第三章 外設(shè)及控制技術(shù)

1、第三章 智能儀器外設(shè)及控制技術(shù),智能儀器內(nèi)含CPU，能夠進(jìn)行一定的運(yùn)算和控制，往往需要操作人員與智能儀器進(jìn)行人機(jī)交互，這些都要通過(guò)智能儀器的人機(jī)界面來(lái)完成。 鍵盤(pán)、顯示器、打印機(jī)等是智能儀器實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、信息輸出的重要手段。本章各節(jié)將分別介紹它們的接口與控制方法。,3.1 鍵盤(pán)接口技術(shù) 硬件 — 指鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)及其與主機(jī)的連接方式。 軟件 — 指對(duì)按鍵操作的識(shí)別與分析，稱(chēng)為鍵盤(pán)管理程序。 編碼鍵盤(pán)：由

2、按鍵鍵盤(pán)和專(zhuān)用鍵盤(pán)編碼器構(gòu)成。 當(dāng)某鍵被按下時(shí)，編碼器自動(dòng)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的按鍵代碼并輸出一選通脈沖與CPU進(jìn)行信息聯(lián)絡(luò)。鍵盤(pán)處理軟件簡(jiǎn)單，硬件較復(fù)雜。 非編碼鍵盤(pán)：當(dāng)某鍵被按下時(shí)，僅送出一個(gè)簡(jiǎn) 單的閉合信號(hào)，對(duì)應(yīng)按鍵代碼的確定需借助軟件來(lái)完成。軟件較復(fù)雜，占用較多CPU時(shí)間。,3.1.1 非編碼鍵盤(pán)系統(tǒng),一、非編碼鍵盤(pán) 獨(dú)立式鍵盤(pán) 矩陣式鍵盤(pán)

3、,,m×n矩陣鍵盤(pán)需m+n條檢測(cè)線(xiàn),一鍵一線(xiàn),在設(shè)計(jì)鍵盤(pán)接口時(shí)，著重要解決以下幾個(gè)問(wèn)題： 1. 開(kāi)關(guān)狀態(tài)的可靠輸入——可設(shè)計(jì)硬件去抖動(dòng)電路或設(shè)計(jì)去抖動(dòng)軟件。 2. 鍵盤(pán)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)方法——中斷方式還是查詢(xún)式。 3.鍵盤(pán)編碼方法。 4. 鍵盤(pán)控制程序的編制。,鍵盤(pán)及管理程序的基本任務(wù) (1) 識(shí)鍵：判斷是否有鍵按下。若有，則進(jìn)行譯碼；若無(wú)，則等待或轉(zhuǎn)做別的工作。 (2) 譯鍵：識(shí)別出哪

4、一個(gè)鍵被按下并確定被按下鍵的鍵值。 (3) 鍵值分析：根據(jù)鍵值，找出對(duì)應(yīng)處理程序的入口并執(zhí)行之。,二、智能儀器獲取鍵盤(pán)信號(hào)的方法程序控制掃描方式— 只有在CPU空閑時(shí)，才調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序，響應(yīng)鍵盤(pán)的輸入請(qǐng)求。中斷掃描方式— 當(dāng)鍵盤(pán)上有鍵按下時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求, CPU響應(yīng)中斷,執(zhí)行中斷服務(wù)程序，進(jìn)行鍵盤(pán)掃描和鍵碼分析等操作。定時(shí)中斷掃描方式—利用專(zhuān)門(mén)的定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生定時(shí)中斷請(qǐng)求， CPU響應(yīng)定時(shí)溢出中斷后對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃

5、描以響應(yīng)鍵盤(pán)的輸入請(qǐng)求。,,,,,,,,三、非編碼鍵盤(pán)的掃描技術(shù),鍵盤(pán)接口的首要任務(wù)是按鍵的識(shí)別。 按鍵的識(shí)別有兩種方法：掃描法和線(xiàn)反轉(zhuǎn)法。 1、 逐行掃描法 — 在確認(rèn)有鍵按下后，用軟件逐行輸出低電平值，從掃描的行號(hào)和出現(xiàn)低電平值的列號(hào)，共同判斷就可知是哪一鍵按下。步驟:判斷是否有鍵按下有鍵按下,則延時(shí)10ms,再判斷是否有鍵按下確實(shí)有鍵按下,則求出按下鍵的鍵值,逐行掃描法,鍵值特征碼每個(gè)鍵對(duì)

