最新单片机7-第七章外围接口技术课件PPT.ppt 78页

'单片机7-第七章外围接口技术 7.1键盘接口单片机组成的控制系统通常需要配置键盘，用户可以通过键盘向单片机输入数据或命令，以便实现控制系统的人机对话。键盘可以直接利用口线连接按键开关、开关型传感器或电子线路来实现，内部程序仅通过判断口线的电平就能够确定输入的键值。采用这种识别方式的键盘称为非编码键盘。非编码键盘设计简单，使用方便，但口线利用率较低，受单片机口线数量的限制，其键盘规模无法做大。键盘的另一种形式是编码键盘，这种方式将口线与按键开关连接成矩阵电路，通过软件扫描、识别I/O口上的编码，按编码规则识别输入键值。编码键盘的最大优点就是口线利用率高，键盘规模可以做得较大。 一、简易键盘接口独立连接式与门上拉电阻 二、矩阵式键盘接口简易键盘电路中每一个按键占用一根I/O口线，其口线利用率较低，如果将口线按照行、列排成矩阵形式则可在相同口线数量的条件下增大键盘的规模。例如，可以将P1口的8根I/O线排列成4 × 4矩阵形式，连接16只按键开关。 4 × 4矩阵式键盘电路P1口的8根I/O口线分成行、列线连接，P1.0～P1.3为行线，P1.4～P1.7为列线。16只按键分别跨接在对应的行、列线节点上。行线特定的4位数据输出和列线对应的4位数据输入可以组成一个8位的特征字，该特征字即为键值。 1、键盘电路的工作原理矩阵式键盘将P1口的8根I/O口线分成行、列线连接，图中P1.0～P1.3为行线，P1.4～P1.7为列线。16只按键分别跨接在对应的行、列线节点上。如果单片机在行线对应的I/O口线上有数据输出，当有键按下时，行、列线短路，单片机在列线对应的I/O口线上的输入数据将由行线上的电平决定。行线特定的4位数据输出和列线对应的4位数据输入可以组成一个8位的特征字，该特征字即为键值，代表了按下的键所在的位置。 2、扫描法产生键值以行线作为扫描输出，以列线作为接收输入。依次将行线置为低电平，并在列线上逐次接收数据。如果发现接收到的某一列线有低电平，则表示该列线与行线连接的按键已经闭合。在接收到低电平的那次扫描中，行线数据与列线数据的组合便是所期望的键值，由该键值可确定闭合键在矩阵连接中的连接位置。 3、键盘扫描方式1)硬件中断识别法将矩阵式键盘电路的所有列线连接至“与”门电路的输入端，“与”门电路的输出端与单片机外部中断　　连接。把全部行线置为低电平，全部列线置为高电平，当有键按下时列线上出现低电平，产生中断，在中断服务程序中扫描键盘。2)软件查询识别法将全部行线置为低电平，全部列线置为高电平，定时从列线对应的I/O口线输入数据，如果判定接收的数据中有低电平存在，则说明有按键按下，开始执行键盘扫描程序。采用硬件中断识别方式可以随时响应键盘动作，具有较强的实时性，而采用软件查询方式则可以简化电路。 4．矩阵键盘扫描程序举例P1.0P1.1P1.2P1.3P1.7P1.6P1.5P1.4行线，扫描输出列线，扫描输入接与门输入端，与门输出接INT0 键盘扫描程序如下：INT0ISR:中断服务程序MOVP1,#0FFHCLRP1.4；扫描输出MOVA,P1；扫描输入ANLA,#0FHXRLA,#0FHJZNOKEY0LCALLDELAY10MSMOVA,P1ANLA,#0FHXRLA,#0FHJZNOKEY0；判断P1.4行是否有键按下；以下判断键码MOVA,P1ANLA,#0FHCJNEA,#0EH,NEXT1MOVKEY,#3LJMPOKNEXT1:CJNEA,#0DH,NEXT2MOVKEY,#7LJMPOKNEXT2:CJNEA,#0BH,NEXT3MOVKEY,#11LJMPOKNEXT3:CJNEA,#07H,NOKEY0MOVKEY,#15LJMPOK 7.2显示接口为了实现人机交互，单片机应用系统通常配有显示器接口，主要显示元件采用LED(发光二极管显示器)或LCD(液晶显示器)，显示形式有笔画式和点阵式。