【文章內(nèi)容簡介】 ——=0時 ,允許 8255通過 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)。 WR————： 寫入信號，當(dāng)這個輸入 引腳 為低跳變沿時 ， 即 WR————產(chǎn)生一個低脈沖且 C——S——=0時 ,允許 CPU 將數(shù)據(jù)或控制字寫入 8255。 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，通過它實現(xiàn) 8位數(shù)據(jù)的讀 /寫操作， 控制字和狀態(tài)信息也通過 數(shù)據(jù)總線 傳送。 8255具有 3個相互獨立的輸入 /輸出通道端口，用 +5V 單電源供電，能在以下三種方式下工作。 方式 0——基本輸入輸出方式； 方式 1——選通輸入 /出方式； 方式 2——雙向選通輸入 /輸出方式； PA0～ PA7： 端口 A 輸入輸出線，一個 8位的 數(shù)據(jù)輸出 鎖存器 /緩沖器，一個 8位的數(shù)據(jù)輸入 鎖存器 。工作于三種方式中的任何一種。 PB0～ PB7： 端口 B 輸入輸出線，一個 8位的 I/O 鎖存器 ，一個 8位的輸入輸出緩沖器。不能工作于方式二。 硬件設(shè)計 10 PC0～ PC7： 端口 C 輸入輸出線，一個 8位的 數(shù)據(jù)輸出 鎖存器 /緩沖器 ， 一個 8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口 C 可以通過工作方式設(shè)定而分成 2個 4位的端口， 每個 4位的端口包含一個 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 輸出或狀態(tài)信號輸入端口。不能工作于方式一或二。 A1A0： 地址選擇線 ， 用來選擇 8255的 PA 口 、 PB 口 、 PC 口和 控制寄存器 。 當(dāng) A1A0=00時 ， PA 口被選擇 ； 當(dāng) A1A0=01時 ， PB 口被選擇 ； 當(dāng) A1A0=10時 ， PC 口被選擇 ； 當(dāng) A1A0=11時 ， 控制寄存器 被選擇。 七段數(shù)碼器 7段數(shù)碼管一般由 8個發(fā)光二極管組成，其中由 7個細(xì)長的發(fā)光二極管組成數(shù)字顯示，另外一個圓形的發(fā)光二極管顯示小數(shù)點。 當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點或一個筆畫發(fā)光?？刂葡鄳?yīng)的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符，盡管顯示的字符形狀有些失真，能顯示的數(shù)符數(shù)量也有限，但其控制簡單，使有也方便。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極數(shù)碼管，陰極連在一起的稱為共陰極數(shù)碼管，如圖 25所示。 圖 25 八位七段數(shù)碼顯示器 七段數(shù)碼管的驅(qū)動方法： 發(fā)光二極管（ LED 是一種由磷化鎵（ GaP）等半導(dǎo)體 材料制成的，能直接將電能轉(zhuǎn)變成光能的發(fā)光顯示器件。當(dāng)其內(nèi)部有 電流通過時，它就會發(fā)光。 7段數(shù)碼管每段的驅(qū)動電流和其他單個 LED 發(fā)光二極管一樣，一般 為 5～ 10mA，正向電壓隨發(fā)光材料不同表現(xiàn)為 ～ 不等。 7段數(shù)碼管的顯示方法可分為靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示，下面分別介紹。 （ 1）靜態(tài)顯示 所謂靜態(tài)顯示， 就是當(dāng)顯示某一字符時，相應(yīng)段的發(fā)光二極管恒定地盡可能截止。這種顯示方法為每一們都需要有一個 8位輸出口控制。對于 51單片機(jī)，可以在并行口上擴(kuò)展多片鎖存 74LS573作為靜態(tài)顯示器接口。 靜態(tài)顯示器的優(yōu)點是顯示穩(wěn)定，在發(fā)光二極管導(dǎo)通電注一定的情況下顯示器的亮硬件設(shè)計 11 度高，控制系統(tǒng)在運行過程中，僅僅在需要更新顯示內(nèi)容時， CPU 才執(zhí)行一次顯示更新子程序，這樣大大節(jié)省了 CPU 的時間，提高了 CPU 的工作效率；缺點是位數(shù)較多時，所需 I/O 口太多，硬件開銷太大，因此常采用另外一種顯示方式 ——動態(tài)顯示。 （ 2）動態(tài)顯示 所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮各位顯示器（掃描），對于顯示器的每一位而言，每隔一段時間點亮一次。雖然在同一時刻只有一位顯示器在工作（點亮），但利用人眼的視覺暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄滅時的余輝效應(yīng)，看到的卻是多個字符 “同時 ”顯示。