单片机及接口电路设计PPT

5 3模拟多路开关 5 2A D转换及与单片机接口电路设计 5 1MCS 51单片机 第5章单片机及接口电路设计 5 6ATmega128基础实例 5 5AVR单片机开发工具 ATmega128 5 4AVR单片机简介 ATmega128 5 1MCS 51单片机 5 1 1MCS 51单片机的引脚描述及片外总线结构 图5 1MCS 51引脚图 1 主电源引脚Vcc和Vss 2 外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 3 控制与其它电源复用引脚RST VPD ALE 和 VPP 4 输入 输出 I O 引脚 PO P1 P2 P3 共32根 其中 P3口 10脚 17脚 还用于专门功能 是复用双功能口 5 1 2MCS 51片内总体结构 5 1 3MCS 51单片机基本外围电路 1 MCS 51单片机上电复位电路 2 MCS 51单片机时钟电路 3 MCS 51单片机基本外围电路 图5 6MCS 51单片机基本外围电路 图5 7MCS 51单片机输入输出控制基本电路 工作例程如下 include include defineXTAL11 0592Mzunsignedintx y voidmain void x P0 y x P1 y P0口作为输入 检测输入电平高低 P1口作为输出 控制LED亮灭 其工作过程为 检测P0口8个输入电平 再将P0口检测到的8个电平从P1口的8个引脚输出 5 1 4MCS 51单片机看门狗电路 MAX6814 随着单片机技术的发展和制造工艺的日益成熟 单片机的应用领域不断拓宽 但由于单片机自身的抗干扰能力较差 尤其是在一些条件比较恶劣 噪声大的场合常会出现单片机因受外界干扰而导致死机的现象 造成系统不能正常工作 设置看门狗是防止单片机死机提高单片机系统抗干扰性的一种重要途径 MAX6814是低功耗看门狗电路 该器件通过监视系统软件代码的运行错误提高系统的可靠性 a MAX6814芯片引脚图 b 电源上电和掉电时序图 c 看门狗工作时序图 图5 8看门狗电路 MAX6814 该器件通过监视系统软件代码的运行错误提高系统的可靠性 当看门狗输入检测到一个瞬变沿WDI时 内部看门狗定时器被清零并重新启动 然后重新开始计时 如果看门狗定时器超过了看门狗超时周期 tWD 1 6s典型值 低电平有效 推挽式看门狗输出将被触发并维持一个看门狗脉冲 周期tPP 140ms最小值 向系统发出故障警报 图5 9看门狗电路 MAX6814 在MCS 51单片机中的应用电路 工作例程如下 include include defineXTAL11 0592Mzunsignedintx y i voidmain void for x P0 y 5 P17 0 喂狗指令 P17 1 5 2A D转换及与单片机接口电路设计 图传感器与微机的接口通道 模拟数字转换电路称为A D转换 AD571是10位逐次逼近式的单片集成A D转换芯片 AD571将D A转换电路 参考电压 时钟脉冲 比较器 逐次逼近寄存器及输比缓冲器集成在一个芯片上 并有三态输出 所以很容易与微处理器接口 图模拟量以数字量的表示 A D变换精度 分辨率 1LSBA D变换位数 8位 低精度 1LSB 1 256 10位 常用 1LSB 1 1024 12位 常用 1LSB 1 4096 16位 高精度 1LSB 1 16384 A D变换满度 模拟输入范围 0 5V 0 10V 5 5V等 A D变换时间 从变换开始到变换结束的时间 各厂家采用的电路不同变换时间也不同 例1 10位A D变换器满度0 5V 当VIN 2 3V时 变换值为多少 例2 10位A D变换器满度 5 5V 当VIN 2 3V时 变换值为多少 AD571转换器 AN IN 模拟电压输入端AN GND 模拟地GND 电源地V V 工作电源电压输入端 15V 15V BIT1 BIT10 十位数据输出端BPLRof 单极性输入接地 双极性输入接高电平BL CNV 接高电平不转换 接地启动转DRTrdy 转换结束时变为低电平转换时间 15 s 40 s 一般为25 s AIN 模拟电压输入端AGND 模拟地GND 数字地V V 工作电源电压输入端 15V 15V BIT1 BIT10 十位数据输出端BPLRof 单极性输入接地 双极性输入接高电平B C BLANK CONVERT 接高电平不转换 接地启动转DATrdy 转换结束时变为低电平转换时间 15 s 40 s 一般为25 s计算下列输入电压时的数字输出值 AIN 2 1V 单极性输入 