单片机常用输入输出电路
51单片机 基础电路
51单片机基础电路51单片机是一种常用的嵌入式微控制器，具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等特点。
在实际应用中，51单片机的基础电路是必不可少的，它是连接单片机与外部元件的桥梁，为单片机提供电源和信号输入输出。
本文将介绍51单片机基础电路的组成和工作原理。
一、电源电路51单片机的正常工作需要稳定的电源供应。
其电源电路主要由电源滤波器、稳压电路和复位电路组成。
1. 电源滤波器：用于滤除电源中的噪声和干扰，保证电源的稳定性。
常用的电源滤波器包括电容滤波器和电感滤波器。
2. 稳压电路：用于将不稳定的电源电压转换为稳定的工作电压。
常用的稳压电路有线性稳压电路和开关稳压电路。
3. 复位电路：用于在开机或复位时将单片机的状态初始化为预设值，确保系统正常启动。
复位电路主要由电源复位电路和外部复位电路组成。
二、时钟电路51单片机需要时钟信号来同步其内部逻辑运算。
时钟电路主要由晶振和电容构成。
晶振是一种能够产生稳定振荡频率的元件，常用的晶振有4MHz、8MHz等。
晶振通过电容与单片机相连，形成一个振荡回路。
时钟电路还可以通过外部的时钟信号输入来实现，这需要将外部时钟信号与单片机的时钟输入引脚相连。
三、复位电路复位电路是为了保证单片机在上电或复位时能够正常启动，并将其状态初始化为预设值。
复位电路可以通过外部复位电路和电源复位电路两种方式实现。
外部复位电路是通过按下复位按钮或引脚触发器来实现的，它会将单片机的复位引脚拉低，从而使单片机复位。
电源复位电路是通过检测电源电压的变化来实现的，当电源电压低于一定阈值时，复位电路会自动将单片机复位。
四、IO口电路IO口电路是单片机与外部设备进行数据交互的接口。
它由输入电路和输出电路组成。
输入电路负责将外部设备的信号输入到单片机，并对输入信号进行适当的处理。
常见的输入电路有电阻分压电路和比较器电路。
输出电路负责将单片机的信号输出到外部设备，并对输出信号进行适当的处理。
常见的输出电路有三态缓冲器电路和驱动电路。
51单片机 IO 口输入输出方式
51 单片机IO 口输入输出方式传统51单片机IO接口只可以作为标准双向IO接口，如果用其来驱动LED只能用灌电流的方式或是用三极管外扩驱动电路。
灌电流方式：LED正极接VCC，负极接IO口。
IO为高电平是LED两极电平相同，没有电流，LED熄灭;IO为低电平时，电流从VCC流入IO，LED点亮。
但是当你吧LED正极接在IO接口，负极接GND时，将IO接口置于高电平，LED会亮，但因为IO 接口上拉能力不足而使亮度不理想，可以用下面介绍的方式解决这个问题。
推挽工作方式：LED正负极分别接在两个IO口上，然后设置正极IO接口为推挽输出，负极IO接口为标准双向灌电流输入。
推挽方式具有强上拉能力，可以实现高电平驱动LED。
IO口的四种使用方法从I/O口的特性上看，标准51的P0口在作为I/O口使用时，是开漏结构，在实际应用中通常要添加上拉电阻;P1、P2、P3都是准双向I/O，内部有上拉电阻，既可作为输入又可以作为输出。
而LPC900系列单片机的I/O口特性有一定的不同，它们可以被配置成4种不同的工作模式：准双向I/O、推挽输出、高阻输入、开漏。
准双向I/O模式与标准51相比，虽然在内部结构上是不同的，但在用法上类同，比如要作为输入时都必须先写1置成高电平，然后才能去读引脚的电平状态。
!!!!!为什么是这样子?见下面分析。
推挽输出的特点是不论输出高电平还是低电平都能驱动较大的电流，比如输出高电平时可以直接点亮LED(要串联几百欧限流电阻)，而在准双向I/O模式下很难办到。
高阻输入模式的特点是只能作为输入使用，但是可以获得比较高的输入阻抗，这在模拟比较器和ADC应用中是必需的。
开漏模式与准双向模式相似，但是没有内部上拉电阻。
开漏模式的优点是电气兼容性好，外部上拉电阻接3V电源，就能和3V逻辑器件接口，如果上拉电阻接5V电源，又可以与5V逻辑器件接口。
