單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)—基于C51的Proteus仿真第2章

1、第第2章章 單片機(jī)系統(tǒng)電路基礎(chǔ)單片機(jī)系統(tǒng)電路基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)是微電子學(xué)與計(jì)算數(shù)學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)是微電子學(xué)與計(jì)算數(shù)學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。微電子學(xué)的基本元器件及其集成電路形成了計(jì)微電子學(xué)的基本元器件及其集成電路形成了計(jì)算機(jī)的硬件基礎(chǔ)，而計(jì)算數(shù)學(xué)的計(jì)算方法與數(shù)算機(jī)的硬件基礎(chǔ)，而計(jì)算數(shù)學(xué)的計(jì)算方法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)則構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的軟件基礎(chǔ)。本章簡要據(jù)結(jié)構(gòu)則構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的軟件基礎(chǔ)。本章簡要闡述與計(jì)算機(jī)有關(guān)的數(shù)學(xué)知識及單片機(jī)系統(tǒng)中闡述與計(jì)算機(jī)有關(guān)的數(shù)學(xué)知識及單片機(jī)系統(tǒng)中最基本的單元電路。最基本的單元電路。n2.1 數(shù)制與編碼數(shù)制與編碼n2.2 單片機(jī)系統(tǒng)常用數(shù)字集成電路單片機(jī)系統(tǒng)常用數(shù)字集成電路n2.3 單片機(jī)系統(tǒng)中的

2、常用存儲器電路單片機(jī)系統(tǒng)中的常用存儲器電路n2.4 電源電路電源電路n2.5 時(shí)鐘與復(fù)位電路時(shí)鐘與復(fù)位電路n本章小結(jié)本章小結(jié)2.1 數(shù)制與編碼數(shù)制與編碼n2.1.1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制進(jìn)位計(jì)數(shù)制n2.1.2 進(jìn)位計(jì)數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換進(jìn)位計(jì)數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換n2.1.3 數(shù)碼和字符的代碼表示數(shù)碼和字符的代碼表示2.1.1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制進(jìn)位計(jì)數(shù)制1. 十進(jìn)制計(jì)數(shù)制十進(jìn)制計(jì)數(shù)制 十進(jìn)制的基為十進(jìn)制的基為10，它所使用的數(shù)碼為，它所使用的數(shù)碼為09，共，共10個數(shù)字。個數(shù)字。 計(jì)數(shù)規(guī)律：逢計(jì)數(shù)規(guī)律：逢10進(jìn)進(jìn)1 任意一個十進(jìn)制數(shù)任意一個十進(jìn)制數(shù) ( S )10，可以表示為，可以表示為( S )10 = kn-110n-

3、1+kn-210n-2+k0100+k-110-1+k-210-2+k-m-110-m-1 (2001.9)10 = 2 103 + 0 102 + 0 101 + 1 100 + 9 10-1例：例：2. 二進(jìn)制計(jì)數(shù)制二進(jìn)制計(jì)數(shù)制2.1.1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制進(jìn)位計(jì)數(shù)制二進(jìn)制的基為二進(jìn)制的基為2，它所使用的數(shù)碼為，它所使用的數(shù)碼為0、1，共，共2個數(shù)字。個數(shù)字。 計(jì)數(shù)規(guī)律：逢計(jì)數(shù)規(guī)律：逢2進(jìn)進(jìn)1。任意一個二進(jìn)制數(shù)任意一個二進(jìn)制數(shù) ( S )2可以表示成可以表示成( S )2 = k n-12n-1 + kn-22n-2 + k020 + k-12-1 + k-22-2 +k-m-12-m-1例：例：

4、(1101.101)2 = l23 + 1 22 + 0 21 + 1 20 + 1 2-1 + 0 2-2 + 1 2-32.1.1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制進(jìn)位計(jì)數(shù)制3. 十六進(jìn)制計(jì)數(shù)制十六進(jìn)制計(jì)數(shù)制 十六進(jìn)制的基為十六進(jìn)制的基為16，其使用的數(shù)碼為，其使用的數(shù)碼為09、AF，共，共16個數(shù)字個數(shù)字 計(jì)數(shù)規(guī)律：逢計(jì)數(shù)規(guī)律：逢16進(jìn)進(jìn)1 任意一個十六進(jìn)制數(shù)任意一個十六進(jìn)制數(shù) ( S )16可以表示成可以表示成( S )16 = kn-116n-1+kn-216n-2+k0160+k-116-1+k-216-2+k-m-116-m-1例：例：(8AE6)16 = 8163+A162+E161+6160用用A

5、F表示表示1015 (8AE6)16也可表示為也可表示為8AE6H 2.1.2 進(jìn)位計(jì)數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換進(jìn)位計(jì)數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換1. 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制一個十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)時(shí)，按除一個十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)時(shí)，按除16取余的方法進(jìn)行。取余的方法進(jìn)行。例：例：(725)10 = ( ? )16 轉(zhuǎn)換結(jié)果，得到轉(zhuǎn)換結(jié)果，得到 (725)10 = (2D5)16。一個十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制小數(shù)時(shí)，可按乘一個十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制小數(shù)時(shí)，可按乘16取整的方法進(jìn)行。取整的方法進(jìn)行。例：例： (0.7875)10 = ( ? )16 0. 7 8 7 5 1 6 1 2.

