单片机系统常用接口电路和外设
10MCS-51单片机常用接口电路
0000H
START
000BH
T0_INT
SP，
#5FH
TMOD， #01H
TH0， #0F8H
TL0，
#30H
TR0
ET0
EA
DISP_W， #00H
DISP_BIT
DISPLAY
LOOP
；复位入口地址。
；跳到主程序。
；定时/计数器0中断入口地址-51使用统一编址的方式每一接口芯片中的 一个功能寄存器（端口）的地址就相当于一个RAM单 元。 10.1.3 I/O数据的几种传送方式
为实现和不同的外设的速度匹配，I/O接口必须 根据不同外设选择恰当的I/O数据传送方式。I/O数据 传送的几种传送方式是：
（1）同步传送 （2）查询传送 （3）中断传送。
；定时/计数器0工作于方式1。 ；设置定时2ms的定时器初值高位。 ；设置定时2ms的定时器初值低位。 ；允许T0计数。 ；允许T0中断。 ；开单片机中断。
；指向显示的第一个数码管。
；清除定时标志DISP_BIT。 ；调显示子程序。
T0_INT： MOV
MOV
SETB RETI
；显示子程序入口： DISPLAY： JB
d
c
b
a
段码如下表所示:
显示字符 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B
共阴极段码 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 77FH 7CH
共阳极段码 C0H F9H A4H B0H 99H 92H 82H F8H 80H 90H 88H 83H
显示字符 C D E F P U T y H L
第10章 MCS-51单片机常用接口电路 10.1 扩展I/O接口的设计 ➢MCS-51单片机要通过I/O接口来和外设交换信息。 ➢I/O扩展属于单片机系统扩展的一部分，MCS-51单 片机有P0～P3共4个8位的并行I/O口，由于P0和P2 在很多场合要用作16位的地址总线和8位的数据总 线，真正能用作I/O接口的只有P1口和P3口的部分 引脚。 ➢在具体应用设计中往往需要扩展I/O接口。
第7章MCS-51单片机的常用外设扩展
（2）数据线
2732的8位数据线直接与单片机的P0口相连。P0口作 为地址/数据线分时复用。
（3）控制线
CPU执行2732中存放的程序指令时，取指阶段就是对 2732进行读操作。注意，CPU对EPROM只能进行读操作， 不能进行写操作。CPU对2732的读操作控制都是通过控制线 实现的。2732控制线的连接有以下几条：
2.硬件电路 单片机与6116的硬件连接如图7-4所示。
3.连线说明
• 地址线：A0～A10连接单片机地址总线P0.0～P0.7、P2.0、P2.1、P2.2 共11根；
• 数据线：I/O0～I/O7连接单片机的数据线，即P0.0～P0.7；
• 控制线：片选端连接单片机的P2.7，即单片机地址总线的最高位A15； 读允许线连接单片机的读数据存储器控制线；
• 对于没有内部ROM的单片机或者程序较长、片内ROM容 量不够时，用户必须在单片机外部扩展程序存储器。 MCS-51单片机片外有16条地址线，即P0口和P2口，因此 最大寻址范围为64K字节（0000H—FFFFH）。
• 这里要注意的是，MCS-51单片机有一个管脚 EA跟程序存 储器的扩展有关。如果接高电平，那么片内存储器地址范 围是0000H—0FFFH（4K字节），片外程序存储器地址范 围是1000H—FFFFH（60K字节）。如果接低电平，不使 用片内程序存储器，片外程序存储器地址范围为0000H— FFFFH（64K字节）。
1. 芯片选择
单片机扩展数据存储器常用的静态RAM芯片有6116（2K×8 位）、6264（8K×8位）、62256（32K×8位）等。
根据题目容量的要求我们选用SRAM6116，采 用单一+5V供电，输入输出电平均于TTL兼容，具有 低功耗操作方式，管脚如图7-3所示。