此外，开漏模式还可以方便地实现线与逻辑功能。
对于上面疑问的解释，有这样一个资料：高阻态这是一个数字电路里常见的术语，指的是电路的一种输出状态，既不是高电平也不是低电平，如果高阻态再输入下一级电路的话，对下级电路无任何影响，和没接一样，如果用万用表测的话有可能是高电平也有可能是低电平，随它后面接的东西定。
单片机的输入输出设备接口详述
Dispaly(key); } }
} void delay10ms(unsigned char time)
{ unsigned char i; while(time--)
{ for(i=0;i<120;i++) ; } } void Dispaly(unsigned char k) { P0=table[k];
void main() { LABA=0; while(1) { KeyScan(); } } void KeyScan() { P0=0xFF; P0_0=0; temp=P0; temp&=0xF0; if(temp !=0xF0) { buzzer(); delay10ms(20);
temp=P0; key=13;break;
图12-8码拨盘开关
12.1.7 旋转拨码开关 旋转拨码开关常用于示波器手持电台等电子仪器设备
的输入,既具有数字输入的特点，又有电位器模拟操作方 便的优点。通过旋转拨码调节输入，旋转拨码开关是由 装在同一轴上的两个机械开关组成，转动转轴开关通断 可以完成输入，顺逆转动时两个开关的通断顺序不同， 可区分出增加还是减小输入量。旋转拨码开关的原理及 应用见图12-9。
BCD码盘拨盘后面有5个接点，其中A为输入控制线，另外4 根是BCD码输出信号。拨盘拨到不同位置时，输入控制线A分别 与4根BCD码输出线中的某根或几根接通，且拨盘的BCD码输出 线的状态正好是拨盘指示的十进制数码的8421码。
拨码开关可以直接接到口线上，由口线直接读入，但这样 需要较多的输入口线，可以采用动态的输入方法,实现拨码开 关与口线的连接，此方法与动态数码管相似。
temp&=0xF0; if(temp !=0xF0) {
单片机的外围电路
键盘电路设计要点
1 2
去抖处理
消除按键按下时的抖动，确保一次只识别一个按 键。
独立按键与矩阵按键的选择
根据按键数量和单片机I/O口资源选择合适的键 盘形式。
3
接口类型
根据单片机和键盘的接口类型选择合适的连接方 式，如直接连接或通过I2C、SPI等通信协议连接。
05
通信接口电路
通信接口电路的作用与类型
寻址方式
每个设备具有唯一的地址，通过地址码进行访问。
数据传输速率
最高可达400kHz。
06
外围电路的干扰与防护
外围电路的干扰来源与影响
01
02
03
04
电源噪声
由于电源线路上的电压波动和 电流脉冲，可能导致单片机工
作异常。
信号线耦合
信号线之间的电磁场相互作用 ，可能导致信号的畸变或噪声
。
接地回路
不同电路之间的地线连接可能 形成地线回路，导致噪声和干
扰。
空间辐射
来自其他电子设备或自然界的 电磁波可能对单片机产生干扰
。
干扰的防护措施
电源滤波
在电源入口处加入滤波 器，减少电源噪声的干
扰。
隔离与屏蔽
对容易受到干扰的信号 线进行隔离或屏蔽，降 低信号线耦合的影响。
合理的接地
采用单点接地、多点接 地或混合接地方式，减
少地线回路的干扰。
空间滤波
在单片机周围加装电磁 屏蔽材料，减少空间辐
单片机外围电路
• 单片机外围电路概述 • 电源电路 • 输入输出接口电路 • 显示与键盘电路 • 通信接口电路 • 外围电路的干扰与防护
01
单片机外围电路概述
定义与作用
定义
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。
单片机dac电路
单片机dac电路
单片机DAC电路是数字模拟转换器（Digital-to-Analog Converter）在单片机领域的应用，是一种将数字信号转换成模拟信号并在微控制器（MCU）系统中输出模拟数据的重要电路。
