第三章 人机对话与数据通信

键盘LCD 显示器触摸屏技术

串行总线数据通信

3.1 键盘• 键盘的种类：键盘上闭合键的识别是由专用

硬件实现的，称为编码键盘，靠软件实现的称为非编码键盘。

• 键盘的接口必须解决下列的一些问题：• （ 1 ）决定是否有键按下；• （ 2 ）如有键按下，决定是哪一个键被按下；• （ 3 ）确定被按键的读数；

（ 4 ）反弹跳—按键抖动的消除。 （ 5 ）处理同时按键既同时有一个以上的按键。

3.1.1 非编码键盘1. 独立连接式非编码键盘

µP

接口

+V

10kΩ*4

2. 矩阵式非编码键盘识别按键的方法 行扫描法

线反转法

行线

x2

x1

x0

y0 y1 y2 y3

列线

0

4

8 9

5

1 2 3

76

A B

10KΩ*3

+5V 行 码 列 码

0 键： 1 1 0 1 1 1 0

1 键： 1 1 0 1 1 0 1

2 键： 1 1 0 1 0 1 1

3 键： 1 1 0 0 1 1 1

4 键： 1 0 1 1 1 1 0

5 键： 1 0 1 1 1 0 1

A 键： 0 1 1 1 0 1 1 CPU

CPU

线反转法

并

行

接

口

11010000

+5V

+5V 并

行

接 口

11011011

+5V

+5V

P2.7P2.0WRRD

ALEP0

8031

CEIO/MWRRDALED0~D7

PA7

PA0

PC0

PC1

PC2

PC3

+5V

0 1 2 3 4 5 6 7

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

5.1K×4

+5V1K

20µFRESET

8155

PA6

PA5

PA4

PA3

PA2

PA1

非编码键盘接口

3.1.2 键盘信号的获取方法有三种：

程序扫描法、定时扫描法、中断扫描法。

思路如下：首先判断是否有键按下，如果有则延时

一段时间，再判断是否有键按下，以便于消除电路

抖动和消除干扰信号。一般按键的时间至少有十几

毫秒，而干扰的时间都很短。只要两次判断都有键

按下，才被确认是真有键按下。当确认有键按下后，

再逐行或逐列扫描判断按键的位置。

3.1.2 键盘信号的获取方法有三种：

1. 程序控制扫描方式 : 只有当单片机空闲时，才调用键盘扫描子程序，响应键盘的输入请求。

3.1.2 键盘信号的获取方法有三种：

2. 定时扫描方式：即每隔一定的时间对键盘

扫描一次。单片机可产生 10ms 的定时中断，

对键盘进行扫描，能及时响应键入的命令或

数据。

3.1.2 键盘信号的获取方法有三种：

3. 中断扫描方式：为了提高 CPU 的工作效

率，当键盘上有键闭合时产生中断请求， CP

U 响应中断，执行中断服务程序，判别键盘

上闭合键的键号，并作相应的处理。

3.1.3 编码键盘

编码键盘的基本任务是识别按键，提供按

键读数，一个高质量的编码键盘还应具有反

弹跳、处理同时按键等功能 .

静态编码器—普通编码器如 74148

可编程键盘 / 显示接口 如 8279

• 静态式编码器接口

1

1

1

0

1

2

3

4

5

6

7

10

11

12

13

1

2

3

4

8

9

7

6

74148EI

A0

A1

A2A2’

A1’

A0’

A0’A1’A2’键

0

1

2

3

4

5

6

7

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

0

1

a ）接口电路 b ）真值表

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

P0.0

P0.1

P0.2

P0.3

P0.4

P0.5

P0.6

P0.7

ALE

P2.7

RD

INT1

8051

RL7

RL6

RL5

RL4

RL3

RL2

RL1

RL0

CLK

A0

WRRD

IRQ

74LS373

RESET

SHIFTCNTL

20µF

+5V2K

SL0

SL1

SL28279 74

LS

138

Y0~

Y7

VCC

+5V

15141312111098

76543210

BIC8708

dp

BIC8708

+5V

f gc edba B0B1B2B3A0A1A2A3

CS

WR

8279 可编程键盘 / 显示器接口芯片

•键盘部分：可为 64 按键阵列 ( 可扩展为 128) 提供扫描接口；能够消除键抖动影响；具有对按键同时按下的保护；能把键信息存入 8 个字符先进先出栈 FIFO ； 可向 CPU 发中断申请，得到响应后，使 CPU 获取按键信息；也可接受 CPU 对键信息的查询。

