單片機(jī)課程設(shè)計(jì)---io口的擴(kuò)展與應(yīng)用

1、<p>　　單片機(jī)技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書</p><p>　　I/O口的擴(kuò)展與應(yīng)用</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1. 概述錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　2. 分項(xiàng)說(shuō)明錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　2.1 XXXXXX錯(cuò)誤！未

2、定義書簽。</p><p>　　2.2 XXXXXX錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　3. 分項(xiàng)說(shuō)明錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　3.1 XXXXXX錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　3.2 XXXXXX錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　4. 結(jié)束語(yǔ)錯(cuò)誤！未定義書簽。</p&

3、gt;<p>　　參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　附 錄錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　附錄1：程序清單錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　附錄2：設(shè)計(jì)圖紙錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　附錄3：元器件目錄表錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　注：整

4、個(gè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書撰寫完畢之后，請(qǐng)對(duì)目錄域做以下修改：</p><p>　　1. 目錄更新：右擊以上目錄域，選“更新域”—“更新整個(gè)目錄”；</p><p>　　2. 目錄格式更改：生成的目錄是5號(hào)字，必須修改，方法如下：</p><p>　　(1) 選中目錄域的全部區(qū)域；</p><p>　　(2) 將字體改為小4號(hào)字體；</p>

5、<p>　　(3) 將段落的行間距改為固定值18磅。</p><p>　　（文檔完成后請(qǐng)將注文刪除</p><p>　　課題名稱：I/O口的擴(kuò)展與應(yīng)用</p><p><b>　　1.概念</b></p><p>　　1.1課題名稱概述：</p><p>　　在單片機(jī)家族的眾多成員中，M

6、CS-51系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)、高可靠性和高性價(jià)比,占領(lǐng)了工業(yè)測(cè)控和自動(dòng)化工程應(yīng)用的主要市場(chǎng)，并成為國(guó)內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流機(jī)型。</p><p>　　MCS-51單片機(jī)的并行口有P0、P1、P2和P3，由于P0口是地址／數(shù)據(jù)總線口，P2口是高8位地址線，P3口具有第二功能，這樣，真正可以作為雙向I／O口應(yīng)用的就只有P1口了。這在大多數(shù)應(yīng)用中是不夠的，因此，大部分MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)都

7、不可避免的需要對(duì)P0口進(jìn)行擴(kuò)展。在較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)（尤其是工業(yè)控制系統(tǒng)，如可編程控制器）中，經(jīng)常需要擴(kuò)展I/O口。常用的I/O接口芯片有74HC系列鎖存器/寄存器、8255和8155等。同時(shí)要求可編程并行I/O應(yīng)具有以下功能：</p><p>　　（1）具有緩沖、鎖存功能的數(shù)據(jù)端口</p><p>　　每個(gè)端口都具有與CPU交換必須的狀態(tài)和控制信息，也具有與外設(shè)交換必須的狀態(tài)和控制信息(

8、的握手信號(hào))</p><p>　?。?）具有中斷方式實(shí)現(xiàn)I/O的有關(guān)電路</p><p>　　（3）片選和連接控制電路</p><p>　?。?）可通過(guò)CPU對(duì)芯片的編程，選擇數(shù)據(jù)端口、數(shù)據(jù)傳送方向，選擇查詢或中斷通信方式</p><p>　　8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，有3個(gè)8位并行I/O口。具有3個(gè)通道3種工作

9、方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時(shí)的中間接口電路。</p><p>　　8255A可編程并行輸入/輸出接口芯片是Intel公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)外圍接口電路。具有40條引腳，采用雙列直插式封裝。它有A、B、C 三個(gè)端口，可以通過(guò)編程的方法來(lái)設(shè)定端口的各種I/O功能。由于它功能強(qiáng)，又能方便地與各種微機(jī)系統(tǒng)相接，而且在連接外部設(shè)備時(shí)通常不需

