基于單片機(jī)的擴(kuò)展8個(gè)輸入端口的設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上擴(kuò)展8個(gè)輸入端口設(shè)計(jì)摘 要：本設(shè)計(jì)主要利用型號(hào)為AT89S52的單片機(jī)及并行輸入8位移位寄存器74LS165擴(kuò)展了8個(gè)單片機(jī)的輸入端口，并利用編程軟件Keilc51及仿真軟件Proteus編寫(xiě)與設(shè)計(jì)要求匹配的程序并進(jìn)行了仿真。由于利用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)單片機(jī)程序循環(huán)次數(shù)最大為255，故循環(huán)次數(shù)受限。而利用C語(yǔ)言無(wú)限循環(huán)語(yǔ)句編寫(xiě)程序則循環(huán)次數(shù)可以達(dá)到很大，可解決此問(wèn)題。 關(guān)鍵詞：AT89S52，74LS165，擴(kuò)展，串行口通信 專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)目 錄1.設(shè)計(jì)背景 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)都向數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展，各種電子設(shè)備及通信系統(tǒng)的復(fù)雜度、

2、集成度越來(lái)越高，大批主導(dǎo)電子產(chǎn)品，如計(jì)算機(jī)、數(shù)字音響、數(shù)字電視、數(shù)控機(jī)床等都廣泛應(yīng)用了單片機(jī)技術(shù)。為了趕上時(shí)代的步伐，同時(shí)也為了培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、開(kāi)發(fā)能力、獨(dú)立思考能力分析實(shí)踐能力，將理論應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐的能力，故而開(kāi)展此次課程設(shè)計(jì)活動(dòng)。2.設(shè)計(jì)方案2.1方案一：查詢(xún)方式和P1口低電平輸出 編寫(xiě)程序通過(guò)對(duì)串行口接收中斷標(biāo)志位RI狀態(tài)的查詢(xún)控制程序的執(zhí)行順序并利用P1口輸出低電平驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管顯示結(jié)果。2.2方案二：中斷方式和P1口高電平輸出 編寫(xiě)程序通過(guò)對(duì)串行口接收中斷標(biāo)志位RI狀態(tài)的查詢(xún)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，控制程序的執(zhí)行順序并利用P1口輸出高電平驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管顯示結(jié)果。 由于AT89S5

3、2單片機(jī)本身的中斷數(shù)量?jī)H有5個(gè)，為了以后功能的擴(kuò)展、節(jié)省中斷源且本設(shè)計(jì)對(duì)效率要求不高，故采用查詢(xún)方式。又考慮到灌電流與拉電流的優(yōu)缺點(diǎn)，利用P1口輸出低電平驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管?；谝陨蟽煞矫娴目紤]，本設(shè)計(jì)采用方案一實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。3.方案實(shí)施3.1硬件設(shè)計(jì) 利用并行輸入8位移位寄存器74LS165、型號(hào)為AT89S52的單片機(jī)、電容、電阻、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)、11.0592MHz晶振、橋堆2W10、三端集成穩(wěn)壓器7805、發(fā)光二極管等器件完成硬件原理圖的設(shè)計(jì)。3.11 電源電路的設(shè)計(jì) 利用橋堆2W10對(duì)變壓器輸出的9V電壓進(jìn)行整流并利用三端穩(wěn)壓器7805對(duì)其穩(wěn)壓和變壓輸出5V電壓。其中C4、C5、C6、C7作為

4、旁路電容，濾除高頻分量使輸出穩(wěn)定。，具體電路原理圖如圖3-1所示。 3-1 電源電路原理圖3.12 復(fù)位電路設(shè)計(jì)為了防止程序出錯(cuò)（如程序跑飛）或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，需設(shè)計(jì)復(fù)位電路使AT89S51能夠擺脫“跑飛”或“死鎖”狀態(tài)而重新啟動(dòng)程序。當(dāng)給復(fù)位腳RST加上大于2個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期）的高電平就可以使AT89S52復(fù)位，使程序從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行。復(fù)位電路可采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式，而按鍵手動(dòng)復(fù)位又可以分為按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位兩種方式。本設(shè)計(jì)采用按鍵電平復(fù)位方式，電路圖如下圖3-2所示。 3-2 按鍵電平復(fù)位方式電路圖3.13 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘頻率

5、直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種是外部時(shí)鐘方式，本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。AT89S52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器 。C1和C2的典型值通常選擇為30pF，本設(shè)計(jì)采用的電容值為33pF。電容大小會(huì)影響振蕩器頻率高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶振頻率范圍通常是1.212MHz，本設(shè)計(jì)采用晶振的頻率為11.0592MHz。晶體頻率越高，單片機(jī)速度就越快。速度快對(duì)存儲(chǔ)器的速度要求

6、就高，則要求線(xiàn)間的寄生電容要小。晶體和電容應(yīng)盡可能與單片機(jī)靠近，以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。本設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路圖如圖3-3所示。3-3 時(shí)鐘電路3.14并行輸入8位移位寄存器74LS165設(shè)計(jì)當(dāng)74LS165的端口1由高到低跳變時(shí)，并行輸入端的數(shù)據(jù)被置入寄存器；當(dāng)端口1為高電平，且時(shí)鐘禁止端（第15腳）為低電平時(shí)，允許TXD（P3.1）串行移位脈沖輸入，這時(shí)在移位脈沖作用下，數(shù)據(jù)由右向左方向移動(dòng)，以串行方式進(jìn)入串行口的接收緩沖器中。TXD（P3.1）作為移位脈沖輸出與所有75LS165的移位脈沖輸入端CP相連；RXD（P3.0）作為串行數(shù)據(jù)輸入端與74LS165的串行輸出端7相連

