单片机的输入输出设备.pptx
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1、计算机系统的I/O设备输入设备:输入设备:开关、拨码盘、按键、鼠标、摇开关、拨码盘、按键、鼠标、摇控器控器(红外、超声波、射频红外、超声波、射频)、存贮设备驱动、存贮设备驱动器器(DVD)(DVD)、扫描仪、各类传感器及其接口等。、扫描仪、各类传感器及其接口等。输出设备:输出设备:显示器显示器(LED(LED发光二极管、发光二极管、LCDLCD液晶、液晶、AFTAFT等离子体、等离子体、CRTCRT阴极射线管阴极射线管)、打印机及绘、打印机及绘图仪图仪(针式、激光、喷墨针式、激光、喷墨)、各类执行部件及、各类执行部件及其接口等。其接口等。输入输出一体设备:输入输出一体设备:触摸屏触摸屏(LCD
2、(LCD、AFTAFT、CRT)CRT)、存贮设备驱动器、存贮设备驱动器(软盘、软盘、U U盘盘)、摇控器、摇控器(具具有显示功能有显示功能)、其他计算机系统等。、其他计算机系统等。单片机广泛应用的人机对话I/O设备输入设备:输入设备:开关、拨码盘、按键、摇控器。开关、拨码盘、按键、摇控器。输出设备:输出设备:显示器显示器(LED(LED、LCD)LCD)、微型打印机、微型打印机(针式针式)。输入输出一体设备:输入输出一体设备:触摸屏触摸屏(LCD)(LCD)。发展方向之一:触摸技术发展方向之一:触摸技术表面声波、电表面声波、电容、红外、电阻容、红外、电阻本章只介绍拨码盘、本章只介绍拨码盘、L
3、EDLED显示器、键盘的工作显示器、键盘的工作原理、扩展及程序设计。原理、扩展及程序设计。6.1 6.1 拨码盘接口拨码盘接口见教材第见教材第9898页页4.1.64.1.6在仅需要输入少量控制参数和数据的系统中使用。结构简单、操作方便、具有记忆功能。一、BCD码拨盘结构BCDBCD码拨盘有码拨盘有1 1个公共端、个公共端、4 4个位权输出端。它个位权输出端。它具有具有0 09 9十个位置,可以通过齿轮型圆盘拨十个位置,可以通过齿轮型圆盘拨到所需位置,每个位置都有相应的数字提示,到所需位置,每个位置都有相应的数字提示,一个拨码盘可以输入一个拨码盘可以输入1 1位十进制数据。可以由位十进制数据。
4、可以由N N个拨盘组成个拨盘组成N N位十进制数据。位十进制数据。二、BCD码拨盘的接口方法与编程1.1.直接连接法直接连接法公共端接公共端接+5V+5V或或GNDGND,各位权输出端带下拉电,各位权输出端带下拉电阻或上拉电阻后,直接与阻或上拉电阻后,直接与CPUCPU或并行或并行I/OI/O接口接口电路电路(如如81558155、82558255、74HC24574HC245等等)的的I/OI/O口相口相连。占用口线较多,程序相对简单。连。占用口线较多,程序相对简单。2.2.选通连接法选通连接法公共端作选通信号线,各位权输出端带下拉公共端作选通信号线,各位权输出端带下拉电阻或上拉电阻后,通过
5、或门电阻或上拉电阻后,通过或门(或非门或非门)或与或与门门(与非门与非门)再与再与CPUCPU或并行或并行I/OI/O接口电路的接口电路的I/OI/O口相连。占用口线较少,程序相对复杂。口相连。占用口线较少,程序相对复杂。下图是采用选通连接法的下图是采用选通连接法的4 4位位BCDBCD码拨盘接口方法码拨盘接口方法图中图中P1.0P1.0P1.3P1.3通过与非门作为通过与非门作为4 4个个BCDBCD码拨盘位码拨盘位权输出端的输入信号,权输出端的输入信号,P1.0P1.0、P1.1P1.1、P1.2P1.2、P1.3P1.3分别对应位权分别对应位权1 1、2 2、4 4、8 8。P1.4P1
6、.4P1.7P1.7为选通信号输出端,分别对应为选通信号输出端,分别对应0#0#3#3#拨盘。拨盘。工作时,逐一使工作时,逐一使P1.4P1.4P1.7P1.7为低电平,通过为低电平,通过P1.0P1.0P1.3P1.3就能得到相应就能得到相应BCDBCD码拨盘的数据。码拨盘的数据。例:假设例:假设3#3#拨码盘为千位拨码盘为千位(高位高位)十进制数据,十进制数据,0#0#拨码盘为个位拨码盘为个位(低位低位)十进制数据。试编写子程序,十进制数据。试编写子程序,将图中拨码盘数据读入内部将图中拨码盘数据读入内部30H(30H(高高)、31H(31H(低低)单单元。元。INBCDINBCD:MOV
