单片机接口控制技术课件.ppt

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1、单片机原理及应用技术第8章单片机接口控制技术【引子】在实际应用中，键盘、LED数码管、A/D和D/A转化器是单片机最常使用的部件，在本章我们将学习各部件的工作原理、与单片机连接方式及程序控制方法。【本章内容提要】了解I/0接口的概念掌握按键检测与控制掌握数码管显示控制掌握A/D与D/A转换控制8.1I/0接口的概念CPU与存储器和外部设备的间的数据交换都需要通过接口设备来实现，前者被称为存储器接口，而后者则被称为I/O接口。8.1.1接口的分类I/O接口的功能是负责实现CPU通过系统总线把I/O电路和外围

2、设备联系在一起。按照电路和设备的复杂程度，I/O接口的硬件主要分为两大类1．I/O接口芯片2．I/O接口控制卡8.1.2接口的功能8.1.3接口的控制方式CPU通过接口对外设进行控制的方式有以下几种：1．程序查询方式2．中断处理方式3．DMA（直接存储器存取）传送方式DMA最明显的一个特点是它不是用软件而是采用一个专门的控制器来控制内存与外设之间的数据交流，无须CPU介入，大大提高CPU的工作效率。8.2按键检测与控制8.2.1按键抖动问题产生的原因及解决方法按键的抖动问题是指按键的触点在闭合和断开瞬间由

3、于接触情况不稳定，从而导致电压信号的抖动现象（由按键的机械特性造成，不可避免）。图8-1所示为一次按键的抖动过程，在按键的前沿和后沿都会有5～10ms的抖动。图1-1单片机应用实例8.2.2按键检测电路及应用1．独立式按键独立式键盘相互独立，每个按键占用一根I/O口线，每根I/O口线上的按键工作状态不会影响其他按键的工作状态，CPU可直接读取该I/O线的高/低电平状态。2．矩阵式按键在单片机系统中，当按键数量较多时，为了减少IO口的使用，通常将按键排列成矩阵型式。8.2.3矩阵式键盘与I/O接口应用8.3

4、数码管显示控制数码管种类繁多，按外观来划分，可以分为七段数码管、米字型数码管、点阵块等。图8-5所示为各种不同形状的数码管。图8-5各种不同形状的数码管8.3.1LED数码管结构与工作原理8.3.2LED数码管字型编码在单片机与数码管组成的应用系统中，一般将单片机的一个并口与数码管的8个段控制引脚连接，且按照口线位的顺序由低到高与a、b、c、d、e、f、g、h连接，这样，若要显示不同字符，只需应用单片机的口线输出相应的控制的电平就可以实现。8.3.3LED数码管静态显示静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每

5、个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O口线进行驱动，或者使用如BCD码、二–十进位解码器解码进行驱动。8.3.4LED数码管动态显示数码管动态显示是单片机中应用最为广泛的显示方式，动态驱动是将所有数码管的8个同名端“a,b,c,d,e,f,g,h”连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制。当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制。通过分时轮流控制各个LED数码管的COM端

6、，就使各个数码管轮流受控显示。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示相同，并且能够节省大量的I/O口线，降低功耗。8.4A/D与D/A转换控制我们都知道单片机是数字部件，只能处理数字量“0”或“1”。在实际应用场合，会有一些模拟量需要单片机来处理，此时，单片机就需要连接A/D转换器（AnalogtoDigitalConver

7、ter，模数转换器）将模拟量转换为数字量，再进行相应处理。图8-9A/D、D/A与单片机的连接8.4.1A/D与D/A转换原理（一）A/D转换器原理A/D转换器用于将模拟信号转换为数字信号，如图8-10所示。从模拟量到数字量的转换可以分为采样、保持、量化和编码四个步骤。图8-10A/D转换器（二）D/A转换器原理D/A转化器是将离散的数字量转换为连接变化的模拟量，如图8-12所示。数模转换的基本思想与二进制数转换为十进制数的原理相似。在将二进制数转化为十进制数时，我们需要将二进制各位的数值与其位的权值相乘

8、，然后相加即可得到相应的十进制数。图8-12D/A转换器8.4.2常用A/D转换器件及应用（一）8位并行A/D转换器件ADC0809ADC0809为常用的8位并行模数转换器。它的模数转换原理采用逐次逼近法，芯片由单个＋5V电源供电，片内有8路模拟选通开关，可以分时对8路输入模拟量进行A/D转换，典型的A/D转换时间为100μs左右。1．AD0809芯片引脚功能介绍2．ADC0809的内部结构ADC0809的内部结构如图8-15