第7部分 指導(dǎo)應(yīng)用系統(tǒng)配置及接口技術(shù)

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1、 第7局部 應(yīng)用系統(tǒng)配置與接口技術(shù) 1. 為什么要消除鍵盤的機(jī)械抖動?有哪些方法? 答： 通常按鍵所用的開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時(shí)也不會一下子斷開。因而在閉合與斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動，鍵抖動會引起一次按鍵被誤讀屢次。為了確保CPU對鍵的一次閉合僅做一次處理，必須去除鍵抖動。 在鍵閉合穩(wěn)定時(shí)，讀取鍵的狀態(tài)，并且必須判別；在鍵釋放穩(wěn)定后，再作處理。按鍵的抖動，可用硬件或軟件兩種方法消除。 如果按鍵較多，常用軟件方法去抖動，即檢測出鍵閉合后執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序，產(chǎn)生5～10 ms的延時(shí)；讓前沿抖動消失后，再

2、一次檢測鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，如此確認(rèn)為真正有鍵按下。當(dāng)檢測到按鍵釋放后，也要給5～10 ms的延時(shí)，待后沿抖動消失后，才能轉(zhuǎn)入該鍵的處理程序。 硬件方法常用RS觸發(fā)器。 2. 試述Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器的種類與特點(diǎn)。 答：A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，主要有計(jì)數(shù)比擬型、逐次逼近型、雙積分型等。 逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)是精度、速度和價(jià)格都適中，是比擬常用的A/D轉(zhuǎn)化器。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)是精度高，抗干擾性好，價(jià)格低廉，但轉(zhuǎn)換速度慢。 3. 設(shè)計(jì)一個(gè)2×2行列式鍵盤電路并編寫鍵掃描子程序。 解：〔1〕邏輯電路如下： 〔2〕判斷是否有鍵按下：有列

3、線P1.0、P1.1送全0，查P0.0、P0.1是否為0。 判斷哪一個(gè)鍵按下：逐列送0電平信號，再逐行掃描是否為0。 鍵號=行首號+列號 KEY： LCALL KS JZ KEY LCALL T10ms LCALL KS JZ KEY MOV R2，#0FEH MOV R4，#00H LK1: MOV P1，R2 P0.0,ONE MOV A,#00H LJMP KP O

4、NE: P0.1, NEXT MOV A,#02H KP: ADD A,R4 PUSH ACC LK: LCALL KS JNZ LK POP ACC RET NEXT: INC R4 MOV A,R2 JNB ACC.1,KND RL A MOV R2,A AJMP LK1 KND: AJMP KEY KS:

5、MOV P1,#0FCH MOV A,P0 CPL A ANL A,#03H RET T10ms: MOV R7,#10H TS1: MOV R6,#0FFH TS2: DJNZ R6,TS2 DJNZ R7,TS1 RET 4. 試設(shè)計(jì)一個(gè)LED顯示器／鍵盤電路。 解： 5. 在一個(gè)89C51應(yīng)用系統(tǒng)中，89C51以中斷方式通過并行接口74LS244讀?。粒钠骷?G14433的轉(zhuǎn)換結(jié)果。試畫出有關(guān)邏輯電路，并編寫讀?。粒慕Y(jié)果的中斷服務(wù)程序。 解：硬

6、件電路設(shè)計(jì)如圖： 讀取A/D結(jié)果的中斷服務(wù)程序： MOV DPTR,#0FE00H MOVX A,DPTR MOV 30H,A RETI 6. 在一個(gè)fＯＳＣ為12 MHz的89C51系統(tǒng)中接有一片Ｄ／Ａ器件DAC0832，它的地址為7FFFH，輸出電壓為0～５ Ｖ。請畫出有關(guān)邏輯框圖，并編寫一個(gè)程序，使其運(yùn)行后能在示波器上顯示出鋸齒波(設(shè)示波器X方向掃描頻率為50 μｓ／格，Y方向掃描頻率為1 V／格)。 解：硬件電路設(shè)計(jì)如圖：根據(jù)DAC0832的地址為7FFFH，如此89C51的P2.7接DAV0832的片選。 程序設(shè)計(jì)：因?yàn)槭静ㄆ鱔方向掃描頻

7、率為50μｓ/格，Y方向掃描頻率為1V/格，所以選擇DAC0832的輸出電壓為0V～2V，對應(yīng)的數(shù)字量為00H～66H〔0～102〕；每次數(shù)據(jù)量增值為3，共34次循環(huán)，34×5μｓ=170μｓ。 ORG 0050H MAIN： MOV DPTR，#7FFFH LOOP1： MOV A，#00H LOOP2： MOVX DPTR，A ADD A,#03H CJNE

