单片机常用外围设备接口电路
单片机系统常用接口电路、功能模块和外设
引言概述:单片机系统是嵌入式系统中最常见的一种，它由单片机芯片以及与之配套的外围接口电路、功能模块和外设组成。
在上一篇文章中，我们介绍了单片机系统的基本概念和常用接口电路、功能模块和外设。
本文将继续深入探讨单片机系统的常用接口电路、功能模块和外设。
正文内容:1.时钟电路1.1晶振电路晶振电路是单片机系统中非常重要的一部分，它提供了系统的时钟信号。
晶振电路可以通过外部晶振或者由单片机内部产生的时钟源来实现。
1.2PLL电路PLL电路（PhaseLockedLoop）可以通过将输入信号与一个本地振荡器（通常为晶振）频率和相位锁定来提供精准的系统时钟。
PLL 电路在需要稳定时钟的系统中非常常见。
1.3复位电路复位电路用于初始化整个系统，在系统通电或发生异常情况下，将系统恢复到初始状态。
复位电路通常由电源复位和外部复位信号组成。
2.存储器接口电路2.1RAM电路RAM电路用于存储临时数据，在单片机系统中起到缓存作用。
常见的RAM电路有静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）。
2.2ROM电路ROM电路用于存储常量和程序代码，它是只读存储器，一旦存储内容被写入后将无法修改。
常见的ROM电路有EPROM、EEPROM和闪存。
2.3外部存储器扩展电路由于单片机内部存储器有限，常常需要扩展外部存储器来满足系统需求。
外部存储器扩展电路主要包括地质解码电路和控制信号电路。
3.通信接口电路3.1串口电路串口电路是单片机系统中常用的通信接口电路，它允许单片机通过串行通信与其他设备进行数据交换。
常见的串口通信标准有RS232、RS485和TTL等。
3.2并口电路并口电路主要用于并行数据通信，它通常用于连接显示器、打印机和外部存储设备等外部设备。
3.3SPI接口电路SPI（SerialPeripheralInterface）是一种常用的串行通信接口，它通过四根信号线实现全双工的数据传输。
3.4I2C接口电路I2C（InterIntegratedCircuit）是一种支持设备间通信的串行总线，它可以连接多个设备，并通过两根信号线进行数据传输。
单片机常用外围设备接口电路教材PPT59页
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯力做你应该做的事吧。——美华纳
第6章 单片机的常用外围接口电路
CLOSE:
JNB JNB JNB JNB JNB JNB JNB INT0: RETI KEY 7: …… KEY 71: MOV A, P1 JNB ACC.7, FUNC71 RETI KEY 6: …… …… D20: …… …… END
ORG 1000H INT11:LCALL DELAY ; 延时去抖动 MOV A, P1 ; 读输入线 ANL A, #0FH ; 判断是否有键闭合 CJNE A, #0FH, TEST ; 有键闭合，转判断按键程序 RETI ; 无键闭合，返回 TEST: MOV B, A ; 暂存 LCALL KEYR ; 调用读取子程序 MOV 40H, R3 ; 暂存在40H单元 MOV P2, #0FH ; 输出线写1 MOV P1, B ; 输入线写入数据 MOV A, P2 ; 读输出线 LCALL KEYR ; 调用读取子程序 XCH A, R3 SWAP A ORL 40H, A ; 得按键特征值 RETI
盘）、定时控制方式（定时扫描键盘）、中断方式。
CPU对键盘上闭合键的键号确定方法：根据扫描线和回送线的状
态计算求得，或根据行线和列线的状态查表求得。
2．键输入程序的设计方法
（1）判断键盘上是否有键闭合； （2）消除键的机械抖动； （3）确定闭合键的物理位置； （4）得到闭合键的编号； （5）确保CPU对键的一次闭合只做一次处理
独立连接式键盘连接图如 右图所示。当没有键被按下 时，所有的数据输入线都为 高电平；当有任意一个键被 按下时，与之相连的数据输 入线将变为低电平；通过相 应指令，可以判断是否有键 按下。
单片机外接电路
一.各个外接电路原理：
1．最小系统及二极管电路原理图：
图1最小系统及二极管电路原理图
应用89C51（52）单片机设计并制作一个单片机最小系统，达到如下基本要求：
1、具有上电复位和手动复位功能。
