單片機原理及應用(胡乾斌)第十一章

單片機原理及應用(胡乾斌)第十一章CATALOGUE目錄第十一章概述單片機系統(tǒng)擴展技術并行I/O口擴展技術串行通信及接口技術A/D和D/A轉換接口技術中斷與定時/計數器應用人機交互設備接口技術第十一章概述CATALOGUE01掌握單片機的基本概念和原理，包括單片機的組成、工作原理、指令系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)等。了解單片機的應用領域和發(fā)展趨勢，如智能家居、工業(yè)自動化、物聯網等。掌握單片機的編程語言和開發(fā)工具，如匯編語言、C語言、Keil等。能夠進行簡單的單片機應用設計，如LED閃爍、數碼管顯示等。01020304章節(jié)內容與目標一種集成在單個芯片上的微型計算機，具有微處理器、存儲器、輸入輸出接口等功能。單片機用于編寫、調試和燒錄單片機程序的軟件工具，如Keil、IAR等。開發(fā)工具單片機執(zhí)行各種操作的命令集合，包括數據傳送、算術運算、邏輯運算、控制轉移等指令。指令系統(tǒng)單片機處理外部或內部異步事件的一種機制，用于實現實時響應和多任務處理。中斷系統(tǒng)用于編寫單片機程序的語言，常用的有匯編語言和高級語言如C語言。編程語言0201030405關鍵概念與知識點單片機系統(tǒng)擴展技術CATALOGUE02通過并行接口與單片機連接，實現數據的高速傳輸和處理。并行擴展法串行擴展法中斷擴展法利用串行通信協(xié)議，通過串行接口與單片機連接，實現遠距離數據傳輸。通過外部中斷方式，將外部設備或電路與單片機連接，實現實時響應和處理。030201系統(tǒng)擴展方法用于擴展單片機的程序存儲器或數據存儲器，如6264、62256等。RAM芯片用于擴展單片機的程序存儲器，可實現程序的固化，如2764、27128等。EPROM芯片具有可擦寫功能，用于擴展單片機的數據存儲器或實現掉電數據保存，如2816、2864等。EEPROM芯片用于擴展單片機的I/O端口數量或實現特殊功能的I/O操作，如8255、8155等。I/O接口芯片典型芯片介紹利用RAM芯片擴展數據存儲器的實例通過地址譯碼器將RAM芯片與單片機的地址總線、數據總線和控制總線連接，實現數據存儲器的擴展。利用EPROM芯片擴展程序存儲器的實例將EPROM芯片與單片機的地址總線、數據總線和控制總線連接，通過編程器將程序寫入EPROM芯片，實現程序存儲器的擴展。利用I/O接口芯片擴展I/O端口的實例將I/O接口芯片與單片機的地址總線、數據總線和控制總線連接，通過對I/O接口芯片編程，實現I/O端口的擴展和特殊功能的I/O操作。擴展實例分析并行I/O口擴展技術CATALOGUE03并行I/O口是指微處理器與外部設備之間通過并行方式進行數據傳輸的接口。并行I/O口定義數據傳輸速率快，適用于需要高速數據傳輸的場合。并行I/O口特點根據數據傳輸方式的不同，可分為單向并行I/O口和雙向并行I/O口。并行I/O口分類并行I/O口概述

8255可編程并行I/O口擴展8255芯片介紹8255是一款可編程的并行I/O接口芯片，具有3個8位的并行I/O口，可通過編程實現不同的數據傳輸和控制功能。8255工作原理8255芯片內部包含控制寄存器、數據寄存器和狀態(tài)寄存器，通過微處理器對8255芯片進行編程，可實現對并行I/O口的讀寫操作。8255應用實例8255芯片可應用于打印機接口、鍵盤接口、LED顯示接口等場合。8155是一款與8255類似的并行I/O接口芯片，具有2個8位的并行I/O口和1個6位的并行I/O口，可通過編程實現不同的數據傳輸和控制功能。8155芯片介紹8237是一款DMA（直接內存訪問）控制器芯片，具有4個并行的DMA通道，可實現高速數據傳輸。8237芯片介紹除了8255、8155和8237之外，還有其他一些并行I/O口芯片，如8279、82C55等，它們具有不同的功能和特點，可根據實際需求進行選擇和應用。其他并行I/O口芯片其他并行I/O口芯片擴展串行通信及接口技術CATALOGUE04串行通信是一種數據傳輸方式，數據在傳輸過程中按位（bit）進行傳送，與并行通信相比，具有使用傳輸線少、成本低的特點。串行通信定義根據數據傳輸方向，串行通信可分為單工、半雙工和全雙工三種方式。串行通信分類為保證數據傳輸的準確性和可靠性，串行通信需要遵循一定的協(xié)議，包括起始位、數據位、校驗位和停止位等。