6、應(yīng)一個(gè)行號(hào)、一個(gè)列值和鍵值,2、線(xiàn)反轉(zhuǎn)法 特點(diǎn): 不管鍵盤(pán)矩陣的規(guī)模大小,均進(jìn)行兩次讀鍵。 將兩次讀鍵信息進(jìn)行組合即可得到按鍵的特征碼，通過(guò)查表得到按鍵的順序編碼。,,,鍵碼轉(zhuǎn)換表,采用線(xiàn)反轉(zhuǎn)法獲取特征碼和順序碼的程序： KEY1: MOV P1, #0FH ; 高四位輸出低電平 M

7、OV A, P1 ; 從低四位讀取列信息 ANL A, #0FH ; 分離列信息 MOV B, A ; 保存列信息 MOV P1, #0F0H ; 低

8、四位輸出低電平 MOV A, P1 ; 從高四位讀取行信息 ANL A, #0F0H ; 取P1高四位送入A ORL A, B ; 合成特征碼 CJNE

9、 A, #0FFH, KEY11 ; 按鍵否? RET ; 未按鍵返回,KEY11 : MOV B , A ; 取特征碼 MOV DPTR , #TABL MOV R1

10、 , #0FFH ; 順序碼初始化 KEY12: INC R1 MOV A, R1 MOVC A, @A+DPTR CJNE A, B, KEY13 ;未找到,判是已查完 MOV A,

11、R1 ;找到取順序碼 RET KEY13: CJNE A, #0FFH, KEY12 RET TABL: DB 0E7H, 0EBH, 0EDH, 0EEH DB 0D7H, 0DBH, 0DDH, 0DEH

12、 DB 0B7H, 0BBH, 0BDH, 0BEH DB 77H, 7BH, 7DH, 7EH DB 0FFH（空鍵特征碼）,3.1.2、編碼鍵盤(pán),采用軟件方法實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤(pán)的掃描，程序較復(fù)雜，而且實(shí)時(shí)性差。要簡(jiǎn)化鍵盤(pán)編碼所需軟件和減少占用CPU的時(shí)間可采用編碼器及可編程接口芯片

13、構(gòu)成編碼鍵盤(pán)。 編碼鍵盤(pán)的基本任務(wù)是識(shí)別按鍵，提供按鍵讀數(shù)，一個(gè)高質(zhì)量的編碼鍵盤(pán)還應(yīng)具有消除鍵抖動(dòng)、處理同時(shí)按鍵等功能。,,,,3.1.3 鍵盤(pán)監(jiān)控程序設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)監(jiān)控程序的任務(wù)是在掃描鍵盤(pán)后，根據(jù)鍵值找出對(duì)應(yīng)處理程序的入口并執(zhí)行之。 鍵盤(pán)中按鍵可以分為單義鍵和多義鍵。單義鍵即一鍵一義，主要用于功能比較少的儀器系統(tǒng)中；多義鍵即一鍵具有兩個(gè)或兩個(gè)以上含義，多用于功能比較復(fù)雜

14、的智能化儀表中。 一個(gè)完整的命令通常不是由一次按鍵操作完成，而是需要按兩次以上的鍵才能完成，且這些鍵的操作要遵守一定的順序，稱(chēng)為按鍵序列。,對(duì)于單義鍵或雙義鍵構(gòu)成的鍵盤(pán)，鍵值分析程序一般采用直接分析法； 對(duì)于由多義鍵構(gòu)成的鍵盤(pán)，鍵盤(pán)分析程序一般采用狀態(tài)分析法。,直接分析法 根據(jù)當(dāng)前按鍵的鍵值,把控制直接分支到相應(yīng)的處理程序入口,而無(wú)需知道在此之前的按鍵情況。 關(guān)鍵：建立一張一維轉(zhuǎn)換表，表內(nèi)存儲(chǔ)著

