51单片机外围电路ppt课件

《51单片机外围电路ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《51单片机外围电路ppt课件（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 MCS 51单片机的系统扩展及应用 通过地址总线 数据总线和控制总线实现系统的扩展介绍外围电路的扩展3 1 程序存储器的扩展3 2 数据存储器的扩展3 3 指示小灯3 4 按键扩展3 5 数码管应用3 6 A D转换器接口3 7 温度传感器接口3 8 IIC电路扩展3 9 液晶电路 AD转换 温度传感器 IIC总线 LCD液晶 最小系统板 外扩 3 1 程序存储器ROM的扩展 1 在使用8031 无片内ROM 或大于4K程序存储器时 必须通过外接ROM来构成 扩充系统的程序存储区 2 当使用外部存储器来扩展系统时 必须占用单片机的P0 P2口作为外部电路的数据 地址总线 此时 P0 P2口就

2、不能作为通用的I O端口 3 在系统扩展时 外部电路与单片机连接的依据是单片机访问外部存储器的时序 所以正确的理解时序是硬件电路设计的关键 MCS 51与32KROM的连接 P2 7 P2 0P0 7 P0 0ALE EAPsen CEA14 A8A7O7 A0O0OE D7Q7D0Q0CP 2725632KROM MCS 51 CE P2 7 A15 返回前一次 完整的地址信号 外部ROM的状态与地址线A15的关系表 访问外部程序存储器ROM的时序 A15 A8 PC A7 A0 OP A7 A0 常数 存储器数据输出控制 Psen 地址总线 高八位 P2口 地址数据总线 低8位 P0口 S

3、1 S2 S6 S5 S4 S3 373地址锁存信号ALE A15 A8 DPTR A MOVCA A DPTR AB 转电路图 返回前一次 参考讲义70页 片外存储器访问时序说明 P0 P2口作地址和数据总线 其中P0口作为地址和数据复用总线 前半部 A段 作地址总线 后半部 B段 作为数据总线 外部程序存储器ROM的操作步骤如下 1 单片机必须为其提供完整的 15位 地址信息 2 ROM芯片的 CE端 0 选中该芯片 3 在满足上述条件的基础上 当ROM的 OE 0时 B时间段 存储器输出数据的三态门打开 并将与输入地址相对应的存储单元中的指令 数据 向外输出 单片机通过P0口将指令送至C

4、PU内部 74LS373锁存器 将A时间段P0口输出的低位地址进行保存 使ROM在B时间段仍然可以得到完整的地址信号 转电路图 转时序图 转电路图 外部ROM的容量扩展原理 一 如何使用两片32K的ROM芯片扩展为64K的存储阵列 A15P2口MCS 51P0口ALE EAPsen CE2A14A8A7A0 OE2O0 O7 CE1A14A8A7A0 OE1O0 O7 74LS373 由两片32K的ROM构成64K存储阵列与A15的关系表 外部ROM的容量扩展原理 二 若需要对2片以上的芯片扩展 可以通过译码电路实现 P2 7P2 6P2 5P2 4P2 0P0口ALEPsen CE0A12A

5、8A78K 8A0 OE1O0 O7 74LS373 Cy7BA0y CE1A12A8A78K 8A0 OE1O0 O7 CE7A12A8A78K 8A0 OE1O0 O7 MCS 51 74LS138 采用LS138译码器实现ROM扩展示意表 小结 1 单片机的P0 P2口作为地址数据总线 2 P0口为数据 地址复用总线 所以必须加入八位锁存器74LS373来锁存P0口的低八位地址 3 外接ROM是靠MOVC指令产生的Psen信号来打开数据三态门 使ROM中的指令通过P0口送入单片机内部 4 存储器的容量M与其地址线条数n的关系 M 2 n5 当使用两片ROM扩展时 可以使用一个反向器实现容

6、量的扩展 通过ROM芯片的 CE端实现 6 当使用2片以上的ROM芯片扩展时 就要使用译码器实现存储容量的扩展 译码器的输入与高位地址相连接 输出端分别与各ROM芯片的 CE连接 如图所示 7 当外接ROM的高八位地址线与P2口高八位线没有完全用足时 要注意外存储的地址重叠问题 返回 AD转换 温度传感器 IIC总线 LCD液晶 最小系统板 指示灯电路 一 一 电源指示灯通常的指示灯电路是使用发光二极管 接法如下 当电源正常工作时发光二极管就正常显示 1 6 5并行端口在使用时应注意的几个问题 拉电流 还是 灌电流 与大电流负载的连接 我们以美国ATMEL公司生产的AT8951为例 1 使用灌

