单片机应用技术(56)缺课件.ppt

1、第五章第五章 MCS-51MCS-51系统扩展技术系统扩展技术 单片机的用法单片机的用法 存储器的扩展存储器的扩展 I/O的扩展的扩展5-1 5-1 单片机的用法（重点）单片机的用法（重点）一、单片用法（最小应用系统）一、单片用法（最小应用系统）MCS-51单片机内部带有程序存储器时,就是一个最简单的最小应用系统,许多实际应用系统就是用这种成本低和体积小的单片结构单片结构实现了高性能的控制。该系统的特点如下:(1)单片机提供了单片机提供了 P0、P1、P2、P3四个四个I/O口，口，32根根I/O线。线。(2)内部存储器的容量有限内部存储器的容量有限(有限的内部有限的内部RAM和程序存储器）和

2、程序存储器）MCS-51MCS-51系列单片机典型的单片用法系列单片机典型的单片用法 外设外设例:太阳能电池、蓄电池路灯控制系统（第九章1节）R S TE AP 2.7P 2.6P 2.5P 2.4U 1 8 9 C 5 5 W DP 1.3P 1.2P 2.0P 2.1P 2.2P 2.3P 1.4P 1.1P 1.5P 1.0Q 1K 8U 2 AX T 11 2 M H zU 2 BU 2 CU 2 DK 7K 6K 5K 4K 3K 2K 1C 2C 1C 3R 1 5R 1 4V C CR 8R 1 0R 3R 1R 2E cE cR 4R 1 1V C CR 5V C CR 1 2

3、V C CR 1 3V C CR 6E cR 7R 9R SD 1X 2X 1V C CQ 2D 2V C CS 2S 1L蓄 电 池7 8 0 5V C CE c(1 2 V)+-+-+-+-光 电 池ABCDE4路路电压电压比较比较信号信号输入输入2路路开关开关输出输出8路路开关开关输入输入例、为单片用法（第7章）P2P3P1P0二、二、单片机的系统用法（三总线结构）单片机的系统用法（三总线结构）当单片机最小系统当单片机最小系统不能满足系统功能的要求不能满足系统功能的要求时时,就需要进行扩展。就需要进行扩展。为为了使单片机能方便地与各了使单片机能方便地与各种扩展芯片连接种扩展芯片连接,常将

4、单常将单片机的外部连线变为一般片机的外部连线变为一般的微型计算机三总线结构的微型计算机三总线结构形式。形式。三、单片机系统扩展的内容与方法三、单片机系统扩展的内容与方法 1、内容：内容：外部程序存储器的扩展外部程序存储器的扩展 外部数据存储器的扩展外部数据存储器的扩展 输入输入/输出接口的扩展输出接口的扩展 管理功能器件的扩展管理功能器件的扩展 (如定时器如定时器/计数器、键盘计数器、键盘/显示显示器、中断优先级编码器等器、中断优先级编码器等)。2、基本方法基本方法 使用使用TTL中小规模集成中小规模集成电路进行扩展。电路进行扩展。采用其它一些通用标准采用其它一些通用标准芯片来扩展。芯片来扩展

5、。5-25-2存储器的扩展存储器的扩展存储器扩展的核心问题是存储器的编址问题。存储器扩展的核心问题是存储器的编址问题。扩展注意的问题扩展注意的问题：读写控制 片选控制 地址的分配：地址是一个范围空间 单片机扩展存储器存储器实用电路DBAB程序程序存储器存储器8K 3数据数据存储器存储器8K 3CB5-3 I/O的扩展的扩展 I/OI/O口扩展方法口扩展方法 根据扩展并行根据扩展并行I/OI/O口时数据线的连接方式，口时数据线的连接方式，I/OI/O口扩展可分为：口扩展可分为：(1)(1)总线扩展方法总线扩展方法 扩展的并行扩展的并行I/OI/O芯片挂接到总线上。芯片挂接到总线上。(2)(2)串

