单片机常用接口芯片及其接口技术介绍
单片机原理及其接口技术
PIC单片机系列
PIC单片机是一种基于精简指令集结构的8位单片机。 它采用哈佛结构，拥有独立的程序和数据总线，具有低功耗、高可靠性等优点。
PIC单片机适用于需要低成本、低功耗的嵌入式应用，如智能卡、医疗设备等领域。
04
单片机接口技术及应用案例
数字接口技术及应用案例
01
02
03
04
数字接口定义
数字接口是单片机与其他数字 设备之间进行数据传输的通道
通信接口分类
通信接口可分为串行通信接口和并行通信接 口。
并行通信接口应用案例
并行通信接口常用于与外部设备进行高速数 据传输。
05
单片机开发工具与调试方法
开发工具介绍及使用方法
01
02
03
硬件开发工具
包括单片机型号选择、开 发板设计、电路板制作等 。
单片机型号选择
根据项目需求选择合适的 单片机型号，如8051、 AVR、PIC等。
。
数字接口分类
数字接口可分为并行接口和串 行接口。
并行接口应用案例
并行接口可以同时传输多个数 据位，适用于高速数据传输。
串行接口应用案例
串行接口逐位传输数据，适用 于长距离和低成本的数据传输
。
模拟接口技术及应用案例
模拟接口定义
模拟接口是单片机与模拟设备之间进行数据 传输的通道。
模拟接口分类
模拟接口可分为模拟量输入和模拟量输出。
I/O接口
单片机通过I/O接口与外部设备进行通信，实现数据的输入和输出。I/O接口可以是并行或串行接口，根据具体应 用需求选择合适的接口方式。
03
常用单片机类型及特点
8051单片机系列
8051单片机是一种经典的8位单 片机，具有简单、可靠、稳定等
单片机原理与接口技术
单片机原理与接口技术
单片机是一种集成电路的形式，内部包含了中央处理器、存储器、输入输出接口以及各种时钟和定时器等功能模块。
它被广泛应用于各种电子设备中，可以完成各种计算、控制和通信等任务。
单片机的工作原理是通过执行存储在其内部存储器中的指令来完成各种操作。
当电源通电时，单片机会从特定的存储器地址开始执行指令，并根据指令的要求进行数据处理、存储、输入输出等操作。
单片机可以通过外部信号的输入和输出来与外部设备进行通信。
单片机的接口技术是指单片机与外部设备之间进行数据传输和控制的方法和技术。
常见的接口技术包括并行接口、串行接口、通信接口等。
并行接口可以同时传输多位数据，传输速度较快，常用于连接外部存储器等设备；串行接口逐位地传输数据，传输速度较慢，但可以节省引脚资源，常用于连接显示器、键盘等设备；通信接口常用于与其他设备进行数据交换，如串行通信接口、总线接口等。
单片机的接口技术多种多样，可以根据具体的应用需求选择合适的接口技术。
在设计单片机系统时，需要考虑接口技术的稳定性、可靠性、传输速度等因素，以确保系统的正常运行和性能优化。
同时，还需要合理规划接口引脚的分配和使用，避免冲突和干扰，确保接口电路的正常工作。
总的来说，单片机原理与接口技术是单片机系统设计中至关重
要的部分，对于实现各种功能和与外部设备通信至关重要。
了解和掌握单片机原理和接口技术，有助于提高系统的性能和稳定性，满足不同应用需求。
单片机引脚功能及连接技巧介绍
单片机引脚功能及连接技巧介绍概述：单片机（Microcontroller），简称MCU，是一种集成了处理器（CPU）、内存（RAM/ROM）、IO口、计时器/计数器和串行通信接口等功能的微型电脑。
引脚是单片机与外部电路之间的接口，通过引脚来完成与外界的数据交换。
在设计单片机电路时，了解单片机引脚的功能和连接技巧非常重要，本文将介绍常见的单片机引脚功能及连接技巧。
1. IO口引脚功能及连接技巧IO（Input/Output）口是单片机最常用的引脚类型，用于输入和输出数字信号。
根据不同的功能，IO口可以分为普通IO口、输入口和输出口。
1.1 普通IO口普通IO口可以作为输入和输出使用。
连接普通IO口时，需要注意以下几点：- 输入：为了保证输入信号的稳定性，通常会使用外部上拉电阻或下拉电阻对引脚进行连接。
- 输出：当将IO口设为输出时，需要连接到其他设备的输入端。
为了防止损坏引脚，常常需要添加电流限制电阻。
1.2 输入口输入口用于接收来自外部的信号，并将其传递到单片机内部进行处理。
连接输入口时，需要注意以下几点：- 使用外部元器件（如开关、传感器等）将信号连接到输入口，同时需要连接电源和地。
- 为了保证输入信号的稳定性，可以采用滤波电路或者添加电阻电容等元器件。
- 在单片机代码中，需要对输入口进行初始化（包括输入模式、上拉/下拉等），以便正确读取信号。
1.3 输出口输出口用于将单片机内部的信号发送给外部设备。
连接输出口时，需要注意以下几点：- 输出口可以驱动LED、继电器，以及其他需要数字信号控制的设备。
- 为了保证输出信号的电流和电压稳定，通常需要使用驱动电路或开关电源等辅助电路。
- 在单片机代码中，需要对输出口进行初始化（包括输出模式、上下拉电阻、推挽输出或开漏输出等）。
2. 定时器/计数器引脚功能及连接技巧定时器/计数器是单片机中的重要功能模块，用于计时、计数或产生特定的时间序列。
定时器/计数器有多个引脚与之关联，其中包括计数引脚、输入引脚和输出引脚。
第7章 IO口
27
第7章 MCS-51单片机常用接口技术
MCS-51对LED的显示 2.动态显示
多个LED共用一个8位I/O口，任何时候各个LED都接 有相同的字形码，但某一时刻只点亮一个LED。究竟哪个 LED被点亮由字位码控制，各个LED轮流被点亮。
MOV E, C ;读取P1.0、P1.1 ANL C,D ;得DE MOV G, C MOV C, E ORL C, D ;得(D+E) ANL C, /G ;得F值 MOV P1.2, C ;用灯显示F SJMP LOOP1 END 20
第7章 MCS-51单片机常用接口技术
（三）作为外部三态门和锁存器接口
2.读端口数据方式（读端口锁存器中数据） 直接以Pn口为源操作数的操作指令。例：
