單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)(56)缺課件

1、第五章 MCS-51系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù) 單片機(jī)的用法 存儲器的擴(kuò)展 I/O的擴(kuò)展5-1 單片機(jī)的用法（重點）一、單片用法（最小應(yīng)用系統(tǒng)） MCS-51單片機(jī)內(nèi)部帶有程序存儲器時,就是一個最簡單的最小應(yīng)用系統(tǒng),許多實際應(yīng)用系統(tǒng)就是用這種成本低和體積小的單片結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了高性能的控制。該系統(tǒng)的特點如下: (1)單片機(jī)提供了 P0、 P1、 P2、 P3四個I/O口，32根I/O線。 (2) 內(nèi)部存儲器的容量有限(有限的內(nèi)部RAM和程序存儲器）。 MCS-51系列單片機(jī)典型的單片用法 外設(shè)例: 太陽能電池、蓄電池路燈控制系統(tǒng) （第九章1節(jié)）RSTEAP2.7P2.6P2.5P2.4U1 89C55WDP1.3

2、P1.2P2.0P2.1P2.2P2.3P1.4P1.1P1.5P1.0Q1K8U2AXT112MHzU2BU2CU2DK7K6K5K4K3K2K1C2C1C3R15R14VCCR8R10R3R1R2EcEcR4R11VCCR5VCCR12VCCR13VCCR6EcR7R9RSD1X2X1VCCQ2D2VCCS2S1L蓄電池7805VCCEc(12V)+-+-+-+-光電池ABCDE4路電壓比較信號輸入2路開關(guān)輸出8路開關(guān)輸入例、為單片用法（第7章）P2P3P1P0二、單片機(jī)的系統(tǒng)用法（三總線結(jié)構(gòu)） 當(dāng)單片機(jī)最小系統(tǒng)不能滿足系統(tǒng)功能的要求時, 就需要進(jìn)行擴(kuò)展。 為了使單片機(jī)能方便地與各種擴(kuò)展芯

3、片連接, 常將單片機(jī)的外部連線變?yōu)橐话愕奈⑿陀嬎銠C(jī)三總線結(jié)構(gòu)形式。三、單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的內(nèi)容與方法 1、 內(nèi)容： 外部程序存儲器的擴(kuò)展 外部數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展 輸入/輸出接口的擴(kuò)展 管理功能器件的擴(kuò)展 (如定時器/計數(shù)器、鍵盤/顯示器、中斷優(yōu)先級編碼器等)。2、 基本方法 使用TTL中小規(guī)模集成電路進(jìn)行擴(kuò)展。 采用其它一些通用標(biāo)準(zhǔn)芯片來擴(kuò)展。5-2存儲器的擴(kuò)展存儲器擴(kuò)展的核心問題是存儲器的編址問題。擴(kuò)展注意的問題：讀寫控制片選控制地址的分配： 地址是一個范圍空間 單片機(jī)擴(kuò)展存儲器實用電路DBAB程序存儲器8K3數(shù)據(jù)存儲器8K3CB5-3 I/O的擴(kuò)展 I/O口擴(kuò)展方法 根據(jù)擴(kuò)展并行I/O口時數(shù)據(jù)線

4、的連接方式，I/O口擴(kuò)展可分為： (1) 總線擴(kuò)展方法 擴(kuò)展的并行I/O芯片掛接到總線上。 (2) 串行口擴(kuò)展方法 MCS-51單片機(jī)串行口在方式0（移位寄存器工作方式）工作狀態(tài)下所提供的I/O口擴(kuò)展功能。一、簡單I/O接口的擴(kuò)展 對于始終就緒的外設(shè)，按照“輸入三態(tài), 輸出鎖存”與總線相連的原則, 選擇74LS系列的TTL或MOS電路即能組成簡單的I/O 擴(kuò)展接口。DBABCB二、串行I/O口的擴(kuò)展 MCS-51單片機(jī)有一個串行口, 若在串行口外接1個或多個移位寄存器, 則可以擴(kuò)展多個I/O口。串入并出并入串出多級串入并出三、利用通用接口芯片的擴(kuò)展 由于MCS-51單片機(jī)具有MCS-80/85

5、CPU的總線標(biāo)準(zhǔn), 因此可以很方便地使用MCS- 80/85系列接口芯片如8255A、 8155、 8253、 8279等, 其連接方法非常簡單方便。1、擴(kuò)展8255A2、DAC0832與MCS-51單片機(jī)接口例：D/A轉(zhuǎn)換程序，用DAC 0832輸出05V、脈沖周期為100ms的鋸齒波，電路為單緩方式。DACS：MOVDPTR，#7FFFH；0832 I/O地址MOVA，#0；開始輸出0VDACL：MOVXDPTR，A；輸出模擬量INCA；升壓ACALLDELAY；延時100ms/256AJMPDACL；連續(xù)輸出DELAY：；延時子程序100ms3、MCS-51單片機(jī)與ADC0809的接口四

6、、單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展實例（第九章2節(jié)）1、CPU部分2、按鍵部分3、流水燈部分單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)組成第六章 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計6.1 MCS-51應(yīng)用系統(tǒng)組成 前向通道后向通道后向通道人機(jī)通道6.2 前向通道的組成及其特點 前向通道是單片機(jī)與測控對象相連的部分，是應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集的輸入通道。來自被控對象的現(xiàn)場信息有多種多樣。按物理量的特征可分為模擬量和數(shù)字（或開關(guān)量）兩種。 (1) 與現(xiàn)場采集對象相連，是現(xiàn)場干擾進(jìn)入的主要通道，是整個系統(tǒng)抗干擾設(shè)計的重點部位。 (2) 輸入信號來自現(xiàn)場，許多信號不能滿足單片機(jī)輸入的要求，所以要有形式多樣的信號變換調(diào)節(jié)電路。（如測量放大器、I/F變換、A/D轉(zhuǎn)換、放大

