【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。當(dāng)用74LS373作為地址鎖存器時(shí),它們的鎖存控制端G和STB可直接與單片機(jī)的鎖存控制信號(hào)端ALE相連,在ALE下降沿進(jìn)行地址鎖存。 8255輸出口擴(kuò)展 8255的引腳介紹8255是可編程RAM/IO擴(kuò)展器，片內(nèi)有256*8位靜態(tài)RAM，2個(gè)8位和1個(gè)6位可編程并行I/O接口，以及1個(gè)14位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。還有地址鎖存器和多路轉(zhuǎn)換的地址/數(shù)據(jù)總線，可直接與MCS51單片微機(jī)相連接。因此還是MCS51應(yīng)用系統(tǒng)最適用的擴(kuò)展器件。圖241 8255的引腳圖AD0—AD7：三態(tài)地址/數(shù)據(jù)總線。連接CPU的底8位地址/數(shù)據(jù)總線。IO/M：RAM/IO口選擇信號(hào)輸入端。CS：片選信號(hào)輸入端，8255為CS，低電平有效。RD：讀選通信號(hào)輸入端。低電平有效。WR：寫選通信號(hào)輸入段。低電平有效。RESET：復(fù)位信號(hào)輸入段。高電平有效，并初始化3個(gè)I/O口為輸入方式。PA0—PA7：A口的I/O線、I/O方向由命令字編程設(shè)定。PB0—PB7：B口的I/O線、I/O方向由命令字編程設(shè)定。PC0—PC7：C口的I/O線，或A口和B口的狀態(tài)控制信號(hào)線。由命令字編程設(shè)定。Vcc：+5V電源線。Vss: 接地線。8255片內(nèi)256*8位靜態(tài)RAM，在速度上與MCS51完全匹配。當(dāng)IO/M=0時(shí)，CPU對(duì)8255的RAM進(jìn)行讀寫，尋址范圍為00H—0FFH。 8255與8051的外部接口電路圖242 8255與8051的外部接口電路由上圖可以看出8051通過(guò)地址鎖存器與8255相連， 8255的片選信號(hào)CS及口地址選擇線A0、。故8255的A、B、C口及控制口地址分別為FF7CH、FF7DH、FF7EH、FF7FH。8255的復(fù)位端與8051的復(fù)位端相連，都接到8051的復(fù)位電路上。必須根據(jù)外圍設(shè)備的類型選擇8255的操作方式，并在初始化程序中把相應(yīng)控制字寫入操作口。8255的編程如下：各端口地址是：A口地址：FF7CH B口地址：FF7DH C口地址：FF7EH 控制口地址：FF7FH8255的工作方式可由CPU寫入一個(gè)控制字到8255控制字寄存器來(lái)選擇。方式控制字共有八位，D7位為置方式標(biāo)志，有效為1，假設(shè)要求8255工作方式0，且A口作為輸出，B口作為輸出，C口作為輸入，則可得控制字為81H。 單片機(jī)的抗干擾電路 光電隔離抗干擾的簡(jiǎn)介單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的開關(guān)信號(hào)，往往是通過(guò)芯片給出的低壓電流如TTL電平信號(hào)，這種電平信號(hào)一般不能直接驅(qū)動(dòng)外設(shè)，而需經(jīng)接口轉(zhuǎn)換等手段處理后才能用于驅(qū)動(dòng)設(shè)備開啟或關(guān)閉，如不加隔離可能會(huì)串到測(cè)控系統(tǒng)中造成系統(tǒng)誤動(dòng)作或損壞：因此在接口處理中亦應(yīng)包括隔離技術(shù)。在開關(guān)量輸出通道中，為防止現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾或工頻電壓會(huì)通過(guò)輸出通道反串到測(cè)控系統(tǒng)，一般需采取通道隔離技術(shù)。最常見的隔離器件是光電隔離器。因?yàn)楣庑盘?hào)的傳送不受電場(chǎng)、磁場(chǎng)的干擾，可以有效地隔離電信號(hào)。工程上常用的隔離方法有光電隔離器、變壓器、繼電器和集成組件等，而光電隔離器有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。光電隔離器的種類繁多，常用的有發(fā)光二極管/光敏三極管、發(fā)光二極管/光敏復(fù)合晶體管、發(fā)光二極管/光敏電阻，發(fā)光二極管/光觸發(fā)可控硅等，但從其隔離方法這一角度來(lái)看，都是一樣的，即都通過(guò)電——光——電這種轉(zhuǎn)換，利用“光”這一環(huán)節(jié)完成隔離功能。 光電隔離器的原理電路GaAs紅外發(fā)光二極管 光敏三極管圖251光電隔離器的原理電路在圖示的電路中，它是GaAs紅外發(fā)光二極管和光敏三極管組成。