第8章应用系统配置及接口技术●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介绍单片机与A/D转换器的接口技术介绍单片机与D/A转换器的接口技术●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熟悉单片机系统的I/O端口配置，掌握相应接口的程序编制8.1 单片机与开关及键盘接口技术8.1.1 键盘的工作原理1）键盘的输入原理22）键输入接口的软、硬件功能⑴ 键状态的可靠输入① 双稳态消抖② 滤波消抖电路③ 软件消抖⑵ 获得键值或键号⑶键处理程序①监测有无键按下；②有键按下后，在无硬件去抖动电路的情况下，应用软件延时方法除去抖动影响；③有可靠的逻辑处理办法，如N键锁定，即只处理一个键，其间任何按下又松开的键不产生影响，不管一次按键持续有多长时间，仅执行一次按键功能程序；④ 输出确定的键号，以满足执行相应子程序要求。
8.1.2 独立式按键与行列式键盘及接口1）独立式按键的硬件结构2）独立式按键的软件结构3）行列式键盘的结构及原理4）行列式按键的识别方法⑴扫描法分两步进行：第一步，识别键盘有无键按下；第二步，如果有键被按下，识别出具体的按键。
识别键盘有无键按下的方法是：让所有列线均置为低电平，检查各行线电平是否有变化，如果有变化，则说明有键被按下；如果没有变化，则说明无键被按下。
（实际编程时应考虑按键抖动的影响，通常采用软件延时的方法进行抖动消除处理）。
识别具体按键的方法是（称为扫描法）：逐列置低电平，其余各列置为高电平，检查各行线电平的变化，如果某行电平由高电平变为低电平，则可确定此行此列的交叉点处的按键被按下。
⑵线反转法线反转法的两个具体操作步骤：① 将行线编程为输入线，列线编程为输出线，并使输出线为全低电平，则行线中电平由高到低变化的所在行为按键所在行。
② 同①完全相反，将行线编程为输出线，列线编程为输入线，并使输出线为全低电平，则列线中电平由高到低变化的所在列为按键所在列。
实际编程时同样应考虑用软件延时进行消抖处理。
5) 键盘的工作方式⑴编程扫描方式键盘扫描程序一般应具备下述几个功能：①判断键盘上有无键按下。
其方法为列电平全输出为“0”电平时，读行线电平状态，若行电平全为“1”电平，则键盘无键按下，若不全为“1”电平，则有键按下。
②去除键抖动的影响。
方法为，在判断有键按下后，软件延时一段时间（一般为10ms左右）后，再判断键盘状态，如果仍为有键按下状态，则认为有一个确定的键被按下，否则按键抖动处理。
③扫描键盘，得到按下键的键号。
④判别闭合的键是否释放。
键闭合一次仅进行一次键功能操作。
等键释放后即将键值送入累加器A中，然后执行键功能操作。
键号01234567键值FEXE FDXE FBXE F7XE EFXE DFXE BFXE7FXE 键号89101112131415键值FEXD FDXD FBXD F7XD EFXD DFXD BFXD7FXD 键号1617181920212223键值FEXB FDXB FBXB F7XB EFXB DFXB BFXB7FXB 键号2425262728293031键值FEX7FDX7FBX7F7X7EFX7DFX7BFX77FX7⑵定时扫描工作方式 定时扫描工作方式是利用单片机内部定时器产生定时中断（例如10ms），CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键按下时识别出该键，并执行相应的键功能程序。
⑶中断工作方式 只有在键盘上有键按下时，发出中断请求，CPU响应中断请求后，转中断服务程序，进行键盘扫描，识别键码。
8.2单片机与显示器接口技术1）LED显示器结构与原理LED显示器结构⑴ LED共阴极和共阳极的七段显示代码如下：显示字符共阴极段代码共阳极段代码显示字符共阴极段代码共阳极段代码03FH C0H c39H C6H106H F9H d5EH A1H25BH A4H E79H86H34FH B0H F71H8EH466H99H P73H8CH56DH92H U3EH C1H67DH82H I31H CEH707H F8H Y6EH91H87FH80H H76H89H96FH90H L38H C7HA77H88H＝．C8H37Hb7CH83H“灭”00H FFHLED显示器工作原理⑵ LED2）动态显示器程序设计8.3 A/D转换器与单片机的接口A/D转换器与单片机的接口是单片机应用系统的重要接口，任何型号的ADC芯片都能与单片机连接，但接口形式与ADC芯片型号、转换速度以及分辨率的要求不同有所差异。
从ADC接口电路结构来看，ADC芯片与单片机连接有如下形式：⑴与单片机总线直接连接：⑵用三态门与单片机连接：⑶通过I/O接口与单片机相连：1)．3位半双积分A/D转换器MC14433与8031单片机的接口MC14433是3位半双积分A/D转换器。
特点：抗干扰性能好、转换精度高、自动校零、自动极性输出、自动量程控制信号输出、动态字位扫描BCD码输出、单基准电压、外接元件少和价格低廉等。
但其转换速度慢，约1～10次／秒。