15、各 個(gè)處理子程序的入口，根據(jù)鍵值查閱轉(zhuǎn)換表可獲得相應(yīng)的處理程序入口。 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)明直觀 缺點(diǎn)： 命令的識(shí)別和處理程序的執(zhí)行交錯(cuò)在一起， 層次不清。,,,狀態(tài)矩陣法 把鍵盤(pán)監(jiān)控程序看作一個(gè)時(shí)序系統(tǒng)，按鍵作為系統(tǒng)的輸入條件，要執(zhí)行的子程序作為系統(tǒng)的輸出。 每當(dāng)一個(gè)按鍵按下時(shí)，監(jiān)控程序?qū)⒏鶕?jù)自己的現(xiàn)行狀態(tài)和輸入條件，決定產(chǎn)生何種相應(yīng)的動(dòng)作以及變遷到哪一個(gè)新?tīng)顟B(tài)。在每個(gè)狀態(tài)下，各按鍵都有確定的含義，在

16、不同的狀態(tài)下，同一按鍵可能具有不同的含義。,3.2 顯示器接口技術(shù),3.2.1 LED數(shù)碼顯示技術(shù)一 、LED顯示器原理與結(jié)構(gòu),二、 段碼式LED顯示器接口(1)段碼的產(chǎn)生 ：,軟件譯碼 通過(guò)單字節(jié)查表程序?qū)⑿枰@示的字符轉(zhuǎn)換成七段碼再輸出至鎖存器即可。 接口器件：鎖存、驅(qū)動(dòng) 硬件譯碼 ： 實(shí)時(shí)性好； 接口器件：鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng),（2）LED顯示器的驅(qū)動(dòng)方式 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)

17、—— 將需要顯示字符的相應(yīng)字段始終通以額定電流，使所顯示字符的字段連續(xù)發(fā)光。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)——所有位的段選線(xiàn)并聯(lián)起來(lái),由一個(gè)8位I/O端口控制,而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的I/O端口控制,形成各位的輪流選通，即將需要顯示字符的各字段通以矩形脈沖電流。,(3) LED顯示器的接口設(shè)計(jì),LED顯示器的靜態(tài)顯示接口設(shè)計(jì) 在選擇LED接口器件時(shí)，需考慮：器件的驅(qū)動(dòng)能力顯示數(shù)據(jù)的設(shè)置方式： 根據(jù)CPU引腳的方便

18、程度，可選擇并行或串行數(shù)據(jù)接口,LED顯示器的動(dòng)態(tài)顯示接口設(shè)計(jì),進(jìn)行LED動(dòng)態(tài)顯示控制時(shí)，要遵循的規(guī)則： 任何時(shí)刻只能有一個(gè)顯示器的共陰（或共陽(yáng)）接通。 每個(gè)顯示器的顯示內(nèi)容要有一定的保留時(shí)間。 在最長(zhǎng)20ms內(nèi)，一個(gè)顯示端口所驅(qū)動(dòng)的LED必須都分別刷新一次。顯示端口中每個(gè)LED顯示內(nèi)容保持的時(shí)間為（20/n）ms。為保證足夠的亮度，點(diǎn)亮電流應(yīng)比靜態(tài)顯示的電流大。,例1. 硬件譯碼、動(dòng)態(tài)掃描的LED顯示方式

19、段選線(xiàn)并接，位選（公共端）分時(shí)選通。4511譯碼驅(qū)動(dòng)，4位BCD —7段十六進(jìn)制,例2.軟件譯碼的LED掃描方式 采用8155擴(kuò)展接口芯片,共陰極顯示器。欲顯示的6位數(shù)據(jù)存放在單片機(jī)的RAM單元7AH—7FH中，PB口輸出字型碼，PA口輸出位選信號(hào)。,軟件譯碼 — 用查表技術(shù)提供段選碼 根據(jù)各顯示字符與7段碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將這些7段碼依次預(yù)先存于ROM中，當(dāng)需要顯示某字符時(shí)，只要找出該字

20、符在ROM中的相應(yīng)地址，即可得到該字符的7段碼顯示碼,將找到的7段碼加到7段LED的驅(qū)動(dòng)器上即可顯示出該字符。,,,例3、利用串行輸入譯碼驅(qū)動(dòng)器的LED掃描顯示方式,,例4、鍵盤(pán)/顯示器和8279的接口 8279同鍵盤(pán)、顯示器接口時(shí)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示器的自動(dòng)掃描、對(duì)按鍵的自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)去鍵抖動(dòng)等功能，可簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)，提高CPU的效率。

21、 A0—用于區(qū)別數(shù)據(jù)總線(xiàn)所傳 遞信息是數(shù)字還是命令。 IRQ—中斷請(qǐng)求端 SL0~SL3 —掃描信號(hào)輸出

