最新单片机的常见输入输出电路介绍
单片机的常见输入输出电路介绍
引言
传统电气设备采用的各种控制信号，必须转换到与单片机输入/输出口相匹配的数字信号。用户设备须输入到单片机的各种控制信号，如限位开关，操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器输出的开关量等，通过输入电路转换成单片机能够接收和处理的信号。输出电路则应将单片机送出的弱电控制信号转换、放大到现场需要的强输出信号，以驱动功率管、电磁阀和继电器、接触器、电动机等被控制设备的执行元件，能方便实际控制系统使用。
1 输入电路设计
一般输入信号最终会以开关形式输入到单片机中，以工程经验来看，开关输入的控制指令有效状态采用低电平比采用高电平效果要好得多，。其中，D1为保护二极管，反向电压
≥50V。
为了防止外界尖峰干扰和静电影响损坏输入引脚，可以在输入端增加防脉冲的二极管，形成电阻双向保护电路，。二极管D1、D2、D3的正向导通压降UF≈0.7 V，反向击穿电压UBR≈30 V，无论输入端出现何种极性的破坏电压，保护电路都能把浚电压的幅度限制在输入端所能承受的范围之内。即：VI～VCC出现正脉冲时，D1正向导通; V1～VCC 出现负脉冲时，D2反向击穿;VI与地之间出现正脉冲时，D2反向击穿;V1与地之间出现负脉冲时，D3正向导通，二极管起钳位保护作用。缓冲电阻RS约为1.5～2.5kΩ，与输入电容C构成积分电路，对外界感应电压延迟一段时间。若干扰电压的存在时间小于t，则输入端承受的有效电压将远低于其幅度;若时间较长，则D1导通。电流在RS上形成一定的压降，从而减小输入电压值。
此外，一种常用的输入方式是采用光耦隔离电路。，R为输入限流电阻，使光耦中的发光二极管电流限制在10～20 mA。输入端靠光信号耦合，在电气上做到了完全隔离。同时，发光二极管的正向阻抗值较低，而外界干扰源的内阻一般较高，根据分压原理，干扰源能馈送到输入端的干扰噪声很小，不会产生地线干扰或其他串扰，增强了电路的抗干扰能力。
在满足功能的前提下，提高单片机输入端可靠性最简单的方案是：在输入端与地之间并联一只电容来吸收干扰脉冲，或串联一只金属薄膜电阻来限制流入端口的峰值电流。
2 输出电路设计
单片机输出端口受驱动能力的限制，一般情况下均需专用的接口芯片。其输出虽因控制对象的不同而千差万别，但一般情况下均满足对输出电压、电流、开关频率、波形上升下降速率和隔离抗干扰的要求。在此讨论几种典型的单片机输出端到功率端的电路实现方法。
2.1 直接耦合
在采用直接耦合的输出电路中，要避免出现图5所示的电路。
T1截止、T2导通期间，为了对T2提供足够的基极电流，R2的阻值必须很小。因为T2处于射极跟随器方式工作，因此为了减少T2损耗，必须将集射间电压降控制在较小范围内。这样集基间电压也很小，电阻R2阻值很小才能提供足够的基极电流。R2阻值过大，会大幅
度增加T2压降，引起T2发热严重。而在L2 截止期间，T1必须导通，高压+15 V全部降在电阻R2上，产生很大的电流，显然是不合理的。另外，T1的导通将使单片机高电平输出被拉低至接近地电位，引起输出端不稳定。T2基极被T1拉到地电位，若其后接的是感性负载，由于绕组反电势的作用，T2的发射极可能存在高电平，容易引起T2管基射结反向击穿。
图6为一直接耦合输出电路，由T1和T2组成耦合电路来推动T3。T1导通时，在R3、R4的串联电路中产生电流，在R3上的分压大于T2晶体管的基射结压降，促使T2导通，T2提供了功率管T3的基极电流，使T3变为导通状态。当T1输入为低电平时，T1截止，R3上压降为零，T2截止，最终T3截止。R5的作用在于：一方面作为T2集电极的一个负载，另一方面T2截止时，T3基极所储存的电荷可以通过电阻R3迅速释放，加快T3的截止速度，有利于减小损耗。
2.2 TTL或CMOS器件耦合
若单片机通过TTL或CMOS芯片输出，一般均采用集电极开路的器件，。集电极开路器件通过集电极负载电阻R1接至+15 V电源，提升了驱动电压。但要注意的是，这种电路的开关速度低，若用其直接驱动功率管，则当后续电路具有电感性负载时，由于功率管的相位关系，会影响波形上升时间，造成功率管动态损耗增大。
为了改善开关速度，可采用2种改进形式输出电路，。图7(b)是能快速开通的改进电路，当TTL输出高电平时，输出点通过晶体管T1获得电压和电流，充电能力提高，从而加快开通速度，同时也降低了集电极开路TTL器件上的功耗。图7(c)为推挽式的改进电路，采用这种电路不但可提高开通时的速度，而且也可提高关断时的速度。输出晶体管T1是作为射极跟随器工作的，不会出现饱和，因而不影响输出开关频率。
2.3 脉冲变压器耦合
脉冲变压器是典型的电磁隔离元件，单片机输出的开关信号转换成一种频率很高的载波信号，经脉冲变压器耦合到输出级。由于脉冲变压器原、副边线圈间没有电路连接，所以输出是电平浮动的信号，可以直接与功率管等强电元件耦合，。
这种电路必须有一个脉冲源，脉冲源的频率是载波频率，应至少比单片机输出频率高10倍以上。脉冲源的输出脉冲送人控制门G，单片机输出信号由另一端输入G 门。当单片机输出高电平时，G门打开，输出脉冲进入变压器，变压器的副线圈输出与原边相同频率的脉冲，通过二报管D1、D2检波后经滤波还原成开关信号，送入功率管。当单片机输出低电平时，G 门关闭，脉冲源不能通过G门进入变压器，变压器无输出。
这里，变压器既传递信号，又传送能量，提高了脉冲源的频率，有利于减轻变压器的体重。由于变压器可通过调整电感量、原副边匝数等来适应不同推动功率的要求，所以应用起来比较灵活。更重要的是，变压器原副边线圈之闯没有电的联系，副线圈输出信号可以跟随功率元件的电压而浮动，不受其电源大小的影响。
当单片机输出较高频率的脉冲信号时，可以不采用脉冲源和G门，对变压器原副边电路作适当调整即可。
2.4 光电耦合
光电耦合可以传输线性信号，也可以传输开关信号，在输出级应用时主要用来传递开关信号。，单片机输出控制信号经缓冲器7407放大后送入光耦。R2为光耦输出晶体管的负载电阻，它的选取应保证：在光耦导通时，其输出晶体管可靠饱和;而在光耦截止时，Tl可靠饱和。但由于光耦响应速度慢使开关延迟时间加长，限制了其使用频率。
结语
上述几种输入/输出电路通过广泛的应用表明.其对合理、可靠地实现单片机电气控制系统具有较高的工程实用价值。
第二章传感器概述
1、传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
2、传感器是由敏感原件和转换原件组成
3、两种分类方法：一种是按被测参数分类，一种是按传感器工作原理分类
