,转换接口技术,59,谢谢欣赏,2020-11-9,(1) A/D,主要性能指标,：,1,、分辨率：用数字量的位数来表示，位数越高，分辨率越高，对输入量的变化越灵敏。,2,、量程：所能转换的电压范围。,3,、精度：分绝对精度和相对精度。与分辨率不同。,4,、转换时间：,5,、输出逻辑电平：多数与,TTL,配合，另外是否有三态输出，采用何种编码形式等。,6,、工作温度范围：能够保证精度的工作温度范围。,7,、对参考电压的要求：分内部参考电压源和外部参考电压源。,9.6.1 A/D,转换接口技术,60,谢谢欣赏,2020-11-9,(2),A/D,转换器,ADC0809,芯片及其接口设计,指标：,八通道多路开关,8,位精度,逐次逼近比较型,转换时间：,100uS,9.6.1 A/D,转换接口技术,61,谢谢欣赏,2020-11-9,ADC0809,芯片,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,28,27,26,25,24,23,22,21,20,19,18,17,16,15,ADC0809,IN3,IN4,IN5,IN6,IN7,START,EOC,D3,OE,CLOCK,VCC,REF(+),GND,D1,IN2,IN1,IN0,ADDA,ADDB,ADDC,ALE,D7,D6,D5,D4,D0,REF(-),D2,9.6.1 A/D,转换接口技术,62,谢谢欣赏,2020-11-9,9.6.1 A/D,转换接口技术,模拟量（电压）,指定转换,通道,转,换,结,果,63,谢谢欣赏,2020-11-9,（,1,）,C,B,A,：,8,路通道切换控制。,ADC0809,引脚说明（,1,）,9.6.1 A/D,转换接口技术,通道地址码,对应模拟量,输入通道,C,B,A,0,0,0,IN0,0,0,1,IN1,0,1,0,IN2,0,1,1,IN3,1,0,0,IN4,1,0,1,IN5,1,1,0,IN6,1,1,1,IN7,64,谢谢欣赏,2020-11-9,（,2,）,ALE,：地址锁存，,在上升沿将地址选择信号,ABC,锁入地址寄存器。,（,3,）,START,：启动转换输入：上升沿清除,ADC,内部寄存器，下降沿启动内部控制逻辑。,（,4,）,EOC,：转换结束标志，上升沿表示转换完毕。,（,5,）,CLOCK,：转换定时时钟输入，在时钟频率小于,640K,时，转换速度为,100uS.,（,6,）,OE,：输出允许。,（,7,）,IN0IN7,：,8,路模拟信号的输入端。,（,8,）,D0D7,：,8,位转换结果数据输出端。,（,9,）,REF(+),，,REF(,),：参考电压输入端。,9.6.1 A/D,转换接口技术,ADC0809,引脚说明（,1,）,65,谢谢欣赏,2020-11-9,(3) MCS-51,与,ADC0809,的接口设计,9.6.1 A/D,转换接口技术,66,谢谢欣赏,2020-11-9,A15,A14,A13,A12,A11,A10,A9,A8,A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0,P2.7,P2.6,P2.5,P2.4,P2.3,P2.2,P2.1,P2.0,P0.7,P0.6,P0.5,P0.4,P0.3,P0.2,P0.1,P0.0,ADC0809,的地址空间分析：,0,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,IN0,0,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,0,0,1,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,IN1,0,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,0,1,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,IN2,0,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,0,1,1,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,IN3,0,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,IN4,0,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,1,0,1,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,IN5,0,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,1,1,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,IN6,0,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,IN7,IN0IN7,：,7F007F07H,9.6.1 