单片机系统常用接口电路和外设
单片机系统常用接口电路、功能模块和外设接口电路——用于衔接外设与总线，实现存储空间扩展、I/O口线扩展、类型转换（电平转换、串并转换、A/D转换）、功能模块、通信扩展、总线扩展等。
外围设备——工作设备，连接在接口电路上，主要有输出设备和输入设备。
本课程所学的接口原理和外设控制对于任何计算机系统都适用（工作原理相同）。
51单片机性能有限（基于8位的处理器），所以本课程只接触到了有限的几个最简单的接口和外设。
高性能计算机系统里面会用到更多更复杂的接口和外设。
例如：金敏《嵌入式系统——组成、原理与设计编程》关于外设的一章：
建立概念阶段不用每个都学，学几个就知道了——不过如此。
以后用到那个再看详细资料，了解细节。
..。
单片机系统组成
单片机系统组成单片机系统是指由单片机主芯片、外部存储器、外设接口电路和外设组成的一个完整的系统。
单片机主芯片是单片机系统的核心，它负责处理各种输入信号和执行相应的控制任务。
外部存储器用于存储程序代码和数据，外设接口电路实现与其他外部设备的通信，外设则扩展了单片机的功能。
下面将详细介绍单片机系统的组成部分。
一、主芯片主芯片是单片机系统的核心，它包含中央处理器（CPU）、存储器和输入输出接口等功能单元。
单片机主芯片通常由微处理器、存储器和输入输出控制电路组成。
微处理器是单片机系统的核心，它负责执行程序指令、进行算术逻辑运算等。
存储器用于存储程序和数据，包括只读存储器（ROM）用于存储程序代码，随机存储器（RAM）用于存储数据。
输入输出接口电路则用于与外部设备进行数据交换。
二、外部存储器外部存储器用于存储大容量的程序代码和数据。
常见的外部存储器包括闪存、EEPROM、SD卡等。
闪存具有擦写次数多、容量大等特点，适合长期存储程序代码。
EEPROM也是一种可擦写的存储器，容量较小但擦写速度快，适合存储变动频繁的数据。
SD卡是一种可移动的存储介质，容量大、读写速度快，广泛应用于嵌入式系统中。
三、外设接口电路外设接口电路实现单片机与外部设备的通信。
常见的外设接口包括串口、并口、I2C、SPI等。
串口是一种通信接口，通过一根线来发送和接收数据，适合远距离通信。
并口是一种并行通信接口，通过多根线同时传输数据，适合短距离通信。
I2C是一种串行通信接口，需要两根线来传输数据，适合连接多个设备。
SPI是一种串行通信接口，使用四根线进行数据传输，适合高速通信。
四、外设外设是单片机系统的扩展部分，它们可以与单片机进行数据交换，扩展了单片机的功能。
常见的外设包括LED显示器、LCD液晶显示器、键盘、鼠标等。
LED显示器用于显示简单的字符和图形，适合应用于数字显示。
LCD液晶显示器则可以显示更复杂的字符和图形，广泛应用于电子仪器、汽车仪表盘等。
单片机外部设备的接口设计与实现
单片机外部设备的接口设计与实现随着科技的不断发展，单片机在嵌入式系统中的应用越来越广泛，成为了许多电子产品的核心控制器。
在实际应用中，单片机往往需要与各种外部设备进行交互，如显示器、键盘、传感器等，这就需要设计并实现合适的接口来连接外部设备与单片机，以实现数据的传输和控制。
一、接口设计单片机外部设备的接口设计是一项重要的任务，它需要考虑以下几个方面：1. 引脚定义：接口设计首先需要确定单片机的引脚分配，包括输入和输出的引脚数量及其功能。
一般来说，单片机的引脚数量有限，因此需要合理分配引脚，以满足不同外部设备的需求。
此外，还需要根据外部设备的特性，选择合适的引脚来实现数据传输和控制。
2. 电气特性：接口设计还需要考虑电气特性，包括电压、电流和信号的稳定性等。
外部设备一般有不同的电气特性要求，需要通过适当的电平转换电路来实现与单片机的兼容。
另外，信号的稳定性也是接口设计的重要考虑因素，需要采取合适的抗干扰措施，以确保数据的可靠传输。