4、传感器的基本特性可分为静态特性和动态特性
5、静态特性是指被测量的值处于稳定状态时输入与输出的关系。主要指标有灵敏度、线性度、迟滞、重复性和漂移等。
6、灵敏度是输出量增量ΔY与引起输出量增量ΔY的相应输入量增量ΔX之比。用S表示即S=ΔY\ΔX。
7、线性度是指传感器的输入与输出之间数量关系的线性程度。也叫非线性误差用γL
表示即γL=
8、传感器在相同工作条件下输入量由小到大（正量程）及由大到小（反量程）变化期间输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。迟滞误差用
9、重复性是指传感器在相同的工作条件下输入量按同一方向做全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。最大重复差值
10、漂移是指输入量不变的情况下传感器输出量随着时间变化。产生漂移的原因有两个一是传感器自身结构参数一是周围环境。温度漂移的计算
第三章应变式传感器
1、电阻应变式传感器是以电阻应变片为转换原件的传感器。
2、工作原理是基于电阻应变效应，即导体在外界作用下产生机械变形（拉伸或压缩）是，其电阻值相应发生变化（应变效应）。
3、电阻应变片分为丝式电阻应变片和箔式电阻应变片。
4、电阻在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为变形，而去掉外力后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为弹性变形。具有弹性变形特性的物体称为弹性原件。
5、应变片的电阻值是指应变片没有粘贴且未受应变时，在室温下测定的电阻值即初始电阻值。
6、将直的电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，但应变状态不同，应变片敏感栅的电阻变化减小，因而其灵敏系数K较整长电阻丝的灵敏系数K0小，这种现象称为应变片的横向效应。为了减少横向效应产生的测量误差，现在一半多采用箔式应变片。
7、应变片温度误差：由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差。产生的主要因素有以下两个方面：一是电阻温度系数的影响，一是试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。
8、电阻应变片的温度补偿方法：1）线路补偿法2）应变片的自补法9***电阻应变片的测量电路
10、压阻效应是指在一块半导体的某一轴向施加一定的压力时，其电阻值产生变化现象，
第四章电感式传感器
1、利用电磁感应原理将被测非电量如、位移、压力、流量、振动等转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出，这种装置称为电感式传感器。
2、零点残余电压：传感器在零点位移时的输出电压。产生原因主要有以下两点一是由于两电感线圈的电气参数及导磁体几何尺寸不完全对称，因此在两电感线圈上的电压幅值和相位不同，从而形成了零点残余电压的基波分量。一是由于传感器导磁材料磁化曲线的非线性（如铁磁饱和，磁滞损耗）使得激励电流与磁通波形不一致，从而形成了零点残余电压的高次谐波分量。为减小电感式传感器的零点残余电压，可以采取以下措施1）在设计和工艺上，力求做到磁路对称，铁芯材料均匀；要经过热处理以除去机械应力和改善磁性；两线圈毕恭毕敬绕制要均匀，力求几何尺寸与电气特性保持一致。2）在电路上进行补偿。
3、把被测的非电量变化转化为线圈互感变化的传感器称为互感式传感器。这种传感器
是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组用差动形式连接，故称差动变压器式传感器。差动变压器结构形式较多，有变隙式，变面积式和螺线管式等等，
4、差动式变压器传感器的测量电路1）差动整流电路2）相敏检波电路（用来区分大小方向）
5、根据法拉第电磁感应定律，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈旋涡状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流传感器。电涡流传感器可分为高频反射式和低频透射式两类。
6、电涡流径向形成范围大约在传感器线圈外半径的1.8～2.5倍范围内，且分布不均匀。
7、所谓贯穿深度是指把电涡流强度减小到表面强度的1\e处的表面厚度。
8、电涡流传感器的测量电路1）调频式电路2）调幅式电路
第五章电容式传感器
1、电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容量变化的一种传感器。可分为1）变极距型电容传感器2）变面积型电容式传感器3）变介质型电容式传感器。
2、电容传感器做成差动式之后，灵敏度增加了一倍，而非线性误差则大大降低了。
第六章压电式传感器
1、压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的压电效应，是一种典型的有源传感器。通过材料受力作用变形时，其表面会有电荷产生面实现非电量测量。
2、某些电介质同学录沿着一定方向对其施力而使它变形时内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上便产生符号相反的电荷同学录外力去掉后，又重新恢复到不带电的状态，这种现象称压电效应。当作用力方向改变时，电荷的极性也随之改变。有时人们把这种机械能转换为电能的现象，称为“正压电效应”。相反，当在电介质极化方向施加电场，这些电介质也会产生几何变形，这种现象称为“逆压电效应”
3、压电材料分为两大类：压电晶体和压电陶瓷。主要特性参数有1）压电常数：是衡量压电效应强弱的参数，它直接关系到压电输出灵敏度。2）居里点温度：它是指压电材料开始丧失压电特性的温度。
4、纵向轴Z称为光轴，经过六面体棱线并垂直于光轴的X轴称为电轴，与X 和Z 轴同时垂直的轴Y称为机械轴。通常批把沿电轴方向作用下产生的电荷的压电效应称为“纵向压电效应”。而把沿机械轴Y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。
5、压电陶瓷要先极化再应用。
6、压电式传感器的测量电路有1）电压放大电路（阻抗变换器）2)电荷放大器。
7、了解压电式加速度传感器。工作原理：当加速度传感器和被告测物一起受到冲击振动时，压电元件受质量块惯性力的作用，根据牛顿第二定律，此时惯性力是加速度的函数，即F=ma 式中F—质量块产生的惯性力，m—质量块的质量；a—加速度；此时惯性力F作用于压电元件上，因而产生电荷Q，当传感器选定后,m 为常数，则传感器输出电荷为