10、要再附加外部電路，所以得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　單片機(jī)由RAM、ROM、CPU構(gòu)成，定時(shí)，計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微型控制器。它體積小，成本低，功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動(dòng)化上。而51系列單片機(jī)是個(gè)單片機(jī)中最為典型和最有代表的一種。這次課程設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)它的學(xué)習(xí)、應(yīng)用，從而達(dá)到學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、開發(fā)軟、硬件的能力。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)了一個(gè)基于8051單片機(jī)來(lái)擴(kuò)

11、展外圍芯片，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，通過(guò)編寫相應(yīng)程序來(lái)控制51單片機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)按鍵采集和功能。</p><p>　　1.2課題設(shè)計(jì)目的：</p><p>　?。?）進(jìn)一步熟悉和掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　?。?）鞏固和加深對(duì)單片機(jī)原理知識(shí)的理解，提高學(xué)生綜合運(yùn)用課程所學(xué)知識(shí)的能力及相應(yīng)得自學(xué)能力，并初步建立起開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的系統(tǒng)概念和整體設(shè)計(jì)的思想。&

12、lt;/p><p>　?。?）通過(guò)課程設(shè)計(jì)，掌握以單片機(jī)核心的電路設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù)，了解相關(guān)電路參數(shù)的計(jì)算方法。</p><p>　　（4）通過(guò)實(shí)際程序設(shè)計(jì)和調(diào)試，逐步掌握模塊化程序設(shè)計(jì)方法和調(diào)試技術(shù)。</p><p>　?。?）通過(guò)完成一個(gè)包括電路設(shè)計(jì)和程序開發(fā)的完整過(guò)程，使自己了解開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的全過(guò)程，為今后從事設(shè)計(jì)開發(fā)工作打下基礎(chǔ)。</p>

13、<p>　?。?）掌握單片機(jī)的接口技術(shù)和常用擴(kuò)展接口芯片如8255等的外特性、使用及控制方法，熟悉匯編程序設(shè)計(jì)方法，能夠達(dá)到熟練調(diào)試程序的程度。</p><p>　　（7）根據(jù)個(gè)人的設(shè)計(jì)調(diào)試過(guò)程，按照課程設(shè)計(jì)報(bào)告的規(guī)范撰寫設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　1.3課題設(shè)計(jì)要求：</p><p>　　結(jié)合51單片機(jī)，8255,、74LS373等芯片完成單片機(jī)設(shè)

14、計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)原理圖、程序流程圖、編寫程序并調(diào)試，說(shuō)明所設(shè)計(jì)電路的功能，以及各個(gè)功能模塊的作用。</p><p><b>　　原理圖設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　該圖設(shè)計(jì)要符合項(xiàng)目的工作原理，連線要正確。圖中所使用的元件要合理選用，器件參數(shù)要正確標(biāo)明。CPU、外圍器件、擴(kuò)展接口、輸入輸出裝置要一應(yīng)俱全。</p><p><b>

15、;　　程序設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　寫程序是要根據(jù)要求將總體功能分解成若干個(gè)子功能模塊，每個(gè)功能模塊完成一個(gè)特定的功能。根據(jù)總體要求及分解的功能模塊，確定各功能模塊之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)出完整的程序流程圖。編寫程序，并執(zhí)行該程序進(jìn)行調(diào)試，檢查該程序、是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，若未達(dá)到，修改程序，直到達(dá)到要求為止。</p><p>　　1.4課題設(shè)計(jì)內(nèi)容：</p>

16、<p>　　在較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)（尤其是工業(yè)控制系統(tǒng)，如可編程控制器）中，經(jīng)常需要擴(kuò)展I/O口。常用的I/O接口芯片有74HC系列鎖存器/寄存器、8255和8155等。</p><p>　　8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，有3個(gè)8位并行I/O口。具有3個(gè)通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連