22、 RL0~RL7—回饋信號(hào)線(xiàn) SHIFT —用來(lái)擴(kuò)沖上、下?lián)豕δ?CNTL/STB —控制/選通輸入端,,,,D0D1D2D3D4 D5D6D7,,P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4 P0.5P

23、0.6P0.7,ALE,P2.7,RD,INT1,8051,RL7RL6RL5RL4RL3RL2RL1RL0,CLK,A0,WR,RD,IRQ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,74LS373,,,,,,,,,,,,,,RESET,SHIFT,CNTL,,,,,,,,,,,,,,,,20µF,+5V,2K,SL0SL1SL2,8279,,,,,,,,,,74LS138Y0~Y7,,,,,,,,,,,

24、,,,,,,VCC,+5V,,,,,15141312111098,76543210,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,BIC8708,,,,,,,,,,dp,,,,,,,,,,,BIC8708,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,f,g,,c,e,d,b,a,B0B1B2B3A0A1A2A3,,CS,,WR,,,8279的數(shù)據(jù)輸入、顯示輸出及命令格式1、數(shù)據(jù)

25、輸入 (P61) 數(shù)據(jù)輸入有三種方式:鍵掃描方式、傳感器掃描方式、選通方式。鍵的編碼格式掃描輸出有兩種方式：譯碼掃描： SL0~SL3每一時(shí)刻只有一位為低電 平輸出編碼掃描： SL0~SL3輸出的是0000~1111的二進(jìn) 制計(jì)數(shù)代碼,,2、顯示輸出 內(nèi)部設(shè)置了16×8顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，每個(gè)單元寄存一個(gè)字符的8位顯示代碼。 D7 D6

26、 D5 D4 D3 D2 D1 D0 顯示數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)D7~D0及WR，可以分別寫(xiě)入顯示存儲(chǔ)器的任一單元。 一旦數(shù)據(jù)寫(xiě)入后，8 2 7 9的硬件便自動(dòng)管理顯示存儲(chǔ)器的輸出及同步掃描信號(hào)。因此，對(duì)操作者僅要求完成向顯示存儲(chǔ)器寫(xiě)入信息的操作。,,3、命令字格式及含義 8279的工作方式是由各種控制命令字決定的 （1）鍵盤(pán)、顯示器工作模式設(shè)置命令 D7

27、 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D1 、D0的定義,K2、K1、K0 的定義,（2）掃描頻率設(shè)置命令 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 特征碼 N=P4 P3 P2 P1 P0 , 可取N=2~31 外接時(shí)鐘的

28、分頻系數(shù)，經(jīng)分頻后得到內(nèi)部時(shí)鐘頻率,,（3）讀FIFO堆棧命令 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 特征碼 地址 在讀FIFO堆棧之前,CPU須先輸出

29、這條命令。 8279接收到本命令后，從FIFO中讀取數(shù)據(jù)，地址由A2、A1、A0決定。,,,（4）讀顯示RAM的命令 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 特征碼 地址 8279接

30、收到該命令后，CPU執(zhí)行輸入指令，從顯示RAM讀取數(shù)據(jù)。（5）寫(xiě)顯示RAM的命令 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 特征碼 地址,,,,,（6）清除命令 D7

31、 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 特征碼 清除顯示RAM的方式,,,4、狀態(tài)字 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0N2、N1、N0 表示FIFO中數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)

32、 F=1時(shí)，表示FIFO已滿(mǎn)當(dāng)FIFO已置空，CPU讀FIFO， 則置“U＝１”　當(dāng)FIFO已滿(mǎn)，輸入字符時(shí)溢出，則置“O＝１”　在清除命令執(zhí)行期DU為“１”，對(duì)顯示RAM寫(xiě)操作無(wú)效。S/E用于傳感器掃描方式,,3.2.2 LCD顯示技術(shù) 液晶是特殊的有機(jī)物質(zhì)，在外加電場(chǎng)條件下，利用液晶材料的“電光效應(yīng)”可以做成具有平面顯示結(jié)構(gòu)的數(shù)字及圖形顯示器。LCD顯示器有段碼顯示器、字符式顯示器及圖形式顯示器等

