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1、单片机原理与接口技术单片机原理与接口技术第第7章章 单片机系统单片机系统扩展技术扩展技术4/19/20231本章教学要求本章教学要求(1)熟悉单片机片外总线的结构熟悉单片机片外总线的结构(2)掌握译码法和线选法进行单片或多片掌握译码法和线选法进行单片或多片存储器的扩展设计方法。存储器的扩展设计方法。(3)掌握掌握LED显示器和行列式键盘的扩展显示器和行列式键盘的扩展设计方法。设计方法。4/19/20232本本 章章 目目 录录8.1 概述概述8.2 并行接口扩展性能并行接口扩展性能8.3 简单并行简单并行I/O接口扩展接口扩展8.4 外部存储器扩展外部存储器扩展8.5 显示与键盘扩展显示与键盘
2、扩展8.5.1 LED显示器接口扩展显示器接口扩展8.5.2 键盘接口扩展键盘接口扩展4/19/202338.1 概述概述1 1 1 1）最小系统）最小系统）最小系统）最小系统单片机的最小系统单片机的最小系统单片机的最小系统单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其就是让单片机能正常工作并发挥其就是让单片机能正常工作并发挥其就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分，最小系统一般应该包括：功能时所必须的组成部分，最小系统一般应该包括：功能时所必须的组成部分，最小系统一般应该包括：功能时所必须的组成部分，最小系统一般应该包括：单片机、时钟电路、复位电路、输入单片机、时钟电路、复位电
3、路、输入单片机、时钟电路、复位电路、输入单片机、时钟电路、复位电路、输入/输出设备等。输出设备等。输出设备等。输出设备等。8 8P 0 0XTAL2 280518051RESET8 88 88 8XTAL2 2P 1 1P 2 2P 3 35 5VD7D0A7A0P 0高高8位地址线位地址线地址锁存器地址锁存器74LS3738P 2 2ALEGPSENOEA15A8CE2764EA8031 单片机最小应用系统能发挥单片机体积小、成本低单片机最小应用系统能发挥单片机体积小、成本低单片机最小应用系统能发挥单片机体积小、成本低单片机最小应用系统能发挥单片机体积小、成本低的优点，但在许多情况下，不能满
4、足测控系统的要求，的优点，但在许多情况下，不能满足测控系统的要求，的优点，但在许多情况下，不能满足测控系统的要求，的优点，但在许多情况下，不能满足测控系统的要求，需要进行单片机应用系统的硬件扩展。需要进行单片机应用系统的硬件扩展。需要进行单片机应用系统的硬件扩展。需要进行单片机应用系统的硬件扩展。4/19/202348.1 概述概述2 2）单片机系统扩展方法）单片机系统扩展方法）单片机系统扩展方法）单片机系统扩展方法 并行扩展：利用单片机三总线进行的扩展。并行扩展：利用单片机三总线进行的扩展。串行扩展：利用串行扩展：利用SPI（CLK、DI、DO）三总线或）三总线或 I2C（SDA、SCL）双
5、总线的串行系统扩展。）双总线的串行系统扩展。一般串行接口器件速度较慢，在需用高速应用的场一般串行接口器件速度较慢，在需用高速应用的场合，并行扩展占主导地位。本章只介绍并行扩展中的存合，并行扩展占主导地位。本章只介绍并行扩展中的存储器扩展。储器扩展。系统扩展前，应对单片机系统扩展能力、扩展总线系统扩展前，应对单片机系统扩展能力、扩展总线结构及扩展应用特点有所了解，以便顺利完成扩展任务。结构及扩展应用特点有所了解，以便顺利完成扩展任务。4/19/202358.2 并行扩展性能并行扩展性能地址地址锁存器锁存器G低低8 8位地址线位地址线高高8 8位地址线位地址线PSEN(P3.6)3.6)WR(P3
6、.7)3.7)RDALEP0 0P2 2EA接地接地或接或接5 5VMCS-51-51单片机单片机A1515A8 8A7 7A0 01616位地址总线位地址总线D7 7D0 08 8位数据总线位数据总线控制控制总线总线1 1）单片机片外总线结构）单片机片外总线结构）单片机片外总线结构）单片机片外总线结构 三总线结构三总线结构 ABABDBDBCBCB复用：对锁存器的控复用：对锁存器的控制实现对地址（低制实现对地址（低8位）和数据的分离位）和数据的分离4/19/202368.2 并行扩展性能并行扩展性能扩展时常用的控制信号扩展时常用的控制信号扩展时常用的控制信号扩展时常用的控制信号1）ALE：地
