并行输入与输出实验

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1、学习情景四并行输入与输出学习目标：Ø了解并行通信的基本概念；Ø掌握键盘的基本组成及工作原理；Ø掌握七段LED显示器的基本组成及工作原理。技能目标：Ø能够正确在AT89S52外连接键盘和显示设备。Ø能够灵活应用典型键盘、显示电路构成各种实际电路。在数据通信与计算机领域中，有两种基本的数据传送方式，即串行数据传送方式与并行数据传送方式，也称串行通信与并行通信。串行通信将在以后介绍。数据在多条并行传输线上各位同时传送的方式，称为并行传送方式，多用于近距离传送，如图4.1(a)所示；而数据在单条一位宽的传输线上按时间先后一位一位地传送，

2、称为串行数据传送方式，常用于远距离传送，如图4.1(b)所示。在单片机应用系统中，通常都有操作面板。操作人员通过操作面板实现与应用系统的信息交流，包括下达命令、修改程序和参数、干预应用系统的状态、显示运行状态和运行结果。本学习环境主要介绍人机对话通道中常用的输入设备――键盘，输出设备――LED显示器。低位8位数据图4.1（a）并行通信方式(b)串行通信方式17项目一矩阵式键盘电路设计第一部分项目要求设计一个4×4矩阵键盘与AT89S52接口电路。要求用查询法读取行列键盘键码，并将键码存入内部RAM32H单元。第二部分相关知识键盘

3、是由若干个按键组成的开关矩阵，它是最简单的单片机输入设备，操作员可以通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机通信。若键盘闭合键的识别是由专用硬件实现的，则称为编码键盘；若用软件实现闭合键识别的，则称为非编码键盘。非编码键盘又分为行列式和独立式两种。本项目主要讨论，非编码键盘的工作原理、接口技术和程序设计。键盘接口应有以下功能：ü键扫描功能，即检测是否有键闭合；ü键识别功能，确定被闭合键所在的行列位置；ü产生相应的键值功能；ü消除按键抖动功能。一、键盘工作原理图4.2键闭合和断开时的电压抖动1．按键去抖动常用键盘的按键是一个机械开关

4、结构，被按下时，由于机械触点的弹性及电压突跳等原因，在触点闭合或断开的瞬间会出现电压抖动，如图4.2所示。抖动时间长短与按键的结构和机械特性有关，一般为5~10ms。而按健的闭合时间和操作者的按键动作有关，大约为十分之几秒到几秒不等。去抖动有硬件和软件两种方法。硬件方法就是在键盘中附加去抖动电路，从根本上消除抖动产生的可能性，图4.3为利用双稳电路的去抖动电路；而软件方法则是采用时间延迟以躲过抖动（大约延时20-30ms即可），待行线上状态确定之后，再进行状态输入。一般为简单起见多采用软件方法。17图4.3去抖动电路2．按键连接

5、方式键盘和CPU的连接方式可分为独立式键盘和矩阵式键盘。①独立式键盘独立式是一组相互独立的按健，这些按键可直接与单片机的I/O口连接，即每个按键独占一条口线，接口简单。独立式键盘因占用单片机的硬件资源较多，只适合按键较少的场合。图4.4(a)是一个具有4个按键的独立式键盘，每一个按键的一端都接地，另一端接AT89S52的I/O口。从图中可以看出，独立式键盘每一按键都需要一根I/O线，占用AT89S52的硬件资源较多。图4.4独立式键盘和矩阵式键盘17②矩阵式键盘也称行列式键盘，因为键的数目较多，所以按键按行列组成矩阵。图7.4(

6、b)是由4根行线和4根列线组成的16个按键的键盘。与独立式键盘相比，16个按键只占用了8个I/O口线，因此适用于按键较多的场合。矩阵式键盘接口处理的内容：A．键扫描键盘上的键按行列组成矩阵，在行列的交点上都对应有一个键。为判定有无键被按下（闭合健）以及被按键的位置，可使用扫描法说明查找闭合健的方法。首先是判定有没有键被按下。如图4.5所示，键盘的行线一端经电阻接＋5V电源，另一端接单片机的输入口线。各列线的一端接单片机的输出口线，另一端悬空。为判定有没有键被按下，可先经输出口向所有列线输出低电平，然后再输入各行线状态。若行线状态

7、皆为高电平，则表明无健按下；若行线状态中有低电平，则表明有健被按下。图4.5键扫描示意图然后再判定被按键的位置。判定键位置的扫描是这样进行的：先使输出口输出0FEH，即Y0为低电平“0”，其它列线为高电平“1”，然后输入行线状态，测试行线状态中是否有低电平的。如果没有低电平，再使输出口输出0FDH，即Y1为“0”，其它列线为“1”，再测试行线状态。以次类推，直检测到行线中有低电平，则闭合健找到，通过此次扫描的列线值和行线值就可以知道闭合健的位置。B．去抖动判断有键按下后，延时一段时间，再判断键盘状态，如果仍为有键按下状态，则认为

8、有键按下，否则按抖动处理。C．确定按键的键值如图4.6所示，以键的排列顺序安排健号，则键值的计算公式为：键值=行首号＋列号17图4.6键值表D．判断闭合键是否释放计算键值之后，等待键释放是为了保证键的一次闭合仅进行一次处理。一、键盘接口的控制方式在单片机的运行过