顯示器亮度既與點亮?xí)r的導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點亮?xí)r間和間隔時間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可實現(xiàn) 亮度較高較穩(wěn)定的顯示。若顯示器的位數(shù)不大于 8位，則控制顯示器公共電位只需一個 8位 I/O 口（稱為掃描口或字位口），控制各位 LED 顯示器所顯示的字形也需要一個 8位口（稱為數(shù)據(jù)口或字形口）。 動態(tài)顯示器的優(yōu)點是節(jié)省硬件資源，成本較低，但在控制系統(tǒng)運行過程中，要保證顯示器正常顯示， CPU 必須每隔一段時間執(zhí)行一次顯示子程序，這占用了 CPU 的大量時間，降低了 CPU 工作效率，同時顯示亮度較靜態(tài)顯示器低。 主要模塊的實現(xiàn)方案 該設(shè)計主要由五大模塊構(gòu)成： 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊（實現(xiàn)復(fù)位功能），光線接收模塊（用滑動變阻器來 等效）， AD 轉(zhuǎn)換模塊，地址鎖存模塊（ 74HC373）， 8255 和 LED顯示模塊（供 16 枚）。 其系統(tǒng)框圖如 圖 26 所示。 所需的硬件 單片機(jī) STC89C52RC、 ADC0808 元件、 8255 芯片、 74HC373 元件、滑動變阻器、發(fā)光二極管、電阻、排阻、 晶振、電源、學(xué)習(xí)用的單片機(jī)最小系統(tǒng)開發(fā)板、晶振 電路 數(shù)碼管顯示 輸出 LED顯示輸出 ADC 采集 單 片 機(jī) 核 心 模 塊 圖 26 系統(tǒng)框圖 硬件設(shè)計 12 按鈕等。 最小系統(tǒng)模塊 最小系統(tǒng)模塊：最小系統(tǒng)是 51單片機(jī)的最基本的組成部分，它包括單片機(jī)及其所需的必要電源、時鐘、復(fù)位等部件，它能使單片機(jī)處于正常的運行狀態(tài)，還可以將最小系統(tǒng)作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分，對其進(jìn)行存儲擴(kuò)展、 A/D 擴(kuò)展等。 51單片機(jī)的引腳雖然只有四十，但它有很多的擴(kuò)展功能，根據(jù)各種設(shè)計要求設(shè)計相應(yīng)的外圍電路。編寫出相應(yīng)的控制程序 ， 便可以跟外圍電路很好的組合成功能復(fù)雜的系統(tǒng)。 51單片機(jī)最小系統(tǒng)的功能主要有：能夠運行用戶程序，用戶可以復(fù)位單片機(jī)，具有相對強(qiáng)大的外部擴(kuò)展等功能。 最小系統(tǒng) 引腳 功能的說明如下 ： （ 1） 18， 19 腳為單片機(jī)的晶振引腳；外接 的晶振，晶振外圍還有 2 個22pF 的起振電容，可以使單片機(jī)更好的起振。 （ 2） 9 腳為單片機(jī)的復(fù)位引腳；當(dāng)復(fù)位引腳出現(xiàn)連續(xù)兩個機(jī)器周期的高點平時，單片機(jī)復(fù)位。 （ 3） 31 引腳為 EA————引腳；當(dāng) EA————接高電平時讀取內(nèi)部儲存數(shù)據(jù)，當(dāng)內(nèi)部存儲器讀取完成后，單片機(jī)自動讀取外部存儲器；當(dāng) EA————接低電平時，單片機(jī)只讀取外部存儲器。 單片機(jī)最小系統(tǒng)如 圖 27 所示。 硬件設(shè)計 13 圖 27 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊 AD 轉(zhuǎn)換模塊 首先，要做一個分壓電路。將滑動變阻器兩個固定端，一端接上 5V 的直流電源，另外一端接地。中間的可以滑動的位置接上 ADC0808 的 IN7， IN0～ IN6 接地，這樣表示只有通道 7 可以傳入數(shù)據(jù)，其余通道都不能采集數(shù)據(jù)。此外，還需要將 ADC0808的地址選通端 ADD A， ADD B， ADD C 全部接上 高電平， 表示我們選擇了 IN7 進(jìn)行輸入 。 其次，由于 ADC0808 內(nèi)部沒有時鐘電路，我們需要給它提供時鐘信號，這個靠單片機(jī)使用定時中斷來產(chǎn)生， 將 其 CLK 端接 。其它的， 如 ALE 地址鎖存信號接單片機(jī)的 ， START 接上單片機(jī)的 ， EOC 接上單片機(jī)的 ， 輸出允許端 OE 接單片機(jī)的 。 最后， ADC0808 輸出的結(jié)果是 0～ 255 之間的 8 位二進(jìn)制數(shù)， OUT1 是最高位，OUT8 是最低位， 需要將 它們對應(yīng)接上單片機(jī)的 P1 口的 ～ 。 ADC0808 各引腳 連接示意 如圖 28。 硬件設(shè)計 14 圖 28 ADC0808 引腳連接示意圖 地址鎖存模塊 74HC373 是地址鎖存器，使用它可以將地址和數(shù)據(jù)分開傳遞，使用時用單片機(jī)的引腳 ALE 對它的 LE 來進(jìn)行控制 了。 