17、接時(shí)的中間接口電路。</p><p>　　在熟悉和掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理的條件下，按擴(kuò)展8255接口芯片的硬件要求，讀取A口上8個(gè)按鍵的開關(guān)狀態(tài)，B口輸出數(shù)據(jù)并且驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管顯示按鍵狀態(tài)。C口經(jīng)光電隔離驅(qū)動(dòng)220V40W交流白灼燈（與發(fā)光二極管狀態(tài)一致），設(shè)計(jì)出相應(yīng)的電路原理圖及程序圖。最后在仿真軟件上調(diào)試并運(yùn)行正確。</p><p>　　1.5課題設(shè)計(jì)思路：</p>

18、<p>　　在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上8255的三個(gè)通道PA0～PA7；PB0～PB7；PC0～PC7都有引出插孔可以與其它電路連接。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)功能為：讀取A口上8個(gè)按鍵的開關(guān)狀態(tài)，B口輸出數(shù)據(jù)并且驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管顯示按鍵狀態(tài)。C口經(jīng)光電隔離驅(qū)動(dòng)220V40W交流白灼燈（與發(fā)光二極管狀態(tài)一致）</p><p><b>　　課題設(shè)計(jì)步驟：</b></p><p>　　（1）選

19、擇符合要求的芯片，了解該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理</p><p>　?。?）按要求設(shè)計(jì)出原理圖所包含的模塊，大致有控制模塊、擴(kuò)展模塊等</p><p>　?。?）把設(shè)計(jì)好的各個(gè)模塊用導(dǎo)線連接起來(lái)，使之成為一個(gè)能夠控制的整體</p><p>　?。?）編寫與原理圖相對(duì)內(nèi)應(yīng)的程序，通過(guò)韋福軟件檢查程序的正確性</p><p>　　（5）在仿真軟件中進(jìn)

20、行調(diào)試，調(diào)試正確后打印出原理圖和程序</p><p>　　1.6設(shè)計(jì)方案論證：</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容要求，提出了如下三種方案：</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，有3個(gè)8位并行I/O口。具有3個(gè)通道3種工作方式的可編程并行

21、接口芯片（40引腳）。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時(shí)的中間接口電路。如圖1-1所示。</p><p>　　方案一：8255A與單片機(jī)的連接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　在80C51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，采用74HC系列的鎖存器和觸發(fā)器通過(guò)P0口也可

22、以構(gòu)成各種類型的輸入/輸出接口，這種I/O口具有電路簡(jiǎn)單、成本低、配置靈活方便等優(yōu)點(diǎn)。故在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中也被廣泛采用。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　利用TTL芯片、COMS鎖存器、三態(tài)門等接口芯片把P0接口擴(kuò)展，常選用74LS273、74LS373、74LS244等芯片</p><p>　　在P2.0為0

23、時(shí)，74LS244和74LS273都全被選通，二者的口地址都為FEFFH(這個(gè)地址不是唯一的，只要保證P2.0=0，其他地址位無(wú)關(guān))。由于分別受/RD和/WR控制，因而兩個(gè)信號(hào)不可能同時(shí)為0（執(zhí)行輸入指令，如MOVX A,@DPTR或MOVX A,@Ri時(shí)，/RD有效；執(zhí)行輸出指令，如MOVX @DPTR,A或MOVX @Ri時(shí)，/WR有效），所以邏輯上二者不會(huì)發(fā)生沖突。</p><p>　　1.7課題預(yù)期成果：

24、</p><p>　　當(dāng)一接口為高電平時(shí)，與之相對(duì)應(yīng)的按鍵被按下，二極管導(dǎo)通發(fā)光，白熾燈被點(diǎn)亮。例如當(dāng)在仿真軟件中設(shè)置A口的第三個(gè)按鍵狀態(tài)為高電平時(shí)，相對(duì)應(yīng)的有原理圖中A口的第三個(gè)按鍵被按下，同時(shí)B口第三個(gè)發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，C口的交流白熾燈點(diǎn)亮。</p><p>　　1.8課題設(shè)計(jì)價(jià)值：</p><p>　?。?）通過(guò)這個(gè)課程設(shè)計(jì)使自己進(jìn)一步熟悉和掌握了單片機(jī)的結(jié)

