【大學課件】單片機及接口電路設計PPT

1、5.3 模擬多路開關5.2 A/D轉換及與單片機接口電路設計5.1 MCS-51單片機第5章 單片機及接口電路設計 5.6 ATmega128基礎實例5.5 AVR單片機開發(fā)工具(ATmega128)5.4 AVR單片機簡介(ATmega128)1ppt課件5.1 MCS-51單片機5.1.1 MCS-51單片機的引腳描述及片外總線結構圖5-1 MCS-51引腳圖（1）主電源引腳Vcc和Vss。（2）外接晶體引腳XTAL1和XTAL2。（3）控制與其它電源復用引腳RST/VPD、ALE/、和/VPP。（4）輸入/輸出(I/O)引腳、PO、P1、P2、P3(共32根)，其中， P3口(10腳17

2、腳) 還用于專門功能，是復用雙功能口。2ppt課件5.1.2 MCS-51片內(nèi)總體結構3ppt課件5.1.3 MCS-51單片機基本外圍電路 1. MCS-51單片機上電復位電路4ppt課件2MCS-51單片機時鐘電路5ppt課件3MCS-51單片機基本外圍電路圖5-6 MCS-51單片機基本外圍電路 6ppt課件圖5-7 MCS-51單片機輸入輸出控制基本電路工作例程如下：#include #include #define XTAL 11.0592Mzunsigned int x,y; void main(void) x=P0; y=x; P1=y; P0口作為輸入，檢測輸入電平高低，P1口

3、作為輸出，控制LED亮滅。其工作過程為，檢測P0口8個輸入電平，再將P0口檢測到的8個電平從P1口的8個引腳輸出。 7ppt課件5.1.4 MCS-51單片機看門狗電路(MAX6814) 隨著單片機技術的發(fā)展和制造工藝的日益成熟，單片機的應用領域不斷拓寬，但由于單片機自身的抗干擾能力較差，尤其是在一些條件比較惡劣、噪聲大的場合常會出現(xiàn)單片機因受外界干擾而導致死機的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不能正常工作。設置看門狗是防止單片機死機提高單片機系統(tǒng)抗干擾性的一種重要途徑。 MAX6814是低功耗看門狗電路，該器件通過監(jiān)視系統(tǒng)軟件代碼的運行錯誤提高系統(tǒng)的可靠性。 8ppt課件 (a)MAX6814芯片引腳圖 (b

4、) 電源上電和掉電時序圖 (c)看門狗工作時序圖圖5-8 看門狗電路(MAX6814)該器件通過監(jiān)視系統(tǒng)軟件代碼的運行錯誤提高系統(tǒng)的可靠性。當看門狗輸入檢測到一個瞬變沿WDI時，內(nèi)部看門狗定時器被清零并重新啟動，然后重新開始計時。如果看門狗定時器超過了看門狗超時周期(tWD=1.6s典型值)，低電平有效、推挽式看門狗輸出將被觸發(fā)并維持一個看門狗脈沖 （周期tPP=140ms最小值），向系統(tǒng)發(fā)出故障警報。 9ppt課件圖5-9 看門狗電路(MAX6814)在MCS-51單片機中的應用電路工作例程如下:#include #include #define XTAL 11.0592Mzunsigned

5、 int x, y, i; void main(void) for(;) x=P0; y=5; P17=0;/喂狗指令/ P17=1; 10ppt課件5.2 A/D轉換及與單片機接口電路設計傳感器變送器A/DCPU電量模 擬電壓量數(shù)字量圖 傳感器與微機的接口通道 模擬數(shù)字轉換電路稱為A/D轉換。AD571是10位逐次逼近式的單片集成A/D轉換芯片。AD571將D/A轉換電路、參考電壓、時鐘脈沖、比較器、逐次逼近寄存器及輸比緩沖器集成在一個芯片上，并有三態(tài)輸出，所以很容易與微處理器接口。 11ppt課件圖 模擬量以數(shù)字量的表示 12ppt課件A/D變換精度（分辨率）：1LSB A/D變換位數(shù)：8

6、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變換滿度（模擬輸入范圍）：05V，010V，-5+5V等。A/D變換時間： 從變換開始到變換結束的時間，各廠家采用的電路不同變換時間也不同。例1： 10位A/D變換器滿度05V，當VIN=2.3V時，變換值為多少？例2： 10位A/D變換器滿度-5+5V，當VIN=2.3V時，變換值為多少？ 13ppt課件14ppt課件AD571轉換器AN-IN：模擬電壓輸入端AN-GND：模擬地GND：電源地V-，V+： 工作電源電壓輸入端