这种电路广泛应用于各种需要模拟输出的场合，如电机控制、温度控制、音频处理等。
单片机DAC电路主要由三部分组成：数字输入端、工作电源端和模拟输出端。
数字输入端接收来自单片机的数字信号，这些信号通常是经过处理后的控制信号，如PWM（脉冲宽度调制）信号、SPI（串行外设接口）信号等。
工作电源端为DAC电路提供所需的电源，确保其正常工作。
模拟输出端则是将转换后的模拟信号输出到需要控制的设备或系统中。
在单片机DAC电路中，DAC芯片是关键元件。
DAC芯片内部通常包含一个数字寄存器和一个模拟输出电路。
数字寄存器用于存储从单片机传来的数字信号，而模拟输出电路则负责将数字信号转换成模拟信号。
常见的DAC芯片有DAC0832、DAC1210等，它们具有不同的分辨率、转换速度和精度等特性，可以根据具体需求进行选择。
在实际应用中，单片机DAC电路还需要考虑一些因素。
例如，信号的噪声和失真会影响模拟输出的质量，因此需要对电路进行优化设计。
此外，DAC电路的功耗和温度稳定性等也需要考虑。
为了提高转换精度和稳定性，可以采用差分放大电路、滤波电路等技术手段。
总之，单片机DAC电路是实现数字信号到模拟信号转换的关键电路之一，具有广泛的应用前景。
在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的DAC芯片和优化电路设计，以确保电路的性能和稳定性。
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。
单片机常用接口电路设计
单片机常用接口电路设计单片机是一种集成电路，内部包含了处理器、内存和各种输入输出接口。
在单片机应用中，常用的接口电路设计包括数模转换、模数转换、显示控制、通信接口、电源接口等。
一、数模转换接口电路设计：数模转换器（DAC）是将数字信号转换为模拟信号的设备，常用于音频处理、控制信号输出等。
设计DAC接口电路时需要考虑输入信号的分辨率、精度和输出电压范围等因素。
一种常见的设计方案是使用运放作为缓冲放大器，将单片机输出的数字信号经过DAC转换后放大输出。
此外，还可以根据需要添加滤波电路来去除数字信号中的高频噪声。
二、模数转换接口电路设计：模数转换器（ADC）是将模拟信号转换为数字信号的设备，常用于传感器信号采集、音频采样等。
在设计ADC接口电路时需要考虑输入信号的范围、精度和采样率等因素。
常见的设计方案是使用运放将输入信号放大，并连接到ADC的输入端。
此外，还可以根据需要添加滤波电路来去除输入信号中的高频噪声。
三、显示控制接口电路设计：单片机常用于控制各种显示设备，如数码管、液晶显示屏等。
设计显示控制接口电路时需要考虑控制信号的电平、频率和电流等因素。
一种常见的设计方案是使用继电器或晶体管作为开关，将单片机输出的控制信号连接到显示设备，实现显示内容的控制。
此外，还可以使用驱动芯片来简化接口电路设计，提高驱动能力。
四、通信接口电路设计：单片机常用于与外部设备进行通信，如串口通信、SPI通信、I2C通信等。
设计通信接口电路时需要考虑信号的传输速率、电平逻辑和接口协议等因素。
常见的设计方案是使用电平转换器将单片机的信号电平转换为外设能够接受的电平，并通过串行线路或总线连接到外设。
此外，还可以使用专用的通信芯片来简化接口电路设计，提高通信速率和可靠性。
五、电源接口电路设计：单片机的正常工作需要稳定的电源供应。
设计电源接口电路时需要考虑电源稳压、过压保护和电源滤波等因素。
一种常见的设计方案是使用稳压电源芯片或稳压二极管作为功率稳定器，为单片机提供稳定的电压。
数字信号输入输出接口电路
2019/2/16
单片机原理与应用
2. 编码输入/输出方式
在这种方式中，将若干条用途相同（均为输入或输 出）的I/O引脚组合在一起，按二进制编码后输入或输出。 例如，对于n条输出引脚，经过译码后，可以控制2n个设 备；对于2n个不同时有效的输入量，经过编码器与CPU连 接时，也只需要n个引脚，如图7-1(b)所示。
