擴展8個輸出端口設計方案

1 擴展 8 個輸出端口設計 方案 1. 設計背景 個并行口 (，但對一個稍微復雜的應用系統(tǒng)來說，真正可供用戶使用的并行口數(shù)量是有限的，況且常常因擴展 就迫使我們不得不擴展并行口以滿足實際的需要。在 被使用的情況下，可以利用 口和移位寄存器 74串行口擴展為多組八位的并行輸出口，這樣就可以用本來閑置不用的端口進行并行口的擴展，能充分利用單片機有限的 I/擴展了并行口的數(shù)量。 單片機的應用越來來越廣泛，上述擴展并行口只是為了單片機更復雜的應用，作為將來的相關技術人員，應該時刻關注單片機的的發(fā)展現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢，首先先將動手能力和理論知識的結合起來，鍛煉動手能力，扎實掌握基礎知識，為將來更深入學習和工作做準備。 片機有 4 個并行口，當內部并行口不夠用時可以外擴并行口芯片。可擴展的的并行口芯片很多，分成兩類：不可編程的并行口芯片（ 74可編程并行接口芯片（ 8255）。將用不可編程的并行口芯片 74展作為方案一，將用可編程并行接口芯片 8255擴展作為方案二。 根據(jù)課程設計要求，作為控制模塊的 片機要工作需要最小系統(tǒng)，而最小系統(tǒng)由晶振電路部分、復位電路部分和電源模塊組成，由于要擴展八位并行輸出口必定有擴展部分，作為擴展成功的標志輸出顯示部分勢必不可少的，故系統(tǒng)框圖如圖 源模塊 復位電路 晶振 電路 主 控 模 塊 （ 9 輸 出 顯 示 部 分 擴 展 部 分 2 圖 統(tǒng)框圖 對 4行簡介。 據(jù)系統(tǒng)框圖用 下面先對 行一下簡介： 一款 品的電路分析實物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和 支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機軟件仿真系統(tǒng)。 按下列步驟進行原理圖的繪制： （ 1）新建文件 （ 2）在元 件庫中搜索所需的元件，按下列順序進行繪制 4個輸出口； 7805 完成電源電路。放在 件里，按要求接線后保存。 根據(jù)課題要求 ,進行分析： (1)單片機工作在串行口方式 0 則需要對 置 ,須置 0；（ 2）串行口中斷 ,需要對 I 清零；（ 3）要使 不同的順序依次亮，則需 要通過串行口向外依次輸出不同的數(shù)據(jù)；（ 4）由晶振為 率過高，需要編寫延時程序，每次對串行口輸出數(shù)據(jù)后調用，才能夠看清設計的結果是否滿足課題要求；（ 5）在程序設計中，需要對程序進行仿真，則要求對仿真軟件能很好的把握。 軟件設計時，我提出了兩種不同的思路：一、對數(shù)據(jù)輸出時，順序依次編寫出輸出程序，編寫程序時，要多次重復寫出送數(shù)據(jù)到 用、延時等程序，在此過程中，需要占用大量的存儲空間，且反復書寫，冗長單調。二、利用查表法對數(shù)據(jù)進行輸出，把將要輸出的數(shù)據(jù)放在一個 次排列，調用時，讓地址依次增加，取得的數(shù)據(jù)送入 樣做，程序簡單明了，占用的存儲空間比較小。 對此，僅列出第二種思路的流程圖。如圖 3 Y N N Y 圖 件設計應用程序，并利用 3. 方案實施 方案一：由 串行口 4， 2，由 4腳相連控制 74輸出 鎖存與變換，將轉化成并行數(shù)據(jù)輸出到 圖 開始 設置程序起始地址 0000h ？ 把查表次數(shù)送至 置地址指針 零， 1 設置串行口為方式 0 ？ 啟動串行口進行查表發(fā)送 調用延時子程序 4 圖 74方案二：用 255的輸入信號，用 0和 為工作方式控制信號， 件電路連好后，要想使 8255 工作還需要對 8255 進行初始化，顯然編程比較麻煩，但是 8255 擴展的并行輸出口個數(shù)可由工作方式選擇，這是其優(yōu)點 。如圖 圖 用 8255擴展并行輸出口 本設計中若要用 8255 將 位并行口，在其中一個八位口上接入 8個發(fā)光二極管做為輸出，即可滿足要求；若要用 74也可以用多片 74使擴展三個八位的并行輸出口，如圖 示也只需要 9五個管腳，在并行輸出口緊缺的情況時是可取的 ，另外 74需要進行初始化，軟件編程比較簡單，但是以增加電路復雜度為代價的因此選擇方案二。 