6、6 取整數(shù)取整數(shù)12，即，即16進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù)C 0. 6 16 9. 6 取整數(shù)取整數(shù)9 0. 6 1 6 9. 6 取整數(shù)取整數(shù)91. 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換結(jié)果，可得轉(zhuǎn)換結(jié)果，可得 (0.7875)10 = (0.C99)162. 十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成等值的十進(jìn)制數(shù)時(shí)，可用按權(quán)相加的方法進(jìn)行。十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成等值的十進(jìn)制數(shù)時(shí)，可用按權(quán)相加的方法進(jìn)行。(1C4.68)16 = 1162+C161十十4160+616-1+816-2 = 256+192+4+0.375+0.03125 =(452.40625)10例：例：3. 十六進(jìn)

7、制與二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換十六進(jìn)制與二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換一位十六進(jìn)制數(shù)表示的數(shù)值恰好相當(dāng)于一位十六進(jìn)制數(shù)表示的數(shù)值恰好相當(dāng)于4位二進(jìn)制數(shù)能表示的位二進(jìn)制數(shù)能表示的數(shù)值。因此彼此之間的轉(zhuǎn)換極為方便，只要從小數(shù)點(diǎn)開始分?jǐn)?shù)值。因此彼此之間的轉(zhuǎn)換極為方便，只要從小數(shù)點(diǎn)開始分別向左右展開即可。別向左右展開即可。(3AB4)16 (0011 1010 1011 0100)2(1111 1101.0100 1111)2(FD.4F)162.1.3 數(shù)碼和字符的代碼表示數(shù)碼和字符的代碼表示n一、一、 三個術(shù)語三個術(shù)語 數(shù)碼：代表一個確切的數(shù)字?jǐn)?shù)碼：代表一個確切的數(shù)字代碼：特定的二進(jìn)制數(shù)碼組，是不同信號代碼：特定的二進(jìn)制數(shù)碼

8、組，是不同信號 的代號，不一定有數(shù)的意義的代號，不一定有數(shù)的意義 編碼編碼 ：n位二進(jìn)制數(shù)可以組合成位二進(jìn)制數(shù)可以組合成2n個不同個不同 的信息，給每個信息規(guī)定一個具的信息，給每個信息規(guī)定一個具 體碼組，這個過程叫作編碼。體碼組，這個過程叫作編碼。 二、二、 二進(jìn)制碼：二進(jìn)制碼：自然碼：有權(quán)碼，每位代碼都有固定權(quán)值，自然碼：有權(quán)碼，每位代碼都有固定權(quán)值， 結(jié)構(gòu)形式與二進(jìn)制數(shù)完全相同結(jié)構(gòu)形式與二進(jìn)制數(shù)完全相同循環(huán)碼循環(huán)碼 ：無權(quán)碼，每位代碼無固定權(quán)值，任何：無權(quán)碼，每位代碼無固定權(quán)值，任何 相鄰的兩個碼組中，僅有一位代碼不相鄰的兩個碼組中，僅有一位代碼不 同。同。詳細(xì)見主教材第詳細(xì)見主教材第22

9、頁頁 表表2.1 2.1 兩種兩種4 4位二進(jìn)制編碼位二進(jìn)制編碼三、三、 二二 - 十進(jìn)制碼（十進(jìn)制碼（BCD碼）碼） BCD碼用二進(jìn)制代碼對十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，用二進(jìn)制代碼對十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，它既具有二進(jìn)制碼的形式（它既具有二進(jìn)制碼的形式（4位二進(jìn)制碼），位二進(jìn)制碼），又有十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)（每又有十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)（每4位二進(jìn)制碼是位二進(jìn)制碼是1位位十進(jìn)制數(shù)）。十進(jìn)制數(shù)）。(6840)10 = (0110 1000 0100 0000)BCD 例：例：四、四、 字母與字符的編碼字母與字符的編碼由于計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制數(shù)碼表示。要在計(jì)算機(jī)中表示字由于計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制數(shù)碼表示。要在計(jì)算機(jī)中表示字母、字符

10、等都要用特定的二進(jìn)制數(shù)碼表示。字母與字符用母、字符等都要用特定的二進(jìn)制數(shù)碼表示。字母與字符用二進(jìn)制碼表示的方法很多，目前在計(jì)算機(jī)中普遍采用的是二進(jìn)制碼表示的方法很多，目前在計(jì)算機(jī)中普遍采用的是ASCII碼（碼（American Standard Code for Information Interchange，美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼）。它采用，美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼）。它采用8位二進(jìn)制編位二進(jìn)制編碼，故可以表示碼，故可以表示256個字符。其中包括數(shù)碼個字符。其中包括數(shù)碼09、英文字母、英文字母以及打印和不可打印的字符。以及打印和不可打印的字符。詳細(xì)見主教材第詳細(xì)見主教材第23頁頁 表表2.2 ASCI

11、I碼字符表碼字符表 2.2 單片機(jī)系統(tǒng)常用數(shù)字集成電路單片機(jī)系統(tǒng)常用數(shù)字集成電路n2.2.1 常用的邏輯門電路常用的邏輯門電路n2.2.2 集電極開路門輸出電路集電極開路門輸出電路n2.2.3 常用組合邏輯電路常用組合邏輯電路n2.2.4 常用時(shí)序邏輯電路常用時(shí)序邏輯電路1、與門、與門 2.2.1 常用的邏輯門電路常用的邏輯門電路與運(yùn)算符，也有用與運(yùn)算符，也有用 “ “”、“”、“&”&”表示表示與門邏輯符號與門邏輯符號&AYBYAB 或運(yùn)算符，也可用或運(yùn)算符，也可用“”、“”表示表示或門邏輯符號或門邏輯符號1 1 ABYYAB2、 或門或門 或運(yùn)算真值表或運(yùn)算真值表“