7、（+15V，-15V）BIT1BIT10：十位數(shù)據(jù)輸出端BPLRof： 單極性輸入接地、雙極性輸入接高電平BL/CNV： 接高電平不轉換，接地啟動轉DRTrdy： 轉換結束時變?yōu)榈碗娖?轉換時間：15s40s，一般為25s15ppt課件AIN：模擬電壓輸入端AGND：模擬地GND：數(shù)字地V-，V+： 工作電源電壓輸入端（+15V，-15V）BIT1BIT10：十位數(shù)據(jù)輸出端BPLRof： 單極性輸入接地、雙極性輸入接高電平B/C（BLANK/CONVERT）： 接高電平不轉換，接地啟動轉DATrdy：轉換結束時變?yōu)榈碗娖睫D換時間：15s40s，一般為25s計算下列輸入電壓時的數(shù)字輸出值：AIN

8、=2.1V(單極性輸入)AIN=7.5V(單極性輸入)AIN=-3.5V(雙極性輸入)AIN=2.5V(雙極性輸入)AD571轉換器應用電路16ppt課件17ppt課件圖5-12 AD1674差分輸入雙極性A/D轉換單片機接口電路18ppt課件5.3 模擬多路開關圖5-13 多路傳感器模擬開關切換A/D轉換19ppt課件 在使用CD4051或其它同類工藝制作的器件時要注意的是，當只使用其中部分開關時，必須把其余不用的開關的控制端接到VDD或VSS，否則在懸空狀態(tài)下有可能受高壓靜電感應而擊穿，導致永久性損壞。20ppt課件表5-1多路模擬開關CD4051真值表輸入狀態(tài)通道號INH(禁止端)CBA

9、CD4051B00000000110010200113010040101501106011171XXX不接通 X：忽視21ppt課件5.4 AVR單片機簡介(ATmega128)5.4.1 ATmega128的結構和主要特點128KB的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash、4KB的EEPROM、53個通用I/0口線、32個通用工作寄存器、實時時鐘RTC、4個PWM功能的定時器/計數(shù)器(T/C)、兩個US-ART、兩線接口TWI、8通道10位ADC 、片內(nèi)看門狗、SPI串行端口、JTAG程序下載測試接口。22ppt課件5.4.2 ATmega128的封裝和引腳23ppt課件 端口A(PA7PA0)：8位雙向I

10、/O口 端口B(PB7PB0)：8位雙向I/O口 端口C(PC7PC0)：8位雙向l/O口 端口D(PD7PD0)：8位雙向l/O口 端口E(PE7PE0)：8位雙向l/O口 端口F(PF7PF0)： 8位雙向1/O口 端口G(PG4PG0): 5位雙向l/O口 RESET：復位輸入引腳。 XTAL1： 反向振蕩器放大器及片內(nèi)時鐘操作電路的輸入。 XTAL2：反向振蕩器放大器的輸出。 AVCC：AVCC為端口F以及ADC轉換器的電源 AREF：AREF為ADC的模擬基準輸入引腳。 PEN：PEN是SPI串行下載的使能引腳。24ppt課件5.4.3 ATmega128的I/O端口描述 端口A寄存

11、器 輸出PORTA、方向DDRA、輸入PINA位 7 6 5 4 3 2 1 0PORTA7PORTA6ORTA5PORTA4PORTA3PORTA2PORTA1PORTA0讀/寫 R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W復位值 0 0 0 0 0 0 0 0 位 7 6 5 4 3 2 1 0DDA7DDA6DDA5DDA4DDA3DDA2DDA1DDA0PINA7PINA6PINA5PINA4PINA3PINA2PINA1PINA0讀/寫 R R R R R R R R復位值 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A讀/寫 R/W R/W R/W

12、 R/W R/W R/W R/W R/W復位值 0 0 0 0 0 0 0 0 位 7 6 5 4 3 2 1 025ppt課件5.4.4 ATmega128端口的第2功能1.端口B的第2功能端口引腳第2功能PB7OC2/OC1C（1）（T/C2的輸出比較和PWM輸出，或是T/C1的輸出比較和PWM輸出C）PB6OC1B（T/C1的輸出比較和PWM輸出B）PB5OC1A（T/C1的輸出比較和PWM輸出A）PB4OC0（T/C0的輸出比較和PWM輸出）PB3MISO（SPI總線的主機的輸入/從機輸出信號）26ppt課件2.端口E的第2功能端口引腳第2功能PE7lNT7/IC3注（外部中斷7的輸入