8279 可编程键盘 / 显示器接口芯片

•显示部分：有 16 字节显示 RAM，可用于刷新显示；显示 RAM 可由CPU 直接读写； 8279 对显示 RA

M 能够以地址自动增 1 方式进行读 /

写；显示方式具有从显示器左端或右端送入两种。

8279 可编程键盘 / 显示器接口芯片

8279 的操作方式是由 CPU 向 8279送入命令来设定的：

8279 的操作方式是由 CPU 向 8279送入命令来设定的：

8279 的操作方式是由 CPU 向 8279送入命令来设定的：

8279 的状态字 : 用于键盘方式，指示 FIFO RAM 中字符数以及有无错误发生：

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Du S/E O U F N N N

Du 显示无效特征位 , 当清除显示 RAM 或全清命令未完成时 , Du =1.

S/E 传感器信号结束 / 错误特征位O ， U 超出、不足特征位，当 FIFO RAM 已满，其他键数据还企图写入 FIFO RAM 时，则使 O=1 ；当FIFO RAM 已置空， CPU 还企图读出时，则使 U=1.

F 是 FIFO 满标志位 .

NNN 表示 FIFO RAM 中的字符数。

在键盘扫描方式下， 8279 FIFO 的键输入数据格式为：

D7 D6 D5D4D3 D2D1D0

CNTL SHIFT SCAN RETURN

RETURN 为键所在的行号，有 RL0-7 状态确定；SCAN 为键所在的列号，有 SL0-3 状态确定；SHIFT 为移位键的状态位，常用于上、下挡控制键的状态；CNTL 为控制键的状态位，常用于与其他键连用作为特殊命令。

8279 内部译码和外部译码：

在键盘显示器工作方式下， SL0-3 为键盘的列扫描线和动态显示的位选线；

当选择内部译码器时， SL0-3 每一时刻只有一位为低电平输出；

当选择外部译码器时， SL0-3 为计数器分频输出，需外接译码器；

8279 应用举例：

给出 8031 单片机利用 8279 管理键盘显示器的编码键盘系统。

2*8 键盘， 8 位 LED 显示器，由 8279 扫描线 SL0~SL2 经 3-8 译码器译码输出和提供行扫描

信息，以及 LED 位选信号。

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

P0.0

P0.1

P0.2

P0.3

P0.4

P0.5

P0.6

P0.7

ALE

P2.7

RD

INT1

8051

RL7

RL6

RL5

RL4

RL3

RL2

RL1

RL0

CLK

A0

WRRD

IRQ

74LS373

RESET

SHIFTCNTL

20µF

+5V2K

SL0

SL1

SL28279 74L

S13

8Y

0~Y

7

VCC

+5V

15141312111098

76543210

BIC8708

dp

BIC8708

+5V

f gc edba B0B1B2B3A0A1A2A3

CS

WR

程序清单如下：MAIN:MOV SP ， #60H ；设栈底

CLR EA ；关中断MOV DPTR ， #7FFFH ；指向命令口MOV A ， #0D1H ；总清除命令 11010001

MOVX @DPTR ， A；总清除命令送入LD: MOVX A ， @DPTR；读入状态字

JB ACC.7 ， LD ； Du=1 显示无效等待MOV A ， #00H ；键盘显示器命令MOVX @DPTR ， A；命令送入MOV A ， #2AH ；时钟十分频命令 00101010

MOVX @DPTR ， A；命令送入MOV DPTR ， #DISBH; 提示符“ bH-706” 字符代码表

首址LCALL DIS ；调提示符显示

MOV 20H ， #80H ； 20H 作键盘数据缓冲区单元 设 D7=1 时为空

SETB IT1 ；外部中断，下降沿触发SETB EA ； CPU 中断允许SETB EX1 ； INT1 中断允许

ATT: MOV B ， #03H ；扩展程序入口地址表间隔ACALL RDKEY

MOV DPTR ， #KPRG ；键功能程序入口地址表首址

MUL AB

JMP @A+DPTR ；键功能程序散转

INT1 中断服务子程序：INT ：MOV A ， #40H ；读 FIFO FAM 命令 01000000

MOV DPTR ， #7FFFH ；指向命令口MOVX @DPTR ， A；命令送入

MOV DPTR ， #7FFEH ；指向数据口MOVX A ， @DPTR； FIFO RAM 键值读入MOV 20H ， A ；键值送入 20H 单元RETI