7、址锁存选通信号（高电平有效）：地址锁存选通信号（高电平有效）2）：扩展程序存储器（外部：扩展程序存储器（外部ROM）读选通信号）读选通信号（低电平有效）。（低电平有效）。3）：内外程序存储器的选择信号（低电平有效）：内外程序存储器的选择信号（低电平有效）4）：扩展外部数据存储器（：扩展外部数据存储器（RAM）的读、）的读、写选通信号（低电平有效）写选通信号（低电平有效）4/19/20237 MCS-51MCS-51单单单单片片片片机机机机对对对对外外外外提提提提供供供供1616条条条条地地地地址址址址线线线线，可可可可扩扩扩扩展展展展的的的的空空空空间间间间为为为为64KB64KB，地址范围，
8、地址范围，地址范围，地址范围0000H0000HFFFFHFFFFH。n n程程程程序序序序存存存存储储储储器器器器可可可可扩扩扩扩展展展展至至至至64KB64KB，=0=0时时时时，64KB64KB全全全全部部部部为为为为外外外外部扩展的空间，部扩展的空间，部扩展的空间，部扩展的空间，=1 =1时，内外空间共时，内外空间共时，内外空间共时，内外空间共64KB64KB。n n外外外外部部部部数数数数据据据据存存存存储储储储器器器器可可可可扩扩扩扩展展展展至至至至64KB64KB，通通通通过过过过不不不不同同同同指指指指令令令令访访访访问问问问内、外数据存储空间。内、外数据存储空间。内、外数据存
9、储空间。内、外数据存储空间。n n扩扩扩扩展展展展的的的的外外外外围围围围设设设设备备备备或或或或存存存存储储储储器器器器超超超超过过过过64KB64KB时时时时，需需需需要要要要扩扩扩扩展展展展I/OI/O口，应和片外存储器统一编址。口，应和片外存储器统一编址。口，应和片外存储器统一编址。口，应和片外存储器统一编址。8.2 并行扩展性能并行扩展性能2 2）单片机系统扩展能力）单片机系统扩展能力）单片机系统扩展能力）单片机系统扩展能力4/19/20238 存存存存储储储储器器器器编编编编址址址址：将将将将地地地地址址址址线线线线进进进进行行行行适适适适当当当当连连连连接接接接，使使使使得得得得
10、存存存存储储储储器器器器中中中中每每每每一一一一个个个个存存存存储储储储单单单单元元元元或或或或每每每每个个个个外外外外部部部部接接接接口口口口可可可可唯唯唯唯一一一一地地地地对对对对应应应应一一一一个个个个地地地地址址址址。通常两种方法：通常两种方法：通常两种方法：通常两种方法：线选法和译码法。线选法和译码法。线选法和译码法。线选法和译码法。线选法线选法线选法线选法 以系统的高地址位作为存储器的片选信号。以系统的高地址位作为存储器的片选信号。以系统的高地址位作为存储器的片选信号。以系统的高地址位作为存储器的片选信号。直接将地址线连接到存储芯片片选端。直接将地址线连接到存储芯片片选端。直接将地
11、址线连接到存储芯片片选端。直接将地址线连接到存储芯片片选端。译码法译码法译码法译码法 通过译码器对系统的高位地址进行译码，以译码输通过译码器对系统的高位地址进行译码，以译码输通过译码器对系统的高位地址进行译码，以译码输通过译码器对系统的高位地址进行译码，以译码输出作为存储芯片的片选信号。出作为存储芯片的片选信号。出作为存储芯片的片选信号。出作为存储芯片的片选信号。常用的译码器有双常用的译码器有双常用的译码器有双常用的译码器有双2424译译译译码器码器码器码器74LS139 74LS139，38 38译码器译码器译码器译码器74LS13874LS138。8.2 并行扩展性能并行扩展性能3 3）单
12、片机扩展存储器编址）单片机扩展存储器编址）单片机扩展存储器编址）单片机扩展存储器编址4/19/202398.2 并行扩展性能并行扩展性能使能控制使能控制4/19/2023108.2 并行扩展性能并行扩展性能74LS13874LS138作译码器的连接作译码器的连接作译码器的连接作译码器的连接4/19/2023118.3 简单并行简单并行I/O接口扩展接口扩展 扩展扩展扩展扩展I/OI/O接口的芯片主要有通用可编程接口的芯片主要有通用可编程接口的芯片主要有通用可编程接口的芯片主要有通用可编程I/OI/O芯片，芯片，芯片，芯片，TTLTTL、CMOSCMOS锁存器、三态门两大类。锁存器、三态门两大类