8255 I/O口有三种工作方式： 方式0，基本输入/输出方式。特点是对输出信号锁存功 能；对输入信号没有锁存功能。 方式1，选通输入/输出方式。特点是使用C口部分引脚 作为 A 、 B 通信联络信号，对输入、输出数据均具有锁存 功能。 方式2，双向传输方式。只有A口可以工作于方式2， 使用C口部分引脚作为双向传输联络信号，对输入、输出 数据均具有锁存功能。
表7-2 8255工作方式控制字各含义
1 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
工作 方式 控制 字特 征
A口 工作方式控制 00（方式0） 01（方式1） 1x（方式2）
A口 输入/输出 控制 0（输出） 1（输入）
C口高4位 输入/输出 控制 0（输出） 1（输入）
B口 工作方式 控制 0（方式0 ） 1（方式1 ）
2019/2/16 单片机原理与应用
P A N
第7章 数字信号输入输出接口电路
7.1 开关信号输入/输出方式
开关信号包括脉冲信号、电平信号。在单片机控制系 统中，常采用如下几种方式现实开关信号的输入和输出。
2019/2/16
单片机原理与Βιβλιοθήκη 用P A N第7章 数字信号输入输出接口电路
1. 直接解码输入/输出方式
设计单片机外围电路
设计单片机外围电路
单片机的外围电路主要有基本工作条件电路、输入电路和输出电路。
根据单片机要实现的功能设计出来的单片机外围电路。
(1)基本工作条件电路
单片机的VCC电源引脚接+5V电源，C3、R5构成复位电路，晶振X和电容C1、C2与内部电路构成时钟电路，这些电路分别为单片机提供电源、复位信号和时钟信号，单片机即开始工作。
(2)输入电路
按键 S1~S4构成输入电路。
当按下某按键时，单片机相应的输入引脚为低电平;当按键弹起时，相应的输入引脚为高电平。
(3)输出电路
发光二极管VD1~VD4和电阻R1~R4构成单片机的输出电路，其中R1~R4为限流电阻，用于防止流过发光二极管的电流过大而损坏发光二极管。
当单片机的某个输出引脚为低电平或高电平时，该引脚外接的发光二极管就会亮或灭。
单片机外围电路设计好后，可以将这些电路做在一块电路板上，为了方便之后的单片机软件开发，可在安装单片机的位置处安装一个40引脚的插座，这样在仿真、编程时可使单片机容易插入和取出。
这样制作出来的电路板常称作实验板。
单片机常用电路
单片机常用电路
以下是一份单片机常用电路的制作指南。
这些电路可以应用于各种单片机项目中。
1. 电源电路：设计一个电源电路，以提供适当的电压和电流给单片机。
你可以使用AC/DC变压器来将交流电转换为直流电，然后使用整流和滤波电路将电压稳定在合适的范围内。
2. 复位电路：复位电路用于在单片机启动时将其复位到初始状态。
它通常包括一个复位按钮或开关，一个复位电容和一个复位电路。
3. 稳压电路：稳压电路用于稳定单片机供电电压，以确保其正常运行。
你可以使用稳压器芯片（例如LM7805）来提供稳定的5V电压。
4. 时钟电路：时钟电路用于为单片机提供时钟信号。
你可以使用晶体振荡器和运放来生成稳定的时钟信号。
5. 输入/输出电路：单片机通常需要与外部设备（如开关、传感器、继电器等）进行交互。
设计适当的输入/输出电路以连接这些外部设备。
6. 通信电路：如果你需要通过串行通信（如UART、SPI、I2C等）与其他设备进行通信，需要添加相应的通信电路。
7. 编程/调试电路：单片机需要进行编程和调试。
设计一个编程/调试电路，以连接单片机和计算机，并为其提供适当的信号传输和电源。
请注意，以上描述仅为一份常用电路制作指南，并不涉及具体的元件或品牌名称。
在实际制作中，请根据具体需求和器件规格来选择合适的元件和电路设计。
单片机数字输入输出