12、”非邏輯運(yùn)算符非邏輯運(yùn)算符非門邏輯符號非門邏輯符號1AYYA3、 非門非門非運(yùn)算真值表非運(yùn)算真值表4、恒等門、恒等門恒等門邏輯符號恒等門邏輯符號1AYYA恒等門運(yùn)算真值表恒等門運(yùn)算真值表5、 與非門與非門與非邏輯真值表與非邏輯真值表ABABY Y &AYBYAB與非門邏輯符號與非門邏輯符號 或非邏輯真值表或非邏輯真值表6、 或非門或非門BAY或非門邏輯符號或非門邏輯符號1 1 ABYYAB 7、 異或門異或門異或邏輯真值表異或邏輯真值表BABABAY異或門邏輯符號異或門邏輯符號YAB=1AYBAYB TTL門電路中，因?yàn)檩敵黾壊捎昧送评诫娐罚瑹o論輸出門電路中，因?yàn)檩敵黾壊捎昧送评诫?/p>

13、路，無論輸出高電平還是低電平，它的輸出電阻都很低，從而有效地降高電平還是低電平，它的輸出電阻都很低，從而有效地降低了輸出級的靜態(tài)功耗并提高了驅(qū)動負(fù)載的能力。低了輸出級的靜態(tài)功耗并提高了驅(qū)動負(fù)載的能力。2.2.2 集電極開路門輸出電路集電極開路門輸出電路但推拉式輸出結(jié)構(gòu)有其局限性：但推拉式輸出結(jié)構(gòu)有其局限性：1）它們的輸出端不能并聯(lián)使用，）它們的輸出端不能并聯(lián)使用，2）無法滿足對不同輸出高低電平的需要；）無法滿足對不同輸出高低電平的需要；3）不能滿足驅(qū)動較大電流、較高電壓的負(fù)載的要求。）不能滿足驅(qū)動較大電流、較高電壓的負(fù)載的要求?？朔鲜鼍窒薜姆椒ň褪牵T電路的輸出級采用集電極開克服上述局限的方

14、法就是，門電路的輸出級采用集電極開路的三極管結(jié)構(gòu)，制成集電極開路門電路（路的三極管結(jié)構(gòu)，制成集電極開路門電路（OC門門, Open Collector Gate）。）。OC與非門邏輯符號與非門邏輯符號 應(yīng)用時(shí)輸出端要接一上拉負(fù)載電阻應(yīng)用時(shí)輸出端要接一上拉負(fù)載電阻RL1、線與、線與OC門的主要作用：門的主要作用：2、作為驅(qū)動器。、作為驅(qū)動器。 利用利用OC門可以控制一些較大電流的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如控制電動機(jī)。門可以控制一些較大電流的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如控制電動機(jī)。OC與非門驅(qū)動發(fā)光二極管與非門驅(qū)動發(fā)光二極管2.2.3 常用組合邏輯電路常用組合邏輯電路n1. 編碼器（編碼器（ENC）1）普通編碼器）普通編碼器在

15、普通編碼器中，任何時(shí)刻在普通編碼器中，任何時(shí)刻只允許輸入一個編碼信號，只允許輸入一個編碼信號，否則輸出將發(fā)生混亂。否則輸出將發(fā)生混亂。 普通編碼器是多輸入、多輸出普通編碼器是多輸入、多輸出的組合邏輯電路：有多個輸入的組合邏輯電路：有多個輸入端端N，1為有信號，為有信號，0為無信號為無信號（或相反）；多個輸出端（或相反）；多個輸出端n。兩者關(guān)系滿足兩者關(guān)系滿足2n = N。某一輸。某一輸入與它的編碼輸出是唯一對應(yīng)入與它的編碼輸出是唯一對應(yīng)關(guān)系。關(guān)系。4-2編碼器看作計(jì)算機(jī)配編碼器看作計(jì)算機(jī)配有的有的4個外部設(shè)備：聲卡個外部設(shè)備：聲卡（A0）、硬盤驅(qū)動器）、硬盤驅(qū)動器（A1）、鼠標(biāo)（）、鼠標(biāo)（A2

16、）、）、網(wǎng)卡（網(wǎng)卡（A3）作為輸入信）作為輸入信號，號，B0、B1作為編碼輸作為編碼輸出。邏輯表達(dá)式為：出。邏輯表達(dá)式為： B0 A2A0 A3A1 B1 A1A0 A3A24-2編碼器真值表編碼器真值表A3A2A1A0B1B00001000010010100101000112）優(yōu)先編碼器）優(yōu)先編碼器在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時(shí)輸入兩個以上的信號。不過在設(shè)在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時(shí)輸入兩個以上的信號。不過在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)將所有的輸入信號按優(yōu)先順序排隊(duì)，當(dāng)幾個輸入計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)將所有的輸入信號按優(yōu)先順序排隊(duì)，當(dāng)幾個輸入信號同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，只對其中優(yōu)先權(quán)最高的一個進(jìn)行編碼。信號同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，只對其中