7、R0MOV R0,#30H#30H;指向待存数据高位地址指向待存数据高位地址 MOV P1MOV P1,#7FH#7FH;(写写P1P1口锁存器口锁存器)P1.7)P1.7为为“0”0”,选中,选中 3#3#拨盘,拨盘,P1.4P1.4P1.6P1.6均为均为“1”1”,没选中;,没选中;P1.0P1.0P1.3P1.3为输入状态,要求相应口锁存器内容必须为为输入状态,要求相应口锁存器内容必须为“1”1”。MOV AMOV A,P1P1;(读读P1P1引脚状态引脚状态)读读3#3#拨盘数据拨盘数据 SWAP ASWAP A ;(A(A内容高低内容高低4 4位交换位交换)MOW R0 MOW R
8、0,A A ;3#3#拨盘数据存入拨盘数据存入30H30H高高4 4位位MOV P1MOV P1,#0BFH#0BFH;选中选中2#2#拨盘拨盘MOV AMOV A,P1P1 ;读读2#2#拨盘数据拨盘数据XCHD AXCHD A,R0R0 ;(A(A与与R0R0低低4 4位数据交换位数据交换)2#)2#拨拨 盘数据存入盘数据存入30H30H低低4 4位位 INC R0 INC R0 ;指向待存数据低位地址指向待存数据低位地址MOV P1MOV P1,#0DFH#0DFH;选中选中1#1#拨盘拨盘MOV AMOV A,P1 P1 ;读读1#1#拨盘数据拨盘数据SWAP A SWAP A ;MO
9、W R0MOW R0,A A ;1#1#拨盘数据存入拨盘数据存入31H31H高高4 4位位MOV P1MOV P1,#0EFH#0EFH;选中选中0#0#拨盘拨盘MOV AMOV A,P1 P1 ;读读0#0#拨盘数据拨盘数据XCHD AXCHD A,R0R0 ;0#0#拨盘数据存入拨盘数据存入31H31H低低4 4位位RETRET6.2 6.2 七段七段LEDLED显示器接口显示器接口LEDLED发光二极管显示器包括字段型、点阵型。发光二极管显示器包括字段型、点阵型。字段型:字段型:主要用于数字及少数字母显示的场主要用于数字及少数字母显示的场合。合。有单字、双字、多字和特种需要设计的有单字、
10、双字、多字和特种需要设计的多字等形式之分。器件按字高分为多字等形式之分。器件按字高分为0.30.3、0.50.5、0.560.56、0.80.8、1 1、1.51.5、22英寸等多种规英寸等多种规格。格。常用于仪器仪表的数字显示。常用于仪器仪表的数字显示。点阵型:点阵型:主要用于包括汉字在内的各类字符主要用于包括汉字在内的各类字符的显示。的显示。有有5757、8888点阵和特种需要设计点阵和特种需要设计的点阵等形式的器件。的点阵等形式的器件。常用于各类广告内容常用于各类广告内容的显示。的显示。特点:特点:响应速度较快、驱动电路简单、显示响应速度较快、驱动电路简单、显示清晰、使用寿命长,清晰、使
11、用寿命长,但耗电大、体积大(自但耗电大、体积大(自身、电路)。身、电路)。LEDLED发光显示器件在照明方面是节能器件,属发光显示器件在照明方面是节能器件,属于正在大力推广应用的照明节能换代产品。于正在大力推广应用的照明节能换代产品。但目前价格较白炽灯、日光灯高。但目前价格较白炽灯、日光灯高。一、七段一、七段LEDLED显示器的结构与原理显示器的结构与原理见教材第见教材第179179页页5.4.25.4.2单管单管LEDLED主要参数:主要参数:正向管压降:正向管压降:2.5V2.5V,一,一般般1.51.52V2V。工作电流:工作电流:普通型普通型40mA,40mA,一般一般10mA10mA
12、左右;左右;高亮度型:高亮度型:30mA,30mA,一般一般5mA5mA左右。左右。共阴极共阴极共阳极共阳极点亮关系:点亮关系:共阳共阳:字段引脚:字段引脚低电平低电平亮;亮;共阴共阴:字段引脚:字段引脚高电平高电平亮。亮。连接方式:连接方式:一般字段的一般字段的ag、dp引脚顺序与引脚顺序与I/O接接口的口的X0X7引脚相连接。引脚相连接。下表是接口电路引脚与显示器字段引脚的关系及字下表是接口电路引脚与显示器字段引脚的关系及字形码的生成关系形码的生成关系 接口引脚 字段引脚dpdpg gf fe ed dc cb ba a共阳“”共阳“”共阴“”共阳“”十六进制数的字形代码表十六进制数的字形