单片机数字输入输出单片机（Microcontroller）是一种集成了中央处理器（CPU）、存储器（RAM和ROM）、输入输出接口（I/O）和定时器/计数器等功能于一体的集成电路。
它通常被广泛应用于各种电子设备中，如家电、汽车电子、通讯设备等。
其中，数字输入输出（Digital Input/Output）是单片机的基本功能之一。
本文将介绍单片机数字输入输出的原理和实际应用。
一、单片机数字输入输出原理单片机的数字输入输出是通过引脚（Pin）来实现的。
单片机的引脚既可用作输入，也可用作输出。
当引脚用作输入时，它可以接收外部信号，如开关的状态、传感器的测量数据等。
当引脚用作输出时，它可以输出高电平（通常为5V）或低电平（通常为0V），从而控制外部器件的工作状态。
单片机的数字输入输出通常通过寄存器来进行配置和操作。
寄存器是单片机内部的一块存储空间，用于存储各种配置和控制信息。
通过向相应的寄存器写入特定的值，可以配置引脚为输入或输出，并设置引脚的工作模式、电平状态等。
二、单片机数字输入输出的应用1. 按键输入在很多电子设备中，都需要通过按键来进行操作。
单片机的数字输入功能可以用于检测按键的状态。
通过读取引脚的电平状态，可以判断按键是否被按下。
根据不同的按键组合或按下时间，可以实现不同的功能，如调节音量、切换频道等。
2. 传感器接口很多电子设备需要与传感器进行数据交互，以获取环境信息或测量参数。
单片机的数字输入功能可以用于接收传感器的输出信号。
传感器通常将测量值转换为电压信号，并与单片机的引脚相连。
单片机读取引脚的电平状态，可以获取传感器测量的数值，并进行相应的处理和判断。
3. 继电器控制继电器是一种常用的电器开关，常用于控制高电压或高电流的设备。
单片机的数字输出功能可以用于驱动继电器的控制。
通过向输出引脚写入高电平或低电平信号，可以实现开关继电器的动作，从而控制外部设备的通断。
4. LED显示LED是一种常见的输出设备，可用于显示各种信息，如数字、字母、图标等。
单片机输入和输出
2. 状态信息 输入设备的“准备就绪”，输出设备的“忙”信号等。CPU根据外设的状态， 决定是否输入或输出数据。
3．控制信息 控制信息是在传选过程中．CPU发送给外设的命令．用于控制外设的工作。 例如，控制设备的起停
7.1.3
I/O端口的地址分配
首先清楚I/O接口（Interface）和I/O端口（Port）的概念。
扩展I/O口与外部RAM统一编址 使用同样的指令MOVX访问 注意控制总线RD/WR的接法
7.2 微型机与外设之间的数据传送方式 微型机与外设之间的数据传送方式可归纳为三种：程序传送、中断传送和 DMA传送。 7.2.1 程序传送 不是传送程序 程序传送，是指CPU与外设之间的数据传送在程序控制下进行的一种方式， 它又分为无条件传送和条件传送两种。 1.同步传送方式（无条件传送） 当外设速度和单片机的速度相比拟时，常采用同步传送方式，最典型的同 步传送就是单片机和外部数据存储器之间的数据传送。 适用于对简单的I/O设备（如开关、LED显示器、继电器等）的操作，或 者I/O设备的定时固定或已知的场合。 2.查询传送方式（条件传送，异步式传送） 查询外设“准备好”后，再进行数据传送。 优点：通用性好，硬件连线和查询程序十分简单， 缺点：效率不高。 为提高效率，通常采用中断传送方式。
（2）模拟量 当微型机用于控制、检测或数据采集时．大量的现场信息是连续变化的物理量 (如温度、压力、流量．位移等)．这些物理量经过传感器变换成电量，并经放大 得到模拟电压或电流．这些模拟量必须再经过A／D转换后．把它们变成数字量 才能输入计算机。计算机的输出也必须先经过D／A转换，把数字量变成模拟量 后再控制执行机构。
3.信息转换
4.通信联络
7.1.2 I/O接口的构成
第2次单片机原理与应用中断和P1口输入和输出
器 1。
中断响应过程
一、中断响应条件：
1．有中断请求信号； 2. 系统处于开中断状态。
二、中断响应过程：