笔画式显示元件大多为LED数码管，用于显示数字或简单字母信息，适合于规模较小的单片机系统。如七段码LED显示器对于大信息量或图形显示一般使用点阵式LCD显示器，这种显示器结构比较复杂，还需要考虑灰度调节、高压背光的配合，电路连接及程序操作都比较繁琐。点阵式LCD显示器多采用内置控制器的模组形式，在这种形式下单片机与点阵式LCD的接口实际上变成了单片机与单片机之间的数据通信。 LCD显示屏接口LCD图形点阵显示器通常以LCM(液晶显示模组)形式出现，模组中封装了显示器、驱动电路、控制电路及背光调节电路等。本节以MG12864LCM为例介绍图形点阵LCD显示接口的应用。1．MG12864LCM模块基本参数(1) LCD类型：STN形式。(2)模块尺寸：93 × 70 × 12mm。(3)显示区域尺寸：70.7 × 38.8mm。(4)点阵间距：0.52 × 0.52mm。(5)点阵分布：128 × 64点。(6)每一点阵尺寸：0.48 × 0.48mm。 MG12864LCM模块内部主要组成部分 2．MG12864LCM模组结构说明MG12864LCM由以下几部分组成：(1)核心部件：128×64LCD点阵显示器。(2)段驱动电路：两路64列扫描显示驱动电路。(3)行驱动电路：64行扫描显示驱动电路。(4)背光驱动电路：LED发光管照明电路。MG12864LCM内部还配置了如下部分：(1)显示控制器。(2)显示存储器DDRAM。(3)电源电路。 3．MG12864引脚功能及说明1)数据信号DB0～DB7：指令、数据传送总线。2)控制信号RS：指令、数据选择控制线，高电平选择数据传送，低电平选择指令传送。R/W＼：读写方式控制线，高电平为读方式，低电平为写方式E：信号选通控制线，高电平有效。RSTB：复位信号线，低电平有效。 3．MG12864引脚功能及说明3)地址信号CS1：段驱动电路选择线，高电平有效，选通KS0108B(1)CS2：段驱动电路选择线，高电平有效，选通KS0108B(2)4)供电电源VDD：模块的电源正端。VSS：供电电源地。5)灰度调节VIN：LCD驱动电压输入端。VOUT：LCD背板负电压输出端。6)背光电源SLA：背光源正极(LED＋5V)。SLK：背光源负极(LED－0V)。 4．MG12864的操作指令通过DB0～DB7可以实现指令或数据的传送操作，指令或数据的选择由RS控制信号确定，传送方向由R/W控制信号确定。1)显示开关指令RS=0，，格式如下：功能：控制显示状态。S＝0，关显示；S＝1，开显示。 2)列(Y)地址设置RS=0，　　＝０，格式如下：列地址的设置范围为0～63。　　功能：将列地址写入列寄存器(YC)。 3)页(X)地址设置RS=0，R/W=0，格式如下：页地址的选择范围为0～7。　　功能：将页地址置入页寄存器(PR)。 4)首行设置RS=0，R/W=0，，格式如下：行地址的设置范围为0～63。　　功能：设置显示存储器(DDRAM)的首行地址。 5)读取状态RS=0，R/W＝１，格式如下：BUSY：忙标志，低电平表示操作就绪，高电平表示正在操作中。ON/OFF：显示状态，低电平表示开显示，高电平表示关显示。RESET：复位标志，低电平表示正常运行，高电平表示复位。 6)写数据RS=1，R/W＝0功能：将8位数据写入显示存储器(DDRAM)中，指令结束后列寄存器(YC)加1。7)读数据RS=1，R/W＝1功能：读取8位数据。MG12864LCM模组的操作步骤包括：显示设置、读写数据及查询状态。 5．显示存储器DDRAM的结构(1)整体地址结构如下所示： (2)以第一页和X地址B8H为例，分页内位与行之间的对应关系如下： MG12864与单片机的接口电路 7．显示程序显示程序主要完成对MG12864的控制、设定及显示内容的传送等工作。