第5章-51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路

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與時(shí)序電路，組合電路主要有非門、與門、與非門、或門、或非門、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，由這些種類電路的組合可以構(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。用單片機(jī)代替數(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)。[例5-1]非門非門邏輯圖如圖所示。非門的C51源程序如下：#include"AT89X51.h"voidmain(){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}}[例5-3]或門或門邏輯圖如圖所示?；蜷T的C51源程序如下：#include"AT89X51.h"voidmain(){while(1){P2_0=(P3_0|P3_1);}}[例5-2]與門與門邏輯圖如圖所示。與門的C51源程序如下：#include"AT89X51.h"voidmain(){while(1){P2_0=(P3_0&P3_1);}}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3位，輸入高電平有效，輸出低電平有效。優(yōu)先編碼器的C51源程序如下：#include"AT89X51.h"voidmain(){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;}//6if((P3_7==1)&(P3_6==1)&(P3_5==0)){P2_2=0;P2_1=1;P2_0=0;}//5if((P3_7==1)&(P3_6==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==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}}[例5-6]3-8線譯碼器3-8譯碼器邏輯圖如圖所示。輸出低電平有效（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：#include"AT89X51.h"voidmain(){unsignedintn;while(1){n=(~P3)&0x07;switch(n){case0:P2_0=0;break;case1:P2_1=0;break;case2:P2_2=0;break;case3:P2_3=0;break;case4:P2_4=0;break;case5:P2_5=0;break;case6:P2_6=0;break;case7:P2_7=0;break;default:P2=0xff;break;}P2=0xff;}}[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。BCD-7段譯碼器的C51源程序如下：#include<AT89X51.H>unsignedcharcodetable[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};圖5-7BCD-7段譯碼器邏輯圖unsignedintn; voidmain(void){while(1){n=(~P3)&0x0f;P0=table[n];}}[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.h"voidmain(){staticunsignedintn;unsignedintm;while(1){if(P3_0==0)//如果按鈕按下{for(m=0;m<3000;m++);//延時(shí)一段時(shí)間if(P3_0==0)//如果按鈕還在按下?tīng)顟B(tài){n=n+1;//計(jì)數(shù)if(n>9)//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。[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：#include<AT89X51.h>main(){unsignedintm;while(1){if(P3_0==0)//如果按鈕按下{P2_0=0;//點(diǎn)亮LEDfor(m=0;m<30000;m++);//延遲一個(gè)單穩(wěn)態(tài)需要的時(shí)間，就是指令執(zhí)行的時(shí)間P2_0=1;//熄滅LEDwhile(!P3_0);//等待按鈕抬起for(m=0;m<3000;m++);//防止按鈕抬起時(shí)的抖動(dòng)，需要延遲一段時(shí)間}}}[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：#include<AT89X51.h>main(){bita,b,c;while(1){a=P3_5;b=P3_6;c=P3_7;P2_0=!a&&!b&&c||!a&&b&&!c||a&&!b&&!c||a&&b&&c;}}

[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P2_7引腳連接的4個(gè)發(fā)光管指示搶答者。#include<AT89X51.h>unsignedcharhex[16]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E};//數(shù)碼管十六進(jìn)制譯碼表main(){bita,b,c,d,rst,m;unsignedcharkk=0;while(1){rst=P3_2;a=P3