【文章內(nèi)容簡介】 9 圖 22 8255 引腳圖 2． 8255 的功能 (1)數(shù)據(jù)端口 A， B， C 端口 A：一個 8 位數(shù)據(jù)輸出鎖存 /緩沖器，一個 8 位數(shù)據(jù)輸入鎖存器； 端口 B：一個 8 位數(shù)據(jù)輸出鎖存 /緩沖器，一個 8 位數(shù)據(jù)輸入鎖存器； 端口 C：一個 8 位數(shù)據(jù)輸出鎖存 /緩沖器，一個 8 位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 3 個端口都可以作為數(shù)據(jù)輸入式輸出端口，但是不同的端口有不同的工作方式。除一般輸入 /輸出方式外，端口 A 還可以工作在雙向方式、握手聯(lián)絡(luò)方式，端口 B 可以工作在握手聯(lián)絡(luò)方式；而端口 C 可以作為控制或狀態(tài)信號的端口，為端口 A 和 B 提供握手聯(lián)絡(luò)信號，并且端口 C 還可工作在按位置位 /復(fù)位方式。本設(shè)計中，只將其作為最基本的 I/O 口使用。 (2)讀 /寫和控制邏輯 讀 /寫和控制邏輯直接與單片機(jī)的控制總線及地址總線相連接， 8255 的A0， A1 及 CS與地址總線連接，而 RD和 WR與單片機(jī) 的 RD和 WR信號連接。 8255 有如下相關(guān)的控制信號。 CS ：片選信號，低電平時， 8255 被選口； RD：讀信號，低電平有效，該信號有效時可以讀取 8255 的端口數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息； 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 WR ：寫信號，低電平有效，該信號有效時可以向 8255 寫入控制字式向端口寫數(shù)據(jù)； RESET：復(fù)位信號，高電平有效，只有復(fù)位后 8255 才能接收單片機(jī)對其進(jìn)行的初始化。 (3)端口地址的確定 8255 的地址由其引腳 CS ， A1， A0 決定，端口選擇如表所示。 表 21 8255 端口選擇 A1 A0 RD WR CS 操作 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 A 口數(shù)據(jù)總線 B 口數(shù)據(jù)總線 C 口數(shù)據(jù)總線 輸入 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 數(shù)據(jù)總線 A 口 數(shù)據(jù)總線 B 口 數(shù)據(jù)總線 C 口 數(shù)據(jù)總線 控制寄存器 輸出 ? 1 ? ? 1 ? ? 0 1 ? 1 1 1 0 0 端口輸出為 “高阻 ” 非法 端口輸出為 “高阻 ” 禁止 3． 8255 的控制字、狀態(tài)字和工作方式 (1)8255 的控制字 8255 有兩種控制字，它們決定了 8255 的工作方式。 方式控制字 方式控制字由 8 位組成，其格式如下。 1 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7： D7=1，是方式控制字標(biāo)志。 D6 和 D5：確定 A 口工作方式， D6D5=00， A 口工作在方式 0； D6D5=01，A 口工作在方式 1； D6D5=10， A 口工作在方式 2。 D4：確定 A 口的數(shù)據(jù)傳輸方向， D4=1， A 口輸入； D4=0， A 口輸出。 D3：確定 C 口的 PC7~PC4 的數(shù)據(jù)傳輸方向， D3=1， PC7~PC4 輸入；D3=0， PC7~PC4 輸出。 D2：確定 B 口的數(shù)據(jù)傳輸方向， D2=1， B 口輸入； D2=0， B 口輸出。 D0：確定 C 口的 PC3~PC0 的數(shù)據(jù)傳輸方向， D0=1， PC3~PC0 輸入；第 2 章 硬件系統(tǒng)的介紹 11 D0=0， PC3~PC0 輸出。 (2)按位復(fù)位 /置位控制字 按位復(fù)位 /置位控制字由 位組成，其格式如下。 0 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7： D7=0，是按位復(fù)位 /置位，控制字標(biāo)志。 D6， D5， D4：沒有定義。 D3， D2， D1：選擇 C 口中的某一位， 3 位組成 8 個狀態(tài)， 000~111 分別代表選擇PC0~PC7。 D0：置 清零標(biāo)志， D0=1，將 D3D2D1 選擇位置 1； D0=0，將 D3D2D1 選擇位清零。 (3)8255 的狀態(tài)字 8255 沒有專門的狀態(tài)字，當(dāng)端口 A、端口 B 工作于方式 1 或方式時，端口 C 為它們提供握手聯(lián)絡(luò)信號，讀端口 C，可以得到有關(guān)端口的工作狀態(tài)信息。