13、。锁存器、三态门两大类。锁存器、三态门两大类。采用采用74LS244做扩做扩展输入、展输入、74LS273做扩展输出的简单做扩展输出的简单I/O扩展电路。扩展电路。MOV DPTRMOV DPTRMOV DPTRMOV DPTR，#0FEFFH#0FEFFH#0FEFFH#0FEFFHMOVX AMOVX A，DPTRDPTRMOVX DPTRMOVX DPTR，A A 4/19/2023121 1）外部程序存储器扩展）外部程序存储器扩展）外部程序存储器扩展）外部程序存储器扩展8.4 外部存储器扩展外部存储器扩展 内、外部存储器的地址分配内、外部存储器的地址分配内、外部存储器的地址分配内、外部
14、存储器的地址分配EA=1EA=1：内、外存储器地址相接，内部从：内、外存储器地址相接，内部从：内、外存储器地址相接，内部从：内、外存储器地址相接，内部从0000H0000H0FFFH0FFFH，外部从，外部从，外部从，外部从1000H1000H0FFFFH;0FFFFH;EA=0EA=0：只用外存储器，地址从：只用外存储器，地址从：只用外存储器，地址从：只用外存储器，地址从0000H0000H0FFFFH0FFFFH。常用的外扩程序存储器常用的外扩程序存储器常用的外扩程序存储器常用的外扩程序存储器EPROMEPROM如下表如下表如下表如下表4/19/2023138.4 外部存储器扩展外部存储器
15、扩展常用常用EPROM芯片的引脚定义芯片的引脚定义4/19/202314用用8031单片机扩展单片机扩展EPROM27256程序存储器电路程序存储器电路0000H-7FFFH0000H-7FFFH有效地址有效地址有效地址有效地址4/19/2023158.4 外部存储器扩展外部存储器扩展 采用线选法扩展程序存储器采用线选法扩展程序存储器采用线选法扩展程序存储器采用线选法扩展程序存储器寻址范围：寻址范围：(1)：xx00 0000 0000 0000 xx01 1111 1111 1111 (2)：xx10 0000 0000 0000 xx11 1111 1111 11114/19/202316
16、8.4 外部存储器扩展外部存储器扩展 采用译码器芯片扩展多片程序存储器采用译码器芯片扩展多片程序存储器采用译码器芯片扩展多片程序存储器采用译码器芯片扩展多片程序存储器译码地址范围唯一：译码地址范围唯一：2764（1）：）：0000H1FFFH 2764（2）：）：2000H3FFFH4/19/2023178.4 外部存储器扩展外部存储器扩展 采用译码器芯片扩展多片程序存储器采用译码器芯片扩展多片程序存储器采用译码器芯片扩展多片程序存储器采用译码器芯片扩展多片程序存储器片内片内片内片内ROMROM有有有有4KB4KB，其编址为其编址为其编址为其编址为0000H0FFFH0000H0FFFH；片外
17、片外片外片外ROMROM有有有有16KB16KB，编址为，编址为，编址为，编址为1000H4FFFH1000H4FFFH，而不是：，而不是：，而不是：，而不是：xx00 0000 0000 0000 xx11 1111 1111 1111xx00 0000 0000 0000 xx11 1111 1111 11114/19/2023188.4 外部存储器扩展外部存储器扩展例：要求用例：要求用例：要求用例：要求用2764(8K*8)2764(8K*8)芯片扩展芯片扩展芯片扩展芯片扩展80318031的片外程序存储器空间，的片外程序存储器空间，的片外程序存储器空间，的片外程序存储器空间，分配的地址
18、范围为分配的地址范围为分配的地址范围为分配的地址范围为0000H0000H 3FFFH 3FFFH。分析：本例采用完全译码的方法，即所有地址线全部连接，分析：本例采用完全译码的方法，即所有地址线全部连接，分析：本例采用完全译码的方法，即所有地址线全部连接，分析：本例采用完全译码的方法，即所有地址线全部连接，每个单元只占用唯一的每个单元只占用唯一的每个单元只占用唯一的每个单元只占用唯一的1 1个地址。个地址。个地址。个地址。确定片数确定片数确定片数确定片数 片数片数片数片数（末地址一首地址）（末地址一首地址）（末地址一首地址）（末地址一首地址）1 1芯片容量芯片容量芯片容量芯片容量 （3FFFH
19、 3FFFH0000H0000H）1 12000H2000H 4000H 4000H2000H2000H2 2（片）（片）（片）（片）分配地址范围分配地址范围分配地址范围分配地址范围 第第第第1 1组（组（组（组（1 1片）所占用的地址范围为：片）所占用的地址范围为：片）所占用的地址范围为：片）所占用的地址范围为：0000 0000 0000 00000000 0000 0000 00000000H0000H0001 1111 1111 11110001 1111 1111 1111 1FFFH 1FFFH 第第第第2 2组（组（组（组（1 1片）所占用的地址范围为：片）所占用的地址范围为：片