8、A,#66H,LOOP2 SJMP LOOP1 7. 在一個(gè)fＯＳＣ為12 MHz的89C51系統(tǒng)中接有一片Ａ／Ｄ器件ADC0809，它的地址為7FF8H～7FFFH。試畫出有關(guān)邏輯框圖，并編寫ADC0809初始化程序和定時(shí)采樣通道2的程序(假設(shè)采樣頻率為1 ms/次，每次采樣4個(gè)數(shù)據(jù)，存于89C51部RAM 70H～73H中)。 解：硬件電路設(shè)計(jì)如圖： 程序清單： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H LJMP IEX1 ORG 0030H MAIN:

9、 MOV SP,#60H MOV DPTR,#7FFAH SETB IT1 SETB EX1 SETB EA LOOP1: MOV R0,#70H MOV R7,#04H LOOP2: MOVX DPTR,A HEAR: SJMP HEAR DJMP R7,LOOP2

10、 LCALL DIMS SJMP LOOP1 DIMS: MOV R5,#32H DIMS1: MOV R6,#64H DIMS2: MOV R6,DIMS2 MOV R5,DIMS1 RET ORG 0200H IEX1: MOVX A,DPTR MOV R0,A

11、 INC R0 RETI 8. 在一個(gè)89C51系統(tǒng)中擴(kuò)展一片74LS245，通過光電隔離器件外接8路TTL開關(guān)量輸入信號。試畫出其有關(guān)的硬件電路。 解：硬件電路設(shè)計(jì)如圖： 9C51的P1口作8個(gè)按鍵的獨(dú)立式鍵盤接口。試畫出其中斷方式的接口電路與相應(yīng)的鍵盤處理程序。 解：硬件電路設(shè)計(jì)如圖： 鍵盤處理程序： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H LJMP IEX1 ORG 0030H MAIN: MOV SP,#6

12、0H SETB IT1 SETB EX1 SETB EA SJMP $ IEX1: MOV A,#FFH MOV P1,A MOV A,P1 JNB ACC.7,P7F JNB ACC.6,P6F

13、 JNB ACC.5,P5F JNB ACC.4,P4F JNB ACC.3,P3F JNB ACC.2,P2F JNB ACC.1,P1F JNB ACC.0,P0F RETI P7F: LJMP PROM7 P6F: LJMP PROM6 P5F: LJM

14、P PROM5 P4F: LJMP PROM4 P3F: LJMP PROM3 P2F: LJMP PROM2 P1F: LJMP PROM1 P0F: LJMP PROM0 …… 10. 試說明非編碼鍵盤的工作原理。如何去鍵抖動?如何判斷鍵是否釋放? 答：〔1〕非編碼鍵盤是靠軟件識別的鍵盤。根據(jù)系統(tǒng)中按鍵數(shù)目的多少來選擇不同的鍵盤結(jié)構(gòu)。鍵數(shù)少時(shí)，可采用獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)；當(dāng)鍵數(shù)多時(shí)可采用行列式按鍵結(jié)構(gòu)。無論采用什么結(jié)構(gòu)，都是通過單片

15、機(jī)對它控制，因此可有三種控制方式：程序控制掃描方式、定時(shí)掃描方式和中斷掃描方式。以行列式非編碼鍵盤，采用程序控制掃描方式為例，其工作原理為：首先判斷鍵盤上有無鍵按下，假如有鍵按下如此去鍵的機(jī)械抖動影響，然后逐列〔行〕掃描，判別閉合鍵的鍵號，再判別鍵是否釋放，如果鍵釋放如此按鍵號處理相應(yīng)程序。 〔2〕當(dāng)判斷有鍵按下時(shí)，執(zhí)行5ms～10ms的延時(shí)程序后再判斷鍵盤的狀態(tài)。如果仍為鍵按下狀態(tài)，如此認(rèn)為確定有一個(gè)鍵按下；否如此按照鍵抖動處理。 〔3〕判斷鍵是否釋放時(shí)，先判斷鍵是否仍為閉合狀態(tài)，如果為時(shí)，如此執(zhí)行5ms～10ms延時(shí)程序后再判斷直到鍵釋放，以便達(dá)到對鍵的一次閉合僅作一次處理。

