【正文】 L 負載。 4. 輸入 /輸出引腳（ P0、 P P2 和 P3 端口引腳） P0、 P P2 和 P3 是 4 個寄存器，也稱為 4 個端口，是 8031 單片機與外界聯(lián)系的 4個 8 位雙向并行 I/O 口。在訪問片外存儲器時，它分時提供低 8 位地址和 8 位雙向數(shù)據(jù)，故這些 I/O 口線有地址線 /數(shù)據(jù)線之稱，簡寫為 07AD AD 。 （ 10 17 腳）： P3 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。存儲器尋址分兩步，即存儲器芯片的尋址和芯片內(nèi)部存儲單元的尋址。 1. 27128 簡介 本設(shè)計擴展的的存儲器 容量大小為 16KB， 因為 142 16 1024?? ，所以地址線為 14 根，芯片為 EPROM 芯片 27128。 27128 的 CE 引腳為片選信號輸入端，低電平有效，表示 選中該芯片。當(dāng) PSEN 有效時，把27128 中的指令或者數(shù)據(jù)通過 P0 口線讀入 8031 單片機中。 74LS373 的引腳圖如圖 33 所示。 G 鎖存允許端，使用時和 8031 的 ALE 引腳相連，每當(dāng) ALE 下跳變時， 74LS373鎖存低 8 位地址線 A0 A7，并輸出供系統(tǒng)使用。常用芯片有 611 6264 等。 1. 6116 簡介 本設(shè)計擴展的的數(shù)據(jù)存儲器容量大小為 2KB，因為 102 2 1024?? ，所以地址線為 10根，芯片為 RAM 芯片 6116。 A0 A7 與74LS373 的 Q0 Q7 相連。 并行 I/O 口的擴展有簡單 I/O 口的擴展和可編程接口電路 擴展 兩種。用于 8255 與外設(shè)之間傳送數(shù)據(jù)。 WR ：寫信號，低電平有效。所有通道都設(shè)置為輸入方式。 A0 和 A1：這是 兩個輸入信號端，通常一一對應(yīng)接到地址總線低兩位。 方式 0（基本輸入 /輸出方式）：這種方式不需要任何選通信號。A 組包括 A 口和 C 口的高 4 位， A 口可以通過編程設(shè)定為輸入或者輸出口， C 口的高 4位則作為輸入 /輸出操作的控制和同步信號； B 組包括 B 口和 C 口的低 4 位， B 口可以通過編程設(shè)定為輸入或者輸出口， C 口的低 4 位則作為輸入 /輸出操作的控制和同步信號。 圖中， 8255 的片選信號 CS 及口地址選擇線 A0 和 A1 分別由 8031 的 、 和 經(jīng)過地址鎖存器 74LS373 后提供。另外， 8031 的 RD 、 WR 分別和 8031 單片機的 RD 、 WR 一一對應(yīng)相連。其外形結(jié)構(gòu)如圖38(a)所示。顯然，要顯示某字形就應(yīng)該使此字形的相應(yīng)字段電亮，實際就是送一個用不同電平組合代表的數(shù)據(jù)至數(shù)碼管。 每位的段選線與一個 8位并行口相連。 圖 39 是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的一種動態(tài)顯示示意圖。數(shù)碼管是 8 段共陰極的數(shù)碼管，所以發(fā)光時字形驅(qū)動輸出“ 1”有效，位選驅(qū)動輸出“ 0”有效。使各個數(shù)碼管輪流被導(dǎo)通，即各數(shù)碼管是由脈沖電流導(dǎo)通的。不過對于這種方式數(shù)碼管不宜太多，一般在 8 個以內(nèi)，否則每個數(shù)碼管所分配到的實際導(dǎo)通時間太短，使亮度不足。對于一組鍵或者鍵盤，需要通過接口電路與CPU 相連。 （ 1） 鍵開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入 目前，無論是按鍵還是鍵盤大部分都是利用機械觸點的合、斷作用。 通常去除抖動影響的方法有硬件和軟件兩種。根據(jù)不同 的鍵盤結(jié)構(gòu)，采用不同的編碼方法。 ④ 輸出特定的鍵號，以滿足散轉(zhuǎn)指令的要求。該鍵盤需要四根行線和四根列線 工八根 I/O口線，由于采用矩陣結(jié)構(gòu)，與獨立式按鍵不同，一根 I/O 線已經(jīng)不能確定哪 個鍵被按下，需要通過連接到按鍵上的兩根線的狀態(tài)來確定按鍵的狀態(tài)，同時鍵的兩端均接到 I/O 口線上，不能一端接 I/O 口線一端接地，因此必須采用行線與列線信號狀態(tài)分別處理綜合考慮才能判斷鍵閉合的位置。 （ 1） 掃描方式。 （ 2） 中 斷方式。常用的識別方法有掃描法和線反轉(zhuǎn)法。