AIN 7 5V 单极性输入 AIN 3 5V 双极性输入 AIN 2 5V 双极性输入 AD571转换器应用电路 图5 12AD1674差分输入双极性A D转换单片机接口电路 5 3模拟多路开关 图5 13多路传感器模拟开关切换A D转换 在使用CD4051或其它同类工艺制作的器件时要注意的是 当只使用其中部分开关时 必须把其余不用的开关的控制端接到VDD或VSS 否则在悬空状态下有可能受高压静电感应而击穿 导致永久性损坏 表5 1多路模拟开关CD4051真值表 X 忽视 5 4AVR单片机简介 ATmega128 5 4 1ATmega128的结构和主要特点 128KB的系统内可编程Flash 4KB的EEPROM 53个通用I 0口线 32个通用工作寄存器 实时时钟RTC 4个PWM功能的定时器 计数器 T C 两个US ART 两线接口TWI 8通道10位ADC 片内看门狗 SPI串行端口 JTAG程序下载测试接口 5 4 2ATmega128的封装和引脚 端口A PA7 PA0 8位双向I O口端口B PB7 PB0 8位双向I O口端口C PC7 PC0 8位双向l O口端口D PD7 PD0 8位双向l O口端口E PE7 PE0 8位双向l O口端口F PF7 PF0 8位双向1 O口端口G PG4 PG0 5位双向l O口RESET 复位输入引脚 XTAL1 反向振荡器放大器及片内时钟操作电路的输入 XTAL2 反向振荡器放大器的输出 AVCC AVCC为端口F以及ADC转换器的电源AREF AREF为ADC的模拟基准输入引脚 PEN PEN是SPI串行下载的使能引脚 5 4 3ATmega128的I O端口描述 端口A寄存器 输出PORTA 方向DDRA 输入PINA位76543210 读 写R WR WR WR WR WR WR WR W复位值00000000位76543210 读 写RRRRRRRR复位值N AN AN AN AN AN AN AN A 读 写R WR WR WR WR WR WR WR W复位值00000000位76543210 5 4 4ATmega128端口的第2功能 1 端口B的第2功能 2 端口E的第2功能 3 端口F的第2功能 5 4 5ATmega128的时钟系统 图5 18为AVR的主要时钟系统及其分布 1 CPU时钟 clkcpu2 I 0时钟 clkI O3 Flash时钟 clkflash4 定时器时钟 clkASY5 ADC时钟 clkADC 5 5AVR单片机开发工具 ATmega128 5 6ATmega128基础实例 5 5 1发光二极管应用实验发光二极管 简称LED 日常生活中经常看到有些电器带有LED指示灯有节奏地闪动 通过这个LED指示灯可以了解系统的工作状态 介绍发光二极管的器件原理和与单片机之间的应用 了解如何通过单片机的I O口来控制发光管的亮灭 本实例以PA口控制8个发光二极管为例说明其应用方法 LED电压一般是0 8V 而工作电流则一般在2 30mA之间 为了确定LED上限流串接电阻的大小 假设系统供电为5V LED上串接的电阻是1k 如果此时LED上的电压是0 8V 那么此时通过LED的电流则为 5V 0 8V 1000 4 2mA 如果需要提高亮度 一般将电流控制在10mA左右 则此时电阻应该选择 5V 0 8V 10mA 420 所以串联电阻可以选择470 图5 29LED发光管应用电路 include includeVoiddelay void Unsignedintk For k 0 k 5000 k Voidmain void DDRA Oxff PORTA Oxff While 1 PORTA 0 x00 PA0全亮Delay 延时PORTA 0 xff PA0全灭Delay 延时 工作程序 5 5 2键盘电路应用实例按键是单片机系统中常用的信息输入部件 同时也是人机对话中不可缺少的输入设备 在和单片机构成系统的时候 按键通常有两种接法 一种叫独立式按键 另外一种叫行列式或扫描式按键 本实例利用独立按键来独立演示键盘电路的工作原理 用一个按键来控制一个LED灯的亮灭 Ki i 1 4 按键按下时LEDi i 0 3 亮 Ki i 1 4 抬起时LEDi i 0 3 灭 图5 30按键实验原理图 工作程序 include includeVoidportinit void DDRA 0XFF PORTA 0XFF DDRE 0X00 Voidmain void Portinit While 1 If PINE 0 10 0 检测PE4是否有键接下 PORTA 0 x