33、類(lèi)型。 LCD顯示器是一種被動(dòng)式顯示器件，液晶本身并不發(fā)光，而是借助自然光或外來(lái)光源顯示數(shù)碼。它的優(yōu)點(diǎn)是工作電壓低、耗電極省、成本低廉，但不能在黑暗中顯示，工作溫度范圍較窄，響應(yīng)速度低，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中使用較廣。,一、段碼式LCD顯示器,例：欲在該段碼式LCD顯示器上顯示4.85, 如何編程？ MOV A , # 85H ;送個(gè)位、十位 MOV

34、 DPTR , # 8001H MOVX @DPTR , A MOV A , # 0F4H ;送百位,消隱千位 MOV DPTR , # 8000H MOVX @DPTR , A MOV A , # 02H ;送小數(shù)點(diǎn) MOV DPTR , # 80

35、07H MOVX @DPTR , A,二、點(diǎn)陣式LCD顯示器,ACM12864A點(diǎn)陣字符式液晶顯示模塊 由行驅(qū)動(dòng)器/ 列驅(qū)動(dòng)器及128×64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成.可完成圖形顯示,也可以顯示8×4個(gè)(16×16點(diǎn)陣)漢字.與外部CPU接口可采用串行或并行方式控制。,接口電路,3.3 打印機(jī)接口技術(shù),一. 打印機(jī)的分類(lèi)和工作原理 按輸出方式 串行打印機(jī)

36、 并行打印機(jī) 按打印記錄方式 擊打式打印機(jī) 激光打印機(jī) 非擊打式打印機(jī) 噴墨打印機(jī)

37、 感熱打印機(jī) 按字符形成方式 字輪式打印機(jī) 針式打印機(jī),,,,,二. MP-T系列微型打印機(jī),MP-T系列微型打印機(jī)是智能點(diǎn)陣式針式擊打式打印機(jī)，內(nèi)部有一個(gè)單片機(jī)對(duì)打印機(jī)進(jìn)行控制，具有2KB的控打程序，能和主機(jī)之間實(shí)現(xiàn)命令、

38、數(shù)據(jù)、狀態(tài)的傳遞。 1.特點(diǎn)及引腳功能,2. 打印機(jī)字符、命令數(shù)碼表(P81),,3.并行接口時(shí)序,三. 并行接口電路設(shè)計(jì),由于微型打印機(jī)的接口輸入電路中有數(shù)據(jù)鎖存器,輸出電路中有三態(tài)門(mén)，因此既可以通過(guò)并行接口芯片與單片機(jī)相接，也可以不通過(guò) I/O口而直接與單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)P0口相接。 從并行接口時(shí)序圖可見(jiàn)，產(chǎn)生STB選通信號(hào)是設(shè)計(jì)打印機(jī)接口電路的關(guān)鍵?？赡M單片機(jī)訪(fǎng)問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的方法，利用單片機(jī)的寫(xiě)信

39、號(hào)將數(shù)據(jù)總線(xiàn)上的打印輸出數(shù)據(jù)寫(xiě)入微打。,89C51,,,,,,,,,,,,,,,+,,,,,,1.0,P,WR,,,ALE,G,P0,BUSY,STB,,DB0-DB7,D0-D7,Q7,,,,,,Q0,74LS373,8,8,單片機(jī)與打印機(jī)直接接口,打印機(jī),MOV DPTR ,#7FFFH; 　　選中打印機(jī)　　　　 LOOP: MOVX 　A, @DPTR ;　 查詢(xún)“BUSY”　　JB ACC.7, LO

40、OP　　　　　　　　　　 MOV A,　R1 ； 　送數(shù)據(jù)或命令代碼 MOVX @DPTR, A,微型打印機(jī)接口控制程序的設(shè)計(jì) 1.直接將所需打印的字符送打印機(jī) 2.將欲打印的字符存入片內(nèi)RAM,實(shí)現(xiàn)逐個(gè)打印 3.采用查表法實(shí)現(xiàn)打印,3.4 串行總線(xiàn)數(shù)據(jù)通信,一、串行通信的基本概念數(shù)據(jù)通信—不同設(shè)備之間進(jìn)行的數(shù)字量傳輸或交換。

41、 并行總線(xiàn):數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送 串行總線(xiàn)：數(shù)據(jù)一位一位順序傳送 數(shù)據(jù)傳送速率—每秒串行發(fā)送或接收的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的 位 (bit )數(shù) 串行通信的基本工作方式： （1）異步傳送,,數(shù)據(jù)傳送方式,（2）同步傳送 速度高于異步傳送,需用同一時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)發(fā)送端與接收端之間的同步，硬件復(fù)雜。 選擇接口標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需