17、優(yōu)先權(quán)最高的一個進(jìn)行編碼。A3優(yōu)先權(quán)最高，優(yōu)先權(quán)最高，A0優(yōu)先權(quán)優(yōu)先權(quán)最低。優(yōu)先排隊(duì)電路的邏最低。優(yōu)先排隊(duì)電路的邏輯表達(dá)式為：輯表達(dá)式為：AA0A1 A2 A3 CA2 A3 DA3 BA1 A2A3 4-2優(yōu)先編碼器真值表優(yōu)先編碼器真值表A3A2A1A0B1B0000100001x0101xx101xxx11單片機(jī)系統(tǒng)中常用的優(yōu)先編碼器電路單片機(jī)系統(tǒng)中常用的優(yōu)先編碼器電路功功 能能型型 號號說說 明明10 - 4優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器74HC147十進(jìn)制十進(jìn)制-二進(jìn)制編碼器二進(jìn)制編碼器8 - 3優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器74HC148八進(jìn)制八進(jìn)制-二進(jìn)制編碼器二進(jìn)制編碼器3狀態(tài)狀態(tài)8 - 3優(yōu)先編碼

18、器優(yōu)先編碼器74LS348八進(jìn)制八進(jìn)制-二進(jìn)制編碼器，三態(tài)輸二進(jìn)制編碼器，三態(tài)輸出，可接單片機(jī)數(shù)據(jù)總線出，可接單片機(jī)數(shù)據(jù)總線優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器74HC148演示演示n2. 譯碼器（譯碼器（DEC） 譯碼器是編碼器的逆過程，編碼器和譯碼器成對存在，譯碼器是編碼器的逆過程，編碼器和譯碼器成對存在，譯譯碼器也是多輸入、多輸出的組合邏輯電路，多個輸入端數(shù)碼器也是多輸入、多輸出的組合邏輯電路，多個輸入端數(shù)為為N，則輸出端數(shù)為，則輸出端數(shù)為n = 2N。 1）2 -4線譯碼器線譯碼器B0A0 A1 B1A0A1 B2A0A1 B3A0A1 對于任意組輸入編碼，僅有與對于任意組輸入編碼，僅有與該編碼相對應(yīng)

19、的一個輸出端輸該編碼相對應(yīng)的一個輸出端輸出為出為0，稱為譯中；其余所有，稱為譯中；其余所有輸出都為輸出都為1，稱為未譯中。，稱為未譯中。邏輯表達(dá)式為：邏輯表達(dá)式為：2-4線譯碼器真值表線譯碼器真值表A0A1B0B1B2B3000111011011101101111110當(dāng)編碼輸入當(dāng)編碼輸入A0 = 0, A1 = 0時(shí)時(shí), B0 = 0（有譯碼輸出），（有譯碼輸出），B1 = B2 = B3 = 1（無譯碼輸出）（無譯碼輸出）B0A0 A1 B1A0A1 B2A0A1 B3A0A1 2）3 -8線譯碼器（線譯碼器（74HC138）3個地址輸入端：個地址輸入端：A1、A2、A3；3個使能輸入端：

20、個使能輸入端：G1、G2、G3；8個輸出端：個輸出端：Y0Y7Y0ENA0 A1 A2 Y1ENA0A1 A2 Y2ENA0A1A2 Y3ENA0A1A2 Y4ENA0 A1A2 Y5ENA0A1A2 Y6ENA0A1A2 74HC138譯碼器輸出邏輯表達(dá)式為：譯碼器輸出邏輯表達(dá)式為： 使能輸入邏輯表達(dá)式為：使能輸入邏輯表達(dá)式為：當(dāng)當(dāng)EN = 1時(shí)譯碼器工作，時(shí)譯碼器工作，3-8線譯碼器有輸出線譯碼器有輸出（0 表示有譯碼輸出，表示有譯碼輸出，1表示表示無譯碼輸出）無譯碼輸出）ENG1G2G3 74HC138譯碼器譯碼器演示演示單片機(jī)系統(tǒng)中常用的譯碼（驅(qū)動）器電路單片機(jī)系統(tǒng)中常用的譯碼（驅(qū)動）

21、器電路功功 能能型型 號號說說 明明2-4譯碼器譯碼器74HC139雙重雙重3-8譯碼器譯碼器74HC1384-16譯碼器譯碼器74HC154BCD十進(jìn)制譯碼驅(qū)十進(jìn)制譯碼驅(qū)動器動器74LS145OC門輸出門輸出7段顯示譯碼驅(qū)動器段顯示譯碼驅(qū)動器74LS48二二-十進(jìn)制十進(jìn)制3. 數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器 n1）4選選1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器在數(shù)字系統(tǒng)的傳輸過程中，有時(shí)需要從多路輸入數(shù)據(jù)在數(shù)字系統(tǒng)的傳輸過程中，有時(shí)需要從多路輸入數(shù)據(jù)中選中某一路輸出，這時(shí)就要用到稱為數(shù)據(jù)選擇器中選中某一路輸出，這時(shí)就要用到稱為數(shù)據(jù)選擇器（MUX）的邏輯電路。）的邏輯電路。 4路輸入信號是路輸入信