當(dāng)發(fā)光二極管有正向電流通過(guò)時(shí)，即產(chǎn)生人眼看不見的紅外光，其光譜范圍為700—1000nm。光敏三極管接收光以后便導(dǎo)通。而當(dāng)該電流撤去時(shí)，發(fā)光二極管熄滅，三極管截止。利用這種特性即可達(dá)到開關(guān)控制的目的。由于該器件是通過(guò)電——光——電這種轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出設(shè)備進(jìn)行控制的，彼此之間沒(méi)有電氣連接，因而起到隔離作用，隔離電壓與光電隔離器的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 光電隔離的電路在一般微機(jī)控制系統(tǒng)中，由于大都采用TTL電平，不能直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，所以通常加一個(gè)驅(qū)動(dòng)區(qū)，如7406和7407等。圖252光電隔離的電路當(dāng)輸出TTL電平為低電平時(shí)，7406輸出為高電平，發(fā)光二極管截止，光電隔離器處于截止?fàn)顟B(tài)，VO端輸出高電平；而當(dāng)輸出控制電平為高電平時(shí)，7406輸出為低電平，發(fā)光二極管導(dǎo)通，光電隔離器處于導(dǎo)通狀態(tài)，VO端輸出低電平。需要注意的是光電隔離器的輸入輸出端兩個(gè)電源必須單獨(dú)供電，即用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光管的電源與驅(qū)動(dòng)光敏管的電源不應(yīng)是共地的電源，對(duì)于隔離后的輸出通道必須單獨(dú)供電，如上圖所示；否則，如果使用同一電源（或共地的兩個(gè)電源）外部干擾信號(hào)可能通過(guò)電源串到系統(tǒng)中來(lái)，當(dāng)然，這里講的單獨(dú)供電，可以是單獨(dú)使用不同的電源，也可用DCDC變換的方法往輸出端提供一個(gè)與光電輸入端隔離的電源。如果從通斷功能來(lái)看，光電隔離器其實(shí)是一隔離開關(guān)。利用光電隔離器也可完成電平轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換后的輸出電平與其供電電壓值有關(guān)，而與光隔輸入端無(wú)關(guān)。圖253總電路框圖 鍵盤及顯示電路 鍵盤輸入特點(diǎn)按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，均利用了機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷。一個(gè)電壓信號(hào)通過(guò)機(jī)械的斷開、閉合過(guò)程。 圖261 鍵盤抖動(dòng)波形圖由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時(shí)也不會(huì)一下斷開。因而，在閉合和斷開的瞬間均伴隨著一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為5~10ms，這是一個(gè)很重要的時(shí)間參數(shù)，在很多場(chǎng)合都要用到。按鍵的穩(wěn)定閉合時(shí)間由操作人員的按鍵動(dòng)作持續(xù)時(shí)間決定，一般為十分之幾秒到幾秒時(shí)間。按鍵的閉合與否，反應(yīng)在電壓的上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，所以通過(guò)電平的高低狀態(tài)的檢測(cè)，便可確認(rèn)按鍵按下沒(méi)有。為了確保按鍵的狀態(tài)，必須消除按鍵抖動(dòng)的影響，這也是按鍵抗干擾的主要的一個(gè)方面。 按鍵接口電路的消抖措施消除按鍵抖動(dòng)影響通常有硬件、軟件兩種方法。本系統(tǒng)采用雙穩(wěn)態(tài)消抖的硬件消抖方法。雙穩(wěn)態(tài)消抖的原理：圖262雙穩(wěn)態(tài)消抖電路原理圖圖262中用兩個(gè)與非門構(gòu)成一個(gè)RS觸發(fā)器，當(dāng)按鍵為按下時(shí)，輸出為1，當(dāng)按鍵按下時(shí)，輸出為0。此時(shí)即使由于按鍵的機(jī)械性能使按鍵因彈性抖動(dòng)而產(chǎn)生瞬間不閉合，只要按鍵不返回原始狀態(tài)，雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)不會(huì)發(fā)生改變，輸出保持為0，不會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)的波形。這一點(diǎn)很容易通過(guò)分析RS觸發(fā)器的工作過(guò)程得到驗(yàn)證。