2、使用单片机片内程序存储器。
3、具有基本的人机交互接口。按键输入、LED显示功能。
4、具有一定的可扩展性，单片机I/O口可方便地与其他电路板连接。
先读取键盘的状态，得到按键的特征编码。
先从P1口的高四位输出低电平，低四位输出高电平，从P1口的低四位读取键盘状态。再从P1口的低四位输出低电平，高四位输出高电平，从P1口的高四位读取键盘状态。将两次读取结果组合起来就可以得到当前按键的特征编码。使用上述方法我们得到16个键的特征编码。
举例说明如何得到按键的特征编码：
case 0x77:
key=15;
break;
}
while(temp!=0xf0)
{
temp=P3;
temp=temp&0xf0;
}
display(key);
P1=0xf0;
}
}
}
}
假设“1”键被按下，找其按键的特征编码。
从P1口的高四位输出低电平，即P1.4－P1.7为输出口。低四位输出高电平，即P1.0－P1.3为输入口。读P1口的低四位状态为“ 1101”，其值为“0DH”。
再从P1口的高四位输出高电平，即P1.4－P1.7为输入口。低四位输出低电平，即P10－P13为输出口，读P1口的高四位状态为“1110”，其值为“E0H”。
2.1602液晶显示器电路原理图：
图5 1602液晶显示器电路原理图
3.数码管电路原理图：
单片机常用外围设备接口电路
⑴ 静态显示方式，每一位字段码分别从I/O控制口输 出，保持不变直至CPU刷新。
特点：编程较简单，但占用I/O口线多，一般适用 于显示位数较少的场合。
⑵ 动态显示方式，在某一瞬时显示一位，依次循环 扫描，轮流显示，由于人的视觉滞留效应，人们看 到的是多位同时稳定显示。
00H
80H
9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 1 1 1 1 0 1 1 0 F6H
10H
90H
显示数转换为显示字段码的步骤：
⑴ 从显示数中分离出显示的每一位数字 方法是将显示数除以十进制的权
⑵ 将分离出的显示数字转换为显示字段码 方法是查表
【例9-1】已知显示数存在内RAM 30H（高位）、 31H中，试将其转换为5位共阴字段码（顺序）， 存在以30H（高位）为首址的内RAM中。
DIV AB
;产生十位显示数字
MOV DPTR,#TAB ;置共阳字段码表首址
MOVC A,@A+DPTR
;读十位显示符
MOV DPTR,#0BFFFH ;置74377(十位)地址
MOVX @DPTR,A
;输出十位显示符
MOV A,B
;读个位显示数字
MOV DPTR,#TAB ;置共阳字段码表首址
MOVC A,@A+DPTR
第9章 常用外围设备接口电路
本章要点:
LED数码管及编码方式 静态显示方式及其典型应用电路 动态显示方式及其典型应用电路 虚拟I2C总线串行显示电路 键盘去抖动和连接、控制方式 独立式按键及其接口电路 矩阵式键盘及其接口电路 并行A/D ADC0809及其接口电路 串行A/D ADC0832及其接口电路 I2C串行A/D典型应用电路 DAC0832及其接口电路 I2C串行D/A典型应用电路 开关量驱动输出接口电路
单片机原理接口及应用
单片机原理接口及应用单片机是一种集成电路芯片，包含了中央处理器、存储器和各种输入输出接口等基本组成部分。
单片机通过其接口与外部设备进行通信，实现各种应用。
1. 数字输入输出接口(Digital I/O Interface):单片机通过数字输入输出接口连接外部设备。
通过设置相应的寄存器和引脚配置，单片机可以读取外部器件的状态，并且能够控制外部器件的输出信号。
数字输入输出接口常用于连接开关、LED、蜂鸣器等设备。
2. 模拟输入输出接口(Analog I/O Interface):单片机的模拟输入输出接口可以将模拟信号转换为数字信号，或将数字信号转换为模拟信号。
通过模拟输入输出接口，单片机可以实现模拟信号的采集和输出，例如连接温度传感器、光电传感器等。
3. 串口接口(Serial Interface):串口接口是单片机与外部设备进行数据传输的重要接口。
单片机通过串口接口可以与计算机或其他单片机进行通信。
串口的通信速度和传输协议可以根据具体需求进行设置。
4. I2C总线接口(I2C bus Interface):I2C总线接口是一种常用的串行通信协议，具有多主机、多从机的特点。
