第5章 MCS–51单片机的接口与应用

6. 1

串行通信基础

计算机与计算机之间，计算机与外设之间的数据 交换称为通信。 计算机与外部设备的通信有两种基本方式：并行 通信和串行通信。 一个信息的各位数据被同时传送的通信方法称为并 行通信。并行通信依靠并行I/O接口实现。并行通信 速度快，但传输线根数多，成本高，适合近距离通信， 通常传送距离小于30米。 一条信息的各位数据被逐位顺序传输的通信方式称 为串行通信。串行通信通过串行接口实现。串行通信 速度慢，但传输线少，适宜长距离传输。

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串行通信的两种基本方式：根据信息传送的格式 分为：异步通信和同步通信。 异步通信是以字符为单位传送的，数据传送可靠性 高，适合低速通信的场合。 同步通信方式是以多个字符组成的数据块为单位的 方式传送的，数据传输率高，适合高速率、大容量的 数据通信。

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异步通信方式： 异步通信用起始位“0”表示字符的开始，然后从低 位到高位逐位传送数据，最后用停止位“1”表示字符 的结束。一个字符又称为一贞信息。图a中，一贞信 息包括一位起始位、8位数据位和1位停止位；图b中， 数据位增加到9位。在MCS-51单片机系统中，第九位 数据D8可以用作奇偶效验位，也可以用作地址/数据 贞标志，D8=1表示该贞信息传送的是地址，D8=0表示 传送的是数据。两贞信息之间可以有间隔，也可以无 间隔，且间隔时间可以任意改变，间隔用空闲位“1” 填充。

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异步通信方式：

异步通信中，计算机与外设之间必须约定： (1)字符格式约定好字符的编码形式、奇偶效验位 形式以及起始位和停止位的规定。 (2)波特率是每秒数据传输的位数。 1波特=1bps(位/秒) 异步通信要求发送与接收以相同的波特率进行。

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同步通信方式： 同步通信在数据开始处用1~2个同步字符来指示。 同步通信中，由同步时钟来实现发送和接收的同步。 在发送时要插入同步字符，接收端在检测到同步字符 后，就开始接收串行数据。可见，同步通信具有较高 的传输速率，通常在几十至几百千波特，但在硬件上 要求较高。

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串行通信中数据传输方向：

分为：单工、半双工、全双工A A B B 单工 半双工

A

B

全双工

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9.2 键盘接口键盘是微机系统中最常用的人机对话输入设备。键盘有 两种基本类型：编码键盘和非编码键盘。

编码键盘本身除了按键以外，还包括产生键码的硬件电 路。这种键盘使用十分方便，但价格较高，一般的 单片机应用系统较少采用。 非编码键盘是靠软件识别键盘上的闭合键，由此计算出 键码。非编码键盘几乎不需要附加的硬件逻辑。 非编码键盘又分为独立式和行列式键盘。

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消除键抖动键闭合和释放过程呈现一串 抖动脉冲波，其时间由按键 的机械特性有关，一般为 5~10毫秒；键闭合稳定期一 般为几百毫秒到几秒。为确 保CPU对键的一次闭合仅做 一次处理，必须去除抖动。

硬件方法是加RS触发器消抖 动电路，从根本避免抖动的 产生。软件方法是通过延时的方法 躲过抖动，待信号稳定之后， 在进行状态的输入。

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图 消除键抖动电路

第5章 MCS–51单片机的接口与应用 独立式按键 1.独立式按键接口结构

独立式按键的接口电路示意图 (a) 中断方式；(b) 查询方式

org START:mov sp,#60h MOV P3,#0FFH ;;置P1口为输入状态 PAN: MOV A,P3 ;;键状态输入 CPL A JZ PAN ACALL DEALAY10MS MOV A,P3 ; ;键状态输入 CPL A JZ PAN JB ACC.0,K0 ;检测0号键是否按下，按下转 JB ACC.1,K1 ; 检测1号键是否按下，按下转 JB ACC.2,K2 ;检测2号键是否按下，按下转 JB ACC.3,K3 ;检测3号键是否按下，按下转 sJMP START ;;无键按下返回，再顺次检测 K0:AJMP PROM0 K1:AJMP PROM1 K2:AJMP PROM2 K3:AJMP PROM3

第5章 MCS–51单片机的接口与应用 2.独立式按键的软件结构 00

第5章 MCS–51单片机的接口与应用PROM0:MOV 40H,#1 ;0号键功能程序 SJMP START1 ;0号键功能程序执行完返回 PROM1:MOV 40H,#2 SJMP START1 PROM2:MOV 40H,#3 SJMP START1 PROM3: MOV 40H,#4 START1: MOV A,40H ;取要显示的数 ANL A,#0FH MOV DPTR,#TAB ;徊楸淼玫阶中吐? MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A ;从P0口送要显示的字型码 MOV P1,#0FFH ; ;从P1口送要显示的位信息 MOV R7,#0 ;延时得到每位显示的时间 DJNZ R7,$ LJMP START

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TAB: DB DB DB

0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H ;1,2,3,4 92H,82H,0F8H,80H,90H,88H ;5,6,7,8,9,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH ,00H

DEALAY10MS:MOV R6,#10 DELAY2:MOV R5,#125 DJNZ R5,$ DJNZ R6,DELAY2 RET

END

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行列式键盘

键盘识别过程：(1)测试是否有键按下

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单片机I/O口向所有列线(D0~D3)输出低电平，即向列口写入00H;然后 输入各行线状态(D4~D7),即读入输入口的字；比较：若行线状态全为高 电平，则表明无键按下，若行线状态中有低电平，则表明有键按下。 (2)消抖动 (3)扫描键盘以确定被按键的物理位置

键盘识别过程：(4)计算键码

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根据被

按下键的行线号和列线号，按照一定的算法，可以求出被按下键 的键码。键码实际上是键在矩阵中按从左到右、从上到下的序号。按这 种编排规律，本键盘32个键的键码为00H~1FH。各行的首键号是00H、 08H、10H、18H,如列线按0~7编号，则键码的计算公式为： 键码=首键号+列号

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图 行列式键盘的编码与键值

(a) 二进制组合编码；(b) 顺序排列编码

键盘识别过程：

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(5)等待键释放 计算完键码后，再以延时和扫描的方法等待和判定键释放。键释放之后 就可以根据得到的键码，转到相应的键处理子程序，进行数据的输入或 命令的处理。

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9.3 单片机与LED显示器接口技术9.3.1 LED显示器结构与原理

图9.8 七段显示块管脚与结构图

第5章 MCS–51单片机的接口与应用 表9-2 七段LED的段选码显示字符 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 共阴极段选码 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 共阳极段选码 C0H F9H A4H B0H 99H 92H 82H F8H 80H 90H 显示字符 C D E F P U Γ y 8. “灭” 共阴极段选码 39H 5EH 79H 71H 73H 3EH 31H 6EH FFH 00H 共阳极段选码 C6H A1H 86H 8EH 8CH C1H CEH 91H 00H FFH

AB

77H7CH

88H83H