MOV ORL ANL XRL A , P0 R1 , P1 20H , P2 @R0 , P3
返回
17
第7章 MCS-51单片机常用接口技术
3.读引脚方式（获取从引脚传送进来的外部数据）
例如，读P1口低4位：
MOV P1 , #0FH MOV A , P1
读P1口
MOV P1,A MOV A, P1 JNB ACC.0, PR0
JNB ACC.1, PR1
……
PR7:…
……
JNB ACC.7, PR7
AJMP DONE
END 各按键对应的处 理子程序 32
判断哪个按键被按下
第7章 MCS-51单片机常用接口技术
2.对行列式非编码键盘的接口
行列式非编码键盘是一种把所有按键排列成行列矩 阵的键盘。 在这种键盘中，行列交叉处为按键，当某一按键被 按下时，相应的行线列线就会接通，否则处于断开状 态。
单片机原理及接口技术
单片机原理及接口技术
单片机（Microcontroller）是集成了微处理器核心、存储器、输入输出接口和定时器等外设功能于一芯片之中的微型计算机。
单片机的工作原理是通过中央处理器（CPU）来执行存储于存储器中的程序，根据程序中的指令进行运算和控制。
它的输入输出接口用于与外部设备连接，如传感器、执行器等，完成信号的输入、输出和控制操作。
单片机的工作流程通常包括以下几个步骤：
1. 初始化：单片机启动时对各个外设进行初始化设置。
2. 输入数据：通过输入接口从外部设备或传感器中接收数据。
3. 运算处理：CPU对接收到的数据进行运算和处理，执行程序指令。
4. 输出数据：通过输出接口将处理后的数据送给外部设备
或执行器进行控制。
单片机的接口技术包括以下几种：
1. 数字输入输出（Digital I/O）：用于处理数字信号的输
入和输出，通过高低电平的变化来进行数据传输和控制。
2. 模拟输入输出（Analog I/O）：用于处理模拟信号的输
入和输出，通过模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数
字信号进行处理。
3. 串口通信（Serial Communication）：通过串口接口与外部设备进行数据的收发和通信，如RS-232、RS-485等。
4. 并口通信（Parallel Communication）：通过并口接口与外部设备进行数据的并行传输和通信，如打印机接口。
5. 定时器计数器（Timer/Counter）：用于生成定时和计
数功能，可实现时间的测量、延时等操作。
单片机的接口技术可以根据应用需求进行选择和配置，以实现与外部设备的连接和通信，完成各种控制和数据处理任务。
单片机原理及接口技术
单片机原理及接口技术单片机（Microcontroller）是一种集成了微处理器核心、存储器、输入/输出端口和定时器等功能于一体的计算机系统。
它具有成本低廉、体积小巧、功耗低等优点，广泛应用于各个领域。
本文将介绍单片机的原理及接口技术。
一、单片机原理1. 单片机的组成结构单片机通常由CPU、存储器、输入/输出口、定时/计数器、中断系统等组成。
其中，CPU是单片机的核心，负责执行程序指令；存储器用于存储程序和数据；输入/输出口用于与外部设备进行数据交互；定时/计数器用于计时和计数；中断系统可以处理外部事件。
2. 单片机的工作原理单片机工作时，先从存储器中加载程序指令到CPU的指令寄存器中，然后CPU执行指令并根据需要从存储器中读取数据进行计算和操作，最后将结果写回存储器或输出到外部设备。
3. 单片机的编程语言单片机的程序可以使用汇编语言或高级语言编写。
汇编语言是一种低级语言，直接使用机器码进行编程，对硬件的控制更加精细，但编写和调试难度较大。
而高级语言（如C语言）可以将复杂的操作用简单的语句描述，易于编写和阅读，但对硬件的控制相对较弱。
二、单片机的接口技术1. 数字输入/输出接口（GPIO）GPIO是单片机与外部设备进行数字信号交互的通道。
通过配置GPIO的输入或输出状态，可以读取外部设备的状态或者输出控制信号。
GPIO的配置包括引脚的模式、电平状态和中断功能等。
应根据具体需求合理配置GPIO，以实现与外部设备的稳定通信。
2. 模拟输入/输出接口单片机通常具有模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC），用于模拟信号的输入和输出。
ADC将模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。
而DAC则将数字信号转换为模拟信号，用于驱动模拟设备。
模拟输入/输出接口的配置需要考虑转换精度、采样率和信噪比等因素。
3. 串行通信接口串行通信接口允许单片机与其他设备进行数据交换。
常见的接口包括UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）和I2C（串行外设接口），它们具有不同的通信速率和传输协议。
单片机原理及接口技术
单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术（上）一、单片机基本原理单片机（Microcontroller）是由中央处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）和定时/计数器等模块所组成的一个微型计算机系统。
单片机通过程序控制，能够完成各种控制任务和数据处理任务。
目前，单片机已广泛应用于计算机、通讯、电子、仪表、机械、医疗、军工等领域。
单片机的基本原理是程序控制。
单片机执行的程序，是由程序员以汇编语言或高级语言编制而成，存放在存储器中。
当单片机加电后，CPU按指令序列依次从存储器中取得指令，执行指令，并把执行结果存放到存储器中。
程序员通过编写的程序，可以对单片机进行各种各样的控制和数据处理。
单片机的CPU是整个系统的核心，它负责执行指令、处理数据和控制系统的各种操作。