6、行口扩展方法串行口扩展方法 MCS-51MCS-51单片机串行口在方式单片机串行口在方式0 0（移位寄存器工作方式）工作状（移位寄存器工作方式）工作状态下所提供的态下所提供的I/OI/O口扩展功能。口扩展功能。一、一、简单简单I/OI/O接口的扩展接口的扩展 对于始终就绪的外设，按照“输入三态,输出锁存”与总线相连的原则,选择74LS系列的TTL或MOS电路即能组成简单的I/O 扩展接口。DBABCB二、串行二、串行I/OI/O口的扩展口的扩展 MCS-51 MCS-51单片机有一个串行口单片机有一个串行口,若在串行口外接若在串行口外接1 1个或多个移位寄存个或多个移位寄存器器,则可以扩展多个

7、则可以扩展多个I/OI/O口。口。串入并出并入串出多级串入并出三、三、利用通用接口芯片的扩展利用通用接口芯片的扩展 由于由于MCS-51MCS-51单片机单片机具有具有MCS-80/85CPUMCS-80/85CPU的的总线标准总线标准,因此可以因此可以很 方 便 地 使 用很 方 便 地 使 用 M C S-M C S-80/8580/85系列接口芯片如系列接口芯片如8255A8255A、8155 8155、8253 8253、82798279等等,其连接方法其连接方法非常简单方便。非常简单方便。1、扩展8255A2、DAC0832与MCS-51单片机接口例：例：D/AD/A转换程序，用转换

8、程序，用DAC 0832DAC 0832输出输出0 05V5V、脉冲周期为、脉冲周期为100ms100ms的锯的锯齿波，电路为单缓方式。齿波，电路为单缓方式。DACS：MOVDPTR，#7FFFH；0832 I/O地址MOVA，#0；开始输出0VDACL：MOVXDPTR，A；输出模拟量INCA；升压ACALL DELAY；延时100ms/256AJMPDACL；连续输出DELAY：；延时子程序100ms3、MCS-51单片机与ADC0809的接口四、单片机系统扩展实例（第九章四、单片机系统扩展实例（第九章2 2节）节）EA/VP3 1X11 9X21 8RES ET9RD1 7WR1 6I

9、NT01 2I NT11 3T01 4T11 5P1 01P1 12P1 23P1 34P1 45P1 56P1 67P1 78P0 03 9P0 13 8P0 23 7P0 33 6P0 43 5P0 53 4P0 63 3P0 73 2P2 02 1P2 12 2P2 22 3P2 32 4P2 42 5P2 52 6P2 62 7P2 72 8PS EN2 9ALE/P3 0TXD1 1RXD1 0V C C4 0G N D2 0U1AT8 9 C5 1D0D1D2D3D4D5D6D7A8A9A1 0A1 1A1 2A1 3A1 4A1 5OE1D12D23D34D45D56D67D78

10、D89GND1 0LE1 1Q81 2Q71 3Q61 4Q51 5Q41 6Q31 7Q21 8Q11 9VCC2 0U2S N7 4 HC5 7 3 NALED0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3A4A5A6A7ALEVCCVCCVPP1A1 22A73A64A55A46A37A28A19A01 0Q01 1Q11 2Q21 3GND1 4Q31 5Q41 6Q51 7Q61 8Q71 9CE2 0A1 02 1OE2 2A1 12 3A92 4A82 5A1 32 6A1 42 7VCC2 8U3M2 7 2 5 6-1 F 1A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A1 0A

11、1 1A1 2A1 3A1 4PS ENRDWRPS END0D1D2D3D4D5D6D7VCCA51A62A73A84A95A1 06A1 17A1 28A1 39A1 41 0I/O01 1I/O11 2I/O21 3I/O31 5I/O41 6I/O51 7I/O61 8I/O71 9CE2 0A02 1OE2 2A12 3A22 4A32 5A42 6WE2 7GND1 4VCC2 8U4CY6 2 2 5 6-7 0 PCA1 0A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0A1 1A1 2A1 4A1 3WRRDA1 5VCCOE1 9T/R1A13B11 7A24B21 6A35B31