q=d1 1F=d1 1ma 与加速度a成正比。因此，测得加速度传感器输出设备的电荷便可知加速度的大小。
第七章磁电式传感器
1、磁电式传感器是通过磁电作用将被测量转换成电信号的一种传感器。磁电传感器有磁电感应式传感器，霍尔式传感器等。
2、磁电式传感器的结构有两种：变磁通式和恒磁通式。变磁通式传感器又可分为开磁路变磁通式（线圈、磁铁静止不动，）和闭磁路变磁通式传感器。
3、磁电式传感器的基本特性有非线性误差和温度误差
4、置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流体上垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种现象称霍尔效应。
5、
单片机常用模块电路大全
单片机常用模块电路大全 1. 双路232通信电路：3线连接方式，对应的是母头，工作电压5V，可以使用MAX202或MAX232。 2. 三极管串口通信：本电路是用三极管搭的，电路简单，成本低，但是问题，一般在低波特率下是非常好的。 3. 单路232通信电路：三线方式，与上面的三级管搭的完全等效。 4. USB转232电路：采用的是PL2303HX,价格便宜，稳定性还不错。 5. SP706S复位电路：带看门狗和手动复位，价格便宜（美信的贵很多），R4为调试用，调试完后焊接好R4。 卡模块电路（带锁）：本电路与SD卡的封装有关，注意与封装对应。此电路可以通过端口控制SD卡的电源，比较完善，可以用于5V和。但是要注意，有些器件的使用，5V和是不一样的。 液晶模块（ST7920）：本电路是常见的12864电路，价格便宜，带中文字库。可以通过PSB端口的电平来设置其工作在串口模式还是并行模式，带背光控制功能。
字符液晶模块(KS0066)：最常用的字符液晶模块，只能显示数字和字符，可4位或8位控制，带背光功能。 9.全双工RS485电路（带保护功能）：带有保护功能，全双工4线通信模式，适合远距离通信用。 半双工通信模块：可以通过选择端口选择数据的传输方向，带保护功率。此模块只能工作在5V. 11. ARM JTAG仿真接口电路：比较完善，可以应用在常规的ARM芯片下，具有有自动下载功能，可以用JLINK或ULINK. 电源模块：这个电路比较简单，如果用直插可以达到，如果用贴片的可以到达1A。 电源模块：可以到达800mA，价格非常便宜，也有相应的的芯片，可以直接替换。 常用开关电源电路 buck电源电路。 14.最常用的开关电源：
单片机输入输出IO扩展
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哈尔滨理工大学--单片机课程设计-程序+电路
《单片机原理及接口技术》课程设计报告 设计题目 班级 姓名 学号 指导教师 单片机课程设计任务书
题目：基于单片机的温度数据采集系统设计 一．设计要求 1．被测量温度范围：0~500℃，温度分辨率为0.5℃。 2．被测温度点：4个，每2秒测量一次。 3．显示器要求：通道号1位，温度4位（精度到小数点后一位）。 显示方式为定点显示和轮流显示。 4．键盘要求： （1）定点显示设定；（2）轮流显示设定；（3）其他功能键。 二．设计内容 1．单片机及电源管理模块设计。 单片机可选用AT89S51及其兼容系列，电源管理模块要实现高精密稳压输出，为单片机及A/D转换器供电。 2．传感器及放大器设计。 传感器可以选用镍铬—镍硅热电偶（分度号K），放大器要实现热电偶输出的mV级信号到A/D输入V级信号放大。 3．多路转换开关及A/D转换器设计。 多路开关可以选用CD4052，A/D可选用MC14433等。 4．显示器设计。 可以选用LED显示或LCD显示。 5．键盘电路设计。 实现定点显示按键；轮流显示按键；其他功能键。 6．系统软件设计。 系统初始化模块，键盘扫描模块，显示模块，数据采集模块，标度变换模块等。三．设计报告要求 设计报告应按以下格式书写： （1）封面； （2）设计任务书； （3）目录； （4）正文； （5）参考文献。 其中正文应包含以下内容： （1）系统总体功能及技术指标描述； （2）各模块电路原理描述； （3）系统各部分电路图及总体电路图（用PROTEL绘制）； （4）软件流程图及软件清单； （5）设计总结及体会。 四、参考资料 1、李全利，单片机原理及接口技术，高等教育出版社，2004 2、于永，51单片机常用模块与综合系统设计实例精讲，电子工业出版社，2007 引言
电子元件知识单片机
电子元件知识单片机 一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等，要设计合适的接口电路。系统的扩展和配置应遵循以下原则：＃1、尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。＃2、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发。＃3、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响，考虑原则是：软件能实现的功能尽可能由软件实殃，以简化硬件结构。但必须注意，由软件实现的硬件功能，一般响应时间比硬件实现长，且占用CPU时间。＃4、系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时，系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。＃5、可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分，它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。＃6、单片机外围电路较多时，必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时，系统工作不可靠，可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。＃7、尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器件越多，器件之间相互干扰也越强，功耗也增大，也不可避免地降低了系统的稳定性。