单片机通过I2C总线接口可以与各种器件进行通信，如传感器、实时时钟等。
5. SPI接口(Serial Peripheral Interface):SPI接口是一种高速同步串行通信接口，常用于单片机与外部存储器、显示器和其他外设的连接。
SPI接口可以实现全双工通信，具有高速传输的优势。
6. 中断接口(Interrupt Interface):中断是单片机处理外部事件的一种方式。
通过中断接口，单片机可以响应来自外部设备的信号，并及时处理相应的事件，提高系统的实时性。
以上是单片机的一些常用接口及其应用。
不同的单片机具有不同的接口类型和功能，可以根据具体的应用需求选择合适的单片机型号。
单片机常用外围设备接口电路教材共59页
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人 。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
五 单片机的外围设备接口电路
5.2.1.2 编制键盘程序
1、检测有无按键按下 2、有可靠的逻辑处理办法 3、准确输出按键值（或键号）
独立式按键设计
独立式按键是直接用I\O口线构成的单个按键电路。 特点： 1、每个按键单独占用一根I/O口线； 2、各按键相互独立，电路配置灵活； 3、按键数量较多时，I/O端线耗费较多，电路
结构繁杂； 4、软件结构简单。
⑴定义：A/D D/A转换器可视作一外部设备
⑵功能：
将微机系统的离散的数字信号和设备中 连续变化的模拟量两者建立适配关系，使 CPU能进行 控制与鉴测
数/模（D/A）转换
D/A转换器完成数字量→ 模拟
量的转换，这在计算机和虚拟信号
A/D转换
发生器中应用非常普遍。 A/D转换器完成模拟量
DATA
适用于按键数量较少的场合。
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。
独立连接式键盘连接 图如右图所示。当没 有键被按下时，所有 的数据输入线都为高 电平；当有任意一个 键被按下时，与之相 连的数据输入线将变 为低电平；通过相应 指令，可以判断是否 有键按下。
1、IN7~IN0 模拟量输入通道。
2、A、B、C 地址线。A为低位地址，C为高位地址，用 于模拟通道的选择。
3、ALE 地址锁存允许信号。对应ALE上跳沿，A、B、C 地址状态送入地址锁存器中。
4、START 转换启动信号。START上跳沿时，所有内部 寄存器清零；START下跳沿时，开始进行A\D转换； 在转换期间，START保持低电平。
转换数据的传送
数据传送的关键问题是如何确认A\D转换的完成
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LED数码管分类：
按其内部结构可分为共阴型和共阳型；
按其外形尺寸有多种形式，使用较多的 是0.5"和0.8"；
按显示颜色也有多种形式，主要有红色 和绿色； 按亮度强弱可分为超亮、高亮和普亮。
正向压降一般为1.5～2V，额定电流为 10mA，最大电流为40mA。静态显示时取10mA 为宜，动态扫描显示，可加大脉冲电流，但 一般不超过40mA。
解：连续调用下列二个子程序即可。 ⑴ 分离显示数字子程序
⑵ 转换显示字段码子程序
三、静态显示方式及其典型应用电路
LED数码管显示分类：静态显示方式和动态显示方式。
⑴ 静态显示方式，每一位字段码分别从I/O控制口输 出，保持不变直至CPU刷新。
特点：编程较简单，但占用I/O口线多，一般适用 于显示位数较少的场合。 ⑵ 动态显示方式，在某一瞬时显示一位，依次循环 扫描，轮流显示，由于人的视觉滞留效应，人们看 到的是多位同时稳定显示。 特点：占用I/O端线少，电路较简单，编程较复 杂，CPU要定时扫描刷新显示。一般适用于显示位数 较多的场合。
二、LED数码管编码方式
表9-1 共阴和共阳LED数码管几种八段编码表
共阴逆序小数点暗 a b c d e f g Dp 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 共阳顺序 16进制 小数点亮 FCH 60H DAH F2H 66H 40H 79H 24H 30H 19H 共阳顺序 小数点暗 C0H F9H A4H B0H 99H 显示 共阴顺序小数点暗 数字 Dp g f e d c b a 16进制 0 1 2 3 4 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 3FH 06H 5BH 4FH 66H