12、 5A46B41 4A57B51 3A68B61 2A79B71 1A02B01 8VCC2 0GND1 0U5S N7 4 HC2 4 5 ND0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7DO0DO1DO2DO3DO4DO5DO6DO7RDVCCA1B2C3OE2 A4OE2 B5OE16Y77GND8Y69Y51 0Y41 1Y31 2Y21 3Y11 4Y01 5VCC1 6U6S N7 4 HC1 3 8 NA1 5A3A2A4VCCKeyS elLCDS elUn Lo ad S elDOS el456U8 BS N7 4 HC0 8 N123U8 AS N7 4

13、HC0 8 NX11 1.0 5 9 2 M4 7 p fC34 7 p fC4X1X2EOCRXDTXDRES ET5 51 1单单片片机机系系统统扩扩展展模模式式VCCS CLKS DIS DOS DAS SCLKS QWS CSWP34U9 BS N7 4 HC0 4 NA1 51、CPU部分部分2 2、按键部分、按键部分OE11A12A24A36A48Y412Y314Y216Y118Y83Y75Y67Y59GND10A511A613A715A817OE219VCC20U11SN74HC244NDO0DO1DO2DO3DO4DO5DO6DO7123U10ASN74HC32NKey Sel

14、RD1234SW 1RP015k-SIP9VCCS1SW-PBS2SW-PBS3SW-PBS4SW-PBS5SW-PBS6SW-PBVCC独独 立立 按按 键键3 3、流水灯部分、流水灯部分O E1D 12D 23D 34D 45D 56D 67D 78D 89G N D1 0L E1 1Q 81 2Q 71 3Q 61 4Q 51 5Q 41 6Q 31 7Q 21 8Q 11 9V C C2 0U 1 6S N 7 4 H C 5 7 3 ND O 0D O 1D O 2D O 3D O 4D O 5D O 6D O 7123456781 61 51 41 31 21 11 09U 1 8

15、T L P 5 2 1-4123456781 61 51 41 31 21 11 09U 1 7T L P 5 2 1-4R P 0 45 0 0-S I P 9V C C56U 9 CS N 7 4 H C 0 4 N91 08U 1 0 CS N 7 4 H C 3 2 NU n L o a d S e lWRu D 1u L E D 1u D 2u L E D 2u D 3u L E D 3u D 4u L E D 4u D 5u L E D 5u D 6u L E D 6u D 7u L E D 7u D 8u L E D 8R P 0 51 k-S I P 9V C C卸卸荷荷载载输

16、输出出控控制制单片机应用系统组成单片机应用系统组成第六章第六章 单片机应用系统设计单片机应用系统设计6.1 MCS-51MCS-51应用系统组成应用系统组成 前向通道后向通道后向通道人机通道6.2 前向通道的组成及其特点前向通道的组成及其特点 前向通道是单片机与测控对象相连的部分，是应用系统的数据采集的输入通道。来自被控对象的现场信息有多种多样。按物理量的特征可分为模拟量模拟量和数字（或开关量）数字（或开关量）两种。(1)与现场采集对象相连，是现场干扰现场干扰进入的主要通道，是整个系统抗干扰设计的重点部位。(2)输入信号来自现场，许多信号不能满足单片机输入的要求，所以要有形式多样的信号变换调节