程序步骤包括：开关显示控制，选取段驱动器，设定起始行，设定起始列及传送显示内容等。　　在每次显示开始时，如果按顺序设置起始的行或列可以实现屏幕上、下滚动或左、右平移的效果。显示内容按页传送，每页对应8行，连续传送64次8位显示数据完成1页显示内容。如果考虑两个驱动器的显示输出，显示整屏则需16页内容。 整屏显示程序流程 一、A/D转换器A/D转换器是将模拟量转换成数字量的器件。模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是声、光、压力和温度等随时间连续变化的非电物理量。非电物理量可通过合适的传感器等转换成电信号，模拟量只有转换成数字量才能被计算机采集、分析和计算处理。7.3ＡＤＣ接口 二、A/D转换方法电压频率式：精度高价格低，但转换速度不高积分式：抗干扰能力好，转换速度低逐次逼近式：转换速度较快并行转换：串行转换：A/D转换器模拟输入（Vin）参考电压+（Vref）-电源+-数字输出（Dn…D0）A/D转换器原理框图 三、硬件设计考虑的问题选择分辨率（3~8位/9~12位/13位以上）确定精度（误差范围）A/D转换时间和路数输入/输出特性和范围电源种类和功耗工作环境接口是否方便 四、8位A/D转换器ADC0809ADC0809是逐次比较式的8路8位A/D转换器，转换速度为100μs，电源电压+5V内部结构图 ADC0809引脚分配28脚DIP封装IN0～IN7：8路模拟输入由通道选择端C，B，A选择其中一路的输入进行A/D转换 引脚功能C、B、A：模拟通道地址选择线，输入ALE：地址锁存允许信号，输入。由低到高的正跳变有效，此时锁存地址选择线的状态，从而选通相应的模拟通道，以便进行A/D转换。2-8、2-7～2-1：数字输出线，输出。2-8为最低位（D0，LSB），2-1为最高位（D7，MSB）。START：启动信号，输入，高电平有效。为了启动转换，应加正脉冲信号。脉冲的上升沿将内部寄存器清0，下降沿开始转换。EOC：转换结束信号，输出，高电平有效。在START的上升沿之后0～8个时钟期间，EOC变为低电平。当转换结束时，EOC变为高电平。OE：输出允许信号，输入，高电平有效。CLK：时钟信号，输入。 ADC0809的主要性能指标分辨率为8位非调整误差为±1LSB具有锁存功能的8路模拟开关，对8路模拟电压分别进行转换。输出与TTL兼容。可用单一电源供电，模拟电压输入范围为0～5V，无须调零和满刻度调整。三态锁存输出。低功耗为15mW。 ADC0809与8051的接口原理图 ADC0809与8051接口工作方式EOC:开始转换时为低电平,当转换结束时为高电平.采集A/D转换结果的三种方式延时等待方式：执行100μs以上延时等待程序查询方式:查询EOC引脚中断方式:EOC经反相器接8051的外部中断引脚ALE=START=OE=端口地址确定应使P2.7=A15=0,A0、A1、A2给出被选择的模拟通道地址设未占用地址线为1，则IN0～IN7通道地址为7FF8H～7FFFH 编程要点选通模拟量输入通道发出启动信号用延时、查询或中断方法等待转换结束(延时)读取转换结果 MAIN:MOVR1,#data；数据缓冲区首址MOVDPTR,#7FF8H;P2.7=0,且指向通道OMOVR7,#08H;置通道数LOOP:MOVX@DPTR,A;启动A/D转换MOVR6,#OAH;DLAY：NOPNOPNOPDJNZR6,DLAY；100μs延时MOVXA,@DPTR;读取转换结果MOV@R1，AINCDPTR；指向下一个通道INCR1;修改数据区指针DJNZR7,LOOP;8个通道全采样完了吗?