25、構(gòu)與工作原理</p><p>　?。?）鞏固和加深了對(duì)單片機(jī)知識(shí)的理解，提高了綜合運(yùn)用能力</p><p>　?。?）初步建立了單片機(jī)系統(tǒng)概念和整體模塊的設(shè)計(jì)思想</p><p>　?。?）編寫程序時(shí)要根據(jù)要求將總體功能分解成若干個(gè)子模塊，設(shè)計(jì)出完整的程序流程圖</p><p>　　（5）本次課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了8255芯片I/O的擴(kuò)展與運(yùn)用，掌握

26、了I/O口的控制邏輯</p><p>　?。?）了解了查詢方式與中斷方式的比較，輸入輸出信號(hào)的可靠性及保護(hù)</p><p>　　2、分頁(yè)說(shuō)明——系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　基于單片機(jī)對(duì)8255芯片I/O口的擴(kuò)展與應(yīng)用，設(shè)計(jì)的控制原理圖如圖2-1所示。系統(tǒng)由電源控制模塊、譯碼器模塊、擴(kuò)展模塊、光電隔離驅(qū)動(dòng)模塊四個(gè)部分組成。</p><p>

27、;<b>　　2.1電源控制模塊</b></p><p>　　電源控制模塊電路如圖2-2所示，主控器采用AT89C51。引腳如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-2 電源控制模塊電路</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read

28、Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C

29、單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。</p><p>　　AT89C51主要特性：</p><p>　?。?）與MCS-51 兼容 （2）4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器 （3）壽命：1000寫/擦循環(huán) （4）數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 （5）全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz （6）三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 （7）128×8位內(nèi)部RAM （8）32可編程I/O線 （9）兩個(gè)

30、16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 （10）5個(gè)中斷源 （11）可編程串行通道 （12）低功耗的閑置和掉電模式 （13）片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路</p><p>　　AT89C51管腳說(shuō)明：</p><p>　　VCC：供電電壓。 </p><p><b>　　GND：接地。 </b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路

31、雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 </p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用

32、作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地

33、址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 </p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電

34、平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 </p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： </p><p><b>　　口管腳 備選功能 </b></p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口） </p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口） </p>

35、<p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0） </p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1） </p><p>　　P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入） </p><p>　　P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入） </p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） </p><p>　　P

36、3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） </p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 </p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 </p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在

37、平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。 </p><p>　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器

38、的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 </p><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電

39、源（VPP）。 </p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 </p><p>　　XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　AT89C51振蕩器特性：</p><p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用

40、外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p><b>　　2.2譯碼器模塊</b></p><p>　　譯碼器模塊電路如圖2-4所示，采用74LS373元器件。引腳如圖2-5所示。</p><p>　　74LS373是

41、常用的地址鎖存器芯片，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)是帶三態(tài)緩沖輸出的8D觸發(fā)器，在單片機(jī)系統(tǒng)中為了擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，通常需要一塊74LS373芯片。</p><p>　　74LS373引腳：</p><p>　　(1) 1腳是輸出使能(OE),是低電平有效,當(dāng)1腳是高電平時(shí),不管輸入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11腳(鎖存控制端,G)如何,輸出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q

42、3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部呈現(xiàn)高阻狀態(tài)(或者叫浮空)。</p><p>　　(2)當(dāng)1腳是低電平時(shí),只要11腳(鎖存控制端,G)上出現(xiàn)一個(gè)下降沿,輸出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)立即呈現(xiàn)輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的狀態(tài)。</p><p>　　鎖存端LE 由高變低

43、時(shí)，輸出端8 位信息被鎖存，直到LE 端再次有效。 當(dāng)三態(tài)門使能信號(hào)OE為低電平時(shí)，三態(tài)門導(dǎo)通，允許Q0~Q7輸出，OE為高電平時(shí)，輸出懸空。當(dāng)74LS373用作地址鎖存器時(shí)，應(yīng)使OE為低電平，此時(shí)鎖存使能端C為高電平時(shí)，輸出Q0~Q7 狀態(tài)與輸入端D1~D7狀態(tài)相同；當(dāng)C發(fā)生負(fù)的跳變時(shí)，輸入端D0~D7 數(shù)據(jù)鎖入Q0~Q7。51單片機(jī)的ALE信號(hào)可以直接與74LS373的C連接。</p><p>　　74LS3

