第5章 51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路

1、第5章 51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路 數(shù)字電路是廣泛使用的電子器件，大量使用的數(shù)字器件系列是74HC、74LS的器件，這些器件的功能分為組合(zh)與時(shí)序電路，組合(zh)電路主要有非門(mén)、與門(mén)、與非門(mén)、或門(mén)、或非門(mén)、編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器、比較器等，而時(shí)序電路主要有寄存器、移位寄存器、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器以及復(fù)雜的時(shí)序電路等，由這些種類(lèi)電路的組合(zh)可以構(gòu)成各種各樣的功能的電子模塊或是裝置。單片機(jī)就是數(shù)字電路組成的復(fù)雜電子系統(tǒng)，在軟件的支持下可以實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字電路的功能，但由于價(jià)格的原因，長(zhǎng)期以來(lái)單片機(jī)只用于復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。隨著電子技術(shù)快速發(fā)展，單片機(jī)價(jià)格不斷下降，甚至降到

2、了與單片數(shù)字電路相近的價(jià)格，因此用單片機(jī)代替數(shù)字電路已經(jīng)成為必然。共十七頁(yè)用單片機(jī)代替(dit)數(shù)字電路的好處是：（1）使用的芯片少，一塊單片機(jī)可以代替多片數(shù)字電路和多種數(shù)字電路。（2）可以在單片機(jī)焊接到電路板上還可以改變系統(tǒng)功能，因?yàn)閱纹瑱C(jī)具有ISP功能，因此在單片機(jī)焊接在電路板上以后，仍然可以通過(guò)ISP編程改變單片機(jī)所實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路的功能。 當(dāng)前的單片機(jī)每條指令執(zhí)行時(shí)間已經(jīng)達(dá)到100ns以下，已經(jīng)具有了代替數(shù)字電路的響應(yīng)速度。在實(shí)際中，除了對(duì)采樣速度有要求的測(cè)量?jī)x器外，大量的工業(yè)控制裝置對(duì)速度的要求并不高，有微秒級(jí)、甚至毫秒級(jí)的響應(yīng)速度就能滿足要求了，例如可編程控制器的響應(yīng)速度就在毫秒級(jí)。共

3、十七頁(yè)例5-1 非門(mén) 非門(mén)邏輯圖如圖所示。非門(mén)的C51源程序如下(rxi)：#include AT89X51.hvoid main ()while(1)P2_0=!P3_0; / P3_0引腳輸入電平取非就是P2_0引腳的輸出電平共十七頁(yè)例5-3 或門(mén)或門(mén)邏輯圖如圖所示。或門(mén)的C51源程序如下(rxi)：#include AT89X51.hvoid main ()while(1) P2_0=(P3_0|P3_1);共十七頁(yè)例5-2 與門(mén)與門(mén)邏輯圖如圖所示。與門(mén)的C51源程序如下(rxi)：#include AT89X51.hvoid main ()while(1) P2_0=(P3_0&P3_

4、1);共十七頁(yè)圖5-5 優(yōu)先編碼器邏輯圖例5-5 8-3線優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器邏輯圖如圖所示。采用優(yōu)先編碼的8輸入編碼器，輸出(shch)3位，輸入高電平有效，輸出(shch)低電平有效。優(yōu)先編碼器的C51源程序如下： #include AT89X51.hvoid main ()while(1) if(P3_7=0)P2_2=0;P2_1=0;P2_0=0; /7if(P3_7=1)&(P3_6=0)P2_2=0;P2_1=0;P2_0=1; /6共十七頁(yè)if(P3_7=1)&(P3_6=1)&(P3_5=0) P2_2=0;P2_1=1;P2_0=0; /5if(P3_7=1)&(P3_6=

5、1)&(P3_5=1)&(P3_4=0) P2_2=0;P2_1=1;P2_0=1; /4if(P3_7=1)&(P3_6=1)&(P3_5=1)&(P3_4=1)&(P3_3=0) P2_2=1;P2_1=0;P2_0=0; /3if(P3_7=1)&(P3_6=1)&(P3_5=1)&(P3_4=1)&(P3_3=1)&(P3_2=0) P2_2=1;P2_1=0;P2_0=1; /2if(P3_7=1)&(P3_6=1)&(P3_5=1)&(P3_4=1)&(P3_3=1)&(P3_2=1)&(P3_1=0)P2_2=1;P2_1=1;P2_0=0; /1if(P3_7=1)&(P3_6

6、=1)&(P3_5=1)&(P3_4=1)&(P3_3=1)&(P3_2=1)&(P3_1=1)&(P3_0=0)|(P3_0=1) P2_2=1;P2_1=1;P2_0=1; /0共十七頁(yè)例5-6 3-8線譯碼器3-8譯碼器邏輯圖如圖所示。輸出(shch)低電平有效（LED亮），輸入低電平有效（按鈕按下接地）。3-8譯碼器的C51源程序如下： 共十七頁(yè)#include AT89X51.hvoid main () unsigned int n;while(1)n=(P3)&0 x07;switch(n) case 0:P2_0=0; break;case 1:P2_1=0; break;cas

