單片機原理及應用(胡乾斌)第十一章

單片機原理及應用(胡乾斌)第十一章CATALOGUE目錄第十一章概述單片機系統(tǒng)擴展技術(shù)并行I/O口擴展技術(shù)串行通信及接口技術(shù)A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù)中斷與定時/計數(shù)器應用人機交互設備接口技術(shù)第十一章概述CATALOGUE01掌握單片機的基本概念和原理，包括單片機的組成、工作原理、指令系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)等。了解單片機的應用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢，如智能家居、工業(yè)自動化、物聯(lián)網(wǎng)等。掌握單片機的編程語言和開發(fā)工具，如匯編語言、C語言、Keil等。能夠進行簡單的單片機應用設計，如LED閃爍、數(shù)碼管顯示等。01020304章節(jié)內(nèi)容與目標一種集成在單個芯片上的微型計算機，具有微處理器、存儲器、輸入輸出接口等功能。單片機用于編寫、調(diào)試和燒錄單片機程序的軟件工具，如Keil、IAR等。開發(fā)工具單片機執(zhí)行各種操作的命令集合，包括數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)運算、邏輯運算、控制轉(zhuǎn)移等指令。指令系統(tǒng)單片機處理外部或內(nèi)部異步事件的一種機制，用于實現(xiàn)實時響應和多任務處理。中斷系統(tǒng)用于編寫單片機程序的語言，常用的有匯編語言和高級語言如C語言。編程語言0201030405關(guān)鍵概念與知識點單片機系統(tǒng)擴展技術(shù)CATALOGUE02通過并行接口與單片機連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸和處理。并行擴展法串行擴展法中斷擴展法利用串行通信協(xié)議，通過串行接口與單片機連接，實現(xiàn)遠距離數(shù)據(jù)傳輸。通過外部中斷方式，將外部設備或電路與單片機連接，實現(xiàn)實時響應和處理。030201系統(tǒng)擴展方法用于擴展單片機的程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器，如6264、62256等。RAM芯片用于擴展單片機的程序存儲器，可實現(xiàn)程序的固化，如2764、27128等。EPROM芯片具有可擦寫功能，用于擴展單片機的數(shù)據(jù)存儲器或?qū)崿F(xiàn)掉電數(shù)據(jù)保存，如2816、2864等。EEPROM芯片用于擴展單片機的I/O端口數(shù)量或?qū)崿F(xiàn)特殊功能的I/O操作，如8255、8155等。I/O接口芯片典型芯片介紹利用RAM芯片擴展數(shù)據(jù)存儲器的實例通過地址譯碼器將RAM芯片與單片機的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲器的擴展。利用EPROM芯片擴展程序存儲器的實例將EPROM芯片與單片機的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線連接，通過編程器將程序?qū)懭隕PROM芯片，實現(xiàn)程序存儲器的擴展。利用I/O接口芯片擴展I/O端口的實例將I/O接口芯片與單片機的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線連接，通過對I/O接口芯片編程，實現(xiàn)I/O端口的擴展和特殊功能的I/O操作。擴展實例分析并行I/O口擴展技術(shù)CATALOGUE03并行I/O口是指微處理器與外部設備之間通過并行方式進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌?。并行I/O口定義數(shù)據(jù)傳輸速率快，適用于需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊?。并行I/O口特點根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式的不同，可分為單向并行I/O口和雙向并行I/O口。并行I/O口分類并行I/O口概述

8255可編程并行I/O口擴展8255芯片介紹8255是一款可編程的并行I/O接口芯片，具有3個8位的并行I/O口，可通過編程實現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)傳輸和控制功能。8255工作原理8255芯片內(nèi)部包含控制寄存器、數(shù)據(jù)寄存器和狀態(tài)寄存器，通過微處理器對8255芯片進行編程，可實現(xiàn)對并行I/O口的讀寫操作。8255應用實例8255芯片可應用于打印機接口、鍵盤接口、LED顯示接口等場合。8155是一款與8255類似的并行I/O接口芯片，具有2個8位的并行I/O口和1個6位的并行I/O口，可通過編程實現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)傳輸和控制功能。8155芯片介紹8237是一款DMA（直接內(nèi)存訪問）控制器芯片，具有4個并行的DMA通道，可實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。8237芯片介紹除了8255、8155和8237之外，還有其他一些并行I/O口芯片，如8279、82C55等，它們具有不同的功能和特點，可根據(jù)實際需求進行選擇和應用。其他并行I/O口芯片其他并行I/O口芯片擴展串行通信及接口技術(shù)CATALOGUE04串行通信是一種數(shù)據(jù)傳輸方式，數(shù)據(jù)在傳輸過程中按位（bit）進行傳送，與并行通信相比，具有使用傳輸線少、成本低的特點。串行通信定義根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方向，串行通信可分為單工、半雙工和全雙工三種方式。串行通信分類為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和可靠性，串行通信需要遵循一定的協(xié)議，包括起始位、數(shù)據(jù)位、校驗位和停止位等。