44、73 的輸出端 O0~O7 可直接與總線相連。 </p><p>　　當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時(shí)，O0~O7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng) OE 為高電平時(shí)，O0~O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 </p><p>　　當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時(shí)，O 隨數(shù)據(jù) D 而變。當(dāng) LE 為低電平時(shí)，O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平

45、。當(dāng) LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。 </p><p><b>　　引出端符號(hào)： </b></p><p>　　D0～D7 數(shù)據(jù)輸入端 </p><p>　　OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效） </p><p><b>　　LE 鎖存允許端 </b>&

46、lt;/p><p>　　O0~O7 輸出端 </p><p>　　74LS373真值表如下： </p><p><b>　　2.3擴(kuò)展模塊</b></p><p>　　擴(kuò)展模塊電路如圖2-6所示，采用8255元器件。引腳如圖2-7所示。</p><p><b>　　8255概述：</b

47、></p><p>　　8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，有3個(gè)8位并行I/O口。具有3個(gè)通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時(shí)的中間接口電路。 </p><p>　　8255作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的3個(gè)總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時(shí)

48、必須具有與外設(shè)連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分，因而8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為3個(gè)部分：與CPU連接部分、與外設(shè)連接部分、控制部分。 </p><p><b>　　8255引腳功能：</b></p><p>　　RESET:復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端處于高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成輸入方式。 <

49、;/p><p>　　CS：芯片選擇信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/CS=0時(shí),表示芯片被選中，允許8255與CPU進(jìn)行通訊；CS=1時(shí),8255無(wú)法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸. </p><p>　　RD：讀信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/RD=0且/CS=0時(shí),允許8255通過(guò)數(shù)據(jù)總線向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即CPU從8255讀取信息或數(shù)據(jù)。 </p><p>

50、;　　WR:寫入信號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/WR=0且/CS=0時(shí),允許CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫入8255。 </p><p>　　D0～D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線，8255與CPU數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng)CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送。 </p><p>　　PA0～PA7:端口A輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器，

51、一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 </p><p>　　PB0～PB7:端口B輸入輸出線，一個(gè)8位的I/O鎖存器， 一個(gè)8位的輸入輸出緩沖器。 </p><p>　　PC0～PC7:端口C輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口C可以通過(guò)工作方式設(shè)定而分成2個(gè)4位的端口， 每個(gè)4位的端口包含一個(gè)4位的鎖存器，分別與端口A和端口B配合使用，可作為控制信號(hào)輸出或

52、狀態(tài)信號(hào)輸入端口。' </p><p>　　A1,A0:地址選擇線,用來(lái)選擇8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器。 </p><p>　　當(dāng)A1=0，A0=0時(shí),PA口被選擇 </p><p>　　當(dāng)A1=0,A0=1時(shí),PB口被選擇 </p><p>　　當(dāng)A1=1,A0=0時(shí),PC口被選擇</p><p

53、>　　當(dāng)A1=1，A0=1時(shí),控制寄存器被選擇</p><p>　　圖2-6擴(kuò)展模塊電路</p><p>　　8255A的編程控制字</p><p>　　2.4光電隔離驅(qū)動(dòng)模塊</p><p>　　光電隔離驅(qū)動(dòng)模塊電路如圖2-7所示。</p><p>　　過(guò)程通道是系統(tǒng)輸入、輸出以及單片機(jī)之間進(jìn)行信息傳輸?shù)耐緩健?/p>

54、抑制過(guò)程通道的干擾主要是采用觀點(diǎn)隔離技術(shù)。</p><p>　　光電耦合器（optical coupler，英文縮寫為OC）亦稱光耦合器，簡(jiǎn)稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào)。它對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號(hào)放大。輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，被