RDKEY: MOV A ， 20H

JNB ACC.7 ， K1 ；键盘数据缓冲区单元已有键值，转子程序结束

SETB EA

SJMP RDKEY ；键盘数据缓冲区单元 20H 空 转等待K1 ： MOV 20H ， #80H ；键盘数据缓冲区单元置空标志

CLR EA ；关 CPU 中断RET

KPRG:LJMP KPRG0

LJMP KPRG1

LJMP KPRG2

LJMP KPRGF

KPRG0:……………..

………………

LJMP ATT

KPRG1:……………..

………………

LJMP ATT

….

KPRG0:……………..

………………

LJMP ATT

DIS: PUSH DPH ；提示符代码地址入栈保护PUSH DPL

MOV R2 ， #08H ； 8 位显示器MOV A ， #90H ；写显示命令 10010000

MOV DPTR ， #7FFFH ；指向命令口MOVX @DPTR ， A；命令送入POP DPL

POP DPH

TI: MOV A ， #00H ；采用固定偏移量查表MOVC A ， @A+DPTR ；查提示符代码表PUSH DPH

PUSH DPL

MOV DPTR ， #TAB ；指向段选码表首地址MOVC A ， @A+DPTR ；查选段码

MOV DPTR ， #7FFEH ；指向数据口MOVX @DPTR ， A ；段选码送入显示 RA

M

POP DPL

POP DPH

INC DPTR ；指向下一个提示符代码地址DJNZ R2 ， TI ； 8 位段选码未送完，继续送RET ； 8 位段选码已送完，结束

DISBH: DB 0BH ， 12H ， 14H ， 07H ， 00H ， 06H ， DB 17H ， 17H ，； “ bH-706” 代码

TAB: DB 3FH ， 06H ， 5BH ， 4FH ， 66H ， 6DH，

DB 7DH ， 07H ， 7FH ， 6FH ， 77H ， 7CH，

DB 39H ， 5EH ， 79H ， 71H ， 73H ， 3EH ，DB 76H ， 38H ， 40H ， 6EH ， FEH ， 00H ，

3.2 数码显示技术

• 液晶显示是一种功耗极低的被动式显示器件。其优点为：工作电流比 LED小几个数量级，尺寸小，厚度约为 LED的 1/3 等。

LCD 的驱动方式 :驱动方式由电极引线的选择确定。既 LCD选定后，其驱动方式也就随之确定了。静态驱动迭加驱动 ( 时分驱动 )

3.2.1 LCD 数码显示

3.2 数码显示技术

• 液晶显示是一种功耗极低的被动式显示器件。其优点为：工作电流比 LED小几个数量级，尺寸小，厚度约为 LED的 1/3 等。

LCD 的驱动方式 :驱动方式由电极引线的选择确定。既 LCD选定后，其驱动方式也就随之确定了。静态驱动迭加驱动 ( 时分驱动 )

3.2.1 LCD 数码显示

3.2.1 、七段 LCD 显示器• 静态驱动方式

VA`

1

=1

LCD

A

B C

不显示 显 示

VB

VC

V`A-VC

迭加驱动方式 : 迭加驱动方式通常采用电压平均法。在此不祥述。

异或门

A 端接交变的方波信号， B端接控制该段显示状态的信号。

A`

硬件译码的 LCD 驱动接口 ---ICM7211

ICM7211 AMIPL是 MAXIM公司生产的用于段码式液晶驱动的专用芯片，具有与微机良好的接口，功耗小，有方波驱动输出，可级联以驱动超过四位的液晶片，是现在市场上一种比较实用的液晶驱动芯片。