20、）所占用的地址范围为：片）所占用的地址范围为：0010 0000 0000 00000010 0000 0000 00002000H2000H0011 1111 1111 11110011 1111 1111 11113FFFH3FFFH4/19/2023198.4 外部存储器扩展外部存储器扩展设计外译码电路：采用设计外译码电路：采用设计外译码电路：采用设计外译码电路：采用3 38 8译码器译码器译码器译码器74LS13874LS138画出存储器扩展连接图画出存储器扩展连接图画出存储器扩展连接图画出存储器扩展连接图4/19/2023202 2）外部数据存储器扩展）外部数据存储器扩展）外部数据存
21、储器扩展）外部数据存储器扩展8.4 外部存储器扩展外部存储器扩展 常用常用常用常用RAMRAM：6116(2K*8)6116(2K*8)、6264(8K*8)6264(8K*8)、62256(32K*8)62256(32K*8)寻址范围：寻址范围：0 xx0 0000 0000 0000H0 xx1 1111 1111 1111H4/19/2023212 2）外部数据存储器扩展）外部数据存储器扩展）外部数据存储器扩展）外部数据存储器扩展8.4 外部存储器扩展外部存储器扩展寻址范围：寻址范围：xxx1 0000 0000 0000Hxxx1 0111 1111 1111H xxx0 1000 0
22、000 0000Hxxx0 1111 1111 1111H线线选选多多RAM扩扩展展4/19/2023222 2）外部数据）外部数据）外部数据）外部数据/程序存储器综合扩展程序存储器综合扩展程序存储器综合扩展程序存储器综合扩展8.4 外部存储器扩展外部存储器扩展 寻址范围都是寻址范围都是寻址范围都是寻址范围都是32K(0000H7FFFH)32K(0000H7FFFH)。由于访问片外。由于访问片外。由于访问片外。由于访问片外ROMROM与与与与RAMRAM用的控制线不同，且用的控制线不同，且用的控制线不同，且用的控制线不同，且PSENPSEN与与与与RDRD、WRWR不会同时有效，尽不会同时有
23、效，尽不会同时有效，尽不会同时有效，尽管地址总线与数据总线共用，不会引起混乱。管地址总线与数据总线共用，不会引起混乱。管地址总线与数据总线共用，不会引起混乱。管地址总线与数据总线共用，不会引起混乱。4/19/2023238.5 显示与键盘扩展显示与键盘扩展 键键键键盘盘盘盘、显显显显示示示示器器器器是是是是微微微微机机机机重重重重要要要要的的的的输输输输入入入入/输输输输出出出出设设设设备备备备，因因因因而而而而键键键键盘盘盘盘、显显显显示示示示器器器器与与与与微微微微机机机机的的的的接接接接口口口口技技技技术术术术是是是是微微微微机机机机控控控控制制制制系系系系统统统统中必须解决的问题。中必
24、须解决的问题。中必须解决的问题。中必须解决的问题。n n键键键键盘盘盘盘用用用用于于于于输输输输入入入入信信信信息息息息。从从从从工工工工作作作作原原原原理理理理上上上上看看看看，按按按按键键键键较较较较少少少少时时时时，键键键键盘盘盘盘一一一一般般般般采采采采用用用用独独独独立立立立按按按按键键键键方方方方式式式式；按按按按键键键键较较较较多多多多时时时时，键键键键盘盘盘盘一一一一般采用行列结构。般采用行列结构。般采用行列结构。般采用行列结构。n n显显显显示示示示器器器器有有有有显显显显示示示示监监监监控控控控、提提提提供供供供用用用用户户户户操操操操作作作作界界界界面面面面等等等等功功功
25、功能能能能。在在在在单单单单片机应用系统中，常用的显示器有片机应用系统中，常用的显示器有片机应用系统中，常用的显示器有片机应用系统中，常用的显示器有LEDLED。4/19/2023248.5.1 LED显示器接口扩展显示器接口扩展数码管的外形及其两种结构数码管的外形及其两种结构数码管的外形及其两种结构数码管的外形及其两种结构 七段显示字形码七段显示字形码七段显示字形码七段显示字形码 1LED结构及其工作原理结构及其工作原理4/19/202325当当系系统统中中有有多多只只LED时时，显显示示器器有有静静态态显显示示和和动动态显示。态显示。静静态态显显示示：系系系系统统统统中中中中所所所所有有有
