【文章內(nèi)容簡介】 1：引腳號 19，內(nèi)部振蕩器外接晶振的一個輸入端。在使用外部振蕩源時，此端必須接地。 XTAL2：引腳號 18，內(nèi)部振蕩器外接晶振的另一個輸入端。在使用外部振蕩源時，此端用于輸入外部振蕩信號。 XTAL2 也是內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 當(dāng)訪問外部程序器時， ALE(地址鎖存 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時， ALE 端將有一個 1/6 時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可電氣與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 9 以用于識別單片機是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。 如果單片機是 EPROM，在編程其間， 將用于輸入編程脈沖。 3． MCS51 輸入 /輸出引腳 MCS51 單片機有 4 個 I/O 端口，共 32根 I/O 線， 4個端口都是準(zhǔn)雙向口。每個口都包含一個鎖存器，即專用寄存器 P0P3，一個輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。為方便起見，我們把 4個端口和其中的鎖存器都統(tǒng)稱 P0P3。 在訪問片外擴展存儲器時，低 8位地址和數(shù)據(jù)由 P0口分時傳送，高 8位地址由 P2 口傳送。在無片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，這 4 個口的每一位均可作為雙向的 I/O 口使用。 P0 口：可作為一般的 I/O 口用，但應(yīng)用系統(tǒng)采用外部總線結(jié)構(gòu)時，它分時作低 8位地址 和 8位雙向數(shù)據(jù)總線用。 P1口：每一位均可獨立作為 I/O 口。 P2 口：可作為一般 I/O 口用，但應(yīng)用系統(tǒng)采用外部系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)時，它分時作為高 8 位地址線。 P3 口：雙功能口。作為第一功能使用時同 P1 口，每一位均可獨立作為 I/O口。另外，每一位均具有第二功能，每一位的兩個功能不能同時使用。如表 26示。 4． MCS51 控制線 RST/Vpd（ 9 腳）： RST 即為 RESET， Vpd 為備用電源。該引腳為單片機的上電復(fù)位或掉電保護端。當(dāng)單片機震蕩工作時，該引腳上將出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期的高電平，這時可實現(xiàn)復(fù)位操作，使 單片機回復(fù)到初始狀態(tài)。 當(dāng) Vcc 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳上可接備用電源Vpd（ +5V）為內(nèi)部 RAM 供電，以保證 RAM 中的數(shù)據(jù)不丟失。 ALE/PROG（ 30 腳）：地址鎖存有效信號輸出端。 ALE 在每個機器周期內(nèi)輸出兩個脈沖。在訪問片外程序存儲器期間，下降沿用于控制鎖存 P0 輸出端的低八位地址；在不訪問片外程序存儲器期間，可作為對外輸出的時鐘脈沖或用于定時目的。 PSEN（ 29 腳）：片外程序存儲器選通信號輸出端，低電平有效。在從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機器周期內(nèi)該信號有效兩 次，并通過數(shù)據(jù)總線 P0 口讀回指令或常數(shù)。在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器期間，該信號將不出現(xiàn)。 EA/VPP（ 31 腳）： EA 為片外程序存儲器選通斷。該引腳有效（低電平）時，只選用片外程序存儲器，否則單片機上電或復(fù)位后選用片內(nèi)程序存儲器。 對于片內(nèi)還有 EPROM 的機型，在編程期間，此引腳用作 12V 編程電源 Vpp的輸入端。 5． 單片機外總線結(jié)構(gòu) 微型計算機大多數(shù) CPU 外部都有單獨的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線，而 MCS— 51 單片機由于受到芯片管腳的限制，數(shù)據(jù)線和地址線（低 8 位）是復(fù)用的，而且是 I/O 口兼用。為了將它 們分離開來，以便同單片機之外的芯片正確地相連，常常在單片機外部加地址鎖存器來構(gòu)成與一般 CPU 相類似的三總線， 單片機系統(tǒng)擴展 通常情況下，采用 MCS51 系列單片機的最小系統(tǒng)只能用于一些很簡單的應(yīng)用場合，在此情況下直接使用單片機內(nèi)部存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時功能、中斷功能、 I/O 端口等，組成的應(yīng)用系統(tǒng)的成本較低。 單片機系統(tǒng)擴展的方法有并行擴展法和串行擴展法兩種。并行擴展法是利用電氣與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 10 單片機的三種線（ AB、 DB、 CB）進行的系統(tǒng)擴展；串行擴展法是利用 SPI 三線總線或 I2C 雙總線的串行系統(tǒng)擴展。但是， 一般串行接口器件速度慢，在需要高速應(yīng)用的場合，還是并行擴展法占主導(dǎo)地位。 