随着单片机片内集成的功能越来越强，真正的片上系统SoC已经可以实现，如ST公司新近推出的μPSD32××系列产品在一块芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存储器、SRAM、A/D、I/O、两个串口、看门狗、上电复位电路等等。单片机系统硬件抗干扰常用方法实践影响单片机系统可靠安全运行的主要因素主要来自系统内部和外部的各种电气干扰，并受系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺影响。这些都构成单片机系统的干扰因素，常会导致单片机系统运行失常，轻则影响产品质量和产量，重则会导致事故，造成重大经济损失。 形成干扰的基本要素有三个：（1）干扰源。指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：du/dt，di/dt大的地方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。（2）传播路径。指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。（3）敏感器件。指容易被干扰的对象。如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC，弱信号放大器等。干扰的分类1干扰的分类干扰的分类有好多种，通常可以按照噪声产生的原因、传导方式、波形特性等等进行不同的分类。按产生的原因分：可分为放电噪声音、高频振荡噪声、浪涌噪声。按传导方式分：可分为共模噪声和串模噪声。按波形分：可分为持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等等。2干扰的耦合方式干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道才对测控系统产生作用的。因此，我有必要看看干扰源和被干扰对象之间的传递方式。干扰的耦合方式，无非是通过导线、空间、公共线等等，细分下来，主要有以下几种：（1）直接耦合：这是最直接的方式，也是系统中存在最普遍的一种方式。比如干扰信号通过电源线侵入系统。对于这种形式，最有效的方法就是加入去耦电路。从而很好的抑制。（2）公共阻抗耦合：这也是常见的耦合方式，这种形式常常发生在两个电路电流有共同通路的情况。为了防止这种耦合，通常在电路设计上就要考虑。使干扰源和被干扰对象间没有公共阻抗。（3）电容耦合：又称电场耦合或静电耦合。是由于分布电容的存在而产生的耦合。（4）电磁感应耦合：又称磁场耦合。是由于分布电磁感应而产生的耦合。（5）漏电耦合：这种耦合是纯电阻性的，在绝缘不好时就会发生。常用硬件抗干扰技术针对形成干扰的三要素，采取的抗干扰主要有以下手段。1抑制干扰源抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt，di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。
单片机电路图详解
单片机：交通灯课程设计（一）(2007-04-21 13:28:54) 目录 摘要--------------------------------------------------------- 1 1.概述 -------------------------------------------------------- 2 2.硬件设计----------------------------------------------------- 3 2.1单片机及其外围--------------------------------------------3 2.1.1单片机的选择-----------------------------------------3 2.1.2单片机的特点及其应用范围----------------------------- 3 2.1.3存储器的扩展----------------------------------------- 4 2.1.4内存的扩展------------------------------------------- 6 2.1.5MCS-52的I/O接口扩展--------------------------------- 8 2.2电路部分--------------------------------------------------11 2.2.1元器件选用-------------------------------------------11 2.2.2电路完成功能-----------------------------------------13 3.软件设计------------------------------------------------------15 3.1软件概述-------------------------------------------------15 3.2汇编语言指令说明-----------------------------------------16 3.3定时/计数器的原理----------------------------------------16 3.3.1定时/计数器的概述-----------------------------------16 3.3.2 8255A片选及各端口地址-------------------------------18 3.3.3信号控制码------------------------------------------18 3.3.4工作方式寄存器--------------------------------------19 3.3.5定时/计数器初值及定时器T0的工作方式----------------20
单片机实现触摸按键
感应按键电路分析 感应按键电路分析： 感应按键是刚刚在电磁炉上运用的一种新技术，其主要特点是使电磁炉易清洁，防水性能好。目前在电磁炉上用的感应按键主要有天线感应式及电容式，我们目前用的是利用人体电容的电容式感应按键 感应按键原理如下面的图式； 感应按键电路包括信号产生、信号整形2个单元：首先由信号产生单元产生约几百KHz的高电平占空比约50%的信号；然后信号整形单元对所产生的信号进行整形，整形过程类似于开关电源工作过程；最后将信号送至MCU 的AD口。 当有人体靠近感应按键时，将会形成一个对地的电容在信号整形的高电平期间分流一部分电流，致使整形后的信号下降，并在人体离开前一直维持在下降的电位上；而当人体离开后，整流后的信号又会上升到原来的电位水平。 由于存在电路耦合及寄生电容，所以一般用下降沿和上升沿来识别感应按键的响应动作。