設(shè)按鍵首先處于a位置，此時(shí)RS觸發(fā)器的與非門輸出端OUT1為高電平1，與非門2的輸出端OUT2為0，此輸出引入到與非門1的一個(gè)輸入端，會(huì)把與非門1鎖住，使其固定輸出為1。如果此時(shí)按下按鍵，即使按鍵在a位置因彈性而產(chǎn)生瞬間抖動(dòng)，形成一連串的抖動(dòng)波形，即與非門1輸入端出現(xiàn)了一連串的高和低電平，由于與非門2的輸入端在按鍵沒(méi)有到達(dá)b位置時(shí)始終是0，所以無(wú)論與非門1輸入端的信號(hào)電平怎么變化，與非門1輸出端OUT1的輸出恒為1。當(dāng)按鍵到達(dá)b時(shí)，一旦與非門2的輸出端呈現(xiàn)低電平時(shí)，RS觸發(fā)器將出現(xiàn)狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)，此時(shí)，OUT2端輸出為1，OUT1端輸出為0，OUT1又引回與非門2的一個(gè)輸入端，鎖住與非門2，保證其輸出恒為1，這樣即使按鍵出現(xiàn)抖動(dòng)，也不會(huì)影響OUT2的輸出，因此OUT1的輸出也恒為0。同樣，在松開按鍵的過(guò)程中，只要一接通a，輸出為1，在接通a的過(guò)程中，即使產(chǎn)生了彈性抖動(dòng)，只要按鍵不與按鍵b發(fā)生接觸，RS觸發(fā)器的輸出將保持不變。通過(guò)以上分析，可知，如果在按鍵信號(hào)輸入端加上一個(gè)RS觸發(fā)器就可以剔除按鍵抖動(dòng)產(chǎn)生的干擾。 矩陣鍵盤的概述1)矩陣鍵盤的工作原理：按鍵設(shè)置在行、列線交點(diǎn)上，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。行線通過(guò)上拉電阻接到+5V上。平時(shí)無(wú)按鍵動(dòng)作時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。列線電平如果為低,則行線電平為低，列線電平如果為高，則行線電平亦為高。、列線為多用鍵共用，各按鍵均影響該鍵所在行和列的電平。因此個(gè)按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將、列線信號(hào)配合起來(lái)并作適當(dāng)?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。2)按鍵的識(shí)別方法矩陣鍵盤按鍵的識(shí)別方法分兩步進(jìn)行：第一步，識(shí)別鍵盤有無(wú)鍵被按下；第二步，如果有鍵被按下，識(shí)別出具體的按鍵。識(shí)別鍵盤有無(wú)鍵按下的方法是讓所有列線均置為0電平，檢查各行線電平是否有變化，如果有變化，則說(shuō)明有鍵被按下，如果沒(méi)有變化，則說(shuō)明無(wú)鍵被按下（實(shí)際編程時(shí)應(yīng)考慮按鍵抖動(dòng)的影響，通?？偸遣捎密浖訒r(shí)的方法進(jìn)行消抖處理）。識(shí)別具體按鍵的方法是（亦稱為掃描法）：逐行置零電平，其余各列置為高電平，檢查各行線電平的變化，如果某行電平由高電平變?yōu)榱汶娖剑瑒t可確定此行此列交叉點(diǎn)處的按鍵被按下。3)鍵盤的工作方式單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤掃描只是CPU的工作內(nèi)容之一。CPU在忙于各項(xiàng)工作任務(wù)時(shí),如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。鍵盤的工作方式的選取應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中CPU工作的忙，又要不過(guò)多占用CPU的工作時(shí)間。通常，鍵盤工作方式有三種，即：編程掃描、定時(shí)掃描和中斷掃描。CPU對(duì)鍵盤的掃描采用程序控制方式，一旦進(jìn)入鍵掃描狀態(tài),則反復(fù)地掃描鍵盤，等待用戶從鍵盤上輸入命令或數(shù)據(jù)。而在執(zhí)行鍵入命令或處理輸入數(shù)據(jù)過(guò)程中，CPU將不再響應(yīng)鍵入要求，直到CPU返回重新掃描鍵盤為止。由圖264可見鍵盤采用編程掃描方式工作，PB口輸出逐行掃描信號(hào)，PA口輸入8位列信號(hào)，均為低電平有效。8255A的A0、A1上，WR、RD分別與8051的WR、RD相連。 LED顯示原理及顯示方式1)LED顯示器結(jié)構(gòu)LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是7段LED。這種顯示塊有共陰極和共陽(yáng)極兩種。圖263 LED顯示器引腳圖共陰極LED顯示塊的發(fā)光二極管陰極共地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管