扩展8个输出端口设计方案

1 扩展 8 个输出端口设计 方案 1. 设计背景 个并行口 (，但对一个稍微复杂的应用系统来说，真正可供用户使用的并行口数量是有限的，况且常常因扩展 就迫使我们不得不扩展并行口以满足实际的需要。在 被使用的情况下，可以利用 口和移位寄存器 74串行口扩展为多组八位的并行输出口，这样就可以用本来闲置不用的端口进行并行口的扩展，能充分利用单片机有限的 I/扩展了并行口的数量。 单片机的应用越来来越广泛，上述扩展并行口只是为了单片机更复杂的应用，作为将来的相关技术人员，应该时刻关注单片机的的发展现状和未来的发展趋势，首先先将动手能力和理论知识的结合起来，锻炼动手能力，扎实掌握基础知识，为将来更深入学习和工作做准备。 片机有 4 个并行口，当内部并行口不够用时可以外扩并行口芯片。可扩展的的并行口芯片很多，分成两类：不可编程的并行口芯片（ 74可编程并行接口芯片（ 8255）。将用不可编程的并行口芯片 74展作为方案一，将用可编程并行接口芯片 8255扩展作为方案二。 根据课程设计要求，作为控制模块的 片机要工作需要最小系统，而最小系统由晶振电路部分、复位电路部分和电源模块组成，由于要扩展八位并行输出口必定有扩展部分，作为扩展成功的标志输出显示部分势必不可少的，故系统框图如图 源模块 复位电路 晶振 电路 主 控 模 块 （ 9 输 出 显 示 部 分 扩 展 部 分 2 图 统框图 对 4行简介。 据系统框图用 下面先对 行一下简介： 一款 品的电路分析实物仿真系统，可仿真各种电路和 支持单片机，元件库齐全，使用方便，是不可多得的专业的单片机软件仿真系统。 按下列步骤进行原理图的绘制： （ 1）新建文件 （ 2）在元 件库中搜索所需的元件，按下列顺序进行绘制 4个输出口； 7805 完成电源电路。放在 件里，按要求接线后保存。 根据课题要求 ,进行分析： (1)单片机工作在串行口方式 0 则需要对 置 ,须置 0；（ 2）串行口中断 ,需要对 I 清零；（ 3）要使 不同的顺序依次亮，则需 要通过串行口向外依次输出不同的数据；（ 4）由晶振为 率过高，需要编写延时程序，每次对串行口输出数据后调用，才能够看清设计的结果是否满足课题要求；（ 5）在程序设计中，需要对程序进行仿真，则要求对仿真软件能很好的把握。 软件设计时，我提出了两种不同的思路：一、对数据输出时，顺序依次编写出输出程序，编写程序时，要多次重复写出送数据到 用、延时等程序，在此过程中，需要占用大量的存储空间，且反复书写，冗长单调。二、利用查表法对数据进行输出，把将要输出的数据放在一个 次排列，调用时，让地址依次增加，取得的数据送入 样做，程序简单明了，占用的存储空间比较小。 对此，仅列出第二种思路的流程图。如图 3 Y N N Y 图 件设计应用程序，并利用 3. 方案实施 方案一：由 串行口 4， 2，由 4脚相连控制 74输出 锁存与变换，将转化成并行数据输出到 图 开始 设置程序起始地址 0000h ？ 把查表次数送至 置地址指针 零， 1 设置串行口为方式 0 ？ 启动串行口进行查表发送 调用延时子程序 4 图 74方案二：用 255的输入信号，用 0和 为工作方式控制信号， 件电路连好后，要想使 8255 工作还需要对 8255 进行初始化，显然编程比较麻烦，但是 8255 扩展的并行输出口个数可由工作方式选择，这是其优点 。如图 图 用 8255扩展并行输出口 本设计中若要用 8255 将 位并行口，在其中一个八位口上接入 8个发光二极管做为输出，即可满足要求；若要用 74也可以用多片 74使扩展三个八位的并行输出口，如图 示也只需要 9五个管脚，在并行输出口紧缺的情况时是可取的 ，另外 74需要进行初始化，软件编程比较简单，但是以增加电路复杂度为代价的因此选择方案二。 5 图 74组并行口 (1)功耗，高性能 8位单片机，片内含 8000次的 件采用 司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准片内集成了通用 8位中央处理器和 储单元，功能强大的0个引脚，32个外部双向输入 /输出（ I/O）端口，同时内含 2个外中断口， 3个 16位可编程定时计数器 ,2个全双工串行通信口， 2个读写口线， 编程 ,但不可以在线编程 (S 系列的才支持在线编程 )其将通用的微处理器和 储器结合在一起，特别是可反复擦写的 2（定时器 /计数器 时钟输出 2时器 /计数器 重载触发信号和方向控制） 系统编程用） 系统编程用） 系统编程 用） 6 图 脚图 表 行输入） 行输出） 部中断 0) 部中断 0) 0（定时器 0外部输入） 1（定时器 1外部输入 R(外部数据存储器写选通 ) D(外部数据存储器写选通 ) 复位输入。