硬件译码的 LCD 驱动接口 ---ICM7211

七位宽驱动器

七位宽锁存器

可编程4/7 译码器

七位宽驱动器

七位宽锁存器

可编程4/7 译码器

七位宽驱动器

七位宽锁存器

可编程4/7 译码器

七位宽驱动器

七位宽锁存器

可编程4/7 译码器

4 位锁存使能

2 位锁存使能

2/4译码器

≥1 oneshot

振荡器 ÷128使能检测器

背光板驱动器 BP输入 / 输出

输入数据

DS1DS2

振荡器输入

CS1CS2

第 4 位段输出 第 3 位段输出 第 2 位段输出 第 1 位段输出

DS1 ， DS2 经一个 2-4 译码器产生 4 位 LCD 位选信号，相当于芯片地址选择端； CS1 ， CS2 为译码器和输入数据锁存器的控制端，当其为低电平时， 2 位锁存器和输入数据寄存器才有效，在 CS1 CS2 的上升沿，数据被锁存、译码并存入输出驱动器中。

ICM7211AM 与 8031 单片机的接口

BP ICM7211

D0 D1 D2 D3 DS1 DS2 CS1 CS2

=1 =1 =1 =1

P1.1P1.2P1.3P1.4P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P2.7WR

单片机

小数点驱动

异或门

方波输出

3.2.2 、字符式 LCD 显示器 • LCM-512-01A点阵字符式液晶显示模块 : 自带驱动 IC 和液晶显示控制 IC 。该模块上的控制

器是 HD44780 ，内部有字符发生器和显示数据存储器，可显示 96 个 ASCII 字符和 92 个特殊字符。

控制器

LCD 显 示 屏

驱 动 器

E

R/W

RS

DB0DB7VDD

VO

VSS

二 . 模块各管脚的功能为：• ①Vss ： 地线输入端。• ②VDD ： +5V 电源输入端。• ③Vo ： 液晶显示面板亮度调节，通过 10~20K 的

电阻接到 +5V 和地之间起调节亮度的作用。如图 3-13所示为 Vo 的接法。

• ④RS ：寄存器选择信号输入线。当其为低电平时，选通指令寄存器；为高电平时选通数据寄存器。

• ⑤R/W ：读 / 写信号输入线。低电平为写入，高电平为读出。

• ⑥E ：使能信号输入线。读状态下，高电平有效；写状态下，下降沿有效。

• ⑦~(14) D0~D7 ： 数据总线。可以选择 4 位总线或8 位总线操作，选择 4 位总线操作时使用 D4~D7 。

三、 HD44780指令集1.清显示命令 : 0 0 0 0 0 0 0 1( 执行时间 1.64ms)

2.光标返回命令 : 0 0 0 0 0 0 1 *( 执行时间 1.64ms) 3. 输入方式 : 0 0 0 0 0 1 I/D S( 执行时间 40µs)

设置光标、显示画面移动的方向。 I/D=1 ，地址计数器 AC 自动加 1 ，光标右移一个字符位。 S=0无效， S=1 有

效。 4. 显示开关控制 : 0 0 0 0 1 D C B 其中 :D=1 时开显示 ;D=0 时关显示 C=1 时光标显示 ;C=0 时光标消失 B=1 为闪烁启用 ;B=0 时闪烁关闭

5.光标、显示画面移动： 0 0 0 1 S/C R/L * * 其中： S/C=1 为显示画面位移； S/C=0 为光标位移 R/L=1 为右移； R/L=0 为左移 6. 功能设置 : 0 0 1 DL N F * * 其中 :DL=1表示数据总线有效位长为 8 位 ;DL=0表总线为

4 位 N=1表示字符行为两行 ;N=0表示字符行为一行 .

F=1表示字体为 5×10点阵 ;F=0 为 5×7点阵 .

