第7常用数字接口电路
接口电路工作原理
接口电路工作原理
接口电路是一种用于连接和协调不同电子设备之间的电路。
其工作原理是通过输入和输出信号的转换、参考电位的匹配以及电气特性的调整来实现不同设备之间的有效通信。
接口电路通常包括输入端、输出端、控制电路和信号转换电路。
输入端接收来自外部设备的信号，将其转换为适合处理的电信号，然后传递给信号转换电路；信号转换电路将输入信号转换为输出信号，并适应输出设备的信号要求和电气特性；最后，输出端将转换后的信号发送到目标设备。
在接口电路中，控制电路起到协调和控制的作用，通过读取输入信号的特性并根据控制策略进行处理，控制信号转换电路的工作，确保信号转换的正确进行。
控制电路可以通过开关电路、数码电路、逻辑电路等来实现。
接口电路的工作原理还包括参考电位的匹配。
不同设备可能具有不同的工作电压和电灵敏度，因此，接口电路应该能够匹配不同设备之间的电位差来实现信号的有效传输和交流。
为此，接口电路通常会引入参考电源或参考电位，以确保输入输出之间的电位差在一定范围内。
总之，接口电路通过信号转换、参考电位匹配和电气特性调整等方式，实现了不同电子设备之间的有效连接和通信。
它是各种电子设备协同工作和互联的关键技术之一。
单片机常用接口电路设计
– 第1脚：Vss，电源地。 – 第2脚：VDD，+5V电源。 – 第3脚：VL，液晶显示偏压信号。 – 第4脚：RS，RS为数据/命令寄存器选择端，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择
指令寄存器。 – 第5脚：R/W，读/写信号选择端，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS
独立式按键电路配置灵活，硬件结构简单，但每个按键必须占有一根I/O口 线，在按键数量较多时，I/O口线浪费较大。故只有在按键数量较少时采 用这种按键电路。在图9-11所示的电路中，按键输入都采用低电平有效， 上拉电阻保证了按键断开时，I/O口线有确定的高电平。
9.4.4 案例介绍及知识要点2
编写程序，把44矩阵 键盘的键值利用数码 管显示出来。按键硬 件电路图如图9-12所 示。数码管显示电路 参照图9-1。
了解液晶显示模块的接口信号。 了解LCD1602液晶的的操作
时序，并能根据时序写出驱动 程序。 掌握液晶显示模块硬件电路的 设计。 了解液晶显示屏的相关操作命 令。 了解液晶显示的初始化过程。
9.3.2 程序示例
9.3.3 知识总结——接口信号说明
RT-1602C字符型液晶模块是两行16个字的57点阵图形来显示字符的液晶显示器， 它的外观形状如图9-8所示。
– 了解数码管的基本结构和工作原理。 – 学会设计硬件驱动电路。 – 掌握静态显示的原理。
9.1.2 程序示例1 数码管显示电路
9.1.3 知识总结——结构及显示原理
LED显示器是单片机应 用系统中常用的显 示器件。它是由若 干个发光二极管组 成的，当发光二极 管导通时，相应的 一个点或一个笔画 发亮，控制不同组 合二极管导通，就 能显示出各种字符， 如表9-1所示。
常见的组合逻辑电路
常见的组合逻辑电路一、引言组合逻辑电路是由多个逻辑门组成的电路，它们根据输入信号的不同组合，产生不同的输出信号。
在现代电子技术中，组合逻辑电路被广泛应用于数字电路、计算机系统、通信系统等领域。
本文将介绍几种常见的组合逻辑电路及其工作原理。
二、多路选择器（MUX）多路选择器是一种常见的组合逻辑电路，它具有多个输入端和一个输出端。
根据控制信号的不同，选择器将其中一个输入信号传递到输出端。
例如，一个4选1多路选择器有4个输入端和1个输出端，根据2个控制信号可以选择其中一个输入信号输出。
多路选择器常用于数据选择、多输入运算等场合。
三、译码器（Decoder）译码器是一种将输入信号转换为对应输出信号的组合逻辑电路。
常见的译码器有2-4译码器、3-8译码器等。
以2-4译码器为例，它有2个输入信号和4个输出信号。
根据输入信号的不同组合，译码器将其中一个输出信号置为高电平，其他输出信号置为低电平。
译码器常用于地址译码、显示控制等应用。
四、加法器（Adder）加法器是一种用于实现数字加法运算的组合逻辑电路。
常见的加法器有半加器、全加器等。
半加器用于两个1位二进制数的相加，而全加器用于多位二进制数的相加。
加法器通过多个逻辑门的组合，将两个二进制数进行相加，并输出相应的和与进位。
加法器广泛应用于数字电路、计算机算术单元等领域。
五、比较器（Comparator）比较器是一种用于比较两个数字大小关系的组合逻辑电路。
常见的比较器有2位比较器、4位比较器等。