CPU通常包括运算器、控制器、指令译码器和时序发生器等模块。
其中，运算器主要用于执行算术和逻辑运算；控制器用于执行指令操作和控制系统的运行；指令译码器用于识别指令操作码，并将操作码转化为相应的操作信号；时序发生器用于产生各种时序信号，确保系统按指定的时间序列运行。
存储器是单片机的重要组成部分，用于存储程序和数据。
存储器一般包括ROM、EPROM、FLASH和RAM等类型。
其中，ROM是只读存储器，用于存储程序代码；EPROM是可擦写可编程存储器，用于存储不经常改变的程序代码；FLASH是可擦写可编程存储器，用于存储经常改变的程序代码；RAM是随机存储器，用于存储数据。
输入/输出接口（I/O）用于与外部设备进行数据交换和通信。
单片机的I/O口可分为并行I/O和串行I/O两类。
并行I/O通常包括数据总线、地址总线和控制总线等，用于与外部设备进行高速数据传输。
串行I/O通常通过串口、I2C总线、SPI总线等方式实现，用于与外部设备进行低速数据传输。
定时/计数器是单片机中的重要组成部分，它可以产生各种时间、周期和脉冲信号，用于实现各种定时和计数操作。
2024版单片机原理及其接口技术胡汉才
•单片机概述•单片机内部结构•指令系统与程序设计目录•中断系统与外部扩展技术•接口电路设计与应用实例•调试方法与技巧01单片机概述单片机定义与特点定义特点单片机发展历程及趋势发展历程发展趋势8051系列PIC系列AVR系列ARM系列常见单片机类型介绍应用领域与前景展望应用领域工业自动化、智能仪表、汽车电子、智能家居、医疗设备、通信设备等领域。
前景展望随着物联网、人工智能等技术的不断发展，单片机的应用领域将进一步拓展，市场需求将持续增长。
同时，单片机的性能将不断提高，功能将不断完善，开发工具和支持将更加丰富，使得单片机的设计和开发更加便捷和高效。
02单片机内部结构CPU结构与功能运算器控制器寄存器组控制单片机各部分协调工作暂存数据和地址执行算术和逻辑运算程序存储器存放程序和常数数据存储器存放变量和中间结果特殊功能寄存器控制单片机的特定功能存储器组织与访问方式I/O端口及扩展方法并行I/O端口串行I/O端口I/O端口扩展方法定时器/计数器原理及应用定时器原理计数器原理定时器/计数器应用03指令系统与程序设计指令格式及寻址方式指令格式寻址方式寻址方式是指如何找到操作数的地址或数据。
常见的寻址方式有直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、立即寻址等。
数据传送指令用于在单片机内部或外部存储器之间，以及存储器和累加器之间传送数据。
算术运算指令包括加、减、乘、除等基本算术运算，以及求补、比较等扩展运算。
逻辑运算指令用于执行与、或、非等逻辑运算，以及位操作等。
控制转移指令用于改变程序的执行流程，如条件转移、无条件转移、子程序调用等。
常见指令类型介绍汇编语言程序设计基础伪指令与宏定义的可读性和可维护性。
程序结构与设计执行效率。
调试与仿真实用程序设计技巧中断处理中断是单片机处理外部事件的重要方式，合理设计中断处理程序可以提高系统的实时性和响应速度。
资源优化单片机资源有限，需要合理规划和使用资源，如内存、I/O端口、定时器等，以提高系统的性能和稳定性。
单片机原理及接口技术(第三版)课件
单片机的模拟输入和输出
模拟输入
单片机可通过模拟输入接口读取 传感器信号、电压或电流等连续 变化的模拟量。
模拟输出
单片机可通过模拟输出接口控制 模拟设备，如音频放大器、电机 驱动器等。
温度传感器
温度传感器是常见的模拟输入设 备，用于测量环境温度。
协议与总线
协议
单片机与外部设备之间的通信通常需要遵循特定的 协议，如SPI、I2C和UART。
2
单片机的发展历程
单片机起源于20世纪70年代，经过几十年的发展，如今已成为电子领域的核心 技术之一。
3
单片机的应用领域
单片机广泛应用于各种领域，包括自动化控制、通信、医疗设备、智能家居等。
单片机的体系结构
核心部件
单片机的核心包括中央处理器 （CPU）、存储器和外设接口。
总线结构
总线是单片机内部各部件之间传 输数据和控制信号的通道。
总线
总线是连接单片机与外部设备的通信线路，如数据 总线、地址总线和控制总线。
单机的存储系统
1
存储器层次结构
单片机的存储器层次结构包括寄存器、缓存、内部存储器和外部存储器，用于存 储程序和数据。
2
存储器类型
常见的存储器类型包括只读存储器（ROM），随机访问存储器（RAM）和闪存。
3
存储器管理
单片机通过存储器管理单元（MMU）来管理和分配存储空间。
单片机的定时/计数功能
定时器
外设接口
单片机的外设接口包括并口、串 口、模拟输入与输出接口，以及 各种专用接口。
单片机的指令系统
指令集
单片机的指令集是其内部固 化的一组指令，用于完成特 定的计算和操作。
指令格式
单片机的指令格式通常包含 操作码、操作数和地址等字 段，用于描述指令的功能和 操作对象。
常用芯片引脚图
附录三常用芯片引脚图一、 单片机类1、MCS-51芯片介绍：MCS-51系列单片机是美国Intel 公司开发的8位单片机，又可以分为多个子系列。
MCS-51系列单片机共有40条引脚，包括32条I/O 接口引脚、4条控制引脚、2条电源引脚、2条时钟引脚。
引脚说明： P0.0～P0.7：P0口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为存储器扩展时的地址/数据复用口。
P1.0～P1.7：P1口8位口线，通用I/O 接口无第二功能。
P2.0～P2.7：P2口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为存储器扩展时传送高8位地址。
P3.0～P3.7：P3口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为为单片机的控制信号。