7.CGRAM 地址设置 : 0 1 A5 A4 A3 A2 A1 A0

8.DDRAM 地址设置 : 1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0

9. 读 BF 及 AC 值 : BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0

10. 写数据 D D D D D D D D

11. 读数据 D D D D D D D D

P0.0~0.7

80C31 373

138

+

DB7~0

R/W

RS

E

RD

WR

液晶显示模块与 8031 接口电路

3.2.3 图形式 LCD 显示器 需要显示信号的波形或显示大量汉字时应采用图形式液晶显示器。 MGLS-19264 是内含 HD61202 的液晶显示屏， HD61202液晶显示驱动器是一种点阵图形式液晶显示驱动器它可直接与 8 位微处理器相联，它与HD61203配合对液晶屏进行行、列驱动。

• 一、 MGLS-19264模块的内部电路结构

61203A 192×64 点

61202 61202 61202

Vcc

GND

Vo

/CSA

DB0~7

/CSB

D/I

R/W E

64

64 64 64

二、引出线的功能• 1 ．  VCC ：模块 +5V 电源输入端。• 2．  GND ：地线输入端。• 3．  VO ： 显示亮度调节。• 4． CSA 、 CSB ：芯片选择控制。其值为 00 时选

通 HD61202 （ 1 ），即选择左屏有效；值为 01 时选通 HD61202 （ 2 ），即选择中屏有效；值为 10时选通 HD61202 （ 3 ），对应的选择右屏有效。

• 5． D/I ：数据、指令选择。 D/I=1 时进行数据操作；D/I=0 时写指令或读状态。

• 6． R/W ：读写选择信号。 R/W=1 为读选通； R/W=0 为写选通。

• 7． E ：读写使能信号。在 E 的下降沿，数据被写入 HD61202 ；在 E 高电平期间，数据被读出。

• 8． DB0~DB7 ：数据总线。

• MGLS 19264 模块中有三个列驱动器，该显示屏分成左、中、右三个显示屏。

• 从显示 RAM 的地址结构图可看出，显示屏是按页显示的。每次从数据总线上送来的数据对应显示屏的 8 行、 1 列。

三、 HD61202 显示 RAM 的地址结构

PAGE0

DB0 DB7

PAGE1

DB0 DB7

PAGE7

DB0 DB7

PAGE6

DB0 DB7

X=0

X=1

X=6

X=7

ROW1 ROW8

ROW9 ROW16

ROW49 ROW56

ROW57 ROW64

Y address0 1 2 3 61 62 63

四 .HD61202 的指令系统

• 1. 显示开 / 关指令DB0=1 时显示 RAM 内

容• 2. 显示起始行设置• 3. 页设置指令• 4. 列地址设置指令• 5. 读状态指令

BUSY=1 表忙 ; ON/OFF=1 显示关闭 ; RESET=1 复位状态 .

• 6. 写数据指令• 7. 读数据指令

• R/W D/I B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0

• 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1/0• 0 0 1 1 显示起始行 (0-6

3)• 0 0 1 0 1 1 1 页号• 0 0 0 1 显示列地址• 1 1 BUSY 0 ON/OFF RESET 0 0 0 0

• 0 1 写数据• 1 1 显示数据读

五、直接访问方式接口电路

80C31373

10KΩ

P0.0~P0.7 DB0~DB7

RD WR

P2.7 P2.6

+5V

D/I

R/W 液晶模块

VCC

V0

E

/CSA

/CSB

A0

A1

3.3 触摸屏简介• 一、触摸屏的特点

•透明性 触摸屏是由多层复合薄膜构成，透明性能的好坏直接影响到触摸屏的视觉效果。包括：透明性、色彩失真、反光性和清晰度 4 个指标。•绝对坐标系统 触摸屏是一种绝对坐标系统，要选哪就直接点哪，与相对定位系统有着本质的区别。

•检测与定位 各种触摸屏技术都是依靠传感器工作

的，甚至有的触摸屏本身就是一套传感器。各自的定位原理和各自所用的传感器决定了触摸屏的反应速度、可靠性、稳定性和寿命。

二、触摸屏的种类

•红外式触摸屏• 电阻式触摸屏• 电容式触摸屏•表面声波式触摸屏

. 电阻式触摸屏 电阻式触摸屏的主要部分是一块多层的复合电阻薄膜 .它最大的特点是不怕油污，灰尘，水。电阻触摸屏共同的缺点是因为复合薄膜的外层采用塑胶材料 ,不知道的人太用力或使用锐器触摸可能划伤整个触摸屏而导致报废。电阻式触摸屏常用在 PDA 等手持设备上。

. 红外触摸屏 : 以光束阻断技术为基本原理，不需要在原来的显示器表面覆盖任何材料 .其主要优点是价格低廉、安装方便、可以用在各档次的计算机上。

. 缺点 :发光二极管寿命比较短，影响了整个触摸屏的寿命 ;红外线触摸屏由于依靠感应红外线运作，外界光线变化会影响其准确性 ,且红外线触摸屏不防水不防污物，甚至非常细小的外来物体也会导致误差，影响性能。近来红外触摸技术有较大突破 .主要应用

在较大尺寸上 .