延时法读取结果 中断方式程序主程序：SETBIT1SETBEX1SETBEAMOVDPTR,#7FF8HMOVA，#0MOVX@DPTR，A…中断服务程序：EINT1:MOVDPTR,#7FF8HMOVXA,@DPTRMOV30H,AMOVA,#00MOVX@DPTR,ARETI 五、A/D采集的抗干扰措施算术平均滑动平均值法(循环队列)去极值法低通滤波 7.4D/A转换器接口用D/A转换器把微型机输出的数字量转换成电压或电流，可输出各种波形的信号。D/A转换器+电流输出-参考电压+（Vref）-电源+-数字输入IoIoD/A转换器原理框图 一、硬件设计考虑的问题选择分辨率（3~8位/9~12位/13位以上）确定精度（误差范围）D/A转换时间和路数输入/输出特性和范围电源种类和功耗工作环境接口是否方便 二、DAC0832芯片介绍分辨率8位电流输出,稳定时间1μs双缓冲、单缓冲、直通3种数字输入工作方式单电源供电+5V～+15V参考电压-10～+10V DAC0832引脚图 引脚功能ILE：输入寄存器允许，高电平有效。与CS结合，控制WR1是否起作用。CS：片选信号，低电平有效。WR1：写信号1，低电平有效。将数据锁存入输入锁存器中。WR1有效时，ILE和CS也必须同时有效。XFER：传送控制信号，低电平有效。WR2：写信号2，低电平有效。将输入锁存器中的数据传送到DAC寄存器并锁存。 引脚功能DI0~DI7：数字信号输入端。IOUT1、IOUT2：DAC电流输出端。Rfb：是集成在片内的外接运放的反馈电阻。Vref：参考电压输入（-10~10V）。Vcc：电源电压（+5~+15V）。AGND：模拟地DGND：数字地，可与AGND接在一起使用。 工作方式直通方式：各控制端口一直有效单缓冲方式：输入锁存器和8位DAC寄存器锁存信号同时有效；或者一个寄存器控制端一直有效。双缓冲方式：输入锁存器和8位DAC寄存器锁存信号分开控制 双缓冲方式时序信号 单缓冲方式时序信号 DAC0832与MCS51的接口双缓冲方式双缓冲方式适用于几个模拟量同时输出的系统XFERCS1CS2P2.7P2.6P2.5Y101BFFFHX110DFFFHDAC0117FFFH 时序图 程序举例向对应地址单元进行写操作启动转换MOVDPTR,#BFFFH;DAC1地址MOVA,#Y;待转换数字量MOVX@DPTR,A;送1输入锁存器MOVDPTR,#DFFFH;DAC2地址MOVA,#X;待转换数字量MOVX@DPTR,A;送2输入锁存器MOVDPTR,#7FFFH;DAC地址MOVX@DPTR,A;同时转换输出 单缓冲方式接口电路系统只有一路模拟量输出或几路模拟量不许同步的输出场合,可采用单缓冲方式P2.7=0,选通地址：7FFFH 多发性骨髓瘤(multiplemyeloma,MM) 概述多发性骨髓瘤是骨髓内单一浆细胞株异常增生的一种恶性肿瘤.我国骨髓瘤发病率约为1/10万,发病年龄多在50~60岁之间,男女之比约为3:2. M蛋白（一）骨髓内的异常浆细胞,即骨髓瘤细胞,异常增生引起骨质破坏,同时分泌M蛋白(在绝大多数浆细胞病的血清或尿液中可找到结构单一,在蛋白电泳时呈现基底较窄的单峰,称---). M蛋白（二）三种类型:①完整的免疫球蛋白分子，其轻链仅具有一种抗原性，不是k链即为λ链；游离的轻链即为Bence-Jones蛋白。②个别免疫机制异常时，可出现一株浆细胞合成某一链的过剩，体内有过剩的重链，而无相应的轻链，重链可从尿中排出，产生重链病；③轻链过剩时，如果轻链脱落从尿中排出，即Bence-Jones蛋白。 MM的临床表现①骨髓浸润引起的骨骼疼痛，出现病理性骨折或骨性肿块；②由瘤细胞分泌M蛋白引起反复感染、高粘滞综合征、肾功能不全和出血倾向；③骨髓瘤细胞增生引起贫血、中枢神经系统症状、高钙血症，甚至发生浆细胞白血病。 检验 血象不同程度的贫血，正常细胞、正常色素性，贫血随病情的进展而加重。成熟红细胞缗钱状排列。可伴有少数幼粒-幼红细胞。ESR明显加快。晚期有全血细胞减少。骨髓瘤细胞可在外周血出现，当﹥2.0×109时，应诊断为浆细胞白血病。 