ALE/ PROG ：地址锁存允许/编程脉冲输入信号线（输出信号）PSEN ：片外程序存储器开发信号引脚（输出信号）EA/Vpp ：片外程序存储器使用信号引脚/编程电源输入引脚RST/VPD ：复位/备用电源引脚2、MCS-96芯片介绍：MCS-96系列单片机是美国Intel 公司继MCS-51系列单片机之后推出的16位单片机系列。
它含有比较丰富的软、硬件资源，适用于要求较高的实时控制场合。
它分为48引脚和68引脚两种，以48引脚居多。
引脚说明：RXD/P2.1 TXD/P2.0：串行数据传出分发送和接受引脚，同时也作为P2口的两条口线HS1.0～HS1.3：高速输入器的输入端HS0.0～HS0.5：高速输出器的输出端（有两个和HS1共用）Vcc ：主电源引脚（＋5V ）Vss ：数字电路地引脚（0V ）Vpd ：内部RAM 备用电源引脚（＋5V ）V REF ：A/D 转换器基准电源引脚（＋5V ）AGND ：A/D 转换器参考地引脚12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST RXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1V SS V CC P0.0/AD 0P0.1/AD 1P0.2/AD 2P0.3/AD 3P0.4/AD 4P0.5/AD 5P0.6/AD 6P0.7/AD 7EA/V PP ALE/PROG PSENP2.7/A 15P2.6/A 14P2.5/A 13P2.4/A 12P2.3/A 11P2.2/A 10P2.1/A 9P2.0/A 8803180518751XTAL1、XTAL2：内部振荡器反相器输入、输出端，常外接晶振。
单片机原理及其接口技术
单片机原理及其接口技术单片机（Microcontroller）是一种集成了微处理器、存储器和输入输出功能的微型计算机系统，广泛应用于各种电子设备中。
它具有体积小、功耗低、成本低、易于编程等特点，因此在嵌入式系统中得到了广泛的应用。
本文将介绍单片机的基本原理及其接口技术。
首先，单片机的基本原理是指其内部的微处理器、存储器和输入输出功能。
微处理器是单片机的核心部件，负责执行各种指令和数据处理。
存储器用于存储程序和数据，包括只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。
输入输出功能则包括各种接口和端口，用于与外部设备进行通信和控制。
单片机的接口技术是指单片机与外部设备进行通信和控制的方法和技术。
常见的接口技术包括并行接口、串行接口、模拟接口和数字接口等。
其中，并行接口可以同时传输多位数据，适用于高速数据传输；串行接口则逐位传输数据，适用于远距离通信和数据存储；模拟接口用于连接模拟传感器和执行模拟控制，而数字接口则用于连接数字设备和执行数字控制。
在实际应用中，单片机的接口技术通常需要根据具体的应用需求进行选择和设计。
例如，对于需要高速数据传输的应用，可以选择并行接口或者高速串行接口；对于需要远距离通信的应用，可以选择低速串行接口或者无线通信接口；对于需要连接模拟传感器和执行模拟控制的应用，可以选择模拟接口；对于需要连接数字设备和执行数字控制的应用，可以选择数字接口。
总之，单片机是一种集成了微处理器、存储器和输入输出功能的微型计算机系统，具有体积小、功耗低、成本低、易于编程等特点，广泛应用于各种电子设备中。
其接口技术包括并行接口、串行接口、模拟接口和数字接口等，需要根据具体的应用需求进行选择和设计。
希望本文能够对单片机的原理及其接口技术有所帮助。
单片机的原理及接口技术
单片机的原理及接口技术
单片机是一种集成电路，封装了中央处理器、存储器和各种输入输出设备，用于控制和执行特定的任务。
它具有自主工作能力，可独立完成各种计算和控制操作。
接口技术是指单片机与外部设备之间的数据传输和控制相互连接的方式和方法。
单片机的接口技术多种多样，常见的包括串口、并行口、模拟输入输出等。
串口是单片机与计算机、外围设备之间数据传输的一种接口技术。
通过串口，单片机可以与计算机进行通信，实现数据的输入和输出。
串口由几个主要的信号线组成，包括发送线、接收线、时钟线、复位线等。
并行口是单片机与外设设备之间并行传输数据的接口技术。
通过并行口，单片机可以同时传输多个位的数据，实现对外设设备的控制和操作。
并行口通常包括数据线、地址线、控制线等。
模拟输入输出是单片机与模拟电路之间的接口技术。
单片机可以通过模拟输入输出，实现对模拟电路的监测和控制。
模拟输入可以将外界模拟信号转换为数字信号输入到单片机中，而模拟输出可以将单片机处理后的数字信号转换为模拟信号输出到外界电路中。
除了上述接口技术之外，单片机还可以通过其他方式进行数据传输和控制，如I2C总线、SPI总线、智能控制等。
这些接口
技术的选择取决于具体应用需求和外设设备的特性。
单片机通
过接口技术实现与外设设备的连接，可以实现各种应用场景下的数据传输和控制操作。
因此，掌握并理解单片机的接口技术对于进行单片机的开发和应用至关重要。
单片机常用接口芯片及其接口技术介绍
如何定义矢量地址和优先级参考具体的单片机。
18
外部中断源扩展
利用计时器扩充外部中断源
当计时器设置为计数方式时，一旦外部信号从计数器引脚输入一个负跳 变信号，计数器＋1；将计时器引脚作为外部中断请求相连，计时器的溢 出中断标志及中断服务程序作为扩充外部中断源的标志和中断服务程序。
中断和软件查询相结合扩充外部中断源
6
具体功能：（不同接口功能不同） 寻址功能 传递功能 位功能 中断功能 联络功能 变换功能 可编程功能 错误检测功能
7
典型I/O接口的结构
CPU
控制 REG
状态 REG
数据输出 REG
数据输入 REG
控制线 数据输入/输出寄存器：保存数据 控制寄存器：保存控制信息，决定接口工作方式 状态寄存器：存放状态信息，反映外设当前状态
读状态端口
Y
BUSY?