7、e 2:P2_2=0; break;case 3:P2_3=0; break;case 4:P2_4=0; break;case 5:P2_5=0; break;case 6:P2_6=0; break;case 7:P2_7=0; break;default: P2=0 xff; break; P2=0 xff;共十七頁(yè)例5-7 BCD-7段碼譯碼器BCD-7段譯碼器邏輯圖如圖所示。由于是驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)數(shù)碼管，所以輸出低電平有效(yuxio)。BCD-7段譯碼器的C51源程序如下：#include unsigned char code table=0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0

8、 x99,0 x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90; 圖5-7 BCD-7段譯碼器邏輯圖unsigned int n; void main(void) while(1) n=(P3)&0 x0f;P0=tablen; 共十七頁(yè)例5-9 10進(jìn)制計(jì)數(shù)器10進(jìn)制計(jì)數(shù)器邏輯圖如圖所示，其中(qzhng)P3_0引腳為計(jì)數(shù)脈沖輸入，下降沿計(jì)數(shù)；P3_1為清除端，低電平有效；P2輸出計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，為保證按鈕每次按下，只計(jì)數(shù)一個(gè)脈沖，程序中增加了消除按鍵抖動(dòng)電路。源程序如下：#include AT89X51.hvoid main () static unsigned int n;uns

9、igned int m ; 共十七頁(yè)while(1)if(P3_0=0) /如果按鈕按下for(m=0;m9) /改變n的值，可以改變計(jì)數(shù)器的模n=0; while(!P3_0); if(P3_1=0)n=0;P2=n; /將n逐位取反后從P2口輸出 /取反是因?yàn)榘l(fā)光管在低電平時(shí)亮。 共十七頁(yè)例5-12 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖5-12 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器邏輯框圖單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如圖所示，當(dāng)按鈕P3_0按下后，連接在P2_0引腳上的LED點(diǎn)亮需要的一段時(shí)間。源程序如下： #includemain()unsigned int m; while(1) if(P3_0=0) /如果按鈕按下 P2_0=0; /點(diǎn)亮LED

10、for(m=0;m30000;m+); /延遲一個(gè)單穩(wěn)態(tài)需要的時(shí)間，就是指令(zhlng)執(zhí)行的時(shí)間P2_0=1; / 熄滅LEDwhile( !P3_0) ; /等待按鈕抬起for(m=0;m3000;m+); /防止按鈕抬起時(shí)的抖動(dòng)，需要延遲一段時(shí)間共十七頁(yè)例5-13 實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路組合邏輯電路具有如下邏輯表達(dá)式：該組合電路的邏輯框圖(kungt)如圖5-13所示，其中用P3_5引腳代表A，P3_6引腳代表B，P3_7引腳代表C，用P2_0引腳代表Y，則用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)該表達(dá)式的C51源程序如下：#includemain() bit a,b,c;while(1)a=P3_5;b=P3_6

11、;c=P3_7;P2_0=!a&!b&c|!a&b&!c|a&!b&!c|a&b&c; 共十七頁(yè)例5-14 設(shè)計(jì)一個(gè)4人搶答邏輯電路，具體要求為：（1）每個(gè)參賽者控制一個(gè)按鈕，用按下按鈕發(fā)出搶答信號(hào)。（2）競(jìng)賽組織者有一個(gè)復(fù)位按鈕，可將電路復(fù)位。（3）競(jìng)賽開(kāi)始時(shí)，競(jìng)賽組織者首先復(fù)位電路，然后參賽者按下按鈕，則對(duì)應(yīng)的發(fā)光管亮，此后其他人再按下按鈕對(duì)電路不起作用。（4）用數(shù)碼管顯示1、2、3、4，代表參賽者號(hào)碼。搶答器如圖5-14所示，其中參賽者使用(shyng)P3_4、P3_5、P3_6和P3_7四個(gè)引腳連接的4個(gè)按鈕搶答；組織者用P3_2引腳連接的按鈕復(fù)位電路，P2_4、P2_5、P2_6和

12、P2_7引腳連接的4個(gè)發(fā)光管指示搶答者。共十七頁(yè)#includeunsigned char hex16=0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90,0 x88,0 x83,0 xC6,0 xA1,0 x86,0 x8E; /數(shù)碼管十六進(jìn)制(sh li jn zh)譯碼表main()bit a,b,c,d,rst ,m;unsigned char kk =0; while(1)rst=P3_2; a=P3_4;b=P3_5;c=P3_6;d=P3_7;if(!rst) P2=0 xff;m=1; kk=0;if(!a&m) P2_4=0;m=0; kk=1;if(!b&m) P2_5=0;m=0;kk=2; if(!c&m) P2_6=0;m=0;kk=3;if(!d&m) P2_7=0;m=0;kk=4;P0=hexkk; /共十七頁(yè)內(nèi)容摘要第5章 51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路。（1）使用的芯片少，一塊單片機(jī)可以代替多片數(shù)字電路和多種數(shù)字電路。當(dāng)前的單片機(jī)每條指令(zhlng)執(zhí)行時(shí)間已經(jīng)達(dá)到100ns以下，已經(jīng)具有了代替數(shù)字電路的響應(yīng)速度。#include AT8