13、引腳，或是T/C3輸入捕捉的觸發(fā)引腳）PE6INT7/T3注（外部中斷6的輸入引腳，或是T/C3的時鐘輸入）PE5lNT5/OC3C注(外部中斷5的輸入引腳，或是T/C3的輸出比較和PWM輸出C引腳)PE4lNT4/OC3B注(外部中斷4的輸入引腳，或是T/C3的輸出比較和PWM輸出B引腳)PE3AlNl/0C3A注（模擬比較器負輸大端，或是T/C3的輸出比較和PWM輸出A引腳)PE2AlN0/XCKO注(模擬比較器正輸入端，或是USARTO的外部輸入/輸出時鐘)PE1PDO/TXDO(編程數(shù)據(jù)輸出，或是USARTO的發(fā)送引腳)PE0PDl/RXD0（編程數(shù)據(jù)輸出，或是USARTO的接收引腳)

14、27ppt課件3.端口F的第2功能端口引腳第2功能PF7ADC7/TDI（ADC輸入通道7，或是JTAG測試數(shù)據(jù)輸入引腳)PF6ADC6/TDI（AD輸入通道6，或是JTAG測試數(shù)據(jù)輸入引腳)PF5ADC5/TMS（ADC輸入通道5，或是JTAG測試模式選擇引腳)PF4ADC4/TCK（ADC輸入通道4，或是JTAG測試時)PF3ADC3（ADC輸入通道3）PF2ADC2（ADC輸入通道2）PF1ADC1（ADC輸入通道1）PF0ADC3（ADC輸入通道0）28ppt課件5.4.5 ATmega128的時鐘系統(tǒng)圖5-18為AVR的主要時鐘系統(tǒng)及其分布1）CPU 時鐘-clkcpu 2）I/0時

15、鐘 - clkI/O 3）Flash時鐘 -clkflash 4）定時器時鐘-clkASY5）ADC時鐘-clk ADC 29ppt課件5.5 AVR單片機開發(fā)工具(ATmega128)30ppt課件31ppt課件5.6 ATmega128基礎實例5.5.1 發(fā)光二極管應用實驗 發(fā)光二極管，簡稱LED。日常生活中經(jīng)常看到有些電器帶有LED指示燈有節(jié)奏地閃動，通過這個LED指示燈可以了解系統(tǒng)的工作狀態(tài)。 介紹發(fā)光二極管的器件原理和與單片機之間的應用，了解如何通過單片機的I/O口來控制發(fā)光管的亮滅。本實例以PA口控制8個發(fā)光二極管為例說明其應用方法。 LED電壓一般是0.8V；而工作電流則一般在2

16、30mA之間。 為了確定LED上限流串接電阻的大小，假設系統(tǒng)供電為5V，LED上串接的電阻是1k如果此時LED上的電壓是0.8V，那么此時通過LED的電流則為(5V-0.8V)/1000=4.2mA。如果需要提高亮度，一般將電流控制在10mA左右，則此時電阻應該選擇(5V-0.8V)/10mA=420,所以串聯(lián)電阻可以選擇470。 32ppt課件圖5-29 LED發(fā)光管應用電路33ppt課件#include#includeVoid delay(void) Unsigned int k； For(k=0；k5000；k + +)； Void main (void) DDRA=Oxff； PORT

17、A=Oxff； While(1) PORTA=0 x00； /PA0 全亮 Delay( )； /延時 PORTA=0 xff； /PA0 全滅 Delay( )； /延時 工作程序 34ppt課件5.5.2 鍵盤電路應用實例 按鍵是單片機系統(tǒng)中常用的信息輸入部件，同時也是人機對話中不可缺少的輸入設備。在和單片機構成系統(tǒng)的時候，按鍵通常有兩種接法，一種叫獨立式按鍵，另外一種叫行列式或掃描式按鍵。 本實例利用獨立按鍵來獨立演示鍵盤電路的工作原理，用一個按鍵來控制一個LED燈的亮滅。Ki(i=1-4)按鍵按下時LEDi(i=0-3)亮；Ki(i=1-4)抬起時LEDi(i=0-3)滅。35ppt課件圖5-30 按鍵實驗原理圖36ppt課件工作程序#include#includeVoid port init(void) DDRA=0XFF； PORTA=0XFF； DDRE=0X00；Void main (void) Port init( )； While(1) If(PINE&0&10 = =0) /檢測PE4是否有