7、；P2.0與端口1相連，用來(lái)控制74LS165的串行移位或并行輸入；74LS165的時(shí)鐘禁止端（第15腳）接地，表示允許時(shí)鐘輸入。74LS165原理圖如下圖3-4所示。 3-4 74LS165原理圖3.2軟件設(shè)計(jì)利用查詢(xún)方式查詢(xún)串行口接收中斷標(biāo)志位RI狀態(tài)控制程序的執(zhí)行順序，若RI=1，則調(diào)用服務(wù)子程序，否則繼續(xù)查詢(xún)；并通過(guò)特殊功能寄存器A將數(shù)據(jù)送入P1口控制發(fā)光二極管的狀態(tài)。3.21 流程圖設(shè)計(jì) 3.22 程序的編寫(xiě)與仿真 建立工程項(xiàng)目和文本文件利用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序并保存為文件名為“擴(kuò)展8個(gè)輸入端口設(shè)計(jì).A51”文件。調(diào)試程序時(shí)出錯(cuò)，由于不存在指令DEC DPTR，未能編譯成功，后來(lái)將其刪除

8、并利用其他指令完成了相同的功能，調(diào)試且編譯成功。程序見(jiàn)附件一。 打開(kāi)仿真軟件Proteus，按照預(yù)先畫(huà)好的電路原理圖在Proteus軟件中繪制相應(yīng)圖形。繪制完畢后將由Keilc51生成的.hex文件導(dǎo)入單片機(jī)進(jìn)行仿真。電路圖見(jiàn)附件二。3.3 實(shí)物制作元器件布局并按照原理圖在萬(wàn)能板上安裝器件，將晶振緊靠AT89S52以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。且將撥動(dòng)開(kāi)關(guān)與其所對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管相對(duì)應(yīng)。安裝完畢后進(jìn)行焊接并檢查是否有虛焊和漏焊。4.結(jié)果與結(jié)論4.1設(shè)計(jì)結(jié)果設(shè)計(jì)完成任務(wù)且實(shí)物電路能很好的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求中所規(guī)定的內(nèi)容。4.2設(shè)計(jì)結(jié)論 在元器件的布局中未設(shè)計(jì)電源線(xiàn)和地線(xiàn)的多點(diǎn)接入出，使得焊

9、接過(guò)程中電源線(xiàn)和地線(xiàn)的焊接困難，將書(shū)友電源線(xiàn)接至一點(diǎn)，地線(xiàn)接到一點(diǎn)，致使電路板的美觀性下降。改進(jìn)措施：可以將萬(wàn)能電路板上的矩形銅條割斷，一側(cè)為電源，一側(cè)為地即可。5.收獲與致謝 通過(guò)兩周的課程實(shí)習(xí)，理解了“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行”的道理。理論和實(shí)際間的差距相當(dāng)大，平常學(xué)習(xí)的原理大多在理想的條件下，在實(shí)際的情況下不能完全適用。而要想克服實(shí)際與理論間的溝壑，必須對(duì)課本知識(shí)有深刻的理解。雖然課本知識(shí)不能完全的解決現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題，但實(shí)際問(wèn)題的解決絕對(duì)離不開(kāi)課本知識(shí)。此外，在這次實(shí)習(xí)中我要感謝給予我?guī)椭椭笇?dǎo)的楊欣老師以及我的同學(xué)，離開(kāi)了他們的幫助我不可能又快又好的完成設(shè)計(jì)任務(wù)。在此，我要將最真摯

10、的感謝送給他們。6.參考文獻(xiàn)1 .北京：高等教育出版社，2004.12 何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993.63 侯玉寶.基于Proteus的51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真.西安：電子工業(yè)出版社，2009.87.附件附件一：程序ORG 0000HLJMP MAINORG 0100HMAIN : MOV SP,#30H ;設(shè)置堆棧指針 LCALL DELAY ;調(diào)用延時(shí)子程序START: CLR P2.0 ;并行置入數(shù)據(jù) SETB P2.0 ;允許串行移位 MOV SCON , #10H;設(shè)置串口方式0，允許接收，啟動(dòng)接收 SINT: JNB RI ,SINT;未接收完

11、一幀，等待 CLR RI;RI標(biāo)志清零，準(zhǔn)備下一次接收 MOV A,SBUF;讀入數(shù)據(jù)并送至P1口 MOV P1,A LCALL DELAY0;調(diào)用延時(shí)子程序 SJMP START SJMP $DELAY : MOV R6,#100;延時(shí)子程序設(shè)計(jì)DEL0 : MOV R5,#100DEL1 : MOV R4,#50DEL2 : DJNZ R4,DEL2 DJNZ R5,DEL1 DJNZ R6,DEL0 RET DELAY0 : MOV R3,#0FFH;延時(shí)子程序設(shè)計(jì)DEL00 : MOV R2,#0FFHDEL01 : DJNZ R2,DEL01 DJNZ R3,DEL00 RET END附件二：電路原理圖附件三：程序流程圖附件四：元器件清單名稱(chēng) 型號(hào)與規(guī)格 數(shù)量電阻680R17電阻10K1電容32p2電容104p3電容1000u27805174LS1651AT89S521綠色發(fā)光二極管1黃色發(fā)光二極管8紅色發(fā)光二極