26、有的的的的显显显显示示示示器器器器在在在在任任任任何何何何时时时时候候候候都都都都同同同同时时时时工工工工作作作作，各各各各自自自自显显显显示示示示自自自自己己己己该该该该显显显显示示示示的的的的字字字字型型型型；除除除除非非非非要要要要改改改改变变变变某某某某一一一一显显显显示示示示器器器器的的的的内内内内容容容容。否否否否则则则则都都都都保保保保持持持持不不不不变变变变。这这这这种种种种接接接接法法法法每每每每只只只只显显显显示示示示器器器器需要一个带锁存的需要一个带锁存的需要一个带锁存的需要一个带锁存的8 8位输出端口来控制显示器的位输出端口来控制显示器的位输出端口来控制显示器的位输出端
27、口来控制显示器的8 8段。段。段。段。动动态态显显示示方方式式：系系系系统统统统中中中中所所所所有有有有显显显显示示示示器器器器的的的的段段段段选选选选线线线线并并并并联联联联在在在在一一一一起起起起由由由由一一一一个个个个8 8位位位位I/OI/O口口口口控控控控制制制制，而而而而各各各各位位位位的的的的公公公公共共共共端端端端由由由由I/OI/O线线线线单独控制，实现各显示器的分时选通。单独控制，实现各显示器的分时选通。单独控制，实现各显示器的分时选通。单独控制，实现各显示器的分时选通。2 2LEDLED显示器工作方式显示器工作方式显示器工作方式显示器工作方式8.5.1 LED显示器接口扩
28、展显示器接口扩展4/19/2023262 2LEDLED显示接口方法显示接口方法显示接口方法显示接口方法 8.5.1 LED显示器接口扩展显示器接口扩展共共阴阴极极LED显显示示P2P2口和显示器的口和显示器的口和显示器的口和显示器的8 8条条条条段选线相连。执行：段选线相连。执行：段选线相连。执行：段选线相连。执行：MOV P2MOV P2，#3FH;#3FH;P2P2口输出口输出口输出口输出3FH3FH，显示，显示，显示，显示器显示器显示器显示器显示0 0。共共阳阳极极LED显显示示执行：执行：执行：执行：MOV P2MOV P2，#0C0H#0C0H；P2P2口输出口输出口输出口输出C0
29、HC0H，显示器显示显示器显示显示器显示显示器显示0 04/19/2023272 2LEDLED显示接口方法显示接口方法显示接口方法显示接口方法 8.5.1 LED显示器接口扩展显示器接口扩展MOV P0MOV P0，#88H#88H；MOV P2MOV P2，#83H#83H；MOV P1 MOV P1，#0A7H#0A7H；显示显示显示显示A A，B B，C CL LE EDD静静静静态态态态显显显显示示示示接接接接口口口口扩扩扩扩展展展展4/19/2023282 2LEDLED显示接口方法显示接口方法显示接口方法显示接口方法 8.5.1 LED显示器接口扩展显示器接口扩展L LE EDD
30、静静静静态态态态显显显显示示示示接接接接口口口口扩扩扩扩展展展展系统需要多只显示器而单片机的并口又不够时，要进行并口扩展，用专系统需要多只显示器而单片机的并口又不够时，要进行并口扩展，用专系统需要多只显示器而单片机的并口又不够时，要进行并口扩展，用专系统需要多只显示器而单片机的并口又不够时，要进行并口扩展，用专用并口扩展芯片用并口扩展芯片用并口扩展芯片用并口扩展芯片82558255或锁存器。四个锁存器的输入端并接，用或锁存器。四个锁存器的输入端并接，用或锁存器。四个锁存器的输入端并接，用或锁存器。四个锁存器的输入端并接，用P2P2口控制，口控制，口控制，口控制，锁存输出端接锁存输出端接锁存输出
31、端接锁存输出端接LEDLED段选线，输出允许端接地，锁存控制端分别接段选线，输出允许端接地，锁存控制端分别接段选线，输出允许端接地，锁存控制端分别接段选线，输出允许端接地，锁存控制端分别接P1P1口低口低口低口低4 4位。位。位。位。4/19/2023292 2LEDLED显示接口方法显示接口方法显示接口方法显示接口方法 8.5.1 LED显示器接口扩展显示器接口扩展MOV P1MOV P1，#0#0 ；锁存控制端送低，使其输出端和输入端断开；锁存控制端送低，使其输出端和输入端断开；锁存控制端送低，使其输出端和输入端断开；锁存控制端送低，使其输出端和输入端断开MOV P2MOV P2，#0F9