22、號是D0、D1、D2和和D3，地址選擇端是地址選擇端是A和和B，輸出端是，輸出端是Y YABD0ABD1ABD2ABD3輸入信號中的哪一路送到輸出端，輸入信號中的哪一路送到輸出端，決定于決定于A和和B的狀態(tài)：的狀態(tài)：AB = 00, Y = D0，信號，信號D0到輸出端；到輸出端； AB = 10, Y = D1，信號，信號D1送到輸出端；送到輸出端； AB = 01, Y = D2，信號，信號D2送到輸出端；送到輸出端； AB = 11, Y = D3，信號，信號D3送到輸出端。送到輸出端。n2）數(shù)據(jù)分配器）數(shù)據(jù)分配器數(shù)據(jù)分配器也稱多路分配器，是一路輸入、多路輸出數(shù)據(jù)分配器也稱多路分配器，是

23、一路輸入、多路輸出的組合邏輯器件。的組合邏輯器件。 1-4數(shù)據(jù)分配器是指數(shù)據(jù)分配器是指1路路輸入、輸入、4路輸出的組合路輸出的組合邏輯電路邏輯電路 譯碼器也可以作為數(shù)據(jù)分配器使用，只要將譯譯碼器也可以作為數(shù)據(jù)分配器使用，只要將譯碼器的使能端連接數(shù)據(jù)輸入端即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分碼器的使能端連接數(shù)據(jù)輸入端即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分配器的功能。配器的功能。 用用3-8譯碼器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)譯碼器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)1-8分配器分配器 單片機(jī)系統(tǒng)中常用數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器單片機(jī)系統(tǒng)中常用數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器功 能型 號說 明16-1數(shù)據(jù)選擇器74HC1508-1數(shù)據(jù)選擇器74HC151有反相輸出8-1數(shù)據(jù)選擇器74HC1524-1數(shù)據(jù)選

24、擇器74HC153雙重4選12-1數(shù)據(jù)選擇器74HC257三態(tài)輸出2-4數(shù)據(jù)分配器74HC1552-4數(shù)據(jù)分配器74LS156OC門輸出4. 三態(tài)門與傳輸門三態(tài)門與傳輸門n1）總線：）總線： 總線（總線（BUS）是一組導(dǎo)線，是數(shù)據(jù)傳送的公共通）是一組導(dǎo)線，是數(shù)據(jù)傳送的公共通路。在總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)中，多個部件掛在總線路。在總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)中，多個部件掛在總線上，共享總線，多個部件分時(shí)使用總線，進(jìn)行部上，共享總線，多個部件分時(shí)使用總線，進(jìn)行部件間的數(shù)據(jù)傳送。所謂分時(shí)使用總線，就是在某件間的數(shù)據(jù)傳送。所謂分時(shí)使用總線，就是在某一時(shí)刻，只允許一組數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上，使相應(yīng)一時(shí)刻，只允許一組數(shù)據(jù)發(fā)送到總線

25、上，使相應(yīng)的部件接收總線上的數(shù)據(jù)。的部件接收總線上的數(shù)據(jù)。n2）特殊控制開關(guān)）特殊控制開關(guān) 三態(tài)門：三態(tài)門： 三態(tài)門是一種擴(kuò)展邏輯功能的輸出級，也是一種控制開關(guān)。三態(tài)門是一種擴(kuò)展邏輯功能的輸出級，也是一種控制開關(guān)。恒等門和非門真值表恒等門和非門真值表恒恒 等等 門門非非 門門ENAFENAF0000010110101x高阻高阻1x高阻高阻2.2.4 常用時(shí)序邏輯電路常用時(shí)序邏輯電路n1. 鎖存器鎖存器由若干個電平觸發(fā)的由若干個電平觸發(fā)的D觸發(fā)器構(gòu)成的一次能存儲觸發(fā)器構(gòu)成的一次能存儲多位二進(jìn)制代碼的時(shí)序邏輯電路，叫作鎖存器。多位二進(jìn)制代碼的時(shí)序邏輯電路，叫作鎖存器。鎖存器的工作特點(diǎn)為，數(shù)據(jù)信號有

26、效滯后于鎖存器的工作特點(diǎn)為，數(shù)據(jù)信號有效滯后于時(shí)鐘信號有效。這意味著時(shí)鐘信號先到，數(shù)時(shí)鐘信號有效。這意味著時(shí)鐘信號先到，數(shù)據(jù)信號后到。據(jù)信號后到。 74HC373/74HC573功能表功能表輸輸 出出 控控 制制GD輸輸 出出01110000 xQn1xx高阻高阻 8位鎖存器位鎖存器74HC373/74HC573 （圖中只畫出（圖中只畫出4位）位） n2. 寄存器寄存器由若干個正沿由若干個正沿D觸發(fā)器構(gòu)成的一次能存儲多位觸發(fā)器構(gòu)成的一次能存儲多位二進(jìn)制代碼的時(shí)序邏輯電路，叫作寄存器，也二進(jìn)制代碼的時(shí)序邏輯電路，叫作寄存器，也稱為數(shù)據(jù)觸發(fā)器。稱為數(shù)據(jù)觸發(fā)器。寄存器的工作特點(diǎn)為，時(shí)鐘信號有效滯后于