13、代码表 字型字型共阳极代码共阳极代码共阴极代码共阴极代码字型字型共阳极代码共阳极代码共阴极代码共阴极代码0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB“b”83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HD“d”A1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF84H71H7F8H07H灭灭FFH00H880H7FH二、二、显示器工作方式和显示程序设计显示器工作方式和显示程序设计1.1.静态显示方式静态显示方式静态显示方式就是显示器在显示一个字符时,相应静态显示方式就是显示器在显示一个字符时,相应的发光二极管恒定导通或截止。的发光二极管恒定导通或截止。特点
14、:显示稳定,亮度大,占用特点:显示稳定,亮度大,占用I/OI/O口线多。更新口线多。更新数据时,数据时,CPUCPU只需要调用一次显示程序,有利于节只需要调用一次显示程序,有利于节省省CPUCPU工作时间工作时间 、提高、提高CPUCPU工作效率。工作效率。例:以下电路是利用例:以下电路是利用5151系列单片机串行口方式系列单片机串行口方式的输出应用之一。电路利用的输出应用之一。电路利用CPUCPU的串行口与的串行口与串入串入并出移位寄存器并出移位寄存器74LS16474LS164或或74HC16474HC164配合配合,构成一,构成一个位个位LEDLED静态显示器接口。静态显示器接口。图中电
15、路无法正常工作,存在错误图中电路无法正常工作,存在错误 74LS16474LS164拉出电流能力差,吸入电流能力强;拉出电流能力差,吸入电流能力强;字段引脚与接口引脚之间未设限流电阻。字段引脚与接口引脚之间未设限流电阻。关于关于TTLTTL与与CMOSCMOS电路几个基本常识电路几个基本常识 TTLTTL集成电路大致可分为集成电路大致可分为6 6大类:大类:74XX74XX(标准(标准),74SXX74SXX(肖特基),(肖特基),74LSXX74LSXX(低功耗肖特基),(低功耗肖特基),74ASXX74ASXX(先进肖特基),(先进肖特基),74ALSXX74ALSXX(先进低功耗肖特(先
16、进低功耗肖特基),基),74FXX74FXX(高速)。(高速)。CMOSCMOS集成电路大致可分为集成电路大致可分为5 5大类:大类:40XX40XX(A(A、B)B),45XX45XX(A(A、B)B),74HCXX74HCXX(COMS(COMS工作电平工作电平),74HCTXX74HCTXX (TTL (TTL工作电平,可与工作电平,可与74LS74LS系列互换使用系列互换使用),74HCUXX74HCUXX (适用于无缓冲级的适用于无缓冲级的CMOSCMOS电路电路)。以上以上9 9种种7474系列产品,只要后边的数字标号相同,其系列产品,只要后边的数字标号相同,其逻辑功能和管脚排列就
17、相同。逻辑功能和管脚排列就相同。各类集成电路的各类集成电路的逻辑功能,管脚排列,逻辑功能,管脚排列,输入、输输入、输出的电平、电流,以及速度、功耗各不相同。出的电平、电流,以及速度、功耗各不相同。使用使用时应时应根据不同的条件和要求选择不同类型的集成电根据不同的条件和要求选择不同类型的集成电路产品。路产品。改进电路改进电路关于关于串入并出移位寄存器使用:串入并出移位寄存器使用:74LS16474LS164为为TTLTTL电路。电路。其拉出电流能力为其拉出电流能力为uAuA级级,吸入电,吸入电流能力为流能力为mAmA级。速度低时可吸入级。速度低时可吸入10mA10mA以内的电流。以内的电流。因此
18、因此只能接共阳数码管,并与只能接共阳数码管,并与NMOSNMOS、HMOSHMOS的的CPUCPU配合使用。配合使用。74HC16474HC164是是CHMOSCHMOS电路。电路。其拉出电流、吸入电流能力均其拉出电流、吸入电流能力均为为mAmA。速度低时可拉出、吸入。速度低时可拉出、吸入5mA5mA左右的电流。左右的电流。因此既因此既能接共阳数码管,也能接共阴数码管,它一般与能接共阳数码管,也能接共阴数码管,它一般与CMOSCMOS的的CPUCPU相配合。相配合。TTLTTL电路与电路与CMOSCMOS电路的输入输出电平是不同的。电路的输入输出电平是不同的。使用中要使用中要加以注意,一般不能