17、电路信号变换调节电路。（如测量放大器、I/F变换、A/D转换、放大、整形电路等）(3)前向通道是一个模拟、数字混合电路系统，其电路功耗小功耗小，一般没有功率驱动要求。特点：特点：6.2 后向通道的特点后向通道的特点 (1)后向通道是应用系统的输出通道，大多数需要功率驱动功率驱动。(2)靠近伺服驱动现场，故后向通道的隔离隔离对系统的可靠性影响很大。(3)根据输出控制的不同要求，后向通道电路有多种多样电路有多种多样。（如模拟电路、数字电路、开关电路等，输出信号形式有电流输出、电压输出、开关量输出及数字量输出等）6.3 人机通道的特点人机通道的特点 u 人机通道接口一般都是数字电路，电路结构简单结构

18、简单，可靠性高。u 通常单片机应用系统中，人机对话通道都是小规模小规模的。（如微型打印机、功能键、LED/LCD显示器等）一、一、MCS-51MCS-51单片机与键盘的接口单片机与键盘的接口P1.0P1.1P1.7+5v 独立式键盘电路独立式键盘电路 0 1+5v C0 C1 R0 R1键盘键盘I/O接口接口 矩阵式键盘矩阵式键盘单片机系统中普遍使用非编码式键盘,这类键盘主要解决以下几个问题：键的识别键的识别;如何消除键的抖动如何消除键的抖动;键的保护。行扫描法行扫描法 行扫描法行扫描法,就是通过行线发出低电平信号就是通过行线发出低电平信号,如果该行线所如果该行线所连接的键没有按下的话连接的键

19、没有按下的话,则列线所连接的输出端口得到的是则列线所连接的输出端口得到的是全全“1”1”信号信号;如果有键按下的话如果有键按下的话,则得到的是非全则得到的是非全“1”1”信信号。号。线反转法线反转法 线反转法也是识别闭合键的一种常用方法。该方法比行线反转法也是识别闭合键的一种常用方法。该方法比行扫描法速度要快扫描法速度要快,但在硬件电路上要求行线与列线均需有上但在硬件电路上要求行线与列线均需有上拉电阻拉电阻,故比行扫描法稍复杂些。故比行扫描法稍复杂些。1 1、非编码式键盘识别按键的方法、非编码式键盘识别按键的方法2 2、非编码式键盘键抖动的消除方法、非编码式键盘键抖动的消除方法I/O接接口口+

20、5v+5v消除抖动电路开关开关计算机计算机硬件方法I/O接接口口+5v+5v消除抖动电路开关开关计算机计算机软件方法键稳定键按下前沿抖动前沿抖动键合断时的电压抖动延时等待延时等待10ms 仍有按键信号？仍有按键信号？Y 有按键信号？有按键信号？NYN键盘处理键盘处理 按键释放？按键释放？NY软件消除抖动方法软件消除抖动方法软件上采取的措施：软件上采取的措施：在检测到有按键按下时，执行一个在检测到有按键按下时，执行一个10 ms10 ms左右（具体时左右（具体时间应视所使用的按键进行调整）的延时程序后，再确认该键电间应视所使用的按键进行调整）的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，若

21、仍保持闭合状态电平，则确认平是否仍保持闭合状态电平，若仍保持闭合状态电平，则确认该键处于闭合状态。同理，在检测到该键释放后，也应采用相该键处于闭合状态。同理，在检测到该键释放后，也应采用相同的步骤进行确认，从而可消除抖动的影响。同的步骤进行确认，从而可消除抖动的影响。二、二、MCS-51MCS-51单片机与单片机与LEDLED显示器显示器1、LED显示器结构与原理显示器结构与原理 各段码位的对应关系如下:七段显示代码 2、静态显示器接口电路 a b hCOMa f b g e c d dp a b hCOM a b hCOM驱动器1驱动器2驱动器nI/O接口接口优点：软件简单，占用优点：软件简