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单片机实验-IO口的输入输出实验
单片机实验-IO口的输入输出实验
实验二 I/O 口输入、输出实验 一、实验目的 1. 学习I/O 口的使用方法。 2. 学习延时子程序、查表程序的编写和使用。 二、参考程序框图 开延时 设置初始数据输左移开始 读入P1口置计数P1口置1 将读入的值P1=0 Y N 输入值右移Cy=0 N 计数Y 以计数值段码输出
DJNZ R6,DE2; DJNZ R7,DE1; RET END 2、I/O口输入输出（方法一） ORG 0000H; START : MOV P2,#00H; //初始化 MOV P0,#00H; MOV P1,#0FFH; //p1口初始化给ffh值 MOV DPTR,#TABLE; //表地址存入DPTR MOV 50H,#0FEH; //比较初值载入地址50h L0 :MOV A,P1; //按键消抖 CJNE A,#0FFH,L1; AJMP L0; L1 :MOV A,P1; CJNE A,#0FFH,LL1;
AJMP L0; LL1 :CJNE A,50H,LL2; //是否与地址50h 中数据相等 MOV P0,A; //相等输出对应led灯 MOV A,#00H; MOVC A,@A+DPTR; MOV P2,A; //输出表格数据到数码管 LCALL DELAY; //延时 LJMP START; //返回程序开头LL2 :XCH A,50H; //交换数据 RL A; //左移 XCH A,50H; //再次交换，此时地址50h中数据左移一位 INC DPTR; //表格数据地址加一 LJMP LL1; //返回继续比较 DELAY : MOV R7,#01H; //延时程序 DE1 : MOV R6,#28H;
单片机常用模块电路大全
单片机常用模块电路大全 转载：https://www.360docs.net/doc/2419039435.html,/作者: zhaojun_xf *********************************** 在我们设计单片机电子电路时，常用应用到一下比较常用的电路，每次都需要从新画，即费力又费神，还容易出错，所以本人将自己常用的电路设计成模块，每次使用直接负责即可。由于个人的力量有限，希望大家把自己常用的电路发上来分享。电路难免有错，希望大家指出。。。 电路的范围可以很广，但是希望都是通过实际使用过的电路，下面先上上我自己用的电路。。。 1. 双路232通信电路：3线连接方式，对应的是母头，工作电压5V，可以使用MAX202或MAX232。 2. 三极管串口通信：本电路是用三极管搭的，电路简单，成本低，但是问题，一般在低波特率下是非常好的。
3. 单路232通信电路：三线方式，与上面的三级管搭的完全等效。 4. USB转232电路：采用的是PL2303HX,价格便宜，稳定性还不错。
5. SP706S复位电路：带看门狗和手动复位，价格便宜（美信的贵很多），R4为调试用，调试完后焊接好R4。 6.SD卡模块电路（带锁）：本电路与SD卡的封装有关，注意与封装对应。此电路可以通过端口控制SD卡的电源，比较完善，可以用于5V和3.3V。但是要注意，有些器件的使用，5V和3.3是不一样的。
7.LCM12864液晶模块（ST7920）：本电路是常见的12864电路，价格便宜，带中文字库。可以通过PSB端口的电平来设置其工作在串口模式还是并行模式，带背光控制功能。 8.LCD1602字符液晶模块(KS0066)：最常用的字符液晶模块，只能显示数字和字符，可4位或8位控制，带背光功能。
51单片机独立按键程序查询法和外部中断两种
//以下程序都是在VC++6.0 上调试运行过的程序，没有错误，没有警告。 //单片机是STC89C52RC,但是在所有的51 52单片机上都是通用的。51只是一个学习的基础平台，你懂得。 //程序在关键的位置添加了注释。 //用//11111111111111111代表第一个程序。//2222222222222222222222222代表第二个程序，以此类推 //1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 //1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 /****************************************************************************** * * 实验名: 左右流水灯实验 * 使用的IO : LED使用P2,键盘使用P3.1 * 实验效果: 按下K1键， * 注意: ******************************************************************************* / #include
最新单片机的常见输入输出电路介绍
单片机的常见输入输出电路介绍 引言 传统电气设备采用的各种控制信号，必须转换到与单片机输入/输出口相匹配的数字信号。用户设备须输入到单片机的各种控制信号，如限位开关，操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器输出的开关量等，通过输入电路转换成单片机能够接收和处理的信号。输出电路则应将单片机送出的弱电控制信号转换、放大到现场需要的强输出信号，以驱动功率管、电磁阀和继电器、接触器、电动机等被控制设备的执行元件，能方便实际控制系统使用。 1 输入电路设计 一般输入信号最终会以开关形式输入到单片机中，以工程经验来看，开关输入的控制指令有效状态采用低电平比采用高电平效果要好得多，。其中，D1为保护二极管，反向电压 ≥50V。 为了防止外界尖峰干扰和静电影响损坏输入引脚，可以在输入端增加防脉冲的二极管，形成电阻双向保护电路，。二极管D1、D2、D3的正向导通压降UF≈0.7 V，反向击穿电压UBR≈30 V，无论输入端出现何种极性的破坏电压，保护电路都能把浚电压的幅度限制在输入端所能承受的范围之内。即：VI～VCC出现正脉冲时，D1正向导通; V1～VCC 出现负脉冲时，D2反向击穿;VI与地之间出现正脉冲时，D2反向击穿;V1与地之间出现负脉冲时，D3正向导通，二极管起钳位保护作用。缓冲电阻RS约为1.5～2.5kΩ，与输入电容C构成积分电路，对外界感应电压延迟一段时间。