以2位比较器为例，它有两组输入信号和一个输出信号。
当两组输入信号相等时，输出信号为高电平；当第一组输入信号大于第二组输入信号时，输出信号为低电平。
比较器常用于数字大小判断、优先级编码等应用。
六、编码器（Encoder）编码器是一种将多个输入信号转换为对应输出信号的组合逻辑电路。
常见的编码器有2-4编码器、8-3编码器等。
以2-4编码器为例，它有2个输入信号和4个输出信号。
8071第七章输入输出接口技术第一节内容2009.01.20(第三稿)
2.I/O端口独立编址
优点：
I/O端口的地址空间独立 控制和地址译码电路相对简单 专门的I/O指令使程序清晰易读 I/O指令没有存储器指令丰富
缺点：
80x86采用I/O端口独立编址
2013年8月1日星期四 中北大学《微机原理及接口技术》 37
Байду номын сангаас
2.I/O端口独立编址
特点：
00000H 内存 地址
12
7.1.3 I/O接口的主要功能
对输入输出数据进行缓冲和锁存 输出接口有锁存环节，输入接口有缓冲环节 实际的电路常用： 输出锁存缓冲环节，输入锁存缓冲环节 对信号的形式和数据的格式进行变换 微机直接处理：数字量、开关量、脉冲量 对I/O端口进行寻址 与CPU和I/O设备进行联络
中北大学《微机原理及接口技术》 24
2013年8月1日星期四
外设接口
输入接口 输出接口 并行接口 串行接口
数字接口
模拟接口
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中北大学《微机原理及接口技术》
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输入输出接口的特点
输入接口：
要求对数据具有控制能力（常用三态门实现）
输出接口：
要求对数据具有锁存能力（常用锁存器实现）
中北大学《微机原理及接口技术》
6
7.1.2 I/O接口概述
为什么需要I/O接口（电路）？
多种外设
微机的外部设备多种多样
工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作 速度方面彼此差别很大
它们不能与CPU直接相连 必须经过中间电路再与系统相连 这部分电路被称为I/O接口电路
binbin详解第7章-串行输入输出接口电路
5. 信号的调制和解调
利用电话信道（频带宽度通常为 利用电话信道（频带宽度通常为300～3400Hz）进行远距离传输，为完 ～ ）进行远距离传输， 成传输数字信号，通常把数字信号的“ 或 成传输数字信号，通常把数字信号的“0”或“1”转换成较高的不同频率的模拟 转换成较高的不同频率的模拟 信号，而在接收端再将该模拟信号转换成数字信号。前一种转换称为调制， 调制 信号，而在接收端再将该模拟信号转换成数字信号。前一种转换称为调制，后 一种转换称为解调。完成调制、解调功能的设备叫做调制解调器（Modem） 一种转换称为解调。完成调制、解调功能的设备叫做调制解调器（Modem）。 解调 调制解调器
波特率与字符的传送速率不同： 波特率与字符的传送速率不同：
波特率是每秒钟传送的二进制位数，传送率是每秒钟传送的字符个数， 波特率是每秒钟传送的二进制位数，传送率是每秒钟传送的字符个数，二 者之间存在如下关系： 者之间存在如下关系：
波特率=位 字符 字符/秒 位 秒 字符× 波特率 位/字符×字符 秒=位/秒
串行通信按通信的格式分为：异步通信和同步通信。 串行通信按通信的格式分为：异步通信和同步通信。
通信协议：通信的双方约定，何时开始发送， 通信协议：通信的双方约定，何时开始发送，何时发送完毕以及双方的 联络方式、正确与否等。 联络方式、正确与否等。
电路设计中必须掌握的7个常用接口知识
电路设计中必须掌握的7个常用接口知识我们知道，在电路系统的各个子模块进行数据交换时可能会存在一些问题导致信号无法正常、高质量地“流通”，例如有时电路子模块各自的工作时序有偏差（如CPU与外设）或者各自的信号类型不一致（如传感器检测光信号）等，这时我们应该考虑通过相应的接口方式来很好地处理这个问题。
下面就电路设计中7个常用的接口类型的关键点进行说明一下：（1）TTL电平接口：这个接口类型基本是老生常谈的吧，从上大学学习模拟电路、数字电路开始，对于一般的电路设计，TTL电平接口基本就脱不了“干系”！它的速度一般限制在30MHz以内，这是由于BJT的输入端存在几个pF的输入电容的缘故（构成一个LPF），输入信号超过一定频率的话，信号就将“丢失”。
它的驱动能力一般最大为几十个毫安。
正常工作的信号电压一般较高，要是把它和信号电压较低的ECL电路接近时会产生比较明显的串扰问题。