7、、整形電路等） (3) 前向通道是一個模擬、數(shù)字混合電路系統(tǒng)，其電路功耗小，一般沒有功率驅(qū)動要求。特點：6.2 后向通道的特點 (1) 后向通道是應(yīng)用系統(tǒng)的輸出通道，大多數(shù)需要功率驅(qū)動。 (2) 靠近伺服驅(qū)動現(xiàn)場，故后向通道的隔離對系統(tǒng)的可靠性影響很大。 (3) 根據(jù)輸出控制的不同要求，后向通道電路有多種多樣。（如模擬電路、數(shù)字電路、開關(guān)電路等，輸出信號形式有電流輸出、電壓輸出、開關(guān)量輸出及數(shù)字量輸出等）6.3 人機(jī)通道的特點 人機(jī)通道接口一般都是數(shù)字電路，電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。 通常單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，人機(jī)對話通道都是小規(guī)模的。（如微型打印機(jī)、功能鍵、LED/LCD顯示器等） 一、 MCS-

8、51單片機(jī)與鍵盤的接口P1.0P1.1P1.7+5v 獨(dú)立式鍵盤電路 0 1+5v C0 C1 R0 R1鍵盤I/O接口 矩陣式鍵盤單片機(jī)系統(tǒng)中普遍使用非編碼式鍵盤, 這類鍵盤主要解決以下幾個問題： 鍵的識別; 如何消除鍵的抖動; 鍵的保護(hù)。 行掃描法 行掃描法,就是通過行線發(fā)出低電平信號,如果該行線所連接的鍵沒有按下的話,則列線所連接的輸出端口得到的是全“1”信號;如果有鍵按下的話,則得到的是非全“1”信號。 線反轉(zhuǎn)法 線反轉(zhuǎn)法也是識別閉合鍵的一種常用方法。該方法比行掃描法速度要快,但在硬件電路上要求行線與列線均需有上拉電阻,故比行掃描法稍復(fù)雜些。1、非編碼式鍵盤識別按鍵的方法2、非編碼式鍵

9、盤鍵抖動的消除方法I/O接口+5v+5v消除抖動電路開關(guān)計算機(jī)硬件方法I/O接口+5v+5v消除抖動電路開關(guān)計算機(jī)軟件方法鍵穩(wěn)定鍵按下前沿抖動前沿抖動鍵合斷時的電壓抖動延時等待10ms 仍有按鍵信號？Y 有按鍵信號？NYN鍵盤處理 按鍵釋放？NY軟件消除抖動方法軟件上采取的措施： 在檢測到有按鍵按下時，執(zhí)行一個10 ms左右（具體時間應(yīng)視所使用的按鍵進(jìn)行調(diào)整）的延時程序后，再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，若仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)該鍵處于閉合狀態(tài)。同理，在檢測到該鍵釋放后，也應(yīng)采用相同的步驟進(jìn)行確認(rèn)，從而可消除抖動的影響。 二、 MCS-51單片機(jī)與LED顯示器1、 LED顯示器結(jié)構(gòu)與

10、原理 各段碼位的對應(yīng)關(guān)系如下: 七段顯示代碼 2、靜態(tài)顯示器接口電路 a b hCOMa f b g e c d dp a b hCOM a b hCOM驅(qū)動器1驅(qū)動器2驅(qū)動器nI/O接口優(yōu)點：軟件簡單，占用CPU時間少。缺點：硬件復(fù)雜，占用端口地址多（一位LED顯示器占一個地址）。 需要6個鎖存器，6個端口地址，但是軟件簡單。 例: 需要6個鎖存器，6個端口地址，但是軟件簡單。 例:3、動態(tài)顯示器接口電路動態(tài)顯示概念 動態(tài)顯示是一位一位地輪流點亮各位數(shù)碼管，這種逐位點亮顯示器的方式稱為位掃描。 動態(tài)方式顯示時，雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔合

11、適就可以給人以同時顯示的感覺。 動態(tài)顯示電路的連接 各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個8位的I/O口控制；各位的位選線（公共陰極或陽極）由另外的I/O口線控制。例：六位數(shù)碼管動態(tài)顯示電路字型口字位口COMhCOMhbbhCOMa f b g e c d haaba反相驅(qū)動器反相驅(qū)動器8255A口8255B口88單片機(jī)字型口字位口動態(tài)顯示軟件設(shè)計(A)動態(tài)掃描方式的確定CPU工作不多、不忙時，可采用采用軟件延時的方法。 CPU工作較多、較忙時，可采用定時器中斷方式實現(xiàn)。 每隔20 ms掃描一次，每位數(shù)碼管點亮的時間為1-2 ms，即采用中斷一次每位數(shù)碼管點亮一次的方式，程序較簡單。 CPU工作很多、很忙時，可采用定時器中斷方式實現(xiàn)。 每隔2-4 ms掃描一位數(shù)碼管，即采用中斷一次點亮一位數(shù)碼管的方式，程序較復(fù)雜。(B) 動態(tài)顯示程序設(shè)計(6位LED為例)建立顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，存放待顯示數(shù)據(jù)和字符。（如內(nèi)部RAM的X1HX6H）顯示緩沖區(qū)X1X2X3X4X5X6顯示譯碼：程序存儲器中建立字形碼常數(shù)表（七段碼表）， 查表得出對應(yīng)數(shù)據(jù)和字符的字形碼。輸出顯示：輸出字形碼到顯示端口。開始