若干扰电压的存在时间小于t，则输入端承受的有效电压将远低于其幅度;若时间较长，则D1导通。电流在RS上形成一定的压降，从而减小输入电压值。 此外，一种常用的输入方式是采用光耦隔离电路。，R为输入限流电阻，使光耦中的发光二极管电流限制在10～20 mA。输入端靠光信号耦合，在电气上做到了完全隔离。同时，发光二极管的正向阻抗值较低，而外界干扰源的内阻一般较高，根据分压原理，干扰源能馈送到输入端的干扰噪声很小，不会产生地线干扰或其他串扰，增强了电路的抗干扰能力。 在满足功能的前提下，提高单片机输入端可靠性最简单的方案是：在输入端与地之间并联一只电容来吸收干扰脉冲，或串联一只金属薄膜电阻来限制流入端口的峰值电流。 2 输出电路设计 单片机输出端口受驱动能力的限制，一般情况下均需专用的接口芯片。其输出虽因控制对象的不同而千差万别，但一般情况下均满足对输出电压、电流、开关频率、波形上升下降速率和隔离抗干扰的要求。在此讨论几种典型的单片机输出端到功率端的电路实现方法。 2.1 直接耦合 在采用直接耦合的输出电路中，要避免出现图5所示的电路。 T1截止、T2导通期间，为了对T2提供足够的基极电流，R2的阻值必须很小。因为T2处于射极跟随器方式工作，因此为了减少T2损耗，必须将集射间电压降控制在较小范围内。这样集基间电压也很小，电阻R2阻值很小才能提供足够的基极电流。R2阻值过大，会大幅
单片机ADDA模块应用
单片微型计算机与接口技术 姓名：王义鹏 班级：15电气2班 学号：123220150058
第一题：ADDA 1.系统方案论证及方案选择 1.1 总体设计方案 题目要求使用AD转换模块，将模拟信号的值转换为数值并通过液晶屏显示；使用矩阵键盘为输入，使其能够设置报警电压，并能够与AD转换值进行比较；使用DA模块通过矩阵键盘能够产生方波，并且能够调节占空比； 1.2方案论证与选择 1.2.1 设计要求及思路 题目要求使用ADDA模块，将数字模拟量互相转换。我们的设计主要控制是用单片机，它将测得模拟量通过AD模块的转换，在用ASCIl换算成数据
显示在液晶屏上。加入矩阵键盘可以设置报警电压，一旦检测AD模块转换的电压高于报警电压，蜂鸣器发出警报，液晶屏显示“warning”。使用DA模块与矩阵键盘连接可以调试产生方波，且可以用按键设计占空比。 1.2.2方案论证与选择 芯片选择论证 方案一：PCF8591T PCF8591是一种具有I2C总线接口的8位A/D ，D/A转换芯片，在与CPU 的信息传输过程中仅靠时钟线SCL与数据线SDA就可以实现。I2C总线是飞利浦公司推出的串行总线，它与传统的通信方式相比具有读写方便，结构简单，可维护性好，易实现系统扩展，易实现模块化标准化设计，可靠性高等优点； 在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C 总线以串行的方式进行传输。PCF8591的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。PCF8591的最大转化速率由I2C总线的最大速率决定。 方案二：ADC0809 ADC0809 是8 位逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8 路模拟量分时输入，共用A/D 转换器进行转换。三态输出锁存器用于锁存A/D 转换完的数字量，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。 由于ADC0809芯片需要用到的引脚过多，单片机的接口不允许它占用这么多端口，而PCF8591芯片需要的端口较少并可长时间待机，所以我们选择方案一。
单片机按键连接方法
单片机按键连接方法总结（五种按键扩展方案详细介绍） 单片机在各种领域运用相当广泛，而作为人机交流的按键设计也有很多种。不同的设计方法，有着不同的优缺点。而又由于单片机I/O资源有限，如何用最少的I/O口扩展更多的按键是我所研究的问题。接下来我给大家展示几种自己觉得比较好的按键扩展方案，大家可以在以后的单片机电路设计中灵活运用。 1）、第一种是最为常见的，也就是一个I/O口对应一个按钮开关。 这种方案是一对一的，一个I/O口对应一个按键。这里P00到P04，都外接了一个上拉电阻，在没有开关按下的时候，是高电平，一旦有按键按下，就被拉成低电平。这种方案优点是电路简单可靠，程序设计也很简单。缺点是占用I/O资源多。如果单片机资源够多，不紧缺，推荐使用这种方案。 2）、第二种方案也比较常见，但是比第一种的资源利用率要高，硬件电路也不复杂。 这是一种矩阵式键盘，用8个I/O控制了16个按钮开关，优点显而易见。当然这种电路的程序设计相对也还是很简单的。由P00到P03循环输出低电平，然后检测P04到P07的状态。比方说这里P00到P03口输出1000，然后检测P04到P07，如果P04为1则说明按下的键为s1，如果P05为1则说明按下的是s2等等。为了电路的可靠，也可以和第一种方案一样加上上拉电阻。 3）、第三种是我自己搞的一种方案，可以使用4个I/O控制8个按键，电路多了一些二极管，稍微复杂了一点。 这个电路的原理很简单，就是利用二极管的单向导电性。也是和上面的方案一样，程序需要采用轮训的方法。比方说，先置P00到P03都为低电平，然后把P00置为高电平，接着查询P02和P03的状态，如果P02为高则说明按下的是s5，若P03为高则说明按下的是s6，然后再让P00为低，P01为高，同样检测P02和P03的状态。接下来分别让P02和P03为高，其他为低，分别检测P00和P01的状态，然后再做判断。这种方案的程序其实也不难。 4）这是我在一本书上看到的，感觉设计的非常巧妙，同样它也用到了二极管，不过比我的上一种方案的I/O利用率更高，他用4个I/O口控制了12个按键。我相信你了解了之后也会惊奇的。 首先好好品味一下这个方案吧，想想怎么来识别按键呢！
单片机实验IO口的输入输出实验
实验二 I/O 口输入、输出实验 一、实验目的 1. 学习I/O 口的使用方法。 2. 学习延时子程序、查表程序的编写和使用。 二、参考程序框图 三、程序设计 1、P0口循环点亮程序 ORG 0030H START : MOV P2,#00H; O 口初始化 MOV P1,#0FFH; //P1口赋FFH 初值 MOV P0,#00H; 开始 延时 设置初始值 数据输出 左移一位 开始 读入P1口值 置计数初值=0 P1口置1 将读入的值输出到P0 P1=0FFH? Y N 输入值右移1位到Cy Cy=0? N 计数值+1 Y 以计数值查段码表 段码输出到P2