42、注意兩點(diǎn)：通信速度和通信距離 適當(dāng)?shù)亟档屯ㄐ潘俣?，可以提高通信距離抗干擾能力二、RS —232C標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線(xiàn) RS —232C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)公布的、在異步串行通信中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)。,機(jī)械接口：9針、 15針、 25針3種類(lèi)型電氣特性: 采用負(fù)邏輯驅(qū)動(dòng)器的輸出電平 接收器的輸入電平 邏輯“0”： + 5V~ +15V

43、 邏輯“0”: + 3V~ +15V 邏輯“1”： - 5V~ -15V 邏輯“1” : - 3V~ -15V 空閑狀態(tài)維持邏輯“1”,RS —232C接口信號(hào)線(xiàn)的定義(1)數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)(2)聯(lián)絡(luò)線(xiàn) RTS請(qǐng)求發(fā)送,數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)到數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)。 CTS允許發(fā)送。當(dāng)DCE準(zhǔn)備好接收 DTE傳來(lái)的數(shù)據(jù)時(shí)，響應(yīng)RTS信號(hào)，通知DTE開(kāi)始發(fā)送數(shù)

44、據(jù)。用于半雙工通信方式。（3）地線(xiàn),RS —232C接口的連接 由RS —232C連接在兩端的設(shè)備隨時(shí)可進(jìn)行全雙工數(shù)據(jù)交換，如不需進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)，可采用最簡(jiǎn)連接，適用于15m以?xún)?nèi)的串行通信。,電平轉(zhuǎn)換芯片介紹,(1)驅(qū)動(dòng)器的輸出電平邏輯0：+5V～+15V； 邏輯1：-5V~ -15V(2)接收器的輸入檢測(cè)電平邏輯0：＞+3V ； 邏輯1：＜-3VRS-232C使用的是負(fù)邏輯,噪聲容限為2V.,電平轉(zhuǎn)換

45、 RS —232C標(biāo)準(zhǔn)使用 V電源,采用負(fù)邏輯，計(jì)算機(jī)及智能儀器內(nèi)則采用正邏輯的TTL電平。 RS —232C的邏輯電平與TTL電平不兼容,須通過(guò)專(zhuān)門(mén)的芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。 典型芯片 MC1488 傳輸線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，TTL電平 RS -232C電平 MC1489 傳輸線(xiàn)接收器，RS -232C電平 TTL電平 新型芯片 MAX232 內(nèi)部有電壓倍增電

46、路,+5V電源轉(zhuǎn)+10V MAX233 可完成兩路串行通信的電平轉(zhuǎn)換,,,,,MAX232,MAX233,,三、RS—422/485標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn) RS—232存在的不足：數(shù)據(jù)傳輸速率低，異步傳輸時(shí)（低于20k bps)傳輸距離短（15m)單端輸入、抗干擾能力差RS—422A串行總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) RS—422A標(biāo)準(zhǔn)采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的方式進(jìn)行串行通信。 傳輸率最大為10Mbit/s ,

47、電纜允許長(zhǎng)度120m，全雙工,可同時(shí)發(fā)送和接收。 關(guān)鍵不同： 把單端輸入改為雙端差分輸入，信號(hào)地不公用。 通過(guò)傳輸線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，把邏輯電平變換成電位差； 通過(guò)傳輸線(xiàn)接收器，把電位差變換成邏輯電平。,RS—485串行總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) RS—485是RS—422A的變形，是一種多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，允許雙線(xiàn)總線(xiàn)上一個(gè)發(fā)送器驅(qū)動(dòng)32個(gè)負(fù)載。智能儀器配有RS—485總線(xiàn)接口，便于連網(wǎng)，構(gòu)成分布式系統(tǒng)。 RS-485為半雙工，在某一時(shí)

