中大单片机_第10章 MCS-51与键盘、显示器、拨盘、打印机的接口设计.ppt

在当今电子技术飞速发展的背景下，MCS-51单片机在嵌入式系统设计中占据着举足轻重的地位。作为单片机与外设连接的重要桥梁，接口设计是实现设备功能的基础。本章将深入探讨MCS-51单片机如何与键盘、显示器、拨盘、打印机等常见输入输出设备进行有效的接口设计，以实现功能丰富的应用。 让我们聚焦于LED显示器的接口原理。LED显示器是展示信息的重要输出设备，尤其在数字显示领域应用广泛。它主要由多个发光二极管（LED）组合构成，能够通过不同组合的亮灭来显示出数字或符号。根据其结构，LED显示器分为共阳极和共阴极两种类型。共阳极的LED显示器是指所有的LED阳极都连接到同一个电源正极，而共阴极则是所有阴极相连。在实际应用中，要显示不同的字符或数字，就需要向相应的LED提供正确的段码，也就是字型码。 以一个8段LED显示器为例，它的每一个段对应一个LED，8个段码合在一起就是一个字节的数据。例如，数字“0”在共阴极配置下，段码为3FH（二进制：0011 1111），而在共阳极配置下，段码为7EH（二进制：0111 1110）。LED显示器的显示方式主要有静态和动态两种。静态显示是为每个LED的公共端单独供电，显示稳定且亮度高，但会占用更多的I/O端口。动态显示则是通过软件控制，采用多路复用和分时选通的技术，轮流点亮每个LED，这种方式可以节省I/O口资源，但需较高的刷新频率，以确保视觉上的连续性和稳定性。 接下来，我们讨论键盘接口的原理。键盘作为常用的输入设备，通过检测按键的开合状态来实现与用户的交互。在硬件层面，键盘由一组开关组成，每一行和每一列的交点都对应一个按键。通过测量行线和列线的电平变化，单片机可以确定哪个按键被按下。在软件层面，为了消除按键按下的瞬间可能产生的抖动，常常需要软件进行双次检测，并在检测之间加入适当的延时，以确保检测结果的稳定性。 键盘接口的设计通常分为独立式和行列式两种。独立式键盘适用于按键数量较少或者对响应速度有较高要求的场合，每个按键都直接连接到单片机的一个输入引脚。行列式键盘则通过行列交叉的方式来确定按键的位置，这种方式可以节省大量的I/O口，适合按键数量较多的情况。 在MCS-51单片机的接口设计中，实际应用经常需要扩展I/O端口以满足各种外设的需求。例如，可以使用8255A芯片扩展I/O口，或者采用三态缓冲器构建独立式按键接口电路，实现对按键状态的准确读取。此外，在设计接口时还需考虑抗干扰措施，以保证系统的稳定性和可靠性。 MCS-51单片机与键盘、显示器、拨盘、打印机等设备的接口设计是单片机应用系统构建的关键。硬件连接、软件编程、以及抗干扰措施都是设计中不可忽视的环节。通过本章的学习，我们可以掌握如何根据实际需要灵活设计接口电路，使单片机能够有效地与外部设备进行通信和交互，实现各种功能强大的应用。这些知识的掌握，无疑对单片机的学习者和设计者来说至关重要，它们将为未来更复杂、更高级的系统设计打下坚实的基础。