端口工作 于方式 0 時，沒有相應(yīng)的狀態(tài)信息。狀態(tài)字與工作方式密切相關(guān)。 (4)8255 工作方式 由 8255 的方式控制字可知， 8255 有 3 種工作方式，并且不同的端口有不同的工作方式。端口 A 可以工作在方式 0、方式 1 和方式 2，端口 B 可以工作在方式 0 和方式 1，端口 C 只能工作在方式 0。 本設(shè)計中只選用 8255 的方式 0，即基本的輸入 /輸出方式， 3 個端口互不影響，可以分別設(shè)置為輸入或輸出。 4． MCS51 單片機(jī)與 8255 的接口電路 8255 與 MCS51 單片機(jī)的接口電路如圖 23 所示。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 D034D133D232D331D430D529D628D727PA04PA13PA22PA31PA440PA539PA638PA737PB018PB119PB220PB321PB422PB523PB624PB725PC014PC115PC216PC317PC413PC512PC611PC710RD5WR36A09A18RESET35CS6U9 8255AP00P01P02P03P04P05P07P06P24P25P26P37P36Reset 如圖 23 8255 與單片機(jī)的連接電路 8255與八位 LED數(shù)碼管的鏈接電路 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中只有一位數(shù)字顯示是不常見的，同時要驅(qū)動多個數(shù)碼管顯示，就必須同時讓多個數(shù)碼管加上各自不同的段選碼，這屬于靜態(tài)顯示。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，顯示器顯示常用靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示兩種方法。 所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的I/O 接口用于筆劃段字形代碼。單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再以送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中 CPU 的開銷小。 所謂動態(tài)顯示，與靜態(tài)顯示不同，動態(tài)顯示技術(shù) 讓不同的數(shù)碼管分時亮。即，某一個數(shù)碼管的字段碼從單片機(jī)的一個 I/O 接口輸出，通過單片機(jī)選通該數(shù)碼管，讓這個數(shù)碼管顯示自己的字符幾個毫秒，然后將下一個數(shù)碼管的字段碼從單片機(jī)的同一個 I/O 接口輸出，通過單片機(jī)選通下一個數(shù)碼管，讓下一個數(shù)碼管顯示自己的字符幾個毫秒，依次循環(huán)。由于人眼響應(yīng)較慢，最后的效果是每一個數(shù)碼管都在顯示各自的字符。 本設(shè)計采用八位數(shù)碼管的動態(tài)顯示，通過 8255 口和 B 口來連接數(shù)碼管。A 口為段選信號， B 口為位選信號。電路如圖 24 所示 .。 共陰極四位一體數(shù)碼管的引腳圖如右圖所示， 顯示數(shù)字所對 應(yīng)的控制字如下表： a bcdefghA B CD第 2 章 硬件系統(tǒng)的介紹 13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3fH 06H 5bH 4fH 66H 6dH 7bH 07H 7fH 6fH 圖 24 數(shù)碼管與 8255 連接電路 LED與單片機(jī)的鏈接 將發(fā)光二極管與單片機(jī)的 I/O 口相聯(lián)，控制各各燈的亮樣，以達(dá)到使其呈現(xiàn)不同樣式。這是最基礎(chǔ)的單片機(jī)學(xué)習(xí)過程。電路好圖 25 所示。 本設(shè)計用到 12 個發(fā)光二極管，其中 4 個直接與單片機(jī) P1 口相連，其余8 個與 8255C 口相連。 L0+5V200MCU 圖 25 流水燈電路簡圖 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 鍵盤電路 在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，為了輸 入數(shù)據(jù)、查詢和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，一般都設(shè)置有鍵盤，本系統(tǒng)中 采 用 44 的鍵盤，鍵盤的 8 位接口與 PC 口相連。由于 LED7 到 LED14 也是通過 8255 的 PC 口控制的，本設(shè)計采用跳線實現(xiàn)了 PC 口復(fù)用的功能。