32、H#0F9H；将字型；将字型；将字型；将字型1 1的显示码送的显示码送的显示码送的显示码送P2P2口口口口SETB P1.0SETB P1.0；将第一只锁存器的输入和输出接通，显示将第一只锁存器的输入和输出接通，显示将第一只锁存器的输入和输出接通，显示将第一只锁存器的输入和输出接通，显示1 1CLR P1.0CLR P1.0；锁存锁存锁存锁存MOV P2MOV P2，#90H#90H；将字型；将字型；将字型；将字型9 9的显示码送的显示码送的显示码送的显示码送P2P2口口口口SETB P1.1SETB P1.1；将第将第将第将第2 2只锁存器的输入和输出接通，显示只锁存器的输入和输出接通，显示
33、只锁存器的输入和输出接通，显示只锁存器的输入和输出接通，显示9 9CLR P1.1CLR P1.1；锁存锁存锁存锁存MOV P2MOV P2，#0F8H#0F8H；将字型；将字型；将字型；将字型7 7的显示码送的显示码送的显示码送的显示码送P2P2口口口口SETB P1.2SETB P1.2；将第将第将第将第3 3只锁存器的输入和输出接通，显示只锁存器的输入和输出接通，显示只锁存器的输入和输出接通，显示只锁存器的输入和输出接通，显示7 7CLR P1.2CLR P1.2；锁存锁存锁存锁存MOV P2MOV P2，#0A4H#0A4H；将字型；将字型；将字型；将字型2 2的显示码送的显示码送的显
34、示码送的显示码送P2P2口口口口SETB P1.3SETB P1.3；将第将第将第将第4 4只锁存器的输入和输出接通，显示只锁存器的输入和输出接通，显示只锁存器的输入和输出接通，显示只锁存器的输入和输出接通，显示2 2CLR P1.3CLR P1.3；锁存锁存锁存锁存4/19/2023302 2LEDLED显示接口方法显示接口方法显示接口方法显示接口方法 8.5.1 LED显示器接口扩展显示器接口扩展L LE EDD动动动动态态态态显显显显示示示示接接接接口口口口扩扩扩扩展展展展 动态显示指一个系统中若干只显示器中，任一时刻只显示一只，其余都不显示。动态显示指一个系统中若干只显示器中，任一时刻
35、只显示一只，其余都不显示。四只四只LED接成线选动态显示方式。从接成线选动态显示方式。从P2口送出字型显示码。该显示码送到每只口送出字型显示码。该显示码送到每只LED的的段选线上，段选线上，4只只LED的的VCC受受P1口的第四位控制。控制过程中，同一时刻只允许一条口的第四位控制。控制过程中，同一时刻只允许一条线为高。线为高。4/19/2023318.5.2 键盘接口扩展键盘接口扩展1 1）键盘的分类）键盘的分类）键盘的分类）键盘的分类 键盘分编码键盘和非编码键盘。键盘分编码键盘和非编码键盘。键盘分编码键盘和非编码键盘。键盘分编码键盘和非编码键盘。键盘上闭合键的识别由专用的硬件编码器实现，并键
36、盘上闭合键的识别由专用的硬件编码器实现，并键盘上闭合键的识别由专用的硬件编码器实现，并键盘上闭合键的识别由专用的硬件编码器实现，并产生键编码号或键值的键盘称为编码键盘，如产生键编码号或键值的键盘称为编码键盘，如产生键编码号或键值的键盘称为编码键盘，如产生键编码号或键值的键盘称为编码键盘，如BCDBCD码键码键码键码键盘、盘、盘、盘、ASCLLASCLL码键盘等；而靠软件来识别的称为非编码键码键盘等；而靠软件来识别的称为非编码键码键盘等；而靠软件来识别的称为非编码键码键盘等；而靠软件来识别的称为非编码键盘；盘；盘；盘；键盘是一组按键的集合，是最常用的单片机输入设键盘是一组按键的集合，是最常用的单
37、片机输入设键盘是一组按键的集合，是最常用的单片机输入设键盘是一组按键的集合，是最常用的单片机输入设备，可以通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机通备，可以通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机通备，可以通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机通备，可以通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机通信。键是一种常开型按钮开关，平时键的两个触点处于信。键是一种常开型按钮开关，平时键的两个触点处于信。键是一种常开型按钮开关，平时键的两个触点处于信。键是一种常开型按钮开关，平时键的两个触点处于断开状态断开状态断开状态断开状态 。按下键时才闭合。单片机组成的测控系统中，。按下键时才闭合。单片机组成的测控系统中，