1．关中断：屏蔽其它中断请求信号。 2．保护断点：将断点地址压入堆栈保存，即当前PC值入栈。 3．寻找中断源：中断程序入口地址PC，转入中断服务。 4．保护现场：将中断服务程序使用的所有寄存器内容入栈。 5．中断处理：执行中断源所要求的程序段。链接中断处理 6．恢复现场：恢复被使用寄存器的原有内容。 7．开中断：允许接受其它中断请求信号。 8．中断返回：执行RETI指令，堆栈断点地址PC，
中断源 入口地址
外部中断0 0003H
定时/计数器0 000BH
外部中断1 0013H
定时/计数器T1 001BH
串行口
0023H
优先级 顺序 最高
最低
说
明
来自P3.2引脚(INT0) 的外部中断请求
定时/计数器T0溢出中 断请求
来自P3.3引脚(INT1) 的外部中断请求
定时/计数器T1溢出中 断请求
EX0:外部中断0(INT0)的中断允许位。 EX0=1允许中断， EX0=0不允许中断。
每个中断源的优先级别由特殊功能寄存器 IP来管理。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
PS PT1 PX1 PT0 PX0
PS:串行口中断优先级控制位。 PT1:定时器/计数器T1中断优级控制位。 PX1:外部中断INT1中断优先级控制位。 PT0:定时器/计数器T0中断优先级控制位。 PX0:外部中断INT0中断优先级控制位。
单片机常见输入输出模式
单片机常见输入输出模式单片机（Microcontroller，简称MCU）是一种集成电路，集中了处理器、内存、输入输出接口和定时器等功能模块，广泛应用于各种电子设备中。
输入输出（Input/Output，简称I/O）是单片机与外部环境进行信息交互的重要方式。
本文将介绍单片机常见的几种输入输出模式。
1. 并行输入输出模式并行输入输出模式是最常见的单片机与外设进行数据交互的方式。
在并行输入输出模式下，单片机与外设之间通过多个数据线同时传输多位数据。
这种模式的好处是传输速度快，但需要较多的引脚资源，适用于对传输速度要求较高的应用。
2. 串行输入输出模式串行输入输出模式是一种将数据逐位进行传输的方式。
在串行输入输出模式下，单片机与外设之间通过单个数据线逐位传输数据。
这种模式的好处是占用较少的引脚资源，适用于空间有限且对传输速度要求不高的应用。
3. 通用异步收发器模式通用异步收发器（UART）是一种单片机常用的输入输出模式。
UART内部有一个缓冲区，可以接收和发送数据。
在使用UART进行数据传输时，单片机通过配置相关寄存器的参数来设置波特率、数据位数、停止位等通信参数，然后可以通过读写缓冲区来进行数据的收发。
4. 并行输入捕获/输出比较模式并行输入捕获（Input Capture）和输出比较（Output Compare）是单片机中常用的定时器功能模式。
在这种模式下，单片机可以通过定时器模块捕获外部信号的边沿触发事件，并记录下触发事件的时间戳。
同时，单片机还可以通过定时器模块产生输出信号，并与外部信号进行比较。
这种模式适用于需要对时间进行精确控制的应用，如测量脉冲宽度、频率测量等。
5. 脉冲宽度调制模式脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）是一种将数字信号转化为模拟信号的技术。
在PWM模式下，单片机通过定时器模块产生周期固定的脉冲信号，并通过改变脉冲的占空比来模拟出不同的电平信号。
单片机的输入／输出接口设计与实现方法
单片机的输入／输出接口设计与实现方法单片机的输入/输出接口设计与实现方法概述：单片机作为嵌入式系统的核心组件，用于控制和处理外部设备的输入和输出。
输入/输出接口的设计和实现是单片机应用中的重要环节。
本文将介绍单片机输入/输出接口的设计原理与实现方法，包括数字输入/输出接口和模拟输入/输出接口两个方面。
一、数字输入/输出接口设计与实现方法：1. 输入接口设计：数字输入接口主要包括开关输入和按键输入。