掃描法 對鍵的識別采用逐行（列）掃描的方法獲得鍵的位置 ，當(dāng)被按下的鍵在最后一行時需要掃描 N 次（ N 為行數(shù)），當(dāng) N 比較大時鍵盤的工作速度較慢，而線反轉(zhuǎn)法則不論鍵盤有多少行和多少列只需要經(jīng)過兩步即可獲得鍵的位置。 PC1 PC7 為鍵盤線接到 8255 芯片上的引腳名稱， 1INT 為 8031 的中斷 1引腳。電路圖如圖 312 所示 。單片機根據(jù)高低電平變化引起的脈沖，計數(shù)液體的點滴數(shù)，然后經(jīng)過計算得出點滴速度。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12ABCD121110987654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eA1D a t e : 5 J un 2 0 0 8 S he e t o f F i l e : E : \ 電路圖 2\ 電路圖 .d db D r a w n B y:R41 00 KR31KL M 3 58R51 0K+57 40 6 圖 313 液面檢測電路圖 工作原理也 相似 ，正常情況下，液體的液面高于警戒液面，由于液體的遮擋、反射和散射作用，接收管接收到的光的強度變小，基極光電流小，集電極輸出的電壓大，運 算放大器 LM358 的 uu??? ，輸出低電平 ，經(jīng)過反向器 7406 后向單片機提供高電平；當(dāng)
。這是由于單片機的中斷信號為低電平有效，在正常情況下，液面高于警戒值時應(yīng)當(dāng)向單片機輸入高電平。電阻 R3 和 R4 為 紅外發(fā)光二極管和接收管的限流電阻，阻值分別取 1k 和 100k， R5 為可調(diào)電阻，用來控制運算放大器 LM358 的正向電壓 u? 。工作時， 先按一下開始按鈕 S1,向單片機發(fā)出中斷信號，時單片機調(diào)用鍵盤掃描程序，然后依次輸入液體點滴速度的百位值、十位值和個位 值， 最后按下“確定”鍵，表示輸入完成中斷返回。 4. 本系統(tǒng)鍵盤的工作方式為中斷方式，鍵識別方法為線反轉(zhuǎn)法。掃描法實際上是先使鍵盤的列（行）線全輸出低電平，然后判斷行（列）線狀態(tài)，若行（列）線全為高電平，表示無鍵被按下；若行線不全為高電平表示有鍵被按下， 然后依次使列線為低電平，再判斷行線狀態(tài)，當(dāng)行線全為 高電平時，表示被按下的鍵不在本列；當(dāng)行線不全為高電平時，表示被按下的鍵在本列，把此時的行線狀態(tài)與列線狀態(tài)和在一起即為被按下的鍵的位置。該方法可以提高 CPU 的工作效率。 編程掃描是指在特定的程序位置段上安排鍵盤掃描程序讀取鍵盤狀態(tài)。系統(tǒng)在工作中采取何種方式對鍵盤進行識別，讀取鍵狀態(tài)就是鍵盤的工作方式。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)需要的按鍵數(shù)量比較多時可以采用矩陣式鍵盤。因此，一個完善的鍵盤控制程序應(yīng)能完成以下任務(wù)： ① 監(jiān)測有無鍵按下 ② 有鍵按下后，在無硬件去除抖動電路的情況下，應(yīng)用軟件延時的方法除去抖動影響。軟件上采取的措施是：在檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一個 10ms 左右的延時程序，再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，若仍然保持閉合狀態(tài)電平，則確認為該鍵處于閉合狀態(tài)，從而去除了抖動的影響。 按鍵的穩(wěn)定閉合時間由操作人員的按鍵動 作所決定，一般為十分之幾秒至幾秒時間。 2. 鍵輸入接口與軟件應(yīng)解決的問題 鍵輸入接口與軟件應(yīng)可靠而快速的實現(xiàn)鍵信息輸入與執(zhí)行鍵功能任務(wù)。 1. 鍵輸入原理 當(dāng)按下所設(shè)置的功能鍵或者數(shù)字鍵時，計算機應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)完成該鍵所設(shè)定的功能。這種方式不但能提高數(shù)碼管的發(fā)光率，并且由于各個數(shù)碼管的字段線是并聯(lián)使用的，因而大大簡化了硬件線路。工作時 ， B 口的 6 路位選信號每次僅有一路輸出是“ 1”電平，同時 A 口輸出與選通的數(shù)碼管相應(yīng)的字形碼信號，即 B 口掃描輸出位選信號， A 口輸出字形信號。 74LS241 是 8 路正相驅(qū)動芯片做字形驅(qū)動。因為采用靜態(tài)顯示時，若 段選線直接用并行 I/O 口端，占用的 I/O 的資 源過多，若采用串行口，速度又比較慢。 