5 通用IO接口基本結(jié)構(gòu)與輸出應(yīng)用.ppt

1、ATmega128有6個8位的雙向I/O端口PA、PB、PC、PD、PE、PF和1個5位雙向I/O端口PG，它們對外對應(yīng)53個I/O引腳，每一位都可以獨立地用于邏輯信號的輸入和輸出。所有這些I/O口都是雙（有的為3）功能復(fù)用的。,其中第一功能均作為數(shù)字通用I/O接口使用，復(fù)用功能則分別用于中斷、時鐘/計數(shù)器、USRAT、I2C和SPI串行通信、模擬比較、捕捉等應(yīng)用。,通用I/O接口基本結(jié)構(gòu)與輸出應(yīng)用,I/O口的基本結(jié)構(gòu),每組I/O口配備三個8位寄存器，它們分別是方向控制寄存器DDRx，數(shù)據(jù)寄存器PORTx，和輸入引腳寄存器PINx（x=ABCD）。I/O口的工作方式和表現(xiàn)特征由這3個I/O口寄

2、存器控制。,方向控制寄存器DDRx用于控制I/O口的輸入輸出方向，即控制I/O口的工作方式為輸出方式還是輸入方式。,當DDRx=1時，I/O口處于輸出工作方式。,當PORTx=1時，I/O引腳呈現(xiàn)高電平，同時可提供輸出20mA的電流；而當PORTx=0時，I/O引腳呈現(xiàn)低電平，同時可吸納20mA電流。,當DDRx=0時，I/O處于輸入工作方式,此時引腳寄存器PINx中的數(shù)據(jù)就是外部引腳的實際電平，通過讀I/O指令可將物理引腳的真實數(shù)據(jù)讀入MCU。此外，當I/O口定義為輸入時（DDRx=0），通過PORTx的控制，可使用或不使用內(nèi)部的上拉電阻。,表6.1是AVR通用I/O端口的引腳配置情況,表中

3、的PUD為寄存器SFIOR中的一位，它的作用相當AVR全部I/O口內(nèi)部上拉電阻的總開關(guān)。當PUD=1時，AVR所有I/O內(nèi)部上拉電阻都不起作用（全局內(nèi)部上拉無效）；而PUD=0時，各個I/O口內(nèi)部上拉電阻取決于DDRXn的設(shè)置。,(1).使用AVR的I/O口，首先要正確設(shè)置其工作方式，確定其工作在輸出方式還是輸入方式。 (2)當I/O工作在輸入方式，要讀取外部引腳上的電平時，應(yīng)讀取PINxn的值，而不是PORTxn的值。 (3)當I/O工作在輸入方式，要根據(jù)實際情況使用或不使用內(nèi)部的上拉電阻。 (4)一旦將I/O口的工作方式由輸出設(shè)置成輸入方式后，必須等待一個時鐘周期后才能正確的讀到外部引腳P

4、INxn的值。,I/O端口寄存器,PA口寄存器PORTA、DDRA、PINA各個位的具體定義,正確使用AVR的I/O口要注意： (1)先正確設(shè)置DDRx方向寄存器，再進行I/O口的讀寫操作。 (2)AVR的I/O口復(fù)位后的初始狀態(tài)全部為輸入工作方式，內(nèi)部上拉電阻無效。所以，外部引腳呈現(xiàn)三態(tài)高阻輸入狀態(tài)。 (3)用戶程序需要首先對要使用的I/O口進行初始化設(shè)置，根據(jù)實際需要設(shè)定使用I/O口的工作方式（輸出還是輸入），當設(shè)定為輸入方式時，還要考慮是否使用內(nèi)部的上拉電阻。 (4)在硬件電路設(shè)計時，如能利用AVR內(nèi)部I/O口的上拉電阻，可以節(jié)省外部的上拉電阻。,AVR通用I/O端口的主要特點為：,雙向

5、可獨立位控的I/O口,Push-Pull大電流驅(qū)動 (最大40mA),可控制的引腳內(nèi)部上拉電阻,每一位引腳內(nèi)部都有獨立的，可通過編程設(shè)置的，設(shè)定為上拉有效或無效的內(nèi)部上拉電阻。當I/O口被用于輸入狀態(tài)，且內(nèi)部上拉電阻被激活（有效）時，如果外部引腳被拉低，則構(gòu)成電流源輸出電流（uA量級）。,可控的方向寄存器DDRx,C語言中的位操作,a | b - 按位或,這個表達式指示中 a 被表達式中的b 按位進行或運算 這慣用于打開某些位 尤其常用|=的形式 例如 PORTA |= 0 x80; / 打開位 7 (最高位),a / 翻轉(zhuǎn)位 7,a - 按位取反,在表達式中這個運算執(zhí)行一個取反 當用按位與運

6、算關(guān)閉某些位時 與這個運算組合使用尤其有用 如 PORTA / 關(guān)閉位 7,PORTC | = （1BIT0) |（ 1BIT3);,1(BIT0)表示邏輯1左移到PORTC 的0位，結(jié)果為0b00000001; 1(BIT3) 表示邏輯1左移PORTC 的3位，結(jié)果為0b00001000。0b00000001在同0b00001000相或，結(jié)果為0b00001001。,PORTD=BIT(PD7) PORTD口的第7位取反/，取反PD0引腳，,TCCR0|=(1CS01)|(1CS00); TCCR0功能寄存器的CS01 、CS00位置1。,通用數(shù)字I/O口的設(shè)置與編程,1. 通用I/O輸出設(shè)