串行通信協(xié)議串行通信基本概念123RS-232C是一種常用的串行通信接口標準，定義了數(shù)據(jù)終端設備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設備（DCE）之間的接口規(guī)范。RS-232C標準概述RS-232C采用負邏輯電平，即邏輯“1”對應-3V～-15V電平，邏輯“0”對應+3V～+15V電平。RS-232C信號電平在計算機串行通信、調(diào)制解調(diào)器、打印機等設備中廣泛應用。RS-232C應用實例RS-232C標準及應用I2C總線技術(shù)I2C（Inter-IntegratedCircuit）總線是由Philips公司開發(fā)的一種簡單、雙向二線制同步串行總線，具有多主機、仲裁和廣播等功能。SPI總線技術(shù)SPI（SerialPeripheralInterface）是一種同步串行外設接口規(guī)范，采用主從模式進行通信，具有高速、全雙工和簡單易用的特點。其他串行總線技術(shù)除了SPI和I2C外，還有UART、USB等串行總線技術(shù)，在各自的應用領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。SPI、I2C等串行總線技術(shù)A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù)CATALOGUE05A/D轉(zhuǎn)換原理及常用芯片介紹將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，主要包括采樣、保持、量化和編碼四個步驟。8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，具有8路模擬輸入端，可處理8位數(shù)字量。12位串行A/D轉(zhuǎn)換器，具有11個模擬輸入端和1個內(nèi)部自測試輸入端。24位高精度A/D轉(zhuǎn)換器，適用于高精度測量和控制系統(tǒng)。A/D轉(zhuǎn)換原理ADC0809TLC2543ADS1256D/A轉(zhuǎn)換原理DAC0832TLC5615AD574AD/A轉(zhuǎn)換原理及常用芯片介紹01020304將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，主要包括解碼、數(shù)模轉(zhuǎn)換、運算放大和濾波等步驟。8位并行D/A轉(zhuǎn)換器，具有雙緩沖、單緩沖和直通三種工作方式。10位串行D/A轉(zhuǎn)換器，具有低功耗、高精度和低溫漂等特點。12位高精度D/A轉(zhuǎn)換器，具有內(nèi)部參考電壓源和可編程的電流輸出功能。03A/D和D/A轉(zhuǎn)換綜合應用實例結(jié)合具體應用場景，介紹A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口的綜合應用方法，如溫度測量、壓力控制等。01A/D轉(zhuǎn)換接口設計實例以ADC0809為例，介紹其與單片機的接口電路設計和軟件編程方法。02D/A轉(zhuǎn)換接口設計實例以DAC0832為例，介紹其與單片機的接口電路設計和軟件編程方法。A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口設計實例中斷與定時/計數(shù)器應用CATALOGUE06中斷定義：中斷是指CPU在執(zhí)行程序過程中，由于某種原因需要暫時停止當前程序執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行另一段特殊程序（中斷服務程序），待中斷服務程序執(zhí)行完畢后，再自動返回原程序繼續(xù)執(zhí)行的過程。中斷基本概念及處理過程中斷源引起中斷發(fā)生的各種事件或原因稱為中斷源。中斷向量中斷服務程序的入口地址稱為中斷向量。中斷處理過程包括中斷響應、中斷處理和中斷返回三個階段。在中斷響應階段，CPU保存現(xiàn)場信息，轉(zhuǎn)入中斷服務程序；在中斷處理階段，執(zhí)行中斷服務程序；在中斷返回階段，恢復現(xiàn)場信息，返回原程序繼續(xù)執(zhí)行。中斷基本概念及處理過程定時/計數(shù)器基本概念01定時/計數(shù)器是單片機內(nèi)部的一種特殊功能部件，可用于實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。定時/計數(shù)器工作原理02定時/計數(shù)器通過對內(nèi)部時鐘信號或外部輸入信號進行計數(shù)來實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。當計數(shù)器的計數(shù)值達到設定值時，會產(chǎn)生一個中斷請求信號，觸發(fā)相應的中斷服務程序。定時/計數(shù)器編程方法03包括初始化定時/計數(shù)器、設置計數(shù)初值、啟動定時/計數(shù)器和處理定時/計數(shù)器中斷等步驟。具體實現(xiàn)方法因單片機型號和編程語言而異。定時/計數(shù)器工作原理及編程方法中斷與定時/計數(shù)器綜合應用實例利用定時器實現(xiàn)精確延時。通過配置定時器初值和啟動定時器，可以實現(xiàn)精確的延時功能，用于控制程序的執(zhí)行時間。實例二利用外部中斷實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集。通過配置外部中斷觸發(fā)方式和中斷服務程序，可以實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集和處理功能，用于監(jiān)測外部信號的變化并作出相應處理。實例三利用定時器和中斷實現(xiàn)多任務調(diào)度。通過配置多個定時器和相應的中斷服務程序，可以實現(xiàn)多任務調(diào)度功能，用于同時處理多個任務并提高系統(tǒng)的實時性能。實例一人機交互設備接口技術(shù)CATALOGUE07鍵盤工作原理介紹鍵盤的基本工作原理，包括按鍵開關(guān)的通斷、行列掃描等。鍵盤接口電路詳細闡述鍵盤接口電路的設計，包括與單片機的連接方式、接口芯片的選擇等。鍵盤輸入程序設計提供鍵盤輸入程序設計的思路和方法，包括按鍵識別、鍵值編碼等。鍵盤接口設計簡要介紹常見的顯示器件，如LED、LCD等。顯示器件概述詳細闡述顯示接口電路的設計，包括與單片機的連接方式、顯示驅(qū)動芯片的選擇等。顯示