5 圖 74組并行口 (1)功耗，高性能 8位單片機，片內含 8000次的 件采用 司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準片內集成了通用 8位中央處理器和 儲單元，功能強大的0個引腳，32個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內含 2個外中斷口， 3個 16位可編程定時計數(shù)器 ,2個全雙工串行通信口， 2個讀寫口線， 編程 ,但不可以在線編程 (S 系列的才支持在線編程 )其將通用的微處理器和 儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的 2（定時器 /計數(shù)器 時鐘輸出 2時器 /計數(shù)器 重載觸發(fā)信號和方向控制） 系統(tǒng)編程用） 系統(tǒng)編程用） 系統(tǒng)編程 用） 6 圖 腳圖 表 行輸入） 行輸出） 部中斷 0) 部中斷 0) 0（定時器 0外部輸入） 1（定時器 1外部輸入 R(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) D(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) 復位輸入。晶振工作時， 個機器周期高電平將使單片機復位。 地址鎖存控制信號（ 訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址 的輸出脈沖； 部程序存儲器選通信號（ 外部程序存儲器選通信號； 問外部程序存儲器控制信號。為使能 從 0000H 到 讀取指令， 了執(zhí)行內部程序指令， 蕩器反相放大器和內部時鐘發(fā)生電路的輸入端； 蕩器反相放大器的輸出端。 7 (2)7474位移位寄存器 引出端符號： 3， 4， 5， 6， 10， 11， 12， 13）并行輸出端 ； A,B（ 1， 2）串行輸入端； 9） 清除端 ,為 0時，輸出清零； 8） 時鐘輸入端； 4串行輸入帶鎖存 ,串行輸入帶緩沖； 最高時鐘頻率可高達 36清除（ 低電平時，輸出端（ 輸入端 A, A、 時鐘端（ 沖上升沿作用 A、 另一個就允許輸入數(shù)據(jù)， 并在 升沿作用下決定 表 4值表L 低電平 H 高電平 任意電平 振 容、 示燈、 74堆 27805、 40腳 能板、電阻 、按鍵等器件。 （ 1）時鐘電路 晶振 全稱是 晶體震蕩器， 晶振 的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號 ，相當于單片機的心臟，本設計 用 晶振和兩個 33容完成時鐘電路，如圖 8 圖 鐘電路 （ 2） 復 位電路 復位是單片機的初始化操作，只需給 復位引腳 上大于兩個機器周期的高電平，就可使 位。復位電路主要有兩種： 設計中，采用 按鍵、兩個 680歐姆電阻、 1000容的 按 鍵復位，電路 如圖 圖 （ 3） 電源模塊 日常用到的都是 220V 的交流電源，所以需要用變壓器、橋堆 2轉換后的直流電源為 +12V,而線路中的芯片工作所需電壓是 +5V,因此還需要 12轉換采用 7805、電容完成，并接電源開關和 圖 B R 12 W 1 0 0 5T R 1T R A N - 2 P 2 0 0 U 0 0 U 31 1 ( P 1 ) 4 4D 1 8L E 源電路 （ 4） 主控部分 主控部分由 片機充當，串行輸出端口 片機將數(shù) 9 據(jù)寫入 后輸出， 有脈沖信號，這是由單片機的內部電路決定的。 （ 5） 擴展部分 移位寄存器芯片 74入端口（ 1,2） 4位并行輸出口，連線如圖 圖 4（ 6） 顯示模塊 74 74出引腳有高電平輸出時 電平時不亮，作為實現(xiàn)功能的輸出顯示，如圖 圖 用 10 美國 司出品的 51 系列兼容單片機程序語言軟件開發(fā)系統(tǒng) 51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全面，編碼效 率高。按下列步驟使用 行編程： （ 1） ew u 入工程名 擇單片機型號為 擊 （ 2） 建完之后再按 入 存，加到 程里，右鍵點擊 / （ 3）在 語言編寫下列程序 00h ;程序起始地址 0 ;將 ;將 0 ;令 2 ;查表 00h ;令 00h ;設置串行口為方式 0 a, ;從表頭開始查表 a,a+ a ;將查表所得值移入串行口緩存器 ti, ;當串口傳數(shù)據(jù)時一直等待 ;當串口傳完數(shù)據(jù)后將發(fā)送標志位清零 ;調用延時子程序 ;r7, ;循環(huán) 12次查表，在 輸出 ;循環(huán)十二次之后，重新開始執(zhí)行 20 ;令 0 255 ;令 55 255 ;令 55 r5,;55次 r6,;55次 11 r4,;0次 8h,3eh;出表 8h 0h,00h,0 （ 4） 執(zhí)行，若有錯誤會提示出現(xiàn)錯誤處，對程序進行修改，直至程序正確之后，進行相關設置會生成 （ 5）雙擊 件里 擇 成的 件，點擊運行，對程序和軟件進行調試。 