3. 通信协议：接口设计还需要选择合适的通信协议，以实现单片机与外部设备之间的数据传输和控制。
常见的通信协议有串行通信协议（如UART、SPI和I2C）和并行通信协议（如GPIO）。
选择合适的通信协议需要考虑数据传输速率、带宽和可靠性等方面的因素。
二、实现方法在接口设计确定后，需要选择合适的实现方法来实现接口的功能。
以下是几种常见的接口实现方法：1. GPIO：通用输入输出（GPIO）是单片机最常用的接口实现方法之一。
它可以将单片机的引脚配置为输入或输出，通过控制引脚上的电平来与外部设备进行数据传输和控制。
GPIO接口简单灵活，适用于一些简单的外部设备。
2. UART：串行通信接口（UART）是一种常见的通信协议，通过单个线路来实现数据的串行传输。
它可以提供可靠的高速数据传输，适用于与需要接收或发送大量数据的外部设备通信。
3. SPI：串行外设接口（SPI）是一种高速全双工的通信协议，通过4根线路来实现数据的传输和控制。
单片机系统分类及应用
单片机系统分类及应用单片机（Microcontroller）是一种集成电路芯片，具备中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM、EEPROM）和外设接口（串口、并口、模拟输入输出口等）等功能，广泛应用于各种电子设备和嵌入式系统中。
根据不同的应用领域和要求，单片机系统可以分为以下几类：1. 工控单片机系统：工控单片机系统广泛应用于工业控制领域，用于控制和监测生产设备、自动化生产线、仪器仪表等。
这类系统通常具备高速、稳定的计算能力、多种通信接口，支持各种传感器和执行器的连接。
常见的工控单片机系统包括PLC（可编程逻辑控制器）和DCS（分布式控制系统）等。
2. 消费电子单片机系统：消费电子单片机系统广泛应用于各类消费电子产品，如手机、电视、音响、数码相机等。
这类系统通常具备低功耗、高性能的特点，可以支持复杂的图形、音频和视频处理。
常见的消费电子单片机系统包括ARM Cortex-M系列单片机、ESP 系列WiFi模块等。
3. 通信单片机系统：通信单片机系统常用于通信设备中，如路由器、交换机、物联网设备等。
这类系统通常具备高速、稳定的网络通信功能，支持各种网络协议和接口，如以太网、Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等。
常见的通信单片机系统包括ARM Cortex-A系列单片机、W5500以太网芯片等。
4. 汽车电子单片机系统：汽车电子单片机系统应用于汽车电子控制系统，如发动机控制单元（ECU）、车身控制单元（BCU）、防抱死制动系统（ABS）等。
这类系统通常具备高可靠性、抗干扰能力和温度适应能力，支持多种通信接口和传感器连接。
常见的汽车电子单片机系统包括Freescale MPC5500系列单片机、TI TMS320系列数字信号处理器等。
5. 医疗设备单片机系统：医疗设备单片机系统应用于各类医疗设备，如血糖仪、体温计、心电图机等。
这类系统通常具备高精度、低功耗、多种通信接口和传感器连接，支持实时数据采集和处理。
51单片机_片内外设汇总
锁存器
写锁存器
读引脚 返回
片内外设
1.3 P2口
特点： “通用数据I/O端口”和“高八位地址总线”端 口
读锁存器
地址/数据 1/0
控制
Vcc
内部上拉电阻
内部总线
D CL
Q /Q MUX
(地址/数据=0)
锁存器 写锁存器
P2.x 引脚
读引脚
返回上一次
片内外设
与P0口一样，P2口在系统使用外部存储器时，做高八位的 地址总线。 应当注意的是：仅使用外部数据存储器时，P2口分两种情 况： 1）仅仅使用256B的外部RAM时，即使用movx a,@r0指令 访问外部RAM，此时用8位的寄存器R0或R1作间址寄存器， 这时P2口无用，所以在这种情况下，P2口仍然可以做通用 I/O端口。 2）如果访问外部ROM或使用大于256BRAM时，P2口必须 作为外存储器的高八位地址总线。 如：movx a，@dptr ；访问外部数据存储器 movc a，@a+dptr ；访问外部程序存储器 这里使用了16位的寄存器DPTR