鍵盤原理圖如圖 26。 鍵盤的工作原理：鍵盤采用逐列掃描的工作原理。 PC4 到 PC7 為輸出口， PC1 到 PC4 為輸入口。接收鍵盤數(shù)據(jù)時首先給 PC4 送出一個低電平（ PC5到 PC7 保持高電平），然后檢查 PC0 到 PC3 有沒有低電平，如果有一位低電平就說明第一列有鍵按下，低電平的位所對應(yīng)的行就是按下的鍵所對應(yīng)的行。如果第一 列都是高電平就說明這一列沒有鍵被按下。用同樣的方法掃描后面三列。 最后將建位值保存起來就完成了接收鍵盤數(shù)據(jù)。 圖 2—6 鍵盤電路 蜂鳴器電路 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，通過本設(shè)計學(xué)習(xí)如何用單片機(jī)第 2 章 硬件系統(tǒng)的介紹 15 驅(qū)動蜂鳴器。它廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電話機(jī)等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場，振 動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性的振動發(fā)聲。 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成，當(dāng)接通電源后(~15V 直流工作電壓 )，多諧振蕩器起振 ,輸出 ～ 的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。 這里采用的是電磁式蜂鳴器，通過 單片機(jī) I/O 口周期性的取反，使三極管周期性的導(dǎo)通從而使蜂鳴器振動發(fā)聲。 聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單處機(jī)某個口線的 “高 ”電平或低電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一 定頻率的矩形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時程序控制 “高 ”“低 ”電平的持續(xù)時間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)。 常見音調(diào)及其頻率對應(yīng)如表 22 所示。 表 22 音調(diào)及其頻率 音符 1 2 3 4 5 6 7 頻率 /Hz 523 587 859 698 784 880 987 蜂鳴器連接電路如圖 27 所示。 SPEAKER+5V蜂鳴器R14 9013DB9P13 圖 27 蜂鳴器連接電路 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 本章小結(jié) 本章主要介紹了單片機(jī)仿真器系統(tǒng)中的硬件電路原理圖，以方便對整個電路的了解，使使用者熟悉電路原理， 這是閱讀程序的必要前提 。 硬件電路 中包括單片機(jī)、 8255 并行口 、 鍵盤電路 、 動態(tài)數(shù)碼顯示 、流水燈等各部分的原理圖 和功能 ，為 后續(xù)章節(jié) 軟件系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。 第 3 章 計算器程序 17 第 3章 計算器程序 程序功能及存儲 方 式 介紹 本程序?qū)崿F(xiàn)浮點(diǎn)數(shù)（包括正負(fù)）的加、減、乘、除及開根號的功能。 為了解決鍵盤按鍵不夠用的問題，本設(shè)計加入了第二功能鍵，數(shù)字鍵沒有第二功能，鍵 A、 B、 C、 D、 E 對應(yīng)的第一功能依次為加、減、乘、除、清零，對應(yīng)的第二功能依次為等于、退格、負(fù)號、小數(shù)點(diǎn)、開根號。 F 鍵為Snd 鍵。第二功能鍵按一次 LED6 變亮表示 鍵 A、 B、 C、 D、 E 處于 第二功能狀態(tài)，再按一下 LED6 滅表示鍵 A、 B、 C、 D、 E 處于第一功能狀態(tài)。加減乘除也有對應(yīng)的狀態(tài)顯示 LED。 當(dāng)輸入一個操作和操作符后，操作符對應(yīng)的狀態(tài)顯示 LED 變亮，直到輸入第二個操作數(shù)和等號后操作符狀態(tài)顯示LED 才滅。 LED3 對應(yīng)的 操作符是加， LED4 對應(yīng)的操作符是 減， LED5 對應(yīng)的操作符是 乘， LED3 和 LED4 同時亮 對應(yīng)的操作符是除。加入狀態(tài)顯示使用者就可以通過操作符狀態(tài)顯示 LED 很容易的的判斷出當(dāng)前輸入的是第一個還是第二個操作數(shù)，并且在輸入輸入第二個操作數(shù)時能夠根據(jù)操作符狀態(tài)顯示 LED 判斷出操作符。 開 根號只有一個操作數(shù)沒有必