38、。按下键时才闭合。单片机组成的测控系统中，。按下键时才闭合。单片机组成的测控系统中，用的最多的是非编码键盘。所以我们讨论非编码矩阵式用的最多的是非编码键盘。所以我们讨论非编码矩阵式用的最多的是非编码键盘。所以我们讨论非编码矩阵式用的最多的是非编码键盘。所以我们讨论非编码矩阵式键盘原理。键盘原理。键盘原理。键盘原理。4/19/2023328.5.2 键盘接口扩展键盘接口扩展矩阵式键盘由行线和列线组成矩阵式键盘由行线和列线组成矩阵式键盘由行线和列线组成矩阵式键盘由行线和列线组成VCCINT04/19/2023338.5.2 键盘接口扩展键盘接口扩展 按键位于行列的交叉点上，一个按键位于行列的交叉点
39、上，一个按键位于行列的交叉点上，一个按键位于行列的交叉点上，一个4 444的行、列可以构的行、列可以构的行、列可以构的行、列可以构成一个有成一个有成一个有成一个有1616个按个按个按个按键键的的的的键盘键盘。行、列行、列行、列行、列线线分分分分别连别连接到按接到按接到按接到按键键开关的两端。列开关的两端。列开关的两端。列开关的两端。列线线通通通通过过上拉上拉上拉上拉电电阻接到阻接到阻接到阻接到+5V,+5V,平平平平时时无按无按无按无按键时处键时处于高于高于高于高电电平，有平，有平，有平，有键键按下按下按下按下时时，列，列，列，列线电线电平由此列平由此列平由此列平由此列线线相相相相连连的行的行
40、的行的行线电线电平决定，平决定，平决定，平决定，这这是是是是识别键盘识别键盘是否是否是否是否按下的关按下的关按下的关按下的关键键。该电该电路中路中路中路中还还有一个与有一个与有一个与有一个与门门，用来，用来，用来，用来产产生中断信号；生中断信号；生中断信号；生中断信号；当当当当键盘键盘中没有中没有中没有中没有键键按下按下按下按下时时，所有的行，所有的行，所有的行，所有的行线线都都都都为为低，以区低，以区低，以区低，以区别别于列于列于列于列线线状状状状态态，当任一，当任一，当任一，当任一键键按下，与按下，与按下，与按下，与门输门输出由高出由高出由高出由高变变低，向低，向低，向低，向CPUCPU申
41、申申申请请中断，由于中断，由于中断，由于中断，由于键盘键盘中行、列中行、列中行、列中行、列线为线为多多多多键键共用，各按共用，各按共用，各按共用，各按键键均会影响均会影响均会影响均会影响该键该键所在的行和列的所在的行和列的所在的行和列的所在的行和列的电电平。因此各按平。因此各按平。因此各按平。因此各按键键彼此将相互影响，彼此将相互影响，彼此将相互影响，彼此将相互影响，必必必必须须将行、列将行、列将行、列将行、列线线信号配合起来并作适当的信号配合起来并作适当的信号配合起来并作适当的信号配合起来并作适当的处处理，才能确定理，才能确定理，才能确定理，才能确定闭闭合合合合键键的位置。的位置。的位置。的
42、位置。4/19/2023348.5.2 键盘接口扩展键盘接口扩展按按按按键识别键识别 将将将将P2P2口的高四位作口的高四位作口的高四位作口的高四位作输输出使用，出使用，出使用，出使用，输输出四条行出四条行出四条行出四条行线线的状的状的状的状态态，低四位作低四位作低四位作低四位作输输入使用，入使用，入使用，入使用，输输入四条列入四条列入四条列入四条列线线的状的状的状的状态态，同，同，同，同时时四条列四条列四条列四条列线线作作作作为为与与与与门门的的的的输输入。与入。与入。与入。与门门的的的的输输出接到出接到出接到出接到单单片机外中断片机外中断片机外中断片机外中断INT0INT0输输入端，当有入
43、端，当有入端，当有入端，当有键键按下按下按下按下时时，如果，如果，如果，如果让让所有行所有行所有行所有行线处线处于高，于高，于高，于高，则则按按按按键键不会引起列不会引起列不会引起列不会引起列线电线电平的平的平的平的变变化，无法化，无法化，无法化，无法识别识别按按按按键键；如果；如果；如果；如果让让所所所所有行有行有行有行线处线处于低，于低，于低，于低，则则按按按按键键所在列所在列所在列所在列线电线电平平平平变变低，与低，与低，与低，与门输门输出出出出负负脉冲向脉冲向脉冲向脉冲向CPUCPU申申申申请请中断，但由于同一列上任一中断，但由于同一列上任一中断，但由于同一列上任一中断，但由于同一列上
44、任一键键按下，均按下，均按下，均按下，均会会会会产产生同生同生同生同样样的效果，所以只能的效果，所以只能的效果，所以只能的效果，所以只能识别识别具体某一列有具体某一列有具体某一列有具体某一列有键键按下，按下，按下，按下，无法无法无法无法识别该识别该列上哪一列上哪一列上哪一列上哪一键键按下。按下。按下。按下。4/19/2023358.5.2 键盘接口扩展键盘接口扩展 在某一在某一在某一在某一时时刻只刻只刻只刻只让让一条行一条行一条行一条行线处线处于低，例如于低，例如于低，例如于低，例如C C键键按下，按下，按下，按下，第第第第1 1行行行行为为低，其余行低，其余行低，其余行低，其余行为为高高高高