48、刻，一個(gè)發(fā)送另一個(gè)接收。,RS-422A用于全雙工，而RS-485則用于半雙工。RS-485是一種多發(fā)送器標(biāo)準(zhǔn)，在通信線(xiàn)路上最多可以使用32 對(duì)差分驅(qū)動(dòng)器/接收器。 RS-485的信號(hào)傳輸采用兩線(xiàn)間的電壓來(lái)表示邏輯1和邏輯0。由于發(fā)送方需要兩根傳輸線(xiàn)，接收方也需要兩根傳輸線(xiàn)。傳輸線(xiàn)采用差動(dòng)信道，所以它的干擾抑制性極好，又因?yàn)樗淖杩沟?，無(wú)接地問(wèn)題，所以傳輸距離可達(dá)1200米，傳輸速率可達(dá)1Mbps。,RS-232C、RS

49、-422A、RS485性能比較,,構(gòu)成RS—485總線(xiàn)網(wǎng)時(shí),需考慮以下問(wèn)題: 1、傳輸線(xiàn)的選擇和阻抗匹配 2、隔離 將各站的串行通信接口電路與其他站進(jìn)行電器隔離。MAX1408B3、抗靜電放電沖擊 選用帶靜電放電保護(hù)的接口器件 4、傳輸線(xiàn)的鋪設(shè)及屏蔽,RO 接收器輸出RE 接收器輸出使能端DE 驅(qū)動(dòng)器輸出使能端A 同相接收器輸入和同相驅(qū)動(dòng)器輸出B 反相接收器輸入

50、和反相驅(qū)動(dòng)器輸出,,P3.3 控制MAX485的工作方式,高電平為發(fā)送狀態(tài),低電平為接收狀態(tài)。不發(fā)送信息時(shí)維持接收狀態(tài)。,四、通用串行總線(xiàn)USBUSB具有如下一些特點(diǎn)： USB接口統(tǒng)一了各種接口設(shè)備的連接頭。 即插即用（plug-and-play），并能自動(dòng)檢測(cè)與配置系統(tǒng)的資源。 具有“熱插撥“的特性。 USB最多可以連接127個(gè)接口設(shè)備。 USB1.1的接口設(shè)備采用兩種不同的速度： 12Mbps（全速）和1.5Mbps（慢

51、速）。 USB 2.0的傳輸速度最高可達(dá)到480Mbps，也即是480Mbit/s.,USB的電氣特性和電源,USB采用四線(xiàn)電纜，其中兩根是用來(lái)傳送數(shù)據(jù)的串行通道，另兩根為下游設(shè)備提供電源 .,,低速,高速,USB系統(tǒng)的基本構(gòu)架可以分為三個(gè)主要的部分：USB主機(jī)控制器/根集線(xiàn)器； USB集線(xiàn)器； USB設(shè)備。,,USB系統(tǒng)軟件組成(1)主控制器驅(qū)動(dòng)程序：主控制驅(qū)動(dòng)程序完成對(duì)USB交換的調(diào)度，并通過(guò)根HUB或其他的USB完成對(duì)交換的初始

52、化，在主控制器與USB 設(shè)備之間建立通信通道。(2)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序：設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是用來(lái)驅(qū)動(dòng)USB設(shè)備的程序，通常由操作系統(tǒng)或USB設(shè)備制造商提供。(3)USB芯片驅(qū)動(dòng)程序：USB芯片驅(qū)動(dòng)程序在設(shè)備設(shè)置時(shí)讀取描述寄存器以獲取USB設(shè)備的特征，并根據(jù)這些特征，在請(qǐng)求發(fā)生時(shí)組織數(shù)據(jù)傳輸。,智能儀器USB接口方案采用內(nèi)嵌USB接口的單片機(jī)Motorola公司的MC68HC908JB8單片機(jī)+ USB接口芯片PDIUSBD12:符合US

53、B1.1版規(guī)范,1、利用8279芯片設(shè)計(jì)一個(gè)6位LED、9個(gè)按 鍵和51單片機(jī)系統(tǒng)的接口。畫(huà)出電路原理圖，并編寫(xiě)有關(guān)8279的初始化程序。(工作方式設(shè)置為8字符顯示，右入口，編碼掃描鍵盤(pán)，雙鍵鎖定，將外部時(shí)鐘分頻至100KHz) 2、單片機(jī)與智能微型打印機(jī)接口電路如圖，設(shè)待打印的字符為NJUST，其對(duì)應(yīng)的ASCⅡ碼存于片內(nèi)RAM 60H單元開(kāi)始的地址中,編寫(xiě)打印程序。,課堂作業(yè),1、矩陣鍵盤(pán)如圖所示,如采用線(xiàn)反轉(zhuǎn)法，給出圖中