N 输出数据
10
8路模拟量输入采集
数据总线 8位数据 MCU 端口3 数据 1位状态 8位 端口4 启动 4
指示 端口2
READY A/D转换
控制ADC
1个模拟量
MUX A7
多路开关 8路模拟量
0 1 2
A0
11
缓存控制器
缓存技术
高速数据采集 设备 缓存器 MCU
缓存技术是高速数据采集和处理中的一项关键 技术； 在高速数据采集系统中，通常在存储设备的前 端加一级缓存，可以使低速存储设备无丢失地 记录高速数据； 是CPU性能的一个重要指标； 在实时视频数据处理系统中的应用非常广泛， 特别是在图像帧率及分辨率要求比较高的场合。
12
SRAM1
nCE nOE nWE A[] D[]
第七章单片机常用接口
5
8
G 74LS 373 8 OE 5 8 A0～A7 A8～A12 CE 2764(1) D0～D7 8 OE
5
A0～A7 A8～A12 CE 2764(2) D0～D7 8 OE
P0 EA
8
PSEN
全译码：
Vcc G1 G G2A G2B Y3 Y2 C Y1 B A Y0 74LS138
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 ～ 5 ALE P2.0
所需芯片数目的确定：
芯片数目 = 系统扩展容量
存储器芯片容量
7.2.2 程序存储器扩展
+5V Vcc P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 ALE
一．单片程序存储器的扩展
+5V Vff Vcc A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 2764 A1 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 OE
7.1 MCS-51单片机的最小系统
MCS-51
该最小系统的特点如下： （1）由于片外没有扩展存储器和外设，P0、 P1、P2、P3都可以作为用户I/O口使用。 （2）片内数据存储器有128字节，地址空间 00H~7FH，没有片外数据存储器。 （3）内部有4KB程序存储器，地址空间 0000H~0FFFH，没有片外程序存储器，EA应 接高电平。 （4）可以使用两个定时/计数器T0和T1，一个 全双工的串行通信接口，5个中断源。
最常用译码器74LS138简介
常用的地址译码方法：线译码、部分译码和 全译码。 部分译码： 所谓部分译码就是存储器芯片的地址线与 单片机系统的地址线顺次相接后，剩余的高位 地址线仅用一部分参加译码。
单片机中的网络接口技术解析与应用
单片机中的网络接口技术解析与应用摘要：单片机（Microcontroller，简称MCU）是一种内部集成了处理器核心、存储器、输入/输出接口和时钟电路等功能模块的微型计算机系统。
网络接口技术在现代单片机应用中起着至关重要的作用，本文将对单片机中的网络接口技术进行解析，并探讨其在实际应用中的应用场景。
第一章：引言随着互联网的普及和物联网的兴起，越来越多的设备需要通过网络进行通信。
单片机作为嵌入式系统的核心组件之一，其网络接口技术的发展至关重要。
在本章中，我们将介绍单片机中网络接口技术的重要性和发展趋势。
第二章：常见网络接口技术在单片机中，常见的网络接口技术包括以太网接口、Wi-Fi接口和蓝牙接口。
本章将详细介绍这些接口技术的特点、工作原理和应用场景。
2.1 以太网接口以太网接口是一种最常用的有线局域网接口技术，它能够提供高速、稳定的数据传输。
在单片机中，以太网接口可以通过简单的电路连接，实现单片机与局域网之间的数据交换。
以太网接口广泛应用于智能家居、工业自动化和远程监控等领域。
2.2 Wi-Fi接口Wi-Fi接口是一种无线局域网接口技术，它可以实现单片机与无线网络之间的连接和数据传输。
与以太网接口相比，Wi-Fi接口不需要物理连接线，更加灵活方便。
在单片机中，Wi-Fi接口的应用场景包括智能设备控制、远程数据采集和云端通信等。
2.3 蓝牙接口蓝牙接口是一种短距离无线通信技术，适用于单片机与其他设备（如手机、PC 等）之间的数据传输。
蓝牙接口具有低功耗、低成本和简单易用的特点，广泛应用于智能家居、健康监测和无线音频传输等领域。
第三章：网络接口技术的实际应用案例在本章中，我们将通过几个实际应用案例，探讨网络接口技术在单片机中的应用。
3.1 智能家居控制系统智能家居控制系统是一种通过网络接口技术实现家庭设备互联和远程操控的系统。
通过单片机中的网络接口，用户可以通过手机或电脑控制家庭中的各种设备，如智能灯光、温控器和安防系统等。
单片机IO口介绍
单片机IO口介绍单片机（Microcontroller）是一种集成了微处理器、存储器和各种I/O接口的芯片。
其中，I/O口是单片机与外部设备进行数据交换的通道，它是单片机最重要的功能之一、本文将详细介绍单片机的I/O口。
一、I/O口的基本概念在单片机中，I/O口是单片机与外部设备进行数据交换的接口。
它通过I/O线与外部设备相连接，可以实现数据的输入和输出。
单片机的I/O口可以分为通用I/O口和特殊功能I/O口两种类型。
通用I/O口是单片机常用的一种I/O口，它可以通过软件编程实现不同的功能，包括数字输入、数字输出和模拟输入输出等。
通用I/O口可以根据实际需求进行设置，提供灵活的数据交换方式。
特殊功能I/O口是单片机固定的一些特殊功能接口，通常用于特定的应用，如定时器、比较器、串行通信等。
特殊功能I/O口具有特殊的功能和特殊的操作要求，需要根据具体的应用进行设置。
二、通用I/O口的工作原理通用I/O口是单片机最常用的一种I/O口，它可以通过软件编程实现不同的功能。
通用I/O口的工作原理如下：1.输入模式：通用I/O口可以设置为输入模式，接收来自外部设备的输入信号。
在输入模式下，通用I/O口通常通过上拉或下拉电阻来实现输入的稳定性，并通过软件读取输入信号的状态。