27、數(shù)寄存器的工作特點(diǎn)為，時(shí)鐘信號有效滯后于數(shù)據(jù)信號有效。這意味著數(shù)據(jù)信號先建立，時(shí)鐘據(jù)信號有效。這意味著數(shù)據(jù)信號先建立，時(shí)鐘信號后建立。在信號后建立。在CP上升沿時(shí)刻打入到觸發(fā)器。上升沿時(shí)刻打入到觸發(fā)器。 8位寄存器位寄存器74HC374/74HC574 （圖中只畫出（圖中只畫出4位）位） 74HC374/74HC574功能表功能表輸輸 出出 控控 制制CPD輸輸 出出0 110 0000 xQn1xx高阻高阻74HC374/74HC574寄存器時(shí)序圖寄存器時(shí)序圖單片機(jī)系統(tǒng)中常用的鎖存器和寄存器單片機(jī)系統(tǒng)中常用的鎖存器和寄存器功功 能能型型 號號觸發(fā)送觸發(fā)送數(shù)方式數(shù)方式備備 注注雙雙D型觸發(fā)器型

28、觸發(fā)器74HC74上升沿上升沿帶清帶清0端端4D型鎖存器型鎖存器74HC75高電平高電平6D型觸發(fā)器型觸發(fā)器74HC174上升沿上升沿帶清帶清0端端8D型觸發(fā)器型觸發(fā)器74HC273上升沿上升沿帶清帶清0端端8D型觸發(fā)器型觸發(fā)器74HC574上升沿上升沿8D型鎖存器型鎖存器74HC573高電平高電平2.3單片機(jī)系統(tǒng)中的常用存儲器電路存儲器電路單片機(jī)系統(tǒng)中的常用存儲器電路存儲器電路存儲器是用來存放數(shù)據(jù)的集成電路或介質(zhì)，常見的存儲器是用來存放數(shù)據(jù)的集成電路或介質(zhì)，常見的存儲器有半導(dǎo)體存儲器（存儲器有半導(dǎo)體存儲器（ROM、RAM）、光存儲器）、光存儲器（如（如CD、VCD、MO、MD、DVD）、磁介

29、質(zhì)存儲器）、磁介質(zhì)存儲器（如磁帶、磁盤、硬盤）等。存儲器是計(jì)算機(jī)極為（如磁帶、磁盤、硬盤）等。存儲器是計(jì)算機(jī)極為重要的組成部分，有了它計(jì)算機(jī)才具有存儲信息的重要的組成部分，有了它計(jì)算機(jī)才具有存儲信息的功能，使計(jì)算機(jī)可以脫離人的控制自動工作。單片功能，使計(jì)算機(jī)可以脫離人的控制自動工作。單片機(jī)系統(tǒng)中主要使用的存儲器是半導(dǎo)體存儲器，從使機(jī)系統(tǒng)中主要使用的存儲器是半導(dǎo)體存儲器，從使用功能上，可分為隨機(jī)存取存儲器（用功能上，可分為隨機(jī)存取存儲器（RAM）和只讀）和只讀存儲器（存儲器（ROM）兩類。）兩類。2.3.1 RAM存儲器存儲器RAM存儲器是指斷電時(shí)信息會丟失的存儲器，但存儲器是指斷電時(shí)信息會丟失

30、的存儲器，但是這種存儲器可以現(xiàn)場快速地修改信息，所以是這種存儲器可以現(xiàn)場快速地修改信息，所以RAM存儲器是可讀寫存儲器，一般都作為數(shù)據(jù)存存儲器是可讀寫存儲器，一般都作為數(shù)據(jù)存儲器使用，用來存放現(xiàn)場輸入的數(shù)據(jù)或者存放可儲器使用，用來存放現(xiàn)場輸入的數(shù)據(jù)或者存放可以更改的運(yùn)行程序和數(shù)據(jù)以更改的運(yùn)行程序和數(shù)據(jù) RAM存儲器分類：存儲器分類： 靜態(tài)讀寫存儲器（靜態(tài)讀寫存儲器（SRAM，Static RAM） 動態(tài)讀寫存儲器（動態(tài)讀寫存儲器（DRAM，Dynamic RAM） SRAM的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)1. 地址譯碼方式地址譯碼方式地址譯碼有兩種方式，一種是地址譯碼有兩種方式，一種是單譯碼方式單譯碼方式

31、，或稱為字結(jié)，或稱為字結(jié)構(gòu)方式，適用于小容量存儲器；另一種是構(gòu)方式，適用于小容量存儲器；另一種是雙譯碼方式雙譯碼方式，或稱為或稱為X-Y譯碼結(jié)構(gòu)。譯碼結(jié)構(gòu)。 1）單譯碼方式）單譯碼方式16字字4位單譯碼存儲器結(jié)構(gòu)位單譯碼存儲器結(jié)構(gòu)2）雙譯碼方式）雙譯碼方式雙譯碼結(jié)構(gòu)地址譯碼存儲器雙譯碼結(jié)構(gòu)地址譯碼存儲器2.讀寫控制電路讀寫控制電路在在RAM結(jié)構(gòu)中，讀出和寫入的數(shù)據(jù)線是公用的，為控制電結(jié)構(gòu)中，讀出和寫入的數(shù)據(jù)線是公用的，為控制電路中數(shù)據(jù)的流向，設(shè)立了專門的讀寫控制電路。路中數(shù)據(jù)的流向，設(shè)立了專門的讀寫控制電路。1）引腳圖）引腳圖3.靜態(tài)靜態(tài)RAM 622562）工作方式）工作方式方方 式式功功