骨髓象（一）骨髓象示骨髓瘤细胞计数占有核细胞总数的10%~15%以上。该细胞在骨髓内可呈弥漫性分布，也可呈灶性、斑片状分布，因而有时需多部位穿刺才能诊断。骨髓活检可提高检出率。 骨髓象（二）⑴形态特点：典型的骨髓瘤细胞较成熟浆细胞大，外形不规则可有伪足。胞核长圆形，偏心，核染色质疏松，可有1~2个大而清楚的核仁。胞浆较丰富，灰兰色或火焰状不透明，常含少量嗜苯胺蓝颗粒和空泡。POX染色呈阴性反应。 骨髓象（三）⑵瘤细胞分型：①I型小浆细胞型，较成熟，染色质较密，核偏位，胞浆丰富，此型分化良好的在形态上与正常浆细胞相似；②II型幼稚浆细胞型，核染色质较疏松，细胞外形尚规整，核偏位，核/质比1：1； 骨髓象（四）③III型原始浆细胞型，染色质疏松，如网状细胞，核可居中，有核仁，核/质比例显示核占优势；④IV型网状细胞型，细胞形态多样化，核仁较大、较多，细胞分化不良者，则恶性程度高。 超微结构检验透射电镜下，瘤细胞的显著特征是内质网的增多和扩大，高尔基体极为发达，扩大的粗面内质网内含无定形物、椭圆形小体，这些物质与血清中M蛋白有关。 血清蛋白电泳血清总蛋白增高，可达80~120g/L,是M蛋白增高所致，ALB正常或轻度减少。在r区带之前或a2、ß之间可见单峰，是单克隆球蛋白（M蛋白），而正常的r球蛋白比例减少。少数病例电泳带未见M蛋白，仅r球蛋白减少而尿中有大量B-J蛋白，属轻链型骨髓瘤。约1%患者血与尿中无异常蛋白，属不分泌型MM。 尿蛋白电泳和免疫电泳可检出B-J蛋白和鉴别k链和λ链，与血清电泳结果相符。敏感性高，特异性强，除不分泌型外，几乎所有患者均为阳性。 M分型（一）①IgG型:约占70%,呈典型MM临床表现；②IgA型：约占23%~27%，电泳的M成分出现在a2区，有火焰状瘤细胞、高血钙、高胆固醇；③IgD型：含量低，不易在电泳中出现，多见于年轻人，常出现M蛋白（多为r链），高血钙、肾功能损害及淀粉样变性；④IgE型：罕见，骨损害少见，易并发浆细胞白血病。 M分型（二）⑤轻链型：约占20%，尿中出现大量B-J蛋白，而血清中无M成分，瘤细胞生长快，病情进展迅速，常有骨损害，较易出现肾功能不全；⑥双克隆或多克隆免疫球蛋白型：约占20%，瘤细胞分泌双克隆、三克隆或四克隆免疫球蛋白，它们属同一免疫球蛋白；⑦不分泌型：偶见，仅占1%，血清中无M成分，尿中无B-J蛋白。 其他检验（一）⑴血清钙磷和碱性磷酸酶：血钙升高，血磷一般正常，肾功能不全时，血磷可升高。AKP可正常、降低或升高。⑵血清ß2-微球蛋白及血清乳酸脱氢酶活力：均增高，ß2-微球蛋白增高可作为判断预后与疗效指标，其水平高低与肿瘤活动程度成正比；LDH增高亦与疾病严重程度相关。 其他检验（二）⑶肾功能：由于B-J蛋白沉淀于肾小管上皮细胞，蛋白管型阻塞而导致肾功能受累，因此酚红排泄试验、放射性核素、肾图、Bcr及BUN多有异常，晚期出现尿毒症。⑷血液流变学检测：少数患者血清粘滞度增高，一般见于M蛋白明显增高者。 其他检验（三）⑸血清IL-6及可溶性IL-6受体：水平均增高。⑹PCR检测：用于本病的诊断与良性反应性免疫球蛋白增多的鉴别诊断。 X线检查X线骨骼平片可见弥漫性骨质疏松，典型的凿孔样溶骨性损害和骨折。常见于颅骨、骨盆、脊柱、胸廓、长骨的近端受累。有骨痛而X线摄片未见异常应行CT或MRI检查。全身骨扫描(SPECT) 诊断（一）①骨髓中浆细胞﹥15%，并有异常浆细胞（骨髓瘤细胞）或组织活检证实为浆细胞瘤；②血清中出现大量单克隆球蛋白（M蛋白）：IgG﹥35g/L;IgA﹥20g/L,IgD﹥2.0g/L;IgE﹥2.0g/L;IgM﹥15g/L或尿单克隆B-J蛋白﹥1.0g/24h,少数可出现双或三克隆；③无其他原因的溶骨病变或广泛性骨质疏松。 诊断（二）如仅有①、③项者属不分泌型。如仅有①、②项者须除外反应性浆细胞增多及意义未明单克隆免疫球蛋白血症。'