2.输出模式：通用I/O口可以设置为输出模式，向外部设备输出信号。
在输出模式下，通用I/O口可以输出高电平或低电平信号，并通过软件控制输出的状态。
通用I/O口的状态可以通过软件进行设置和读取，可以实现灵活的数据交换。
通用I/O口的应用非常广泛，可以用于控制开关、驱动显示、读取按键等。
三、特殊功能I/O口的工作原理特殊功能I/O口是单片机固定的一些特殊功能接口，通常用于特定的应用。
特殊功能I/O口具有特殊的功能和特殊的操作要求，需要根据具体的应用进行设置。
下面介绍一些常见的特殊功能I/O口。
1.定时器/计数器：定时器/计数器是特殊功能I/O口中最常用的一个。
51单片机各引脚及端口详解
51单片机各引脚及端口详解51单片机引脚功能：MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片,引脚分布请参照----单片机引脚图：l P0.0~P0.7 P0口8位双向口线（在引脚的39~32号端子）。
l P1.0~P1.7 P1口8位双向口线（在引脚的1~8号端子）。
l P2.0~P2.7 P2口8位双向口线（在引脚的21~28号端子）。
l P3.0~P3.7 P2口8位双向口线（在引脚的10~17号端子）。
这4个I/O口具有不完全相同的功能,大家可得学好了,其它书本里虽然有,但写的太深,对于初学者来说很难理解的,我这里都是按我自已的表达方式来写的,相信你也能够理解的。
P0口有三个功能：1、外部扩展存储器时,当做数据总线（如图1中的D0~D7为数据总线接口）2、外部扩展存储器时,当作地址总线（如图1中的A0~A7为地址总线接口）3、不扩展时,可做一般的I/O使用,但内部无上拉电阻,作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。
P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。
P2口有两个功能：1、扩展外部存储器时,当作地址总线使用2、做一般I/O口使用,其内部有上拉电阻;P3口有两个功能：除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻）,还有一些特殊功能,由特殊寄存器来设置,具体功能请参考我们后面的引脚说明。
有内部EPROM的单片机芯片（例如8751）,为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源,这些信号也是由信号引脚的形式提供的,即：编程脉冲：30脚（ALE/PROG）编程电压（25V）：31脚（EA/Vpp）接触过工业设备的兄弟可能会看到有些印刷线路板上会有一个电池,这个电池是干什么用的呢？这就是单片机的备用电源,当外接电源下降到下限值时,备用电源就会经第二功能的方式由第9脚（即RST/VPD）引入,以保护内部RAM中的信息不会丢失。
在介绍这四个I/O口时提到了一个“上拉电阻”那么上拉电阻又是一个什么东东呢？他起什么作用呢？都说了是电阻那当然就是一个电阻啦,当作为输入时,上拉电阻将其电位拉高,若输入为低电平则可提供电流源;所以如果P0口如果作为输入时,处在高阻抗状态,只有外接一个上拉电阻才能有效。
单片机常用芯片资料
附录三常用芯片引脚图一、 单片机类1、MCS-51芯片介绍：MCS-51系列单片机是美国Intel 公司开发的8位单片机，又可以分为多个子系列。
MCS-51系列单片机共有40条引脚，包括32条I/O 接口引脚、4条控制引脚、2条电源引脚、2条时钟引脚。
引脚说明： P0.0～P0.7：P0口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为存储器扩展时的地址/数据复用口。
P1.0～P1.7：P1口8位口线，通用I/O 接口无第二功能。
P2.0～P2.7：P2口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为存储器扩展时传送高8位地址。
P3.0～P3.7：P3口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为为单片机的控制信号。
ALE/ PROG ：地址锁存允许/编程脉冲输入信号线（输出信号）PSEN ：片外程序存储器开发信号引脚（输出信号）EA/Vpp ：片外程序存储器使用信号引脚/编程电源输入引脚RST/VPD ：复位/备用电源引脚2、MCS-96芯片介绍：MCS-96系列单片机是美国Intel 公司继MCS-51系列单片机之后推出的16位单片机系列。
它含有比较丰富的软、硬件资源，适用于要求较高的实时控制场合。
它分为48引脚和68引脚两种，以48引脚居多。
引脚说明：RXD/P2.1 TXD/P2.0：串行数据传出分发送和接受引脚，同时也作为P2口的两条口线HS1.0～HS1.3：高速输入器的输入端HS0.0～HS0.5：高速输出器的输出端（有两个和HS1共用）Vcc ：主电源引脚（＋5V ）Vss ：数字电路地引脚（0V ）Vpd ：内部RAM 备用电源引脚（＋5V ）V REF ：A/D 转换器基准电源引脚（＋5V ）12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST RXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1V SS V CC P0.0/AD 0P0.1/AD 1P0.2/AD 2P0.3/AD 3P0.4/AD 4P0.5/AD 5P0.6/AD 6P0.7/AD 7EA/V PP ALE/PROG PSENP2.7/A 15P2.6/A 14P2.5/A 13P2.4/A 12P2.3/A 11P2.2/A 10P2.1/A 9P2.0/A 8803180518751AGND：A/D转换器参考地引脚XTAL1、XTAL2：内部振荡器反相器输入、输出端，常外接晶振。