（2）CMOS电平接口：我们对它也不陌生，也是经常和它打交道了，一些关于CMOS的半导体特性在这里就不必啰嗦了。
许多人都知道的是，正常情况下CMOS的功耗和抗干扰能力远优于TTL。
但是！鲜为人知的是，在高转换频率时，CMOS系列实际上却比TTL消耗更多的功率，至于为什么是这样，请去问半导体物理理论吧。
由于CMOS的工作电压目前已经可以很小了，有的FPGA 内核工作电压甚至接近1.5V，这样就使得电平之间的噪声容限比TTL小了很多，因此更加加重了由于电压波动而引发的信号判断错误。
众所周知，CMOS电路的输入阻抗是很高的，因此，它的耦合电容容量可以很小，而不需要使用大的电解电容器了。
由于CMOS电路通常驱动能力较弱，所以必须先进行TTL转换后再驱动ECL电路。
此外，设计CMOS接口电路时，要注意避免容性负载过重，否则的话会使得上升时间变慢，而且驱动器件的功耗也将增加（因为容性负载并不耗费功率）。
（3）ECL电平接口：这可是计算机系统内部的老朋友啊！因为它的速度“跑”得够快，甚至可以跑到几百MHz！这是由于ECL内部的BJT在导通时并没有处于饱和状态，这样就可以减少BJT的导通和截止时间，工作速度自然也就可以提上去了。
电路设计中7个常用的接口类型
电路设计中7个常用的接口类型这个接口类型基本是老生常谈的吧，从上大学学习模拟电路、数字电路开始，对于一般的电路设计，TTL电平接口基本就脱不了“干系”!它的速度一般限制在30MHz以内，这是由于BJT的输入端存在几个pF的输入电容的缘故(构成一个LPF)，输入信号超过一定频率的话，信号就将“丢失”。
它的驱动能力一般最大为几十个毫安。
正常工作的信号电压一般较高，要是把它和信号电压较低的ECL电路接近时会产生比较明显的串扰问题。
我们对它也不陌生，也是经常和它打交道了，一些关于CMOS 的半导体特性在这里就不必啰嗦了。
许多人都知道的是，正常情况下CMOS的功耗和抗干扰能力远优于TTL。
但是!鲜为人知的是，在高转换频率时，CMOS系列实际上却比TTL消耗更多的功率，至于为什么是这样，请去问半导体物理理论吧。
由于CMOS 的工作电压目前已经可以很小了，有的FPGA内核工作电压甚至接近 1.5V，这样就使得电平之间的噪声容限比TTL小了很多，因此更加加重了由于电压波动而引发的信号判断错误。
众所周知，CMOS电路的输入阻抗是很高的，因此，它的耦合电容容量可以很小，而不需要使用大的电解电容器了。
由于CMOS电路通常驱动能力较弱，所以必须先进行TTL转换后再驱动ECL电路。
此外，设计CMOS接口电路时，要注意避免容性负载过重，否则的话会使得上升时间变慢，而且驱动器件的功耗也将增加(因为容性负载并不耗费功率)。
这可是计算机系统内部的老朋友啊!因为它的速度“跑”得够快，甚至可以跑到几百MHz!这是由于ECL内部的BJT在导通时并没有处于饱和状态，这样就可以减少BJT的导通和截止时间，工作速度自然也就可以提上去了。
But，这是要付出代价的!它的致命伤：功耗较大!它引发的EMI问题也就值得考虑了，抗干扰能力也就好不到哪去了，要是谁能够折中好这两点因素的话，那么他(她)就该发大财了。
还有要注意的是，一般ECL集成电路是需要负电源供电的，也就是说它的输出电压为负值，这时就需要专门的电平移动电路了。
第9章_输入输出方法及常用的接口电路
DB
CPU
CB
MEMR MEMW 控制逻辑
可以对端口进行算术运算，逻辑运算以及移位操作等。 可以对端口进行算术运算，逻辑运算以及移位操作等。 I/O端口空间不受限制 I/O端口空间不受限制 缺点：是I/O端口占用了内存空间，减少了内存容量 缺点： I/O端口占用了内存空间， 端口占用了内存空间
二、专门的I/O编址方式 专门的 编址方式
9.1.4 I/O端口的编址方式 端口的编址方式
端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器的地 端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器的地 CPU 由于有的寄存器寄存的二进制信息专门用来被CPU 址。由于有的寄存器寄存的二进制信息专门用来被CPU 读取，有的寄存器用于专门接收CPU发出来的数据， CPU发出来的数据 读取，有的寄存器用于专门接收CPU发出来的数据，因 CPU访问的寄存器的地址分为输入端口和输出端 此，被CPU访问的寄存器的地址分为输入端口和输出端 故称为I/O I/O端口 口，故称为I/O端口 CPU同外设之间的信息传送实质上是对这些寄存器 CPU同外设之间的信息传送实质上是对这些寄存器 进行“ 操作。 进行“读”或“写”操作。