7、电流的方式与电流较大的负载直接连接时 端口可以吸收约20mA的电流而保证端口电平不高于0 45V 见右上图 2 采用拉电流方式连接负载时 AT89C51所能提供 拉电流 仅仅为80 A 否则输出的高电平会急剧下降 如果我们采用右下图的方式 向端口输出一个高电平去点亮LED 会发现 端口输出的电平不是 1 而是 0 当然 不是所有的单片机都是这样 PIC单片机就可以提供30mA的拉电流和灌电流 单对于大多数IC电路 最好还是使用 灌电流 去推动负载 Px y Vdd Px y Vdd Vdd 灌电流方式输出 0 点亮LED 拉电流方式输出高电平点亮LED 返回 指示灯电路 二 二 端口指示灯可以

8、将某一I O口的输出端接在三极管的基极 如下图的接法 当LED0端的输入为高电平时 三极管饱和导通 此时三极管消耗功率最小 LED亮 实现指示灯电路 按键接口设计 一 按键是人机会话的一个重要的输入工具 常用按键举例复位按键功能转换按键数据输入键盘复位按键 对于MCS 51系列单片机的复位引脚RST上只要出现10ms以上的高电平 单片机就会实现复位 按键接口设计 二 以下是一个典型的复位电路设计图 按键接口设计 三 复位电路的设计 单片机的复位分为上电复位和按钮复位 上电复位是指单片机在加电瞬间 要在RST引脚上出现大于10ms的正脉冲 使单片机进入复位状态 按钮复位是指用户按下 复位 按钮

9、使单片机进入复位状态 按键接口设计 四 功能转换按键 此类按键主要是当I O口用作多种用途时 可以使用此类按键可以实现同一I O口的复用 如图所示 SWDIP 8的引脚1 8可以接某一I O口 当按键开关在不同的位置可以控制不同的外部接口 按键接口设计 五 数据输入键盘 按键接口设计 六 数据输入键是最常用的一种键盘 上图所示的按键主要是实现了按键按下之后 对应S0 S1 S2 S3分别由按下之前的高电平变为低电平 从而实现了输入由1到0的变化 此类按键一般需要对其进行编码和确定键值 当然还有其他种类的键盘 这里就不再一一列举 希望我们用的时候自己总结 数码管 一 在单片机系统中 通常用LED

10、数码显示器来显示各种数字或符号 八段LED显示器由8个发光二极管组成 LED显示器有两种不同的连接形式 一种是8个发光二极管的正极连在一起 称之为共阳极LED显示器 另一种是8个发光二极管的负极连在一起 称之为共阴极LED显示器 数码管 二 共阴与共阳的内部电路如下图所示 数码管 三 由图可以看出 共阳和共阴结构的LED显示器各笔划段名的安排位置是相同的 当二极管导通时 相应的笔划段就发亮 由发亮的笔划段组合而显示出各种字符 a g是7个笔段电极 DP为小数点 需要注意的是 对于同一个字符的编码 共阴和共阳接法对应的编码是不一样的 两者互为反码 数码管 四 数码管显示器的显示常采用两种方法 1

11、 静态显示2 动态扫描显示静态显示 就是把多个LED显示器的每一段与一个独立的并行口连接起来 而公共端则根据数码管的种类连接到 VCC 或 GND 端 这种方法当显示位数较多时单片机中I O口的开销很大 需要提供的I O接口电路也较复杂 但它具有编程简单 显示稳定 CPU的效率较高的优点 静态LED数码显示电路 共阳极 七段译码器 七段译码器 七段译码器 七段译码器 七段译码器 Vcc BCD码00000001001000110100 返回 数码管 五 由于静态显示占用的I O口线较多 CPU的开销很大 所以为了节省单片机的I O口线 常采用动态扫描方式来作为LED数码管的接口电路 动态显示的