开关输入一般采用继电器或者开关电路进行连接，可以通过读取端口的电平状态来获取开关的状态信息。
按键输入通常采用矩阵按键的方式，通过扫描矩阵按键的行列，可以实现多个按键的输入。
2. 输出接口设计：数字输出接口可以用于控制各种外部设备，如LED灯、继电器等。
通过设置端口的电平状态，可以实现对外部设备的控制。
常用的数字输出方式包括推挽输出、开漏输出和PWM输出。
3. 实现方法：数字输入/输出接口的实现方法主要有两种：基于端口操作和基于中断。
基于端口操作一般通过读写特定的端口来实现输入和输出功能。
基于中断的实现方法可以通过设置中断触发条件来实现对输入信号的响应，提高系统的实时性和效率。
二、模拟输入/输出接口设计与实现方法：1. 模拟输入接口设计：模拟输入接口主要用于接收模拟量信号，如电压、电流等。
常用的模拟输入接口包括模数转换器（ADC）和电压比较器。
ADC将模拟信号转换为数字信号，可用于采集传感器信号等。
电压比较器常用于判断电压信号是否超过某一门限值。
2. 模拟输出接口设计：模拟输出接口主要用于输出模拟量信号，如驱动电机、显示器等。
常用的模拟输出接口包括数字模拟转换器（DAC）和电流输出接口。
DAC将数字信号转换为模拟信号，可用于驱动各种模拟设备。
电流输出接口可以通过改变电流值来实现对设备的控制。
3. 实现方法：模拟输入/输出接口的设计与实现通过模数转换器和数字模拟转换器来实现。
可以根据具体需求选择合适的模数转换器和数字模拟转换器，通过编程设置相关参数，实现对模拟信号的采集和输出。
单片机第5章 输入输出接口P0～P3讲解
P2口—1.作为输入/输出口。 2.作为高8位地址总线。
P3口—P3口为双功能 1.作第一功能使用时，其功能为输入/输出口。 2.作第二功能使用时，每一位功能定义如下表
所示:
端口引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7
第二功能 RXD （串行输入线） TXD （串行输出线） INT0（外部中断0输入线） INT1 （外部中断1输入线） T0 （定时器0外部计数脉冲输入） T1 （定时器1外部计数脉冲输入） WR （外部数据存储器写选通信号入）
为了节省口线，可将按键接成矩阵的形式。
例如：8×8的形式接64个按键，行列用两个接口 表示。每个按键都有行值和列值，行值和列值的组合 （称为按键的扫描码）就可以唯一的标识某个按键。 矩阵的行线和列线分别通过两个并口与CPU通信。按键 的状态用开关量“0/1”表示。
键盘处理程序的任务是： 确定有无键按下； 判哪一个键按下， 键的功能是什么； 还要消除按键在闭合或断开时的抖动。
TAB2 : db 78H,79H,38H,38H,3FH ; “HELLO”的字形码
DAY: MOV R6，#20 ; 延时20ms子程序 DL2: MOV R7，#7DH DL1: NOP
NOP DJNZ R7，DL1 DJNZ R6，DL2
RET
END
5.3.2用并行口设计键盘电路
键盘是计算机系统中不可缺少的输入设备，当按 键少时可接成线性键盘(一个按键对应一位，如图5.2 中的按键 )，按键较多时，这样的接法占用口线较多。
a
5
EE DE BE 7E ED DD BD 7D EB DB BB 7B E7 D7 B7 77
开始
单片机P1口输入输出实验
单片机P1口输入输出实 验
单片机可靠的复位是保证单片机正常运行的关键因素。 因此，在设计复位电路时，通常要使RST引脚保持10ms以 上的高电平。当RST从高电平变为低电平之后，单片机就从 0000H地址开始执行程序。本电路是上电自动复位。
将8个LED接在单片机P1端口的P1.0-P1.7引脚上，注意 LED有长短两个引脚，分别表示正负极，其中较短的负极接 单片机，较长的为正极,通过限流电阻R与Vcc相连。
单片机P1口输入输出实 验
单片机端口是集数据输入缓冲、数据输出驱动及 锁存等多项功能一体I/O的电路，特别是把握它准 双向、多功能的特点。单片机4个并行端口是P0、 P1、P2、P3。本实验只讨论P1端口。