MCS-51单片机原理及接口技术
2 5 6 9 12 15 16 19
19 18 9 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8
1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q
MCS-51
A 1 3 2 74LS32
RD WR PSEN ALE/P TXD RXD
74LS273引脚封装图 引脚封装图
MCS-51与74LS273的接口电路图 与 的接口电路图
ห้องสมุดไป่ตู้
4.3.1简单I/O接口芯片的扩展 4.3.1简单I/O接口芯片的扩展 简单I/O
简单的I/O口扩展通常是采用 电路锁存器、 简单的 口扩展通常是采用TTL或CMOS电路锁存器、三 口扩展通常是采用 或 电路锁存器 态门等作为扩展芯片（ 态门等作为扩展芯片（74LS244、74LS245、74LS273、 、 、 、 74LS373、 74LS377等 ） ， 通过P0口来实现扩展的一种 、 等 通过 口来实现扩展的一种 方案。它具有电路简单、成本低、配置灵活的特点。 方案。它具有电路简单、成本低、配置灵活的特点。 简单的I/O口扩展主要包括： 简单的 口扩展主要包括： 口扩展主要包括 缓冲器扩展输入口（三态门： 缓冲器扩展输入口（三态门： 74LS244、74LS245等） 、 等 锁存器扩展输出口（锁存器： 锁存器扩展输出口（锁存器： 74LS273、74LS373、 、 、 74LS377等） 等
4.3 输入 输出接口扩展 输入/输出接口扩展
• MCS-51系列单片机内部有4个双向的8位并行I/O端 MCS-51系列单片机内部有4个双向的8位并行I/O端 系列单片机内部有 I/O P0、P1、P2和P3口 口：P0、P1、P2和P3口。 • 在实际的应用系统中，P0口分时地作为低8位地址 在实际的应用系统中，P0口分时地作为低 口分时地作为低8 线和数据线，P2口作为高 位地址线。这时，P0口 口作为高8 线和数据线，P2口作为高8位地址线。这时，P0口 和部分或全部的P2口无法再作通用I/O P2口无法再作通用I/O口 和部分或全部的P2口无法再作通用I/O口。 • P3口的一些口线首先要满足第二功能的要求。这 P3口的一些口线首先要满足第二功能的要求 口的一些口线首先要满足第二功能的要求。 时就需要进行单片机I/O口的扩展。 I/O口的扩展 时就需要进行单片机I/O口的扩展。 常用的I/O扩展有以下两种形式： I/O扩展有以下两种形式 常用的I/O扩展有以下两种形式： 简单I/O I/O接口芯片的扩展 简单I/O接口芯片的扩展 可编程I/O接口电路的扩展 可编程I/O接口电路的扩展 I/O
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矢量中断扩充外部中断源
利用优先权编码器74LS148对较多的外部中断源进行排队。当多个中断 同时发生时，编码器只对一个优先权最高的中断作为反应，并输出其矢 量代码到单片机的端口(比如8个外部中断源需P1.0-P1.2)。当CPU响应 中断请求后，CPU可以通过端口得到中断矢量。中断矢量处利用多分支 转移程序实现程序引导，类似于指针作用。
如何定义矢量地址和优先级参考具体的单片机。
18
外部中断源扩展
利用计时器扩充外部中断源
当计时器设置为计数方式时，一旦外部信号从计数器引脚输入一个负跳 变信号，计数器＋1；将计时器引脚作为外部中断请求相连，计时器的溢 出中断标志及中断服务程序作为扩充外部中断源的标志和中断服务程序。
中断和软件查询相结合扩充外部中断源
23
I/O
完整单片机系统：键盘输入、显示输出、打印输 出、数据采集、伺服系统、数据存储、数据通信 等众多功能，皆通过I/O端口实现与MCU的信息交 互。 复用性：地址、数据复用(当P0端口作为地址数据 总线复用，就不能再作为IO口) 驱动能力：不同端口的驱动能力
VCC +5V SPEAKER D 1 3 Q K 1 R 6 2 FMQ 1 3 C T L J 2 1 K NPN 9013 1 LNT0，INT1）
由单片机的输入输出设备等外部原因引起的，可 设置请求信号是电平触发还是边缘触发。
计时中断类（TCON）
由内部计时器计数产生计数溢出时所引起的中断， 内部中断，计时器可由用户通过程序设定。
串行端口中断类（SCON）
当串行端口接收或发送完一帧数据时，修改 SCON，向CPU申请中断。
器)类型，但也可扩展数据存储。
26
扩展方法
线译码法
将部分高位地址信 号作为片选信号
全译码法
将其余所有的高 位地址信号经译 码后作片选信号 （相对部分译码）
27
键盘扩展
编码键盘——以硬件方式产生键码，价格昂贵 非编码键盘——不需专用硬件电路，响应速度慢 独立式键盘电路
通过单片机内I/O的扩展方法
扩展芯片输入输出的数据线不通过P0口而通过其他片内I/O 口。 25
存储器扩展
程序存储器 EPROM：2716，2732，……，27512 E2PROM：2816，2817A，2864…… 数据存储器 SRAM：6116，6264，62256，…… DRAM 越来越多的单片机片内集成Flash！ SDRAM 就其本质而言，Flash Memory属 iRAM 于E2PROM(电擦除可编程只读存储
21
DMA工作流程
DMA控制器向MCU/CPU 发出HOLD信号
MCU/CPU发回HLDA信 号，接管对总线的控制
C8051 MSP430 ARM DSP STM32 ……
发存储器地址 发读或写等控制信号
修改地址指针 传送数据
传送结束否？ Y DMA结束
N
Memory-Copy
22
外围接口
数字量IO 总线接口扩展 存储器扩展 键盘接口 显示接口 A/D-D/A
12
SRAM1