片内外设
1. 5 并行端口在使用时应注意的几个问题
“拉电流”还是“灌电流”----与大电流负载的连 接 (我们以美国ATMEL公司生产的AT89C51为例) 1, 使用灌电流的方式与电流较大的负载直接 连接时, 端口可以吸收约20mA的电流而保证端 口电平不高于0.45V（见右上图）。
2,采用拉电流方式连接负载时，AT89C51所 能提供“拉电流”仅仅为80μA，否则输出的 高电平会急剧下降.如果我们采用右下图的方式， 向端口输出一个高电平去点亮LED，会发现，端 口输出的电平不是“1”而是“0”！ 当然，不是所有的单片机都是这样，PIC单 片机就可以提供30mA的拉电流和灌电流。单对 于大多数IC电路，最好还是使用“灌电流”去 推动负载。
单片机电路
单片机电路一、概述单片机电路是由单片机和其他外围电路组成的一种电子系统，它具有微处理器、存储器、输入输出接口等功能模块。
单片机电路广泛应用于各种电子设备中，如智能家居、智能穿戴设备、工业自动化等领域。
二、单片机的基本结构1. CPUCPU是单片机的核心部件，它负责执行指令和控制整个系统的运行。
常见的单片机CPU有AVR、PIC等。
2. 存储器存储器用于存储程序代码和数据。
常见的存储器有闪存、EEPROM和SRAM等。
3. 输入输出接口输入输出接口用于与外部设备进行数据交换。
常见的输入输出接口有GPIO、SPI和I2C等。
4. 定时器计数器定时器计数器用于产生精确的时间延迟或周期信号，可以实现各种定时控制功能。
三、单片机电路设计流程1. 系统需求分析在设计之前需要明确系统需求，包括功能要求、性能要求和可靠性要求等。
2. 选型与方案设计根据系统需求选择合适的单片机芯片，并设计相应的硬件电路方案。
3. PCB设计根据方案设计出PCB电路板，包括电路图设计、元器件布局和走线等。
4. 软件编程根据硬件电路设计编写相应的软件程序，实现系统功能。
5. 系统测试与调试将硬件电路和软件程序进行组装，进行系统测试和调试，确保系统功能正常。
四、单片机电路中常用的外围电路1. 时钟电路时钟电路用于提供单片机的时钟信号，使其能够按照一定的频率运行。
常见的时钟源有晶体振荡器和RC振荡器等。
2. 复位电路复位电路用于在系统启动或异常情况下将单片机复位，保证系统稳定性。
常见的复位方式有手动复位和自动复位。
3. 电源管理电路电源管理电路用于对单片机芯片进行供电管理，包括稳压、滤波和过压保护等。
4. 外设驱动电路外设驱动电路用于驱动各种外部设备，如LED灯、LCD显示屏、继电器等。
常见的接口有GPIO、PWM和ADC等。
五、单片机开发工具介绍1. 开发板开发板是一种集成了单片机芯片和外围电路的开发工具，可以帮助开发人员快速搭建单片机电路并进行软件编程。
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单片机系统常用接口电路、功能模块和外设接口电路——用于衔接外设与总线，实现存储空间扩展、I/O口线扩展、类型转换（电平转换、串并转换、A/D转换）、功能模块、通信扩展、总线扩展等。
外围设备——工作设备，连接在接口电路上，主要有输出设备和输入设备。
本课程所学的接口原理和外设控制对于任何计算机系统都适用（工作原理相同）。
51单片机性能有限（基于8位的处理器），所以本课程只接触到了有限的几个最简单的接口和外设。
高性能计算机系统里面会用到更多更复杂的接口和外设。
例如：金敏《嵌入式系统——组成、原理与设计编程》关于外设的一章：
建立概念阶段不用每个都学，学几个就知道了——不过如此。
以后用到那个再看详细资料，了解细节。
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