4. 結果與結論 經(jīng)過我們小組同學的集體努力和指導老師的指導后完成了實物電路的焊接，焊接完之后又仔細檢查電路的連接，由于沒有變壓器，用手機充電器直接當直流 +5V 電源 ,接在7805的輸出引腳上，接通電源之后電源指示燈和八個輸出顯示 經(jīng)檢查電源開關接錯，導致芯片沒有電源，電源開關經(jīng)修改后通電，但是接通電源之后只有兩個 ，然后直接用 +5V 電源經(jīng)電阻后連在 ，但仍然是原來的兩個 查 步判斷 壞，用好的 上電源之后八個輸出 電之后重新接電源，仍然閃亮一下不亮了，再次檢查電路之后，沒有發(fā)現(xiàn)問題，現(xiàn)在只能懷疑 壞，于是換了一片，燒進程序后，使 8個 個為一組，亮燈從中間開始向左移動一次，再從中間開始向右移動一次，接著 從最右端向中間移動一次，再從最左端向中間移動一次，然后閃爍兩次，不斷循環(huán) ,實現(xiàn)了所要求的功能。為什么芯片和 損壞，現(xiàn)在懷疑剛開始的時候是不是電源電壓過高，用萬用表測量電源電壓大概為 +12V，而引線是從 7805之后輸出的，所以芯片和 此實現(xiàn)了課程設計所要求實現(xiàn)的任務，并明白了中間出現(xiàn)錯誤的原因。 通過這次單片機實習，我們小組完成的實物電路板完全實現(xiàn)了任務書預期的要求。在實習的過程中也遇到了很多麻煩：第一，編寫程序時感到知識不熟練不能熟悉地寫出 12 程序，而 且沒有編程的思想，經(jīng)我們多方查閱資料，分析相關例子，并在一起研究探討以及和指導老師的指導矯正最終完成了程序；第二，在焊接過程中由于長時間沒有進行焊接而使焊接的結果不是很美觀，要焊接的芯片引腳太多太亂而感到無處下手，尤其是74盡管腳多而且?。坏谌?，由于第一次使用萬能板焊接元器件排線比較亂；盡管麻煩很多最終還是完成了電路板的焊接和調試，達到了預期要求。 雖然設計的電路圖不是太復雜也不是太實用，但是在這過程中遇到了很多問題，說明自己的理論知識和動手能力欠缺，所以要加強理論知識的學習和增強動手實踐的能力 。 在實際電路中，電路的復雜度，制作所需的生產(chǎn)成本，對整個電路元器件的選擇等問題還值得我們進一步研究和探討。 由于我們小組所做的課程設計比較簡單，再把題目發(fā)下來的當天就把原理圖和程序寫完了，并且在 仿真成功，然后就等著發(fā)元件進行焊接，覺得實習報告是焊接之后的事，所以也沒有寫，可是焊接和調試所用的時間太多，致使沒有充足的時間寫實習報告，所以覺得應該好好安排實習的時間，畢竟學校安排兩周的實習，是通過多年的教學經(jīng)驗得來的。 這段時間的實習，通過實習加深了對理論知識的理 解，同時發(fā)覺自己理論知識的不足，同時還深刻感受到了理論聯(lián)系實際的重要性，通過實踐可讓理論知識更加系統(tǒng)化，為今后的學習工作打下了基礎。我相信這次實習會對我有積極的影響。 在這里，首先我要感謝學校能給予我們這次設計機會以及給予我們莫大的物質支持；其次，我要感謝我的指導老師和我的同學對我的無私幫助；最后，我要感謝我們的小組同學，由于我們在實習過程中的通力合作，我們能非常愉快和順利的完成設計。 1 杜尚豐 北京：電子工業(yè)出版社， 2 杜樹春 語言和匯編語言混合編程實例詳解 京航空航天大學出版社， 3 張毅剛 北京：高等教育出版社， 4 徐愛鈞 北京：北京航空航天大學出版社， 5 于永，戴佳，常江 北京：電子工業(yè)出版社， 6 朱宇光 西安：電子工業(yè)出版社， 2004. 13 錄一 表 元器件清單 元件 數(shù)量 晶振 瓷片電容 33 瓷片電容 104 2 電解電容 1000 示燈 9 74 7805 1 橋堆 2 40 腳 座 1 撥動開關 1 按鍵 1 排線 2 萬能板 1 電阻 300 8 電阻 680 2 電阻 1K 1 14 錄二 X T A L 218X T A L 119A L E 9P 0 A D 039P 0 A D 138P 0 A D 237P 0 A D 336P 0 A D 435P 0 A D 534P 0 A D 633P 0 A D 732P 1 T 21P 1 T 2 E . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 R X T X I 12P 3 I 13P 3 T 014P 3 R . 6 / W T 115P 2 A 1 528P 2 A 821P 2 A 922P 2 A 1 023P 2 A 1 124P 2 A 1 225P 2 A 1 326P 2 A 1 427 8 9 S - 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