19、混用。加以注意,一般不能混用。字段引脚与接口引脚之间必须串接限流电阻。字段引脚与接口引脚之间必须串接限流电阻。下面是配合上述电路的更新显示子程序。调下面是配合上述电路的更新显示子程序。调用前,需要先将待显示数据装入显示缓冲器,用前,需要先将待显示数据装入显示缓冲器,然后再调用该子程序。然后再调用该子程序。SDIRSDIR:MOV R7,#8 MOV R7,#8 ;循环次数次循环次数次 MOV R0,#7FH MOV R0,#7FH ;7FH7FH(低)(低)78H78H(高)为显(高)为显 示缓冲器示缓冲器SDL0SDL0:MOV A,R0 MOV A,R0 ;取出要显示的数据取出要显示的数据
20、 ADD A,#(SEGT-SDL1)ADD A,#(SEGT-SDL1);加偏移量加偏移量 MOVC A,A+PCMOVC A,A+PC ;查表取字形代码查表取字形代码为配合程序,图中为配合程序,图中CPUCPU应为应为89C5289C52,移位寄存器改为,移位寄存器改为74HC16474HC164,假设数码管为,假设数码管为高亮度器件高亮度器件(典型电流(典型电流5mA5mA),),则可串则可串750750或或1k1k的接限流电阻。计算的接限流电阻。计算I=(5V-I=(5V-1.5V)/R1.5V)/R(其中(其中74HC16474HC164输出电平输出电平5V5V,LEDLED管压降管
21、压降1.5V1.5V)。)。SDL1:MOV SBUF,A SDL1:MOV SBUF,A ;串行数据输出串行数据输出SDL2:JNB TI,SDL2 SDL2:JNB TI,SDL2 ;输出完否输出完否 CLR TI CLR TI ;完,清中断标志完,清中断标志 DEC R0 DEC R0 ;指向下一个待显示数据指向下一个待显示数据 DJNZ R7,SDL0 DJNZ R7,SDL0 ;循环次循环次 RETRETSEGT:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66HSEGT:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H;0 0,1 1,2 2,3 3,4 4 DB 6DH,7DH,07H,7
22、FH,6FH DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH;5 5,6 6,7 7,8 8,9 9 DB 77H,7CH,39H,5EH,79H DB 77H,7CH,39H,5EH,79H;A A,b b,C C,d d,E E DB 71H,40H,73H,1CH,00H DB 71H,40H,73H,1CH,00H;F F,-,P P,暗,暗2.2.动态显示方式动态显示方式动态显示方式就是一位一位地轮流(扫描)点亮动态显示方式就是一位一位地轮流(扫描)点亮各位显示器。对于每一位显示器来说,就是每隔各位显示器。对于每一位显示器来说,就是每隔一段时间点亮一次。一段时间点亮一次。显示器亮度与导
23、通电流有关,显示器亮度与导通电流有关,也与点亮时间长度和间隔时间的比例有关。调整也与点亮时间长度和间隔时间的比例有关。调整电流强度和时间参数,有可能实现亮度较高较稳电流强度和时间参数,有可能实现亮度较高较稳定的显示。定的显示。特点:显示不够稳定,亮度较低,占用特点:显示不够稳定,亮度较低,占用I/OI/O口线口线少。显示时,少。显示时,CPUCPU需要反复调用显示程序,这不需要反复调用显示程序,这不利于节省利于节省CPUCPU工作时间、提高工作时间、提高CPUCPU工作效率。工作效率。以下是利用以下是利用81558155等器件构成的等器件构成的6 6位共阴极显示器的动态位共阴极显示器的动态显示
24、电路。显示电路。上述电路中:上述电路中:8155PA08155PA0PA5PA5作数码管位扫描线作数码管位扫描线(位驱动线位驱动线)。其输其输出经反相驱动器出经反相驱动器7545275452与共阴数码管的公共端与共阴数码管的公共端COM0 COM0 COM5COM5相连。相连。当当PAiPAi为为“1”1”时,相应的数码管被驱时,相应的数码管被驱动动(点亮点亮)。各数码管的各数码管的a adpdp引脚并联相接。引脚并联相接。8155PB08155PB0PB7PB7作段数据输出线。作段数据输出线。通过同相驱动器通过同相驱动器74077407分别与数码管的分别与数码管的a adpdp相连。相连。在
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