A/D,转换接口技术,67,谢谢欣赏,2020-11-9,MCS-51,控制,ADC0809,接口的方式：,（,1,）查询方式：,EOC,是否为高电平？是，读转换结果。,（,2,）等待方式：等足够的时间（,100,s,），确保,A/D,转换结束，再读转换结果。,（,3,）中断方式： 以,EOC,为高电平为条件触发中断，在中断处理程序中读转换结果。,（,4,）定时采样方式。通过定时器定时，每隔一段时间，启动,A/D,转换，读取结果。,(4) MCS-51,与,ADC0809,的接口程序设计,9.6.1 A/D,转换接口技术,68,谢谢欣赏,2020-11-9,9.6.1 A/D,转换接口技术,（,1,）查询方式,是否为高电平,69,谢谢欣赏,2020-11-9,9.6.1 A/D,转换接口技术,（,2,）等待方式,70,谢谢欣赏,2020-11-9,9.6.1 A/D,转换接口技术,（,3,）中断方式,是否为高电平,71,谢谢欣赏,2020-11-9,9.6.1 A/D,转换接口技术,（,4,）定时方式,在给定的定时时间到时，启动一次,A/D,转换,1,）转换结束采用查询方式检测,2,）转换结束采用等待方式处理,72,谢谢欣赏,2020-11-9,1,、,D/A,转换器,将一个用二进制表示的数字量转换成相应的模拟量。,实现方法：对应于二进制的每一位，产生一个相应的电压（电流），而这个电压（电流）的大小正比于相应的二进制位的权。,例如：一个,8,位的,D/A,转换器，满量程的输出电压为,5V,，则最低位所代表的电压值为,5/256V,9.6.2 D/A,转换接口技术,73,谢谢欣赏,2020-11-9,9.6.2 D/A,转换接口技术,2 D/A,转换器主要技术指标,：,分辨率：通常用数字量的数位表示，一般为,8,位、,12,位、,16,位等。,分辨率,10,位，表示它可以对満量程的,1/2,10,=1/1024,的增量作出反应。,输入编码形式：如二进制码、,BCD,码等,转换线性：通常给出在一定温度下的最大非线性度，一,般为,0.010.03%,。,输出电平：不同型号的输出电平相差很大。大部分是电,压型输出，一般为,510,伏；也有高压输出型的为,2430,伏。也有一些是电流型的输出，低者为,20,毫安左右，高,者可达,3,安培。,74,谢谢欣赏,2020-11-9,3,集成,D/A,转换器,DAC0832,1. DAC0832,主要特性,双列直插式单片,8,位,D/A,转换器。以电流形式输出。当需转换为电压输出时，可外接运算放大器。其主要特性有：,（,1,）输出电流线性度可在満量程下调节。,（,2,）转换时间为,1,s,。,（,3,）数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式。,（,4,）增益温度补偿为,0.02%FS/,。（,Full Scale),。,（,5,）每次输入数字为,8,位二进制数。,（,6,）功耗,20mW,。,（,7,）逻辑电平输入与,TTL,兼容。,（,8,）供电电源为单一电源，可在,515V,内。,9.6.2 D/A,转换接口技术,75,谢谢欣赏,2020-11-9,9.6.2 D/A,转换接口技术,V,cc,芯片电源电压,+5V,+15V,V,REF,参考电压,-10V,+10V,R,FB,反馈电阻引出端,此端可接运算放大器输出端,A,GND,模拟信号地,D,GND,数字信号地,CS,Vcc,WR,1,I,LE,AGND,WR,2,DI3,XFER,DI2,DI4,DI1,DI5,DI0,DI6,V,REF,DI7,R,fb,I,OUT1,DGND,I,OUT2,76,谢谢欣赏,2020-11-9,9.6.2 D/A,转换接口技术,CS,Vcc,WR,1,I,LE,AGND,WR,2,DI3,XFER,DI2,DI4,DI1,DI5,DI0,DI6,V,REF,DI7,R,fb,I,OUT1,DGND,I,OUT2,ILE,输入锁存允许信号,高电平有效,CS,片选信号,低电平有效,WR1,写信号,1,，低电平有效,XFER,转移控制信号，,低电平有效,WR2,写信号,2,，低电平有效,I,OUT1,模拟电流输出端,1,当输入数字为全”,1”,时,输出电流最大，约为：,全”,0”,时,输出电流为,0,I,OUT2,模拟电流输出端,2,I,OUT1,+ I,OUT2,=,常数,255,V,REF,256R,FB,77,谢谢欣赏,2020-11-9,DAC0832,逻辑框图,CS,Vcc,WR,1,I,LE,AGND,WR,2,DI3,XFER,DI2,DI4,DI1,DI5,DI0,DI6,V,REF,DI7,R,fb,I,OUT1,DGND,I,OUT2,八位,输入,锁存,器,八位,DAC,寄存,器,八位,D/A,转换,器,DI0,DI7,ILE,CS,WR1,WR,2,LE1,LE2,XFER,AGND,R,fb,I,OUT2,I,OUT1,V,REF,H,L,L,H,L,L,9.6.2 D/A,转换接口技术,78,谢谢欣赏,2020-11-9,9.6.2 D/A,转换接口技术,4 DAC0832,和,MCS,51,的接口,DAC0832,可工作在双缓冲器方式，即输入寄存器的信号和和,DAC,寄存器的信号分别控制，分时将一个数据先写入输入寄存器，再写入,DAC,寄存器。这种方式适用于多路模拟量输出需要同步输出的系统。,实现方式：,DAC0832,可工作在单缓冲器方式，即输入寄存器的信号和和,DAC,寄存器的信号同时控制，使一个数据直接写入,DAC,寄存器。这种方式适用于只有一路模拟量输出或几路模拟量不需要同步输出的系统。,79,谢谢欣赏,2020-11-9,（,1,）,0832,单极性单缓冲器方式工作,A,-,+,1k,1k,U,OUT,(0,5V),R,fB,I,OUT1,I,OUT2,AGND,V,REF,ILE,DI,0,DI,7,CS,XFER,0832,P0.0,P0.7,P2.7,8051,WR,WR1,WR2,V,CC,+5V,V,R,9.6.2 D/A,转换接口技术,80,谢谢欣赏,2020-11-9,A15,A14,A13,A12,A11,A10,A9,A8,A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0,P2.7,P2.6,P2.5,P2.4,P2.3,P2.2,P2.1,P2.0,P0.7,P0.6,P0.5,P0.4,P0.3,P0.2,P0.1,P0.0,0,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,DACO832,的地址分析：,地址为：,7FFFH,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,9.6.2 D/A,转换接口技术,81,谢谢欣赏,2020-11-9,9.6.2 D/A,转换接口技术,产生锯齿波电压的程序,：,D/A,转换器的端口地址为,7FFFH,START,：,MOV DPTR,#7FFFH,MOV A,#0H,LOOP:,MOVX,DPTR,，,A,INC,A,AJMP,LOOP,Vo,5V,0V,FFH,82,谢谢欣赏,2020-11-9,t,Vo,5V,0V,5V,0V,Vo,t,实际输出波形,83,谢谢欣赏,2020-11-9,P2,.,5,P2,.,6,P2,.7,P,0.0,P,0.1,P,0.2,8031,P,0.3,P,0.4,P,0.5,P,0.6,P,0.7,WR,CS VCC,I,LE,XFER,DI0,DI1,DI2,DI3,0832,DI4,（,1,）,DI5,DI6,DI7,WR1,WR2,DGND,CS VCC,XFER I,LE,DI0,DI1,DI2,DI3,0832,DI4,（,2,）,DI5,DI6,DI7,WR1,WR2,DGND,+5V,（,2,）,0832,双缓冲器方式工作,9.6.2 D/A,转换接口技术,84,谢谢欣赏,2020-11-9,11.1 MCS-51,与,D/A,转换器接口设计,（,2,）,0832,双缓冲器方式工作,85,谢谢欣赏,2020-11-9,程序如下：,MOV DPTR,，,#0DFFFH,；指向,0832(1),MOV A,，,data1,MOVX DPTR,，,A,；,(data1),送,0832(1),锁存器,MOVX DPTR,，,#0BFFFH,；指向,0832(2),MOV A,，,data2,MOVX DPTR,，,A,；,(data2),送,0832(2),锁存器,MOV DPTR,，,#7FFFH,；指向,0832(1),和,0832(2),；的数据传送端,