⑴ MC14433的内部结构及引脚功能内部结构如图MC14433芯片的引脚分布如图V AG ：模拟地V R ：外接输入基准电压V x ：被测电压输入端R 1、R 1／C 1、C 1：外接积分电阻R 1和积分电容元件端C 01、C 02：外接失调补偿电容C 0端DU：显示更新输入，高电平有效CLKI和CLK0：时钟脉冲输入、输出端，可以外接电阻R CV EE ：模拟部分的负电源端，接-5V V SS ：数字部分的负电源端EOC：转换结束信号，高电平有效当转换结束后，在该引脚将输出一个脉宽为1/2时钟的正脉冲；OR ：超量程检出端，低电平有效DS 1～DS 4：多路选通脉冲输出端。
DS 1对应千位，DS 4对应个位，每个选通脉冲周期为18个时钟周期，每两个相邻脉冲之间间隔2个时钟周期Q 0～Q 3：BCD码数据输出端。
其中Q 3为最高位，Q 0为最低位。
当DS 2、DS 3、DS 4选通期间，输出三位完整的BCD码，即0～9十个数字任一个。
但在DS 1选通期间，Q 0～Q 3除了千位的0或1外，还表示了转换值的正负极性和欠量程还是超量程，其含义见表。
DS 1Q 3Q 2Q 1Q 0输出结果状态11××0千位数为010××0千位数为11×1×0输出结果为正值1×0×0输出结果为负值10××1输入信号超量程11××1输入信号欠量程超量程时，A/D转换输出数为1999，欠量程时读出数为＜179。
⑵ MC14433MC14433与8031单片机的接口设计由于EOC与DU端相连，每次转换结束都有相应的BCD码和选通信号出现在Q0～Q3和DS1～DS4上。
其程序清单见书。
2）．并行逐次逼近式A/D转换器与8031单片机的接口⑴AD574/674/774/1674，ADS774系列A/D转换器① 工作原理AD1674包括宽频带采样保持器、10V基电压源、时钟电路、D/A转换器、SAR寄存器和三态缓冲器等。
当控制电路发出启动转换命令时，首先使采样/保持器工作在保持模式，并使SAR寄存器复零。
一旦转换开始就不能停止或重新启动A/D转换，此时输出缓冲器的数据输出无效，逐次逼近寄存器按时钟顺序从高位到低位进行比较，以产生转换结果，只要转换结束，就返回一个转换结束标志给控制部分，立即禁止时钟输出，并使采样/保持器工作在采样模式。
与此同时，延迟STS信号下跳的时间稳定转换数据，以满足12位的精度。
② 引脚及功能引脚信号说 明1+5V逻辑电源+5V212/812/8=1，双字节输出；12/8=0，单字节输出3CS片选信号，低电平有效4A0在转换期间：A0=0表示ADC进行12位转换，在读出期间：A0=0表示高8位数据有效；A0=1表示低4位的数据有效5R/C R/C=1，允许读数据；R/C=0，允许启动A/D转换6CE启动转换信号，高电平有效7/11VCC/VEE模拟部分正负电源8REFOUT10V内部参考电压输出10REFIN参考电压输入13/14VIN/20VIN模拟量10V及20V量程的输入端口，信号另一端接AGND15DGND数字公共地9AGND模拟公共地16～27DB0～DB11数字量输出28STS转换开始变高，转换过程为高电平；转换完成后变为低电平AD1674可以工作在全控模式或单一模式。
CS R/C 12/8CE A0工 作 状 态0××××禁止×1×××禁止100×0启动12位转换100×1启动8位转换101接1脚（+5V）×12位并行输出有效101接地0高8位并行输出有效11接地1低4位加上尾随4个0有效在全控模式中，利用CE ，CS ，R/C 来控制转换和读数。
如果CE ＝1且CS=0，则R/C=1时读数，R/C=0时启动A/D 转换。
见下表：在单一模式中，CE=1，CS=0，12/8=1，A0=0，它是通过R/C 来完成读数和转换功能的控制的。
③ 技术指标分辨率： 12位非线性误差： ±1/2 LSB模拟输入： 双极性 ±5V，或±10V；单极性 0～10V，或0～20V供电电源： VLOGIC —逻辑电平 +4.5V～+5.5VVCC —供电电源 +13.5V～+16.5VVEE —供电电源 -13.5V～-16.5V内部参考电平： 10.00V±0.1（max）V 转换时间： 15～35μs存放温度： -65～15℃④ A/D转换器的应用有单极性输入和双极性输入两种工作方式单极性模拟量输入有两种量程，0～10V和0～20V。
若无需进行零位调整，则将补偿调整引脚BIPOFF（12）直接接至引脚9。
在不需要进行量程调整时，可与引脚8和引脚10之间加接一个50Ω的电阻，如图（a）所示。
若需要进行零位和满量程调整，其电路如图（b）所示。
双极性输入：改变AD1674引脚8、10、12的外接电路，可使AD1674进行单极性和双极性模拟量输入方式的转换，双极性模拟量输入电路图如图所示。
⑤ 时序AD1674芯片全控模式下的时序图启动转换时序读取数据时序⑵AD1674与8031单片机的接口查询方式A/D转换程序见书8.4 D/A转换器与单片机的接口DAC是一种把二进制数字信号转换为模拟信号（电压或电流）的电路。
DAC品种繁多，按转换原理的不同，可分为权电阻DAC、T 型电阻DAC、倒T型电阻DAC、变形权电阻DAC、电容DAC和权电流DAC 等等。