其數(shù)據(jù)端 D0～ D7 接上單片機(jī)的 P0 口的 8 位引腳，OE————接地，表示它工作在直通方式。輸出端低兩位 Q1Q0 用作 8255 的地址選通端。最高位 Q7 接 8255 的片選端 CS————。 74HC373 芯片引腳連接示意如圖 29 所示。 圖 29 74HC373 的引腳圖 數(shù)碼管顯示模塊 8 位七段數(shù)碼顯示器有 8 位位選端和 8 位數(shù)據(jù)輸入端。這就大大消耗了單片機(jī)的GNDP 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 6P 1 7P 3 1P 3 2P 3 5P 3 4P 3 0G NDO UT 121A DD B24A DD A25A DD C23V RE F ( + )12V RE F ( )16I N31I N42I N53I N64I N75S T A RT6O UT 58E O C7OE9CLO C K10O UT 220O UT 714O UT 615O UT 817O UT 418O UT 319I N228I N127I N026A L E22U6A DC 0 8 0 881%R V 11k + 8 8 . 8V o lt s硬件設(shè)計 15 I/O 資源，可能的話，需要用 74HC373 對其單片機(jī)進(jìn)行串口擴(kuò)展。本次設(shè)計的連法： 8位位選端由 P2 口來進(jìn)行控制， 8 位數(shù)據(jù)輸入端有 P0 口來進(jìn)行控制，顯示的方式是動態(tài)掃描顯示法。即 :單片機(jī)輪流選中 8 位中的每一位，來進(jìn)行顯示。只要延時程序設(shè)計的合理，七段數(shù)碼顯示器就可以穩(wěn)定的顯示。 8 位七段數(shù)碼管的顯示結(jié)果的說明：最前兩位顯示的是 LED燈點亮的數(shù)目，中間一位顯示的是任意一個按鈕被按下去的次數(shù)，最后三位表示 ADC 的采集的光敏電阻兩端的電壓值。 8255 與 LED 顯示模塊 8255 芯片的連接： D0～ D7 與單片機(jī)的 P0 口相連，用來接收數(shù)據(jù)。讀寫端也與單片機(jī)讀寫端相連，方便單片機(jī)對其進(jìn)行讀寫 操作 。地址選通線 A0、 A1 接入 7HC373的 Q0、 Q1。 RESET 接地，片選端 C——S——接 74HC373 的 Q7。這樣一來 8255 的 4 個端口的地址就可以算出來了，分別是 PA—0x00， PB—0x01， PC—0x02，控制端 —0x03。 16 枚 LED 燈的接法為： 8255 的 PA 口接 上 8 枚，同樣 PB 口也接上了 8 枚， LED使用共陽極的接法，即它們的陽極全部通過排阻接上電源。 PC 口懸空不用。詳細(xì)情況見 圖 210 所示。 P 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 7RDWRQ0Q1Q7D034D133D232D331D430D529D628D727RD5WR36A09A18RE S E T35CS6P A 04P A 13P A 22P A 31P A 440P A 539P A 638P A 737P B 018P B 119P B 220P B 321P B 422P B 523P B 624P B 725P C 014P C 115P C 216P C 317P C 413P C 512P C 611P C 710U18 2 5 5 A 圖 210 8255 引腳連接圖 硬件連接及電路圖 本次設(shè)計是將上述的五個模塊拼接一起組成一個系統(tǒng)體系，以實現(xiàn)設(shè)計所需要的功能。主要的是 ADC 采集模塊，其次比較重要的就是對 LED 模塊的控制。單個模塊其功能相對會比較簡單 單一，但將一些模塊合理的串接起來就可以實現(xiàn)相對復(fù)雜的功硬件設(shè)計 16 能。即：本次設(shè)計應(yīng)有的功能。 電路總體連接方式： （ 1） ADC0808 的連接方式：轉(zhuǎn)換啟動信號 START 接到單片機(jī)的 口，時鐘信號 CLK 接到 口， ALE 接到單片機(jī)的 口， EOC 接到單片機(jī)的 口， OE 接到單片機(jī)的 口， OUT8～ OUT0 接單片機(jī) ～ ， 使用通道 7 進(jìn)行采集，其余通道接地，表示沒有被使用。 （ 2） 單片機(jī)的 P1 口既作為數(shù)據(jù)輸出端，又作為地址選通端。通過與 74HC373 的連接，來分離數(shù)據(jù)和地址，采用時分的輸出方式。 74H373 的 LE 端口接單片機(jī)的 ALE端口，利用單片機(jī)對 LE 的輸入電平進(jìn)行控制。當(dāng) LE 為高電平時， 數(shù)據(jù)從 Dn 輸入到鎖存器；當(dāng) LE 為低電平時，鎖存器存儲 D 輸入上的信息一段就緒時間直到 LE 的下降沿來臨。 OE 端接地，選為直通方式。 （ 3） 8255 的地址選通端由地址鎖存芯片 74HC373 的 Q0 和 Q1 來控制，而且片選端 CS————也由 Q7 來控制。 8255 的讀寫