. 电容屏 : 在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用，是利用人体的电流感应进行工作的 . 电容式触摸屏是众多触摸屏中最可靠、最精确的一种 ,但价钱也是众多触摸屏中最昂贵的一种。缺点是反光严

重 ,最大缺点是漂移 .

. 表面声波触摸屏 : 是众多触摸屏中较可靠、较精确的一种 , 且其价格比适中，是现时触摸屏市场很畅销的产品。它具有低辐射、不耀眼、不怕震、抗干扰强等特点；抗刮伤性良好，不受温度、湿度等环境因素影响，寿命长透光率高，能保持清晰透亮的图像质量；没有漂移，只

需安装时一次校正；有第三轴（即压力轴）响应。但灰尘、油污等对其表面影响较大。

性能类别 红外 四线

电阻 电容 表面声波

五线电阻

价格 低 低 高 高 较高

清晰度  

字符图象模糊

字符图象模糊 很好 较好

透光率 100% 90% 90% 98% 95%

色彩失真   有 有    

分辨率

1000*720 4096*4096 4096*4096 4096*4096 4096*4

096

防刮擦   主要缺陷 一般，怕

硬物敲击非常好且不怕硬物

一般，怕锐器

野蛮使用 外框易碎 差 一般 不怕 怕锐器

反应速度

50-300ms

10-20ms 15-24ms 10ms 10ms

材料塑料框架

或透光外壳

多层玻璃或塑料复合膜 四层复合膜 纯玻璃

多层玻璃或塑料复合膜

多点触摸 左上角 中心点 中心点 智能判断 中心点

. 触摸屏控制器 ADS7843--- 共有 16 个引脚，是一个内置12 位模数转换、低导通电阻模拟开关的串行接口芯片。 Vcc 供电电源 2.7~5V ，参考电压 VREF 为 1V~+Vcc ，转换电压的输入范围为 0~VREF ，最高转换速率 125HZ 。

. 触摸屏控制器 ADS7843

89C51 与 ADS7843接口电路：

.ADS7843控制寄存器中的控制字格式：

.ADS7843其内部结构很容易实现电极电压的切换，并能进行快速 A/D 转换。

其中：

.S为数据传输起始标志位，该位必为“ 1”；

.A2-A0进行通道选择；

A2-A0为 001 时，采集X的坐标，

A2-A0为 101 时，采集 Y的坐标 ;

.ADS7843 控制寄存器中的控制字格式：

.MODE用来选择 A/D转换的精度，

“1”选择 8 位 A/D 转换， “ 0”选择 12 位 A/D 转换；

.SER/DFR选择参考电压的输入模式，

SER/DFR 为“ 1”时为参考电压非差动输入模式， 为“ 0”时为参考电压差动输入模式；

.PD1 ， PD0选择省电模式，

“00”省电模式允许，在两次 A/D转换之间掉电，且允许中断， “ 01”同 “ 00”，只是不允许中断，“ 10”保留， “ 11”禁止省电模式。

.ADS7843内部开关状况：

0 A1 A0 X+ Y+ IN3 IN4 -IN X 开关 Y 开关 +REF -REF

0 0 1 +IN GND ON OFF +VREF GND

1 0 1 +IN GND OFF ON +VREF GND

0 1 0 +IN GND OFF OFF +VREF GND

1 1 0 +IN GND OFF OFF +VREF GND

.ADS7843 时序及数据转换：.完成一次电极电压切换和 A/D转换，需要先通过串口向 ADS7843 发送控制字，转换完成后再通过串口读出电压转换值。

. 单片机是同步串口且每次发送 1 个字（ 16 位），而 ADS7843 的控制字为 8 位，则 DIN 的后 8 位为零。因此， X值转换的控制字为 #9300H （ 10010011 ）， Y 值转换的控制字为 #0D300H （ 11010011 ） .BUSY 信号作为单片机同步串口的同步信号， BUSU 信号的下跳沿启动串口输入。