START : MOV P2,#00H; //P2清0； MOV P0,#00H; //P0清0； MOV R1 ,P1; MOV A,R1; //读P1口 CJNE A,#0FFH,L1; //是否有数据输入 AJMP START; //无输入则跳转，继续查询 LCALL DELAY; L1 : MOV R1,P1; //消除按键抖动 MOV A,R1; CJNE A, #0FFH,LL1; AJMP START; LL1 : CJNE A,#0FEH,LL2; //是否按键1输入 MOV P2,#06H; //是则P2输出相应的按键号码 CPL A; //A取反 MOV P0,A; //输出到P0口 LCALL DELAY; //延迟 AJMP LP; //跳转到LP LL2 : CJNE A,#0FDH,LL3; //是否按键2输入 MOV P2,#5BH; //以下同上 CPL A; MOV P0,A; LCALL DELAY; AJMP LP; LL3 : CJNE A,#0FBH,LL4; //判断按键3是否按下 MOV P2,#4FH; CPL A; MOV P0,A; LCALL DELAY; AJMP LP; LL4 : CJNE A,#0F7H,LL5; //判断按键4是否按下 MOV P2,#66H; CPL A; MOV P0,A; LCALL DELAY; AJMP LP; LL5 : CJNE A,#0EFH,LL6; //判断按键5是否按下 MOV P2,#6DH; CPL A; MOV P0,A; LCALL DELAY; AJMP LP; LL6 : CJNE A,#0DFH,LL7; //判断按键6是否按下 MOV P2,#7DH;
单片机参考书大全
1、51单片机及其C语言程序开发实例 2、51单片机C语言应用程序设计实例精讲 3、51单片机常用模块设计查询手册 4、51单片机典型系统开发实例精讲 5、51单片机开发应用从入门到精通 6、51单片机应用开发范例大全 7、51单片机应用系统典型模块开发大全 8、51单片机原理及应用－－基于Keil C与proteus 9、AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践 10、《LED驱动电路设计》温德尔(Steve Winder) 11、LCD驱动电路、驱动程序设计及典型应用 12、LED照明驱动电源优化设计 13、点阵LCD驱动显控原理与实践 14、基于51系列单片机的LED显示屏开发技术 15、最新LED及其驱动电路速查手册 16、MCS-51单片机应用开发实用子程序 17、8051单片机USB接口程序设计上册 18、USB应用开发技术大全 19、8051单片机USB接口VB程序设计 20、8051单片机USB接口程序设计下册 21、PDIUSBD12 USB固件编程与驱动开发 22、USB外围设备设计与应用 23、USB应用开发宝典 24、USB应用开发实例详解 25、单片机数据通信典型应用大全 26、电子信息类专业毕业设计指导与实例 27、电子信息类专业实践教程 28、单片机C语言程序设计实训100例：基于AVR+PROTEUS仿真 29、单片机技术课程设计与项目实例 30、单片机应用系统设计精讲 31、单片机与PC机网络通信技术 32、Visual Basic 串口通信工程开发实例导航 33、51单片机C语言常用模块与综合系统设计实例精讲 34、51单片机C语言应用与开发 35、51单片机应用开发范例大全 36、51单片机应用实例详解 37、51单片机应用系统开发实例精解C语言 38、51单片机自学笔记(完整北航版) 39、51系列单片机高级实例开发指南 40、51系列单片机设计实例（第2版） 41、8051系列单片机C程序设计完全手册 42、ATmega128单片机入门与提高 43、C51单片机C程序模板与应用工程实践 44、MP3MP4播放器维修技能实训精编教学版
单片机
湖南科技大学 信息与电气工程学院 《课程设计报告》 题目：多功能数字时钟 专业：通信工程 班级：一班 姓名：徐升炜 学号： 1254040128 指导教师：尹艳群 2015年 6 月 23 日
信息与电气工程学院 课程设计任务书 2014—2015 学年第二学期 专业：通信工程班级：一班学号： 1254040128 姓名：徐升炜 课程设计名称：单片机课程设计 设计题目：多功能数字时钟 完成期限：自 2015 年 6 月 8 日至 2015 年 6 月 19 日共 2 周 设计依据、要求及主要内容（可另加附页）： 一、设计依据 本方案以STC15F2K60S2单片机作为主控核心，与时钟芯片、LED显示、按键等模块组成硬件系统，通过《单片机原理与应用》这门课的课程设计，学生应能对STC15系列单片机有一个全面的认识，掌握以STC15系列单片机为核心的电子电路的设计方法和应用技术。 二、要求 （1）利用STC15F2K60S2单片机作为主控器组成一个电子日历和电子钟。 （2）利用LED分别显示当前时间和日历。 （3）利用尽可能少的开关实现：校正日历和时间 （4）定制闹钟（时、分、表） 三、设计内容 该课程设计是利用STC15F2K60S2单片机内容的定时/计数器、中断系统、以及行列键盘和LED显示器等部件，设计一个单片机电子时钟。设计的电子时钟通过数码管显示，并通过按键实现时间和暂停、启动控制等。我们选择的方法是单片机开发设计使用的传统方法，通过本次设计，可以了解整个单片机开发的流程。文章首先介绍了单片机的基本知识，然后同时给出了框图，流程图等。论文涵盖了从需求分析，系统设计，编程，原理图等产品开发的基本过程。 近几年，单片机在各个领域得到广泛的应用。从工业到人们的日常生活，大部分的科技产品都是通过单片机来控制。在它问世之前，自动控制设备不能被广泛的应用，这是因为控制设备的体积庞大，耗电量大，价格昂贵。在第一台微处理器成功研制不久，第一个单片机就问世了。因为其小巧的体积，低功耗，以及高效的性能，单片机受到了大家的欢迎。 指导教师（签字）： 批准日期：年月日
第13讲51单片机按键电路