16、 11. DAC0832與89C51單片機(jī)連接時(shí)有哪些控制信號?其作用是什么? AC0832與89S51單片機(jī)連接時(shí)的控制信號有： ILE——數(shù)據(jù)鎖存允許信號，高電平有效； /CS——輸入存放器選擇信號，低電平有效； /WR1——輸入存放器的“寫〞選通信號，低電平有效。 /XFER——數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移控制信號線，低電平有效； /WR2——DAC存放器的“寫〞選通信號。 〔2〕作用： 當(dāng)/CS=0，/WR1=0，ILE=1時(shí)，==1，輸入鎖存器狀態(tài)隨輸入線狀態(tài)變化；當(dāng)/CS=1，/WR1變高，ILE=1時(shí)，== 0時(shí)，鎖存輸入數(shù)據(jù)。 當(dāng)/WR2=0，/XFER=0時(shí)，DAC存放器的

17、鎖存信號==1時(shí)，DAC存放器的輸隨輸入狀態(tài)變化；當(dāng)/WR2變高，/XFER=0時(shí)，=0時(shí)，鎖存輸入狀態(tài)。 12. 在一個(gè)89C51單片機(jī)與一片DAC0832組成的應(yīng)用系統(tǒng)中，DAC0832的地址為7FFFH，輸出電壓為0～5 V。試畫出有關(guān)邏輯框圖，并編寫產(chǎn)生矩形波，其波形占空比為１∶4，高電平時(shí)電壓為2.5 V，低電平時(shí)電壓為1.25 V的轉(zhuǎn)換程序。 解：硬件電路設(shè)計(jì)如圖： VOUT×256/5=128=80H VOUT×256/5=64=40H 程序清單： MOV DPTR,#7FFFH NEXT: MOV

18、 A,#80H MOVX DPTR,A ACALL DELY MOV R4,#04H MOV A,#40H MOVX DPTR,A LOOP: ACALL DELAY DJNZ R4,LOOP AJMP NEXT DELAY: MOV R7,#10H TS1: MOV R6,#0FFH

19、TS2: DJNZ R6,TS2 DJNZ R7,TS1 RET 13. 在一個(gè)由89C51單片機(jī)與一片ADC0809組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，ADC0809的地址為7FF8H～7FFFH。試畫出有關(guān)邏輯框圖，并編寫出每隔1 min輪流采集一次8個(gè)通道數(shù)據(jù)的程序。共采樣100次，其采樣值存入片外RAM 3000H開始的存儲單元中。 解：硬件電路設(shè)計(jì)如圖： 設(shè)fＯＳＣ=6MHz，用定時(shí)器定時(shí)100ms，用軟件計(jì)數(shù)10×60實(shí)現(xiàn)定時(shí)1min。A/D轉(zhuǎn)換采用查詢〔p1.0〕方式。 程序設(shè)計(jì)如下： ORG

20、0000H AJMP MAIN ORG 001BH AJMP SEAVE ORG 0030H MAIN: MOV SP,#60H MOV R7,#100 ;置采集次數(shù) MOV R1,#30H ;片外RAM地址高位 MOV R0,#00H ; 片外RAM地址低位 MOV R2,#10

21、 ;R2為100ms計(jì)數(shù)器，置入初值10 MOV R3,#60 ;R3為秒計(jì)數(shù)器，置入初值60 MOV TMOD,#10H MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H SETB ET1 SETB EA SETB TR1 LOOP: SJMP LOOP DJMP R7,LOOP SJMP $ SEAVE: MOV TH1,#3

22、CH MOV TL1,#0B0H DJNZ R2,RETURN MOV R2,#10 DJNZ R3,RETURN MOV R6,#08 ;8個(gè)通道計(jì)數(shù)器初值 MOV DPTR,#7FF8H ;IN0的地址 NEXT: MOVX DPTR,A ;啟動A/D轉(zhuǎn)換 P1.0.$ MOVX A,DPTR

23、 PUSH DPH ;將通道地址壓入堆棧 PUSH DPL MOV DPH,R1 MOV DPL,R0 MOVX DPTR, A INC DPTR MOV R1, DPH ;保存片外RAM地址 MOV R0, DPL POP DPL POP DPH DJNZ R6，NEXT RE

24、TURN： RETI ； END 14. 以DAC0832為例，說明D/A的單緩沖與雙緩沖有何不同。 答：所謂雙緩沖方式，就是把DAC0832的兩個(gè)鎖存器都接成受控鎖存方式。雙緩沖DAC0832的連接如如下圖所示。 雙緩沖方式用于多路數(shù)/模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)多路模擬信號同步輸出的目的。為此就要使用兩片DAC0832，并采用雙緩沖方式連接，如如下圖所示 。 電路中以譯碼法產(chǎn)生地址，兩片DAC0832共占據(jù)三個(gè)單元地址，其中兩個(gè)輸入存放器各占一個(gè)地址，而兩個(gè)DAC存放器如此合用一個(gè)地址。 15. 以DAC0832為例，說