. ADS7843 转换器的转换值为 12 位，单片机同步串口一次接收一个字（ 16 位），右移 4 位即可得到转换值。

3.4 串行总线数据通讯• 3.4.1 、 RS-232C 总线标准及应用 RS-232C 是美国电子工业协会EIA指定的一种串行物理接口标准。 RS-232C 标准接口的全称是“使用二进制进行交换的数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间的接口”。 RS-232C总线标准规定了 21 个信号和 25个引脚，包括一个主通道和一个辅助通道，在多数情况下主要使用主通道。

对于一个双工通信，仅需几条信号线就可实现，包括一条发送线，一条接受线和一条地线。

完整的 RS-232C 接口有 25 根线，采用 25芯插头插座， RS-232C另一种常用的插头是 9芯插头插座。

RS-232C 接口引线定义及功能引脚号 信号名称 方 向 信 号 功 能

1 DCDPC 机←仪

器 PC 机收到远程信号（载波检测）

2 RXDPC 机←仪

器 PC 机接收数据

3 TXDPC 机→仪

器 PC 机发送数据

4 DTR PC 机→仪

器 PC 机准备就绪

5 GND - 信号地

6 DSRPC 机←仪

器 仪器准备就绪

7 RTSPC 机→仪

器 PC 机请求发送数据

8 CTSPC 机←仪

器 仪器已切换到接收状态（清除发送）

9 RIPC 机←仪

器 通知 PC 机，线路正常（振铃指示）

电平转换芯片介绍 • (1) 驱动器的输出电平• 逻辑 0 ： +5V～ +15V ； 逻辑 1 ： -5V~ -15V• (2) 接收器的输入检测电平• 逻辑 0 ：＞ +3V ； 逻辑 1 ：＜ -3V• RS-232C 使用的是负逻辑。为了实现 RS-232C 与 TTL 电平的连

接，必须进行电平信号转换。• 实现 RS-232C 与 TTL 电平间相互转换常用接口芯片 MAX232

TXD

RXD TXD

RXDT1IN

R1OUT

T1OUT

R1IN

11

10

10

9

7

8

8031PC

MAX232A

电平转换芯片介绍 • 这种连接的传输介质一般采用双绞线• 通讯距离一般不超过 15m

• 传输速率小于 20kbit/s

• 在要求信号传输快、距离远时，可采用 RS-422A 、 RS-485 等其他串行通信标准

3.4.2 、 RS-422/485标准总线及其应用

• 在 1977年 EIA公布了新的标准接口 RS-449 ，它与 RS-232C 的主要差别是信号的传输方式不同。 RS-449接口是利用信号导线之间的电位差，可在 1200m的双绞线上进行数字通信，速率可达 90kb/s。由于 RS-449系统用平衡信号差电路传输高速信号，所以噪声低，又可以多点或者使用公用线通信。

• RS-422 是 RS-449标准子集，规定了电气方面的要求。

• RS-422A 的传输率最大为 10Mb/s，在此速率下，电缆允许长度为 120m。如果采用较低传输速率，如 90kb/s，最大距离可达 1200m。

• RS-485是 RS-422A的变形。 RS-422A为全双工，可同时发送和接收； RS-485则为半双工，在某一时刻，一个发送另一个接收。

• RS-485 是一种多发送器的电路标准，它扩展了 RS-422A 的性能，允许双线总线上一个发送器驱动 32 个负载设备。

• 负载设备可以是被动发送器、接收器或收发器。• 当用于多站互连时，可节省信号线，便于高速远距离传送。

• 许多智能仪表设备配有 RS-485 总线接口，便于将它们进行连网，构成分布式系统。

RS-232C 、 RS-422A、 RS485 性能比较 接 口

性 能 RS-232C RS-422A RS-485

操作方式 单端 差动方式 差动方式

最大距离 /m 15(24kb/s) 1200(100kb/s) 1200(100kb/s)