§9-1 LED数码管显示接口
一、LED数码管
LED显示器的扩展(结构)
公共阳极 接高电平
LED数码管的结构：①共阳与共阴
h g f e d c b a
高电平点亮 h g f …… a
f e
a g d
b
c h
h g f …… a 低电平点亮
f e
a g d
a
公共阴极
＠ 单片机系统扩展LED数码管时多用共阳LED: 共阳数码管每个段笔画是用低电平(“0”)点亮的,要求驱动 功率很小；而共阴数码管段笔画是用高电平(“0”)点亮的， 要求驱动功率较大。 ＠ 通常每个段笔画要串一个数百欧姆的降压电阻。
LED数码管的软件译码
公共阳极
接高电平
h g f e d c b a
12H
02H 78H 00H
92H
82H F8H 80H
9
0 1 1 0 1 1 1 1
6FH
1 1 1 1 0 1 1 0
F6H
10H
90H
显示数转换为显示字段码的步骤： ⑴ 从显示数中分离出显示的每一位数字 方法是将显示数除以十进制的权 ⑵ 将分离出的显示数字转换为显示字段码 方法是查表 【例9-1】已知显示数存在内RAM 30H（高位）、 31H中，试将其转换为5位共阴字段码（顺序）， 存在以30H（高位）为首址的内RAM中。
第9章 常用外围设备接口电路
本章要点:
LED数码管及编码方式 静态显示方式及其典型应用电路 动态显示方式及其典型应用电路 虚拟I2C总线串行显示电路 键盘去抖动和连接、控制方式 独立式按键及其接口电路 矩阵式键盘及其接口电路 并行A/D ADC0809及其接口电路 串行A/D ADC0832及其接口电路 I2C串行A/D典型应用电路 DAC0832及其接口电路 I2C串行D/A典型应用电路 开关量驱动输出接口电路
5
6 7 8
0 1 1 0 1 1 0 1
0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1
6DH
7DH 07H 7FH
1 0 1 1 0 1 1 0
1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0
B6H
BEH E0H FEH
高电平点亮 h g f …… a
f e
a g d
b c h
h g f …… a 低电平点亮
f e
a g d
b c h
接地
h g f e d c b a
公共阴极
八段LED数码管段代码编码表(连线不同可有多种表):
字形 共阳 共阴 0 0C0 3F 1 0F9 06 2 0A4 5B 3 0B0 4F 4 99 66 5 92 6D 6 82 7D 7 0F8 07 8 80 7F 9 90 6F 黑 0FF 00
1、并行扩展静态显示电路
【例9-2】按图9-3编制显示子程序，显示数（≤255）存在 内RAM 30H中。 解：
2、串行扩展静态显示电路
【例9-3】按图9-4编制显示子程序，显示字段码已分别存
在32H～30H内RAM中。 解：
DIR2: MOV CLR SETB MOV JNB CLR MOV JNB CLR MOV JNB CLR CLR RET SCON,#00H ES P1.0 SBUF,30H TI,$ TI SBUF,31H TI,$ TI SBUF,32H TI,$ TI P1.0 ;置串口方式0 ;串口禁中 ;“与”门开,允许TXD发移位脉冲 ;串行输出个位显示字段码 ;等待串行发送完毕 ;清串行中断标志 ;串行输出十位显示字段码 ;等待串行发送完毕 ;清串行中断标志 ;串行输出百位显示字段码 ;等待串行发送完毕 ;清串行中断标志 ;“与”门关,禁止TXD发移位脉冲 ;
LED显示器的扩展(显示方式)
LED数码管的显示方式：③静态与动态
静态显示: 动态显示:
各数码管在显示过程中持续得到送显信号，与各数码管接口 的I/O口线是专用的。 各数码管在显示过程中轮流得到送显信号，与各数码管接口 的I/O口线是共用的。
静态显示特点: 动态显示特点:
无闪烁，用元器件多，占I/O线多，无须扫描，节省CPU时 间，编程简单。 有闪烁，用元器件少，占I/O线少，必须扫描，花费CPU时 间，编程复杂。(有多个LED时尤为突出）