55、光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號(hào)傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以，它在長(zhǎng)線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號(hào)隔離的接口器件，可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性。 </

56、p><p>　　光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是：信號(hào)單向傳輸，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無(wú)影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無(wú)觸點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高。光耦合器是70年代發(fā)展起來(lái)產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級(jí)間耦合、驅(qū)動(dòng)電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離 、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。在單片開

57、關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過(guò)調(diào)節(jié)控制端電流來(lái)改變占空比，達(dá)到精密。</p><p><b>　　光電隔離的實(shí)現(xiàn):</b></p><p>　　1、ADC、DAC通常采用將ADC、DAC與單片機(jī)之間的電氣聯(lián)系切斷。</p><p>　?。?）對(duì)A/D、D/A變換前后的模擬信號(hào)進(jìn)行隔離，是常用的一種方法。</p>

58、<p>　?。?）在I/O與A/D、D/A之間進(jìn)行數(shù)字隔離</p><p>　　圖2-7光電隔離驅(qū)動(dòng)模塊電路</p><p><b>　　2、開關(guān)量隔離</b></p><p>　　常用的開關(guān)量隔離器件有繼電器、光電隔離器、光電隔離固態(tài)繼電器。用繼電器對(duì)開光量進(jìn)行隔離時(shí)，要考慮到繼電器線包的反電動(dòng)勢(shì)的影響，驅(qū)動(dòng)電路的器件必須能耐高壓

59、。為了吸收繼電器線包的反電動(dòng)勢(shì)，通常在線包兩端并聯(lián)一個(gè)二極管。對(duì)于開關(guān)量的輸入，一般用電流傳輸?shù)姆椒ā?lt;/p><p>　　3、分頁(yè)說(shuō)明——系統(tǒng)軟件說(shuō)明</p><p>　　I/O口擴(kuò)展與應(yīng)用的控制系統(tǒng)主要分為主程序、8255初始化程序、二極管發(fā)光程序、燈泡發(fā)光程序等組成。</p><p><b>　　3.1 主程序</b></p>

60、;<p>　　主程序主要負(fù)責(zé)總體程序的管理功能，包括初始化部分與譯碼編碼設(shè)定部分。其流程圖如下所示：</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇正確的芯片型號(hào)，設(shè)計(jì)出符合要求的電路原理圖，用8255接口芯片，擴(kuò)展硬件，讀取A口上8個(gè)按鍵的開關(guān)狀態(tài)，B口輸出數(shù)據(jù)并且驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管顯示按鍵狀態(tài)。C口經(jīng)光電隔離驅(qū)動(dòng)220V40W交流白灼燈（與發(fā)光二極管狀態(tài)一致）。</p><p>　　同

61、時(shí)根據(jù)原理圖中芯片結(jié)構(gòu)及性質(zhì)編程，畫出仿真圖并把程序?qū)敕抡孳浖羞M(jìn)行調(diào)試，若程序無(wú)誤且按要求操作能達(dá)到預(yù)期結(jié)果則說(shuō)明調(diào)試成功；</p><p><b>　　8255初始化程序</b></p><p>　　用8255A的A,B,C端口均作為輸入或輸出端口，有1個(gè)開關(guān) 8個(gè)發(fā)光二極管（用D表示）和8個(gè)白熾燈（用L表示），當(dāng)開關(guān)S1接通時(shí)，D1和L1亮。以此類推當(dāng)PA口對(duì)

62、應(yīng)的開關(guān)閉合時(shí)，PB和PC口所對(duì)應(yīng)的LED燈和白熾燈同時(shí)亮。</p><p>　　8255程序流程圖如下：</p><p><b>　　4結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)

63、成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來(lái)說(shuō)掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。</p><p>　　回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在接近四星期的日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是

64、很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說(shuō)不懂一些元器件的使用方法，對(duì)單片機(jī)匯編語(yǔ)言掌握得不好……通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過(guò)的知