22、单，占用CPUCPU时间少。时间少。缺点：硬件复杂，占用端口地址多（一位缺点：硬件复杂，占用端口地址多（一位LEDLED显示器占一个地址）。显示器占一个地址）。需要6个锁存器，6个端口地址，但是软件简单。例例:需要6个锁存器，6个端口地址，但是软件简单。例例:3 3、动态显示器接口电路、动态显示器接口电路动态显示概念动态显示概念 动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。逐位点亮显示器的方式称为位扫描。动态方式显示时，虽然这些字符是在不同的时刻分动态方式显示时，虽然这些字符是在不同的时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂

23、留效应，只要每位显示别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位显示间隔合适就可以给人以同时显示的感觉。间隔合适就可以给人以同时显示的感觉。动态显示电路的连接 各位数码管的段选线相应并联在一起，由一个各位数码管的段选线相应并联在一起，由一个8位的位的I/O口控制；各位口控制；各位的位选线（公共阴极或阳极）由另外的的位选线（公共阴极或阳极）由另外的I/O口线控制。口线控制。例：六位数码管动态显示电路EA/VPX1X2RESETRDWRINT0INT1T0T1PSENALE/PTXDRXD8031AD0PA0AD1PA1AD2PA2AD3PA3AD4PA4AD5PA5AD6PA6AD7PA7PB0

24、CEPB1RDPB2WRPB3IO/MPB4ALEPB5PB6PB7TMROUTPC0PC1TMRINPC2PC3PC4RESETPC581551A11A21A31A42A12A22A32A41Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G2G74LS244abfcgdeabcdefgdpabfcgdeabcdefgdpabfcgdeabcdefgdpabfcgdeabcdefgdpabfcgdeabcdefgdpabfcgdeabcdefgdp74LS0712345689101112131A1Y2A2Y3A3Y4A4Y5A5Y6A6Y 5 V300 81 k 6

25、5 V1 k 311918917161213141512345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7DPYDPYDPYDPYDPYDPYdpdpdpdpdpdp12345678123456781234567812345678123456781234567824681113151711921222324252627282930313233343536373839125121314151617181989107116343938373635

26、343332212223242526272829301110字字型型口口字字位位口口COMhCOMhbbhCOMa f b g e c d haaba反反相相驱驱动动器器反反相相驱驱动动器器8255A口8255B口88单片机字型口字型口字位口字位口动态显示软件设计动态显示软件设计(A)(A)动态扫描方式的确定动态扫描方式的确定CPU工作不多、不忙时，可采用采用软件延时的方法。CPU工作较多、较忙时，可采用实现。每隔扫描一次，每位数码管点亮的时间为，即采用中断一次每位数码管点亮一次的方式，程序较简单。CPU工作很多、很忙时，可采用实现。每隔扫描一位数码管，即采用中断一次点亮一位数码管的方式，程序

27、较复杂。(B)(B)动态显示程序设计动态显示程序设计(6(6位位LEDLED为例为例)建立，存放待显示数据和字符。（如内部RAM的X1HX6H）显示缓冲区显示缓冲区X1 X2 X3X4 X5 X6显示译码：程序存储器中建立字形码常数表（七段码表），查表得出对应数据和字符的字形码。输出显示：输出字形码到显示端口。开始开始指向显示缓冲区指向显示缓冲区确定首次显示位确定首次显示位取出显示数取出显示数查出七段码查出七段码送出字型码送出字型码送出字位码送出字位码延时延时1MS1MS6 6位显示完？位显示完？结束结束N NY Y例:程序流程图(CPU工作不多、不忙时，可采用采用软件延时的方法)思考题1 1、单片用法的优点、缺点是什么？、单片用法的优点、缺点是什么？2 2、单片机系统用法的优点、缺点是什么？、单片机系统用法的优点、缺点是什么？3 3、扩展存储器的核心问题是什么？、扩展存储器的核心问题是什么？4 4、如何克服键抖动问题？、如何克服键抖动问题？5 5、什么是、什么是LEDLED动态扫描电路？其显示原理是什么？动态扫描电路？其显示原理是什么？6 6、什么叫视觉暂留效应？、什么叫视觉暂留效应？