nCE nOE nWE A[] D[]
乒乓缓冲结构
(双缓冲技术)
CMOS Image Sensor
HREF VSYNC PCLK Y0 „ Y7 CPLD/FPGA
INT R/W D[] A[] MCU
这种结构是将输入数据流通过输入 SRAM2 数据选择单元等时地将数据流分配到 两个数据缓冲区。 在第1个缓冲周期，将输入的数据流缓存到数据缓冲模 块1上，在第2个缓冲周期，通过输入数据选择单元的 切换，将输入的数据流缓存到数据缓冲模块2，同时， 将数据缓冲模块 1缓存的第 1个周期的数据通过输出数 据选择单元的选择，送到运算处理单元进行处理，第3 个缓冲周期，再次切换数据的输入与输出缓冲模块。 如此循环，周而复始。
速度匹配功能
由于速度上的差异，使得数据的I/O传送难以异步方式进 行，即只能在确认外设已为数据传送作好准备的前提下 才能进行I/O操作。而要知道外设是否准备好，就需要通 过接口或产生或传送外设的状态信息，以此进行CPU与外 设之间的速度协调。
数据变换功能
CPU 只能输入和输出并行的电压数字信号，但是有些外 部设备所提供或所需要的并不是这种信号形式。为此需 要使用接口电路进行数据信号的转换，主要包括模 → 数 转换、数→模转换、串→并转换和并→串转换等。
24
G
N
D
IO扩展方法
总线扩展方法
I/O扩展芯片的并行数据输入取自单片机接口。该扩展方法 只分时占用P0口，不影响P0口与其它扩展芯片的连接操作， 不会造成单片机硬件的额外开支。
串行口扩展方法
单片机串行口在方式0工作状态下所提供的I/O的扩展功能。 接74LC164可扩展并行输出口，接74LC165可扩展并行输入。 该扩展方法只占串行口，而且通过移位寄存器的级联方法 可以扩展多数量的并行I/O。
P1.0 P1.1 P1.2 P3.0 P1.3 51MCU P1.4 P1.5 S1 S2 INT0 INT1 P1.6 P1.7 反相三态缓冲/ 线驱动器 74LS240 LED
BUZZER
INT1与S2相连，作为报警信号的输入端，因此 需要将INT1设为高优先级，S1控制亮灯方式， 20 因此需要判断S1按下次数的奇偶性。
4
数据锁存功能
数据输出都是通过系统的数据总线进行的。但是由于CPU 的工作速度快，数据在数据总线上保留的时间十分短暂， 无法满足慢速输出设备的需要。为此在接口电路中需设置 数据锁存器，以保存输出数据直至为输出设备所接收。数 据锁存就成为接口电路的一项重要功能。
三态缓冲功能
数据输入时，输入设备向CPU传送的数据也要通过数据总 线，但数据总线是系统的公用数据通道，上面可能“挂” 着许多数据源，工作十分繁忙。为了维护数据总线上数据 传送的“秩序”，因此只允许当前时刻正在进行数据传送 的数据源占用数据总线，其余数据源都必须与数据总线处 于隔离状态。为此要求接口电路能为数据输入提供三态缓 冲功能。 5
单片机常用接口芯片 及接口技术介绍
1
计算机结构
外部设备
I/O接口
运算器
存储器
控制器
CPU
2
MCU基本结构
地址总线
16进制－>汇编语言－>C语言
I/O 总线
MCU
SCM
存储器
输入/出 接口 控制
外围
设备
数据总线 控制总线
根据片内程序空间和数据空间、控制总线和数据总线是否分开
CISC结构－冯.诺依曼结构：如8051，AT89系列 RISC结构－哈佛结构：如PIC单片机
指令体系 结构体系
3
接口的基本概念
什么是I/O接口？连接CPU与外设之间的逻辑电 路称I/O接口电路，简称接口。 为什么需要I/O接口？单片机IO端口只能接收和 发送逻辑电平数字信号，而IO外设输入输出的 信号种类、信号电平各异。如何以不变应万变？ 接口电路的主要功能： 锁存功能 缓冲功能 速度匹配 变换功能
9
查询方式
查询输入
在I/O操作之前，要先检测外设的状态，以 了解外设是否已为数据输入输出作好了准 备，只有在确认外设已“准备好”的情况 下，CPU才能执行数据输入输出操作。
查询输出
准备输出数据
输入状态信息
N
Ready?
Y 输入数据
硬件电路简单 MCU速度高于外设 通常处于等待状态 效率很低
6
具体功能：（不同接口功能不同） 寻址功能 传递功能 位功能 中断功能 联络功能 变换功能 可编程功能 错误检测功能
7
典型I/O接口的结构
CPU
控制 REG
状态 REG
数据输出 REG
数据输入 REG
控制线 数据输入/输出寄存器：保存数据 控制寄存器：保存控制信息，决定接口工作方式 状态寄存器：存放状态信息，反映外设当前状态
执行下一条指令
响应低级中断请求
响应高级中断请求
N
断点1
返回主程序
断点2
返回低级中断
继续执行 主程序
服 务 子 程 序
16
中断技术
程序中断方式，大大提高了系统的效率。中断可 实现快速CPU 与慢速外部设备之间的并行工作， 实现实时处理和故障处理，不但速度快而且可以 实现多道程序方式，所以在计算机中被广泛采用。 但中断请求是一种随机事件，如果每传送一个字 符都要中断消耗很大。为实现程序中断，对计算 机的硬件和软件都有较高的要求。此外，由于中 断处理常需现场保护和现场恢复。因此，对 CPU 来说仍有较大的无用开销。
数据线
外设
8
MCU与外设信息交互方式
无条件传送方式
在进行I/O操作时，不需要测试外部设备的状态，可以根 据需要随时进行数据传送操作。只有那些一直为数据I/O 传送作好准备的外部设备（如发光二极管、数码管、机械 开关、ADC，DAC），才能使用无条件传送方式。
查询方式 中断方式 DMA方式（超8位单片机）
19
中断处理系统的应用
例：移动广告灯，要求通 过单片机的控制实现以下 功能：P1接8个LED，使8 个LED闪烁。当奇数次按 下S1时，8个LED每次同 时点亮4个，点亮3次，即 D0-D3与D4-D7交叉点亮3 次。偶数次按下S1时，则 D0-D7进行左移和右移2次。 当按下S2，产生报警（优 先）。
15
中断处理流程
中断请求 中断响应 中断处理