45、时时，第，第，第，第1 1列仍列仍列仍列仍为为高；高；高；高；第第第第2 2行行行行为为低，其余行低，其余行低，其余行低，其余行为为高高高高时时，第，第，第，第2 2列仍列仍列仍列仍为为高；高；高；高；第第第第3 3行行行行为为低，其余行低，其余行低，其余行低，其余行为为高高高高时时，第，第，第，第3 3列仍列仍列仍列仍为为高；高；高；高；第第第第4 4行行行行为为低，其余行低，其余行低，其余行低，其余行为为高高高高时时，第，第，第，第1 1列被拉低。列被拉低。列被拉低。列被拉低。这样这样可以确定第可以确定第可以确定第可以确定第1 1列第列第列第列第4 4行的行的行的行的键键即即即即C C被按
46、下。可以看出要被按下。可以看出要被按下。可以看出要被按下。可以看出要识别识别一个一个一个一个键键最少从最少从最少从最少从P2P2口高四位口高四位口高四位口高四位输输出一次数，从低四位出一次数，从低四位出一次数，从低四位出一次数，从低四位输输入入入入一次数，一次数，一次数，一次数，这这称称称称为为一次一次一次一次扫扫描描描描，当按下第，当按下第，当按下第，当按下第1 1行上的行上的行上的行上的键时键时属于属于属于属于这这种种种种情况，按下第情况，按下第情况，按下第情况，按下第2 2行上的行上的行上的行上的键键需两次需两次需两次需两次扫扫描，按下第描，按下第描，按下第描，按下第4 4行上的行上的行
47、上的行上的键键需需需需4 4次次次次扫扫描。描。描。描。4/19/2023368.5.2 键盘接口扩展键盘接口扩展按下按下按下按下0 0键时键时：第一次：第一次：第一次：第一次扫扫描描描描输输入入入入0EEH0EEH，称，称，称，称键键0 0的的的的扫扫描描描描码码；键键1 1的的的的扫扫描描描描码码：0DEH0DEH；键键2 2的的的的扫扫描描描描码码：0BEH0BEH；键键3 3的的的的扫扫描描描描码码：7EH7EH；键键4 4的的的的扫扫描描描描码码：0EDH0EDH；键键5 5的的的的扫扫描描描描码码：0DDH0DDH；键键6 6的的的的扫扫描描描描码码：0BDH0BDH；键键7 7的
48、的的的扫扫描描描描码码：7DH7DH；键键8 8的的的的扫扫描描描描码码：0EBH0EBH；键键9 9的的的的扫扫描描描描码码：0DBH0DBH；键键A A的的的的扫扫描描描描码码：0BBH0BBH；键键B B的的的的扫扫描描描描码码：7BH7BH；键键C C的的的的扫扫描描描描码码：0E7H0E7H；键键DD的的的的扫扫描描描描码码：0D7H0D7H；键键E E的的的的扫扫描描描描码码：0B7H0B7H；键键F F的的的的扫扫描描描描码码：77H77H；4/19/2023378.5.2 键盘接口扩展键盘接口扩展 每个每个每个每个键键的的的的扫扫描描描描码为码为8 8位，高位，高位，高位，高4
49、 4位中有一个位中有一个位中有一个位中有一个0 0，0 0的位的位的位的位置在置在置在置在该键该键在在在在键盘键盘矩矩矩矩阵阵的列坐的列坐的列坐的列坐标标，低，低，低，低4 4位有一个位有一个位有一个位有一个0 0，0 0的的的的位置在位置在位置在位置在该键该键在在在在键盘键盘矩矩矩矩阵阵的行坐的行坐的行坐的行坐标标，所以一个，所以一个，所以一个，所以一个键键的的的的扫扫描描描描码码就代表其在就代表其在就代表其在就代表其在键盘键盘矩矩矩矩阵阵中所中所中所中所处处的物理位置，如果每个的物理位置，如果每个的物理位置，如果每个的物理位置，如果每个键键有一个名字即代有一个名字即代有一个名字即代有一个名
50、字即代码码，如，如，如，如该该例中的十六个例中的十六个例中的十六个例中的十六个键键用用用用0-F0-F十十十十六六六六进进制数，由于各建的代制数，由于各建的代制数，由于各建的代制数，由于各建的代码码和他的和他的和他的和他的扫扫描描描描码码一一一一一一一一对应对应，所以当程序所以当程序所以当程序所以当程序识别识别出用出用出用出用户户所按所按所按所按键键的的的的扫扫描描描描码码，也就相当于，也就相当于，也就相当于，也就相当于得到用得到用得到用得到用户户所按所按所按所按键键的代的代的代的代码码。4/19/2023388.5.2 键盘接口扩展键盘接口扩展例：单片机片内例：单片机片内RAM20H-23H