32、能能001寫入寫入D0D7數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)寫入62256010讀出讀出讀讀62256數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)到D0D71xx未選中未選中D0D7輸出高阻態(tài)輸出高阻態(tài)CEWEOE3）連接使用方法）連接使用方法RAM 62256寫入、讀出數(shù)據(jù)演示 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM）的特點(diǎn)是：其內(nèi)容是預(yù)先寫入）的特點(diǎn)是：其內(nèi)容是預(yù)先寫入的而且一旦寫入，使用時(shí)就只能讀出不能改變，掉的而且一旦寫入，使用時(shí)就只能讀出不能改變，掉電時(shí)也不會丟失，電時(shí)也不會丟失，ROM器件還具有結(jié)構(gòu)簡單、信息器件還具有結(jié)構(gòu)簡單、信息度高、價(jià)格低、非易失性和可靠性高等特點(diǎn)。對度高、價(jià)格低、非易失性和可靠性高等特點(diǎn)。對ROM內(nèi)容的設(shè)定（寫入）稱為編

33、程。內(nèi)容的設(shè)定（寫入）稱為編程。 2.3.2 ROM存儲器存儲器ROM的分類：的分類：固定固定ROM可編程的可編程的PROM可擦可編程的可擦可編程的EPROM 按編程方式按編程方式 1、ROM的結(jié)構(gòu)與工作原理的結(jié)構(gòu)與工作原理ROM由存儲矩陣、地址譯碼器、讀放與選擇電路組成。由存儲矩陣、地址譯碼器、讀放與選擇電路組成。2、 ROM的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)表示法的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)表示法 D3A1A0A1A0 D2A1 A0A1A0A1A0D1A1A0A1A0A1A0 D0A1A0A1A0 3、可用紫外線擦除可編程只讀存儲器、可用紫外線擦除可編程只讀存儲器EPROMn1）引腳與接線）引腳與接線常用常用EPROMEPROM

34、主要技術(shù)特性主要技術(shù)特性參數(shù)參數(shù) 型號型號EPROM 2764EPROM 27128EPROM 27256容量（容量（B）81024161024321024引腳數(shù)引腳數(shù)282828最大維持電流最大維持電流(m mA)111最大工作電流最大工作電流(mA)303030存取時(shí)間存取時(shí)間(ns)100100100工作電壓工作電壓(V)555n2）編程操作）編程操作 EPROM在工廠提供的產(chǎn)品未被編程前，所在工廠提供的產(chǎn)品未被編程前，所有的位都是邏輯有的位都是邏輯1狀態(tài)，用戶根據(jù)需要使用狀態(tài)，用戶根據(jù)需要使用專用設(shè)備編程器把邏輯專用設(shè)備編程器把邏輯0狀態(tài)寫入到所希望狀態(tài)寫入到所希望的位中。的位中。 4

35、、閃速存儲器、閃速存儲器n閃速存儲器（閃速存儲器（Flash EEPROM）可以用來存放程序，）可以用來存放程序，但由于其讀寫方便，也可以像但由于其讀寫方便，也可以像RAM一樣存放經(jīng)常需一樣存放經(jīng)常需要修改的數(shù)據(jù)，所以又稱為要修改的數(shù)據(jù)，所以又稱為Flash Memory。 n下新一代閃速存儲器的特點(diǎn)及其功能。下新一代閃速存儲器的特點(diǎn)及其功能。1）低電壓在線編程，使用方便，可多次擦寫）低電壓在線編程，使用方便，可多次擦寫2）按塊）按塊/按扇區(qū)擦除，按字節(jié)編程按扇區(qū)擦除，按字節(jié)編程3）完善的數(shù)據(jù)保護(hù)功能）完善的數(shù)據(jù)保護(hù)功能2.4 電源電路電源電路 電源系統(tǒng)為整個系統(tǒng)提供能量，是整個系統(tǒng)工電源系統(tǒng)

36、為整個系統(tǒng)提供能量，是整個系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，具有極其重要的地位，但卻往往被忽略。作的基礎(chǔ)，具有極其重要的地位，但卻往往被忽略。如果電源系統(tǒng)處理得好，整個系統(tǒng)的故障往往減少了如果電源系統(tǒng)處理得好，整個系統(tǒng)的故障往往減少了一大半。一大半。電源供電模塊以電源穩(wěn)壓部分為主體，外圍輔助部分可電源供電模塊以電源穩(wěn)壓部分為主體，外圍輔助部分可包含過壓過流保護(hù)部分、電壓監(jiān)控部分以及其他部分等。包含過壓過流保護(hù)部分、電壓監(jiān)控部分以及其他部分等。本節(jié)介紹電源穩(wěn)壓部分，其他部分參考有關(guān)書籍。本節(jié)介紹電源穩(wěn)壓部分，其他部分參考有關(guān)書籍。2.4 電源電路電源電路電源供電模塊概述電源供電模塊概述電源供電模塊包括前級和末級部