１、实验目的
通过实验了解P1口作为输入输出方式使用 时，CPU对P1口操作方式。
•1
单片机P1口输入输出实 ２、验实验要求（1)、2)为必做，3)为选做）
•11
单片机P1口输入输出实验
图３ P1端口的一位结构
•12
单片机P1口输入输出实验
５、程序设计
P1口输出控制程序的设计主要包括控制输出程序设计与延时程序设计。 （1）输出控制：当P1.5端口输出低电平，即P1.5=0，这时LED亮，反 之，LED灭，可以使用P1.5=0指令使P1.5端口输出低电平，同样利用指 令使P1.5端口输出高电平。
灭；
状态3：8个LED发光二极管
全灭后，从左右两边开始同时点亮LED发光二极管，全亮
后，8个LED发光二极管再明暗一起闪烁2次 ？
•3
单片机P1口输入输出实 验
３、实验设备与仪器 单片机应用与仿真开发实验台，PC机，
E6000/L仿真器+POD-51仿真头、 Wave软硬件仿真软件。
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≈ 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～Ω，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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
引言
随着微电子技术和计算机技术的发展，原来以强电和电器为主、功能简单的电气设备发展成为强、弱电结合，具有数字化特点、功能完善的新型微电子设备。
在很多场合，已经出现了越来越多的单片机产品代替传统的电气控制产品。
属于存储程序控制的单片机，其控制功能通过软件指令来实现，其硬件配置也可变、易变。
因此，一旦生产过程有所变动，就不必重新设计线路连线安装，有利于产品的更新换代和订单式生产。
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，如图1如示。
当按下开关Sl时，发出的指令信号为低电平，而平时不按下开关S1时，输出到单片机上的电平则为高电平。
该方式具有较强的耐噪声能力。
若考虑到由于TTL电平电压较低，在长线传输中容易受到外界干扰，可以将输人信号提高到+24 V，在单片机入口处将高电压信号转换成TTL信号。
这种高电压传送方式不仅提高了耐噪声能力，而且使开关的触点接触良好，运行可靠，如图2所示。
其中，D1为保护二极管，反向电压≥50 V。
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，如图3所示。
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。
如图4所示，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，如图7(a)所示。
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，如图7(b)和图7(c)所示。
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，如图8所示。
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。
如图9所示，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
单片机接口技术在很多文献中均有详细的介绍，但在对大量电气控制产品的改造和设计中，经常会碰到用接口芯片所无法解决的问题(如驱动电流大、开关速度慢、抗干扰差等)，因此必须寻求另一种电路解决方案。
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。