最大速率 200kb/s 10Mb/s 10Mb/s

最大驱动器数目 1 1 32

最大接收器数目 1 10 32

接收灵敏度 ±3V ±200mV ±200mV

驱动器输出阻抗 300Ω 60kΩ 120kΩ

接收器负载阻抗 3～ 7kΩ >4kΩ >12kΩ

负载阻抗 3～ 7kΩ 100Ω 60 Ω

对共用点电压范围 / V ±25 -0.25～+6 -7～ 12

3.4.3、 USB通用串行总线及应用

通用串行总线 USB （ Universal Serial Bus）是 1995年 Compaq、 Microsoft、 IBM 、 DEC 等公司联合推出的一种新型的通信标准。

USB又是一种通信协议，支持主系统与其外设之间的数据传送。

USB总线具有安装方便、高带宽、易于扩展等优点，已逐渐成为现代微机数据传输的重要方式。

USB的特点与基本特性 USB 具有如下一些特点：

USB 接口统一了各种接口设备的连接头， 即插即用（ plug-and-play ），并能自动 检测与配

置系统的资源。 具有“热插拨“（ hot attach &detach ）的特性。 USB最多可以连接 127 个接口设备。 USB1.1 的接口设备采用两种不同的速度： 12Mb

ps （全速）和 1.5Mbps （慢速）。 USB 2.0 的传输速度最高可达到 480Mbps ，也即是 480Mbit/s.

USB 的整体功能就是简化外部接口设备与主机之间的连线，并利用一条传输缆线来串接各类型的接口设备，解决了现今主机后面一大堆缆线乱绕的困境。它最大的好处是可以在不需要重新开机的情况下安装硬件。

（一） USB基本特性 • USB 采用四线电缆，其中两根是用来传

送数据的串行通道，另两根为下游设备提供电源 .

VBUS

D—

GND

D+

VBUS

D+

D—

GND

• USB 系统的基本构架可以分为三个主要的部分： 1)USB主机控制器 /根集线器；

• 2)USB集线器； • 3)USB 设备。

主机

根集线器

集线器Hub 端口USB 设备

USB 集线器 Hub

• USB 系统的基本构架可以分为三个主要的部分1)USB主机控制器 /根集线器

（ 1 ） USB主机控制器 ---负责激活 USB系统上的处理动作，是 USB系统的大脑。 PC 机带有一个 USB控制器和至少两个 USB端口；

（ 2 ） USB根集线器 --- 提供 USB连接端口给USB设备或 USB 集线器来使用。一部计算机可同时连接 127 个设备， USB系统运用类似计算机存储数据的概念，有“根目录”、 “子目录”等分层方式，而主机控制器只要对根集线器下命令，然后再由根集线器传到正确的设备地址即可。

• 2)USB集线器

仅靠 USB 根集线器是不可能同时连接 127 个设备的，所以除了根集线器外， USB系统还支持额外的集线器，这些集线器的功能主要是提供另外的 USB连接端口供用户串接设备。

• 3) USB 设备：指各种类型的 USB外围设备。 （ 1 ）全速设备 ---如 CDD、移动硬盘等设备。这些设备的传输速率最高为 12Mbit/s。

（ 2 ）低速设备 ---如键盘、鼠标等设备。这些设备的传输速率最高为 1.5Mbit/s。此外，当主机控制器在执行高速处理动作时，低速设备是没有反应的，此特点可避免高速的信号被送到低速的集线器上。

（ 3）高速设备 ---USB2.0所提出的新规范，也应用在如 CDD、移动硬盘等设备上。这些设备的传输速率最高为 480Mbit/s。

实验 数字温度计系统硬件的设计 数字温度计测温范围为 -50到 110

度，精度误差在 0.1度以内， LED 数码管直读显示。可采用美国 DALLA

S半导体公司推出的一种智能温度传感器 DS18B20 作为检测元件，测温范围为 -55到 125度，最大分辨率可达 0.0625度。

设计系统由 3 个模块组成：主控制器、测温电路及显示电路。控制系统采用 AT89C52 单片机，用 4

位共阳极 LED 数码管以动态扫描法实现温度显示。要求进行系统硬件和印刷电路版的设计。（用 Protel99 或 Protel2004

或 Protel软件的原厂商 Altium公司推出了 Protel 系列的最新高端版本 A

ltium Designer 6.0 都可以）