動態(tài)顯示接口 顯示接口有靜態(tài)顯示接口和動態(tài)顯示接口兩種。 1 0 9 8 7 6g f G N D a b1 2 3 4 5dp.e d G N D c d pabcdefgD D+ 5V 1 0 9 8 7 6g f G N D a b1 2 3 4 5dp.e d G N D c d pabcdefgD D+ 5V 1 0 9 8 7 6g f G ND a b1 2 3 4 5dp.e d GND c dpabcdefgD D+5V (a) (b) (c) 圖 38 “ 8”字形數(shù)碼管 數(shù)碼管通常有共陰極 圖 38(b)和共陽極 圖 38(c)兩種接法， 一般共陽極數(shù)碼管必須外接電阻，共陰極 不 一定需要外接電阻。由前面是系統(tǒng)方案設(shè)計所述，本設(shè)計采用 LED 顯示器。 8255 的 D0 D7 分別和 8031 的 相連。 方式 2（ 雙向數(shù)據(jù)傳送方式 ） ：在這種方式下， A 口為 8 位雙向數(shù)據(jù)口， C 口的 PC3 PC7 用來作為輸入 /輸出的控制同步信號 ；應(yīng)該注意的是，只有 A 口允許作為雙向數(shù)據(jù)口使用，這時 B 口和 PC0 PC2 則可以通過編程設(shè)置為方式 0 或者方式 1 工作。作為輸出口時， 輸出的數(shù)據(jù)被鎖存，B 口和 C 口作為輸入口時，其輸入的數(shù)據(jù)不鎖存。所以，一片 8255 共有 4 個地址單元。 CS ：片選信號線，低電平有效。 RESET：復(fù)位信號，高電平有效。 RD ：讀信號，低電平有效。因此采用可編程接口電路擴展的方法 擴展 I/O 口，選擇的擴展芯片為 8255。本設(shè)計中， 這些 I/O 口不能滿足使用要求，因此需要對 I/O 口進行擴展。 A08A17A26A35A44A53A62A71A823A922A 1 019CS18OE20WE21D09D110D211D313D414D515D616D717C N D12V c c24 圖 34 6116的引腳圖 A0 A10 為地址輸入端口 D0 D7 為數(shù)據(jù)線端口 CS 為片選信號端口 OE 輸出使能端口 WE 為寫使能端口 6116 與 8031 組成擴展系統(tǒng)時， WE 與 8031 單片機的 WR （ ）腳相連， OE 與8031 單片機的 RD （ ）腳相連， CS 8031 單片機的 相連， D0 D7 與 8031 的 P0口相連。數(shù)據(jù)存儲器的讀和寫 由 RD （ ）和 WR （ ）信號控制，而程序存儲器由讀選通信號 PSEN 控制。 GND 引腳為 74LS373 的接地端。 Q0 Q7 為輸出端，使用 時和 27128 的 A0 A7 相連。 GND 引腳為 27128 的接地端。本設(shè)計中將片選信號端 CE 接 8031單片機的 引腳。 A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1 021A 1 123A 1 22A 1 326D011D112D213D315D416D517D618D719CE20OE22Vcc28GND14 圖 32 27128的引腳圖 A0 A13 為 27128 的 14 根地址線， 分別和 8031 的 和 相連 。 程序存儲器的擴展 程序存儲器擴展時，一般擴展容量都大于 256B，因此，除了由 P0 提供低 8 位地址線之外，還需要由 P2 口提供若干地址線。 表 31 3口各位的第二功能 P3口的各位 第二功能 RXD（串行口輸入） TXD（串行口輸出） 0INT （外部中斷 0 輸入） 1INT （外部中斷 1 輸入） T0（定時器 /計數(shù)器 0 的外部輸入） T1（定時器 /計數(shù)器 1 的外部輸入） WR （片外數(shù)據(jù)存儲器寫選通控制輸出） RD （片外數(shù)據(jù)存儲器讀選通控制輸出） 存儲器的擴展 因為 8031 內(nèi)部沒有 ROM，而 RAM 只有 256B，所以需要擴展程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。 （ 21 28 腳）： P2 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。通常把接口電路中這些已經(jīng)編址并能進行讀寫操作的寄存器稱為端口，或者簡稱為口。當(dāng)?shù)刂烦?4K 時，將自動執(zhí)行片外程序存儲器的程序。CPU 在向片外存儲器取指令期間， PSEN 信號在 12 個時鐘周期中兩次生效。 /ALE PROG （ 30 腳）：訪問片外存儲器時，