标题:键盘接口电路 教学目标与要求： 1.键盘去抖动和连接、控制方式 2.独立式按键及其接口电路 3.矩阵式键盘及其接口电路 授课时数：2 教学重点：.矩阵式键盘及其接口电路 教学内容及过程: 一、键盘接口概述 1、按键开关去抖动问题 机械式按键再按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。其抖动过程如图9-11所示，抖动时间的长短与开关的机械特性有关，一般为5 10 ms 在触点抖动期间检测按键的通与断状态，可能导致判断出错，即按键一次按下或释放被错误地认为是多次操作，这种情况是不允许出现的。为了克服按键触点机械抖动所致的检测误判，必须采取去抖动措施。这一点可从硬件、软件两方面予以考虑。在键数较少时，可采用硬件去抖，而当键数较多时，采用软件去抖。在硬件上可采用在键输出端加R-S触发器(双稳态触发器)或单稳态触发器构成去抖动电路。图9-12是一种由R-S触发器构成的去抖动电路，当触发器一旦翻转，触点抖动不会对其产生任何影响。 软件上采取的措施是：在检测到有按键按下时，执行一个10 ms左右（具体时间应视所使用的按键进行调整）的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，若仍保持闭合状态电平，则确认该键处于闭合状态。同理，在检测到该键释放后，也应采用相同的步 骤进行确认，从而可消除抖动的影响。
2.编制键盘程序 一个完善的键盘控制程序应具备以下功能： (1) 检测有无按键按下，并采取硬件或软件措施，消除键盘按键机械触点抖动的影响。 (2) 有可靠的逻辑处理办法。每次只处理一个按键，其间对任何按键的操作对系统不产生影响，且无论一次按键时间有多长，系统仅执行一次按键功能程序。 (3) 准确输出按键值（或键号），以满足跳转指令要求。 二、独立式按键 单片机控制系统中，往往只需要几个功能键，此时，可采用独立式按键结构。 1. 独立式按键结构 独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。独立式按键的典型应用如图7.4所示。 独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，因此，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用。 2.矩阵式键盘 I/O端线分为行线和列线，按键跨接在行线和列线上，按键按下时，行线与列线发生短路。特点： ①占用I/O端线较少； ②软件结构教复杂。 适用于按键较多的场合。 3.键盘扫描控制方式 ⑴程序控制扫描方式 键处理程序固定在主程序的某个程序段。 特点：对CPU工作影响小，但应考虑键盘处理程序的运行间隔周期不能太长，否则会影响对键输入响应的及时性。 ⑵定时控制扫描方式 利用定时/计数器每隔一段时间产生定时中断，CPU响应中断后对键盘进行扫描。 特点：与程序控制扫描方式的区别是，在扫描间隔时间内，前者用CPU工作程序填充，后者用定时/计数器定时控制。定时控制扫描方式也应考虑定时时间不能太长，否则会影响对键输入响应的及时性。 ⑶中断控制方式 中断控制方式是利用外部中断源，响应键输入信号。 特点：克服了前两种控制方式可能产生的空扫描和不能及时响应键输入的缺点，既能及时处理键输入，又能提高CPU运行效率，但要占用一个宝贵的中断资源。 三、独立式按键及其接口电路 1、按键直接与I/O口连接
单片机在电力系统中的应用设计
单片机在电力系统中的应用设计（创新） 专业：电气工程及其自动化 行政班：电气工程及其自动化2011-1 学号：201101100335 姓名：杨海波 指导老师：刘庆雪
基于MC9S12XS128单片机的单相电能表的设计 摘要本文主要是针对家庭用户设计了一单相电能计量电路。此电路采用一款高精度单相电能计量芯片ADE7755来采集用户所使用的电量，并使用高性能的单片机MC9S12XS128来作为整个电能采集电路的控制中心。文中给出了整个电能计量电路的组成框图、单相电能测量电路图以及软件流程图，最后介绍了试验情况并对试验结果进行了分析比较，通过实验表明该电能计量电路具有较高的测量精度。 关键词：电能计量；MC9S12XS128单片机；ADE7755芯片；硬件设计；软件设计
目录 前言 (1) 1 设计任务及要求 (2) 2 ADE7755简介 (2) 2.1功能概述 (2) 2.2功能特点 (2) 2.3 功能框图 (3) 2.4 极限参数 (3) 2.5 外部引脚及其功能说明 (3) 2.6 ADE7755工作原理 (6) 3 HCS12X系列单片简介 (7) 3.1 MC9S12XS128 性能述 (7) 3.2输入输出数字I/O接口 (8) 3.3输入输出端口功能和配置 (10) 3.4电源相关引脚 (13) 3.5其他引脚 (14) 3.6 XMC9S12XS128的存储器映射 (14) 4 电源模块设计 (17) 5 电能计量电路的基本成 (17) 6 软件设计 (19) 6.1编程软件codewarrior简介 (19) 6.2源程序 (22) 参考文献 (19) 附录 (20)
89C51单片机44键盘应用实例程序设计(含硬件仿真电路图)
89c51单片机4*4键盘应用实例硬件仿真电路图如下： 程序如下（编译成功）： #include"reg51.h" #include"LCD1602.h" #include"hardware.h" char code tab[4][4]={ {'1','4','7','#'}, {'2','5','8','0'}, {'3','6','9','*'}, {'A','B','C','D'}}; //0到F的16个键植 void delay(unsigned char a) { unsigned char i; while(a--)
for(i=100;i>0;i--) ; } char kbscan() //键盘扫描 { unsigned char hang,lie,key; if(P3!=0x0f) delay(5); if(P3!=0x0f) { switch(P3&0x0f) { case 0x0e:lie=0;break; case 0x0d:lie=1;break; case 0x0b:lie=2;break; case 7:lie=3;break; } P3=0xf0; P3=0xf0; switch(P3&0xf0) { case 0xe0:hang=0;break; case 0xd0:hang=1;break; case 0xb0:hang=2;break; case 0x70:hang=3;break; } P3=0x0f; while(P3!=0x0f); key=tab[hang][lie]; } else key=0; return (key); } void main() { unsigned char temp; LCD_initial(); LCD_prints("piaoling"); P3=0x0f; P0=0xff; while(1)