7、計要點,應(yīng)用I/O口輸出時，在系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計上應(yīng)注意的問題有：,輸出電平的轉(zhuǎn)換和匹配。,輸出電流的驅(qū)動能力。,I/O口輸出為“1”時，可以提供20mA左右的驅(qū)動電流。輸出為“0”時，可以吸收20mA左右的灌電流（最大為40mA）。,輸出電平轉(zhuǎn)換的延時。,應(yīng)用舉例: LED發(fā)光二極管的控制,設(shè)計一個帶有一排8個發(fā)光二極管的簡易彩燈控制系統(tǒng),硬件電路設(shè)計,當電壓U1大于U2約1V以上時，二極管導(dǎo)通發(fā)光。當導(dǎo)通電流大于5mA時，人的眼睛就可以明顯地觀察到二極管的發(fā)光，導(dǎo)通電流越大，亮度越高。,AVR的I/O口輸出“0”時，可以吸收最大40mA的電流，因此采用控制發(fā)光二極管負極的設(shè)計比較好。,/ 功

8、 能: 流水燈 #include /包含單片機型號頭文件 #include /包含位操作頭文件 #define LED PORTC/LED端口 #define Open_LED PORTG|=0 x10/使能LED #define Close_LED PORTG,void main(void) DDRC=0 xff; /設(shè)置PORTC輸出 DDRG=0 xff; /設(shè)置PORTG輸出 while(1) for(i=0;i8;i+) delay_nms(100); /延時 LED =ledi; / 相當于PORTC=ledi; Open_LED ;/使能流水燈位選 Close_LED ; ,應(yīng)用

9、舉例:繼電器控制,控制恒溫箱的加熱的硬件電路設(shè)計,恒溫箱的加熱源采用500W電爐，電爐的工作電壓220v，電流2.3A。選用HG4200繼電器，開關(guān)負載能力為5A/AC220V，繼電器吸合線圈的工作電壓5v，功耗0.36W，計算得吸合電流為0.36/5 = 72mA。因此，要能使繼電器穩(wěn)定的吸合，驅(qū)動電流應(yīng)該大于80mA。該電流已經(jīng)超出AVR本身 I/O口的驅(qū)動能力，因此外部需要使用功率驅(qū)動元件。,I/O引腳輸出“1”時，三極管導(dǎo)通，繼電器吸合，電爐開始加熱。I/O引腳輸出“0”時，三極管截止，繼電器釋放，加熱停止。,PORTC | =(1 PORTC0） PORTC 位置1。繼電器吸合，電爐

10、開始加熱。,PORTC /位選表 unsigned char led=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f; /顯示碼表 unsigned char shuma18 = / 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d, 0 x07, 0 x7f,0 x6f,0 x77,0 x7c,0 x39,0 x5e,0 x79,0 x71,0 x00,0 x40;,unsigned char i; unsigned char j=0,1,2,3,4,5,6,7 / 顯示

11、緩存區(qū) void main(void) DDRC=0 xff; /設(shè)置PORTC輸出 DDRG=0 xff; /設(shè)置PORTG輸出 while(1) for(i=0;i8;i+) LED=ledi; /輸出位選碼 Open_SMG_BIT ;/使能數(shù)碼管位選 Close_SMG_BIT ; LED=shumaji; /輸出段選碼 Open_SMG_DATA; /使能數(shù)碼管段選 Close_SMG_DATA; delay_nms(1); ,應(yīng)用舉例:鍵盤擴展,利用PORTA擴展44鍵盤電路,PA0-PA7 連接器JIAN 可外接16個按鍵。,#define null 0 xff unsigned

12、 char E; unsigned char ii;,void xianshi(void) /顯示子程序 for(E=0;E8;E+) LED=ledi; /輸出位選碼 Open_SMG_BIT ;/使能數(shù)碼管位選 Close_SMG_BIT ; LED=shumaji; /輸出段選碼 Open_SMG_DATA; /使能數(shù)碼管段選 Close_SMG_DATA; delay_nms(1); ,unsigned char key_scan(void) / /鍵盤掃描程序得到16個鍵盤編碼 / PORTA=0 x00; DDRA =0 xf0; /設(shè)置端口高4位輸出，低四位輸入 PORTA=0

13、x0f; /低四位內(nèi)部上拉 delay_nus(1); /短暫延時 ii=PINA,unsigned char key_scanjianhao(unsigned char ii) /16個鍵盤編碼轉(zhuǎn)為鍵號， switch(ii) case 0 xee:return 0;/按鍵0 case 0 xde:return 1;/按鍵1 case 0 xbe:return 2;/按鍵2 case 0 x7e:return 3;/按鍵3 case 0XeD:return 4; /按鍵4 case 0XdD:return 5; /按鍵5 case 0XbD:return 6; /按鍵6 case 0X7D:return 7; /按鍵7 case 0 xeb:return 8;/按鍵8 case 0 xdb:return 9;/按鍵9 case 0 xbB:return 10;/按鍵10 case 0 x7B:return 11;/按鍵11 case 0Xe7:return 12; /按鍵12 case 0Xd7:return 13; /按鍵13 case 0Xb7:return 14; /按鍵14 case 0X77:return 15; /按鍵15 default :return null; ,v