串行通信協(xié)議串行通信基本概念123RS-232C是一種常用的串行通信接口標準，定義了數據終端設備（DTE）和數據通信設備（DCE）之間的接口規(guī)范。RS-232C標準概述RS-232C采用負邏輯電平，即邏輯“1”對應-3V～-15V電平，邏輯“0”對應+3V～+15V電平。RS-232C信號電平在計算機串行通信、調制解調器、打印機等設備中廣泛應用。RS-232C應用實例RS-232C標準及應用I2C總線技術I2C（Inter-IntegratedCircuit）總線是由Philips公司開發(fā)的一種簡單、雙向二線制同步串行總線，具有多主機、仲裁和廣播等功能。SPI總線技術SPI（SerialPeripheralInterface）是一種同步串行外設接口規(guī)范，采用主從模式進行通信，具有高速、全雙工和簡單易用的特點。其他串行總線技術除了SPI和I2C外，還有UART、USB等串行總線技術，在各自的應用領域發(fā)揮著重要作用。SPI、I2C等串行總線技術A/D和D/A轉換接口技術CATALOGUE05A/D轉換原理及常用芯片介紹將模擬信號轉換為數字信號，主要包括采樣、保持、量化和編碼四個步驟。8位逐次逼近型A/D轉換器，具有8路模擬輸入端，可處理8位數字量。12位串行A/D轉換器，具有11個模擬輸入端和1個內部自測試輸入端。24位高精度A/D轉換器，適用于高精度測量和控制系統(tǒng)。A/D轉換原理ADC0809TLC2543ADS1256D/A轉換原理DAC0832TLC5615AD574AD/A轉換原理及常用芯片介紹01020304將數字信號轉換為模擬信號，主要包括解碼、數模轉換、運算放大和濾波等步驟。8位并行D/A轉換器，具有雙緩沖、單緩沖和直通三種工作方式。10位串行D/A轉換器，具有低功耗、高精度和低溫漂等特點。12位高精度D/A轉換器，具有內部參考電壓源和可編程的電流輸出功能。03A/D和D/A轉換綜合應用實例結合具體應用場景，介紹A/D和D/A轉換接口的綜合應用方法，如溫度測量、壓力控制等。01A/D轉換接口設計實例以ADC0809為例，介紹其與單片機的接口電路設計和軟件編程方法。02D/A轉換接口設計實例以DAC0832為例，介紹其與單片機的接口電路設計和軟件編程方法。A/D和D/A轉換接口設計實例中斷與定時/計數器應用CATALOGUE06中斷定義：中斷是指CPU在執(zhí)行程序過程中，由于某種原因需要暫時停止當前程序執(zhí)行，轉而去執(zhí)行另一段特殊程序（中斷服務程序），待中斷服務程序執(zhí)行完畢后，再自動返回原程序繼續(xù)執(zhí)行的過程。中斷基本概念及處理過程中斷源引起中斷發(fā)生的各種事件或原因稱為中斷源。中斷向量中斷服務程序的入口地址稱為中斷向量。中斷處理過程包括中斷響應、中斷處理和中斷返回三個階段。在中斷響應階段，CPU保存現場信息，轉入中斷服務程序；在中斷處理階段，執(zhí)行中斷服務程序；在中斷返回階段，恢復現場信息，返回原程序繼續(xù)執(zhí)行。中斷基本概念及處理過程定時/計數器基本概念01定時/計數器是單片機內部的一種特殊功能部件，可用于實現定時或計數功能。定時/計數器工作原理02定時/計數器通過對內部時鐘信號或外部輸入信號進行計數來實現定時或計數功能。當計數器的計數值達到設定值時，會產生一個中斷請求信號，觸發(fā)相應的中斷服務程序。定時/計數器編程方法03包括初始化定時/計數器、設置計數初值、啟動定時/計數器和處理定時/計數器中斷等步驟。具體實現方法因單片機型號和編程語言而異。定時/計數器工作原理及編程方法中斷與定時/計數器綜合應用實例利用定時器實現精確延時。通過配置定時器初值和啟動定時器，可以實現精確的延時功能，用于控制程序的執(zhí)行時間。實例二利用外部中斷實現實時數據采集。通過配置外部中斷觸發(fā)方式和中斷服務程序，可以實現實時數據采集和處理功能，用于監(jiān)測外部信號的變化并作出相應處理。實例三利用定時器和中斷實現多任務調度。通過配置多個定時器和相應的中斷服務程序，可以實現多任務調度功能，用于同時處理多個任務并提高系統(tǒng)的實時性能。實例一人機交互設備接口技術CATALOGUE07鍵盤工作原理介紹鍵盤的基本工作原理，包括按鍵開關的通斷、行列掃描等。鍵盤接口電路詳細闡述鍵盤接口電路的設計，包括與單片機的連接方式、接口芯片的選擇等。鍵盤輸入程序設計提供鍵盤輸入程序設計的思路和方法，包括按鍵識別、鍵值編碼等。鍵盤接口設計簡要介紹常見的顯示器件，如LED、LCD等。顯示器件概述詳細闡述顯示接口電路的設計，包括與單片機的連接方式、顯示驅動芯片的選擇等。顯示