25、明D/A的單極性輸出與雙極性輸出有何不同。 答：在DAC0832的輸出端連接一級運(yùn)放組成的反向求和電路，可以得到單極性模擬電壓〔正電壓或負(fù)電壓〕，輸出電壓圍由參考電壓VREF值決定。例如，當(dāng)VREF=+5V〔或-5V〕時(shí)，輸出電壓VOUT圍是0V～-5V〔或0V～+5V〕；當(dāng)VREF=±10V時(shí)，VOUT圍是0V～±10V。 在VREF確定以后，假如要增加輸出電壓圍，可以通過增加運(yùn)放反應(yīng)電阻的方法來實(shí)現(xiàn)。連接方法是外加電阻R1同芯片中反應(yīng)電阻RF串聯(lián)，并在輸入數(shù)據(jù)為全1的條件下，調(diào)節(jié)R1阻值，使VOUT達(dá)到所需的滿量程電壓即可。 有時(shí)，需要轉(zhuǎn)換器輸出雙極性模擬電壓。當(dāng)輸入數(shù)字量從全0到全

26、1時(shí)，需求輸出模擬量由負(fù)電壓到正電壓。 單極性輸出電壓表達(dá)式為： VOUT1= 雙極性輸出電壓表達(dá)式為： VOUT2= 比擬兩式可知，只要將單極性輸出模擬電壓放大2倍，再與參考電壓求和就可以獲得雙極性輸出的模擬電壓。 16. A/D和D/A的主要技術(shù)指標(biāo)中，“分辨率〞與“轉(zhuǎn)換精度〞〔即“量化誤差〞或“轉(zhuǎn)換誤差〞〕有何不同。 答：〔1〕分辨率 “分辨率〞通常用位數(shù)表示，如8位、10位、12位等。對于n位轉(zhuǎn)換器，其實(shí)際分辨率為模擬量滿量程的1/2n。例如，一個(gè)10位的A/D轉(zhuǎn)換器去轉(zhuǎn)換一個(gè)滿量程為5V的電壓，如此它能分辨的最小電壓為5000 mV /1024≈5 mV，我們稱該A/

27、D轉(zhuǎn)換器的分辨率為10位或5 mV。再例如，某D/A轉(zhuǎn)換器能夠轉(zhuǎn)換8位二進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換后的電壓滿量程是5V，如此它能分辨的最小電壓是5V/256≈20 mV，我們稱該D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為8位或20 mV。 〔2〕轉(zhuǎn)換精度 “轉(zhuǎn)換精度〞是反映轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換值與理想值之間的誤差。 例如，具有8位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器，當(dāng)輸入0V～5V電壓時(shí)，對應(yīng)的餓數(shù)字量為00H～FFH，即輸入每變化0.0196V時(shí)，數(shù)據(jù)就變化1。由于輸入模擬量是連續(xù)變化的，只有當(dāng)它的值為0.0196V的整數(shù)倍時(shí)，模擬量值才能準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字量，否如此模擬量將被“四舍五入〞為相近的數(shù)字量。例如，0.025V被轉(zhuǎn)換成02H，最

28、大誤差為1/2個(gè)最低有效位〔常用±1/2LSB表示〕，這就是量化誤差。該A/D轉(zhuǎn)換器的具體量化誤差〔或精度〕值可以計(jì)算出來為 ±〔1/2〕×5V/256=±〔1/2〕×0.0196V=±9.8 mV 在例如，假如某D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為8位時(shí)，如此它的精度為：±〔1/2〕×1/256=±1/512。 〔3〕分辨率的計(jì)算 在計(jì)算分辨率時(shí)，為什么有人用滿量程除以2 n，有人卻用滿量程除以2 n -1呢？ 這是因?yàn)榇嬖趦煞N“滿量程〞的定義。讓我們以D/A轉(zhuǎn)換的分辨率計(jì)算舉例來說吧，對應(yīng)線性D/A轉(zhuǎn)換器來說，其分辨率計(jì)算公式為：分辨率=模擬輸出的滿量程/2 n。 但是，這個(gè)“滿量程〞又分為標(biāo)稱滿量程和實(shí)際滿量程。標(biāo)稱滿量程是指數(shù)字量2 n所對應(yīng)的模擬量，可實(shí)際數(shù)字量的變化圍是從0～2 n–1，永遠(yuǎn)到不了2 n。所以實(shí)際最大值2 n–1所對應(yīng)的模擬輸出量，就稱為實(shí)際滿量程。 15 / 15