37、分，如圖電源供電模塊包括前級和末級部分，如圖2.35所示。所示。圖2.35 電源供電模塊示意圖2.4 電源電路電源電路前級接單片機(jī)系統(tǒng)的主供電電源，可以是交流AC220V、設(shè)備電源、電池或電腦的USB電源之一， 末級的輸入接前級的輸出，末級由集成穩(wěn)壓電路組成，末級的輸入接前級的輸出，末級由集成穩(wěn)壓電路組成，末級集成穩(wěn)壓電路的作用就是在供電電源電壓波動和末級集成穩(wěn)壓電路的作用就是在供電電源電壓波動和負(fù)載變動時(shí)，其輸出的直流電壓不受影響。負(fù)載變動時(shí)，其輸出的直流電壓不受影響。 末級是本節(jié)討論重點(diǎn)末級是本節(jié)討論重點(diǎn)2.4 電源電路電源電路集成線性穩(wěn)壓電路集成線性穩(wěn)壓電路圖2.37 78/79系列固定

38、輸出典型應(yīng)用電路2.4 電源電路電源電路低壓差線性穩(wěn)壓電路低壓差線性穩(wěn)壓電路2.4 電源電路電源電路LM1117系列低壓差線性穩(wěn)壓電路系列低壓差線性穩(wěn)壓電路LM1117也是一款低壓差集成電路，可固定輸出電壓，也是一款低壓差集成電路，可固定輸出電壓，也可調(diào)節(jié)輸出電壓，輸出電壓范圍為也可調(diào)節(jié)輸出電壓，輸出電壓范圍為1.515 V，封裝，封裝形式和用法與形式和用法與LM1085基本相同，其不同點(diǎn)如下：基本相同，其不同點(diǎn)如下：輸出固定電壓值較多，電壓低，精度高。固定輸出集成輸出固定電壓值較多，電壓低，精度高。固定輸出集成電路有電路有LM1117-1.5、LM1117-1.8、LM1117-2.5、LM

39、1l17-2.85、LM1117-3、 LM1117-3.3、LM1117-3.5、LM1117-5。2.4 電源電路電源電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路采用線性穩(wěn)壓器件（如采用線性穩(wěn)壓器件（如78xx系列三端穩(wěn)壓器件）作為系列三端穩(wěn)壓器件）作為電壓調(diào)節(jié)和穩(wěn)壓器件，可將較高的直流電壓轉(zhuǎn)變電壓調(diào)節(jié)和穩(wěn)壓器件，可將較高的直流電壓轉(zhuǎn)變MCU所需的工作電壓。這種線性穩(wěn)壓電源的線性調(diào)整工作方所需的工作電壓。這種線性穩(wěn)壓電源的線性調(diào)整工作方式在工作中會有大的式在工作中會有大的“熱損失熱損失” 而開關(guān)電源調(diào)節(jié)器件則以完全導(dǎo)通或關(guān)斷的方式工作。而開關(guān)電源調(diào)節(jié)器件則以完全導(dǎo)通或關(guān)斷的方式工作。因此，工作時(shí)要么是

40、大電流流過低導(dǎo)通電壓的開關(guān)管、因此，工作時(shí)要么是大電流流過低導(dǎo)通電壓的開關(guān)管、要么是完全截止而無電流流過。因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源的要么是完全截止而無電流流過。因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源的功耗極低，功耗極低， 2.4 電源電路電源電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路圖圖2.40 LM2576構(gòu)成的基本穩(wěn)壓電路構(gòu)成的基本穩(wěn)壓電路 2.5 時(shí)鐘與復(fù)位電路時(shí)鐘與復(fù)位電路時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路單片機(jī)的處理器的工作是在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖控制下一單片機(jī)的處理器的工作是在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖控制下一拍一拍地進(jìn)行的，能產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖的電路稱為時(shí)鐘電拍一拍地進(jìn)行的，能產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖的電路稱為時(shí)鐘電路。對于同一系列、相同體系結(jié)構(gòu)的單片機(jī)處理器而路。對

41、于同一系列、相同體系結(jié)構(gòu)的單片機(jī)處理器而言，時(shí)鐘脈沖的頻率（相當(dāng)于言，時(shí)鐘脈沖的頻率（相當(dāng)于PC的主頻）越高，的主頻）越高，CPU的處理速度就越快。的處理速度就越快。2.5 時(shí)鐘與復(fù)位電路時(shí)鐘與復(fù)位電路內(nèi)部時(shí)鐘方式內(nèi)部時(shí)鐘方式該電路產(chǎn)生的時(shí)鐘信號的振蕩頻率就是晶振的固有該電路產(chǎn)生的時(shí)鐘信號的振蕩頻率就是晶振的固有頻率，用頻率，用fosc表示。表示。 2.5 時(shí)鐘與復(fù)位電路時(shí)鐘與復(fù)位電路外部時(shí)鐘方式外部時(shí)鐘方式外部時(shí)鐘方式電路接線外部時(shí)鐘方式電路接線2.5 時(shí)鐘與復(fù)位電路時(shí)鐘與復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)系統(tǒng)的初始化操作。單片機(jī)系統(tǒng)啟動運(yùn)復(fù)位是單片機(jī)系統(tǒng)的初始化操作。單片機(jī)系統(tǒng)啟動運(yùn)行時(shí)，都需要首先復(fù)位，其作用是使微處理器和系統(tǒng)行時(shí)，都需要首先復(fù)位，其作用是使微處理器和系統(tǒng)中其他部件處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)中其他部件處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。因而，復(fù)位是一個很重要的操作方式。開始工作。因而，復(fù)位是一個很重要的操作方式。單片機(jī)處理器芯片都有一個引腳為復(fù)