12、接口电路是把所有LED的8个笔划段a g dp同名端连在一起 而每一个显示器的公共极COM端与各自独立的I O口连接 当CPU向字段输出口送出字形码时 所有显示器接收到相同的字形码 但究竟是那个显示器亮 则取决于COM端 而这一端是由I O口控制的 所以我们就可以自行决定何时显示哪一位了 数码管 六 当用电平依次选通DS1 DS2 DS3 DS4时 同时输入相应位的码段数据 这样就是动态扫描的显示过程 只要扫描的频率不小于25Hz 由于人眼的视觉停留特性 就不会感觉闪烁 看起来是4位数码管同时发光的效果 AD转换 温度传感器 IIC总线 LCD液晶 最小系统板 串行传输口设计 一 串口是计算机

13、上一种非常通用设备通信协议 串口通信的概念简单 串口按位发送和接收字节 尽管比按字节传送的并行通信慢 但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据 串口的通信要遵循固定的协议 比如通信两设备间要有相同的波特率 要设定所传输的数据位个数 还有是否要用奇偶位 校验位及停止位 串行传输口设计 二 串口用于ASCII码字符的传输 通信使用3根线完成 地线 发送 接收 对于 单片机 它本身就有一个串口通信的接口 RXD与TXD 分别对应P3 0与P3 1引脚 要实现串口的通信 并不是直接将P3 0与P3 1的线接出来 而是需要有一个器件MAX232 串行传输口设计 三 由于 单片机接口输出的

14、是TTL电平 而串口通信需要RS232电平 所以要用MAX232来实现TTL电平与RS232电平的转换 如下图所示 串行传输口设计 四 串口通信的验证方法 在程序中发送一个字符 然后通过计算机上的串口调试助手显示出来 如果显示的与发送的一致 则串口就调试成功 AD转换 温度传感器 IIC总线 LCD液晶 最小系统板 简单的AD转换电路设计 一 AD转换就是要将模拟信号量 转换为数字信号量 可以用TLC0832来实现AD转换 TLC0832是一种最简单的A D转换器件 有2路模拟量输入通道 芯片引脚如右图所示 DI为控制信息的输入端 DO为数据输出端 CH0 CH1为模拟量输入通道 CLK为时钟

15、端 CS为选通信号端 低有效 简单的AD转换电路设计 二 TLC0832是一个 位精度的AD转换器件 由5V电压供电 输入的范围必须是 V 可以通过写DI输入中的SGL和ODD进行单通道或者差分输入通道的选择 其逻辑如下 电源和地 一 对于一个既有数字信号又有模拟信号的系统 我们要注意的一个问题是模拟电源和数字电源 模拟地与数字地的隔离 模拟电路涉及弱小信号 数字电路门限电平较高 对电源的要求就比模拟电路低些 在既有数字电路又有模拟电路的系统中 数字电路产生的噪声会影响模拟电路 使模拟电路的小信号指标变差 克服的办法是分开模拟地和数字地 这种隔离主要用于AD转换 电源和地 二 因此为了提高整个

16、电路的抗干扰性能 通常把数字电路的地线和模拟电路的地线隔离 或是通过电感连接 注意 在画PCB时连接尽量短宽 下图是一种接法 其中左侧表示模拟电源和地 右侧是数字电源和地 简单的AD转换电路设计 三 引脚接法说明 DI可以接51单片机的某一输出端口 接收51控制信息的输入 DO可以接51单片机的某一输入端口 将A D转换后的数字信号量输出到51单片机 CLK可以接51单片机的某一输出端口 进行时钟控制信号的输入 CS 低有效 可以接单片机的某一输出端口 进行选通控制 简单的AD转换电路设计 四 TLC0832的工作时序如下图所示 简单的AD转换电路设计 五 时序分析 AD转换时序的开始要先将CS置为低 CS必须在整个转换过程中被置为低 通过时钟的上升沿将DI的控制信息发送给TLC0832 来选择通道 然后 再通过时钟的下降沿将DO的数据发送回51 当CS为高后 转换结束 在每一个输入时钟上升沿 DI上的每位数据就会被传输到器件0832 DI有三个位 第一个输入位是起始位 它为高电平 然后 就是两个选择通道的位 即SGL与ODD 简单的AD转换电路设计 六 TLC0832输出的数字信号量