綜上所述， MCS— 51 系列單片機的引腳作用可歸納為以下兩點： （ 1）單片機功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳都具有第 2 功能； （ 2）單片機對外呈 3總線形式，由 P P0 口組成 16 位地址線；由 P0 口分時復(fù)用作為數(shù)據(jù)總線；由 ALE、 PSEN、 RST、 EA 與 P3 口中的 INT0、 INT T0、T WR、 RD 共 10 個引腳組成控制總線。由于是 16 位地址線，因此，可使外部存儲器的尋址范圍達(dá)到 64KB。 鎖存器 74LS373 簡介 74LS373 是一種帶輸出三態(tài)門的 8D 鎖存器，其中： 1D～ 8D 為 8 個輸入端。 1Q～ 8Q 為 8 個輸出端。 G為數(shù)據(jù)打入端 :當(dāng) G為“ 1”時 ,鎖存器輸出端狀態(tài) (1Q～ 8Q)同輸入狀態(tài) (1D～8D)；當(dāng) G由“ 1”變“ 0”時 ,數(shù)據(jù)打入鎖存器中。 OE為輸出允許端 。當(dāng) OE＝ 0 時 ,三態(tài)門打開 。當(dāng) OE＝ 1時 ,三態(tài)門關(guān)閉 ,輸出呈高阻。 在 MCS－ 51 單片機系統(tǒng)中 ,經(jīng)常采用 74LS373 作為地址鎖存器使用。其中輸入端１Ｄ～８Ｄ接至單片機的Ｐ０口，輸出端１Ｑ～８Ｑ提供的是地址的低８位，Ｇ端接至單片機的地址鎖存器信號ＡＬＥ。輸出允許端 OE 接地表示輸出三態(tài)門一直打開。 總線驅(qū)動器 74LS244 總線驅(qū)動器 74LS244 經(jīng)常用作三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器， 74LS244 為單向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，而 74LS244 為雙向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。單向的內(nèi)部有 8 個三態(tài)驅(qū)動器，分成兩組，分別由控制端 1G 和 2G 控制；雙向的有 16 個三態(tài)驅(qū)動器，每個方向 8個。在控制端 G 有效時（ G 為低電平），由 DIR 端控制驅(qū)動方向； DIR 為“ 1”時方向從左到右（輸出允許）， DIR 為“ 0”時方向從右到左（輸入允許）。 P2 口如外接總線驅(qū)動器 ,它的兩個控制端 1G 和 2G 均接地，相當(dāng)于 8 個三態(tài)門均 打開，數(shù)據(jù)從 P2 口到 A8~A15 端直通，也就是說。此處采用 74LS244 純粹是為了增加驅(qū)動能力而不加任何控制。 電氣與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 11 單片機 I/O 口的擴展 、 8155 接口電路 8155 是 Intel 公司研制的通用 I/O 接口芯片。 MCS51 和 8155 相連不僅可為外部設(shè)備提供兩個 8 位 I/O 端口（ A 口和 B 口）和一個 6 位（ C 口），而且也可為 CPU 提供一個 256 字節(jié) RAM 存儲器和一個 14 位的定時器 /計數(shù)器，所以 8155廣泛用于 MCS51 系統(tǒng)中。 MCS51 單片機可以和 8155 直接連接而不需要任何外加邏輯器件，就可為系統(tǒng)增加 256 個字節(jié)片外 RAM、 22 位 I/O 口線以及一個 14 位定時器。 P0 口輸出的低 8 位地址不必再另加鎖存器，可直接與 8155 的 AD0AD7 相連，既可作低 8 位地址總線，又可作數(shù)據(jù)總線。從 P0 口傳送過來的地址信息在ALE 的作用下在 8155 內(nèi)部被鎖存。高 8 位地址由及 IO/的地址控制線決定，因此在圖中的連接狀態(tài)下，可以確定各個端口的地址： RAM 的地址范圍： FC00H~FCFFH 命令 /狀態(tài)口： FD00H； PA 口： FD01H； PB 口： FD02H； PC 口 ： FD03H； 定時器低 8 位： FD04H； 定時器高 8 位： FD05H 8155 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中是 16 位地址數(shù)據(jù)，其高 8 位由片選線提供，而低8 位地址為片內(nèi)地址。當(dāng) IOM/=0 時，單片機對 8155 內(nèi) RAM 讀 /寫， RAM 低 8位編址為 00~FFH；當(dāng) IO/M=1 時，單片機對 8155 中的 I/O 口進行讀 /寫。 AT89S52與 8155 的連接如圖和鍵盤顯示連接圖如圖 26 所示 。 圖 26 電氣與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 12 、 8255 接口電路 (1)三個 8位的 I/O接口： A口、 B口、 C口 A口具有一個 8位數(shù)據(jù)輸 出鎖存器 /緩沖器和一個 8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。可編程為 8位輸入 /輸出或雙向寄存器。 B口具有一個 8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器和一個 8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器?？删幊虨?8位輸入 /輸出寄存器，但不能雙向輸入 /輸出。 C口具有一個 8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器和一個 8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。 C口可分作兩個 4位口使用。它除了作為輸入 /輸出口外，還可以作為 A口、 B口選通方式工作時的狀態(tài)控制信號。 (2)讀 /寫控制邏輯 讀 /寫控制邏輯的功能用于管理所有的數(shù)據(jù)、控制字或狀態(tài)字的傳送。它接收來自 CPU的地址信息及一些控制信號來控制各個口的工作狀 態(tài)，這些控制信號有： CS：片選信號端，低電平有效。 RD：讀選通信號端，低電平有效 WR：寫選通信號端，低電平有效 RESET：復(fù)位信號端，高電平有效。 A A0（端口選擇信號）：它們與 RD、 WR信號配合用來選擇端口及內(nèi)部控制寄存器，并控制信息傳送的方向， （ 3） A組和 B組的控制電路 這是兩組根據(jù) CPU命令控制 8255A 工作方式的電路。每組控制電路從讀、寫控制邏輯接收各種命令，從內(nèi)部數(shù)據(jù)總線接收控制字（指令），并發(fā)出適當(dāng)?shù)拿畹较鄳?yīng)的端口。 Ａ組控制電路控制Ａ口及 C口的高４位。 B組控制電路控制 B口及 C口的低４位。 （ 4）數(shù)據(jù)總線緩沖器 這是一個雙向三態(tài)的８位緩沖器，用于與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線直接相連，以實現(xiàn) CPU和 8255A間傳送信息。 、 LED 電路的設(shè)計 一、 LED 數(shù)碼顯示器的接口電路 實際使用的 LED 數(shù)碼顯示器位數(shù)較多 ,為了簡化線路、降低成本，大多采用以軟件為主的接口方法。對于多位 LED 數(shù)碼顯示器，通常采用動態(tài)掃描顯示方法，即逐個地循環(huán)地點亮各位顯示器。這樣雖然在任一時刻只有 1 位顯示器被點亮，但是由于人眼具有視覺殘留效應(yīng)，看起來與全部顯示器持續(xù)點亮的效果基本一樣（在亮度上要有差別）。 為 了實現(xiàn) LED 顯示器的動態(tài)掃描顯示，除了要給顯示器提供顯示段瑪之外，還要對顯示器進行位的控制，即通常所說的“位控”。因此對于多位 LED 數(shù)碼顯示器的接口電路來說，需要有兩個輸出口，其中一個用于輸出顯示段碼；另一個用于輸出位控信號，“位控”實際上就是對 LED 顯示器的公共端進行控制，位控信號的數(shù)目與顯示器的位數(shù)相同。 電氣與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 13 本設(shè)計 是使用 8155 作為 8 位 LED 數(shù)碼顯示器接口的電路，其中 8155 的 A 口為輸出口（段控口），用以輸出 8位顯示段碼（包括小數(shù)點）?？紤]到 LED 顯示器的段電流為 8mA 左右，不能用 8155 的 A口直接驅(qū)動， 因此要加 1 級電流驅(qū)動。電流驅(qū)動即可以用反相的，也可以用相同的。反相電流驅(qū)動器經(jīng)常使用 7406；同相電流驅(qū)動器則采用 7407 或 74LS244。（注意：使用 OC 門 7406 或 7407 時要加上拉電阻） LED 顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法 : (1)共陽極接法。 把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。使用時公共陽極接 5V。陰極端輸入 電平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點亮，輸入高電平的則不亮。 (2)共陰極接法。 把發(fā)光二極管的陰極連接在一起構(gòu)成公共陰極。使用時公共陰極接地，陽極端輸入高電平的段發(fā)光一幾極管導(dǎo)通電亮，輸入低 電平的則不亮。 二、鍵盤接口電路 對于 8751 或 8051 型單片機來說，如果不再外擴程序存儲器的話，則可以利用 P0～ P3 口中的口構(gòu)成多打 4*8 的鍵盤，其中 1 個作為輸出口， 1 個作為輸入口，既可以采用掃描法，也可以采用線反轉(zhuǎn)法。 如果單片機本身的口線已被占用的話，則可以通過外擴 I/O 接口芯片來構(gòu)成鍵盤借口電路，較常用的是 8155 等接口芯片，采用 8155 接口芯片構(gòu)成 4*8 鍵盤的接口電路，其中 B 口為輸入，作為行線； C口為輸出，作為列線。 在本次的畢業(yè)設(shè)計中我們的顯示與鍵盤的設(shè)計如圖 2— 7其中顯示器 8 個 。鍵盤顯示連接 圖如圖 27所示 圖 27 電氣與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 14 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇及連接 ADC0809 是一個典型的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，為逐次逼近式 8 位 CMOS 型 A/D轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有 8 路模擬選通開關(guān)、三態(tài)輸出鎖存器以及相應(yīng)的通道地址鎖存與譯碼電路。 ADC0809 可處理 8 路模擬量輸入， 且有三態(tài)輸出能力， 既可與各種微處理器相連， 也可單獨工作。輸入輸出與 TTL 兼容。 8 路 8 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器， 即分辨率 8 位。具有轉(zhuǎn)換起停控制端。轉(zhuǎn)換時間為 100μ s， 單個＋ 5V 電源供電， 模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V， 不需零點和滿刻度校準(zhǔn) 。首先輸入 3 位地址， 并使 ALE＝ 1， 將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。