晶振工作时， 个机器周期高电平将使单片机复位。 地址锁存控制信号（ 访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址 的输出脉冲； 部程序存储器选通信号（ 外部程序存储器选通信号； 问外部程序存储器控制信号。为使能 从 0000H 到 读取指令， 了执行内部程序指令， 荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端； 荡器反相放大器的输出端。 7 (2)7474位移位寄存器 引出端符号： 3， 4， 5， 6， 10， 11， 12， 13）并行输出端 ； A,B（ 1， 2）串行输入端； 9） 清除端 ,为 0时，输出清零； 8） 时钟输入端； 4串行输入带锁存 ,串行输入带缓冲； 最高时钟频率可高达 36清除（ 低电平时，输出端（ 输入端 A, A、 时钟端（ 冲上升沿作用 A、 另一个就允许输入数据， 并在 升沿作用下决定 表 4值表L 低电平 H 高电平 任意电平 振 容、 示灯、 74堆 27805、 40脚 能板、电阻 、按键等器件。 （ 1）时钟电路 晶振 全称是 晶体震荡器， 晶振 的作用是为系统提供基本的时钟信号 ，相当于单片机的心脏，本设计 用 晶振和两个 33容完成时钟电路，如图 8 图 钟电路 （ 2） 复 位电路 复位是单片机的初始化操作，只需给 复位引脚 上大于两个机器周期的高电平，就可使 位。复位电路主要有两种： 设计中，采用 按键、两个 680欧姆电阻、 1000容的 按 键复位，电路 如图 图 （ 3） 电源模块 日常用到的都是 220V 的交流电源，所以需要用变压器、桥堆 2转换后的直流电源为 +12V,而线路中的芯片工作所需电压是 +5V,因此还需要 12转换采用 7805、电容完成，并接电源开关和 图 B R 12 W 1 0 0 5T R 1T R A N - 2 P 2 0 0 U 0 0 U 31 1 ( P 1 ) 4 4D 1 8L E 源电路 （ 4） 主控部分 主控部分由 片机充当，串行输出端口 片机将数 9 据写入 后输出， 有脉冲信号，这是由单片机的内部电路决定的。 （ 5） 扩展部分 移位寄存器芯片 74入端口（ 1,2） 4位并行输出口，连线如图 图 4（ 6） 显示模块 74 74出引脚有高电平输出时 电平时不亮，作为实现功能的输出显示，如图 图 用 10 美国 司出品的 51 系列兼容单片机程序语言软件开发系统 51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全面，编码效 率高。按下列步骤使用 行编程： （ 1） ew u 入工程名 择单片机型号为 击 （ 2） 建完之后再按 入 存，加到 程里，右键点击 / （ 3）在 语言编写下列程序 00h ;程序起始地址 0 ;将 ;将 0 ;令 2 ;查表 00h ;令 00h ;设置串行口为方式 0 a, ;从表头开始查表 a,a+ a ;将查表所得值移入串行口缓存器 ti, ;当串口传数据时一直等待 ;当串口传完数据后将发送标志位清零 ;调用延时子程序 ;r7, ;循环 12次查表，在 输出 ;循环十二次之后，重新开始执行 20 ;令 0 255 ;令 55 255 ;令 55 r5,;55次 r6,;55次 11 r4,;0次 8h,3eh;出表 8h 0h,00h,0 （ 4） 执行，若有错误会提示出现错误处，对程序进行修改，直至程序正确之后，进行相关设置会生成 （ 5）双击 件里 择 成的 件，点击运行，对程序和软件进行调试。 4. 结果与结论 经过我们小组同学的集体努力和指导老师的指导后完成了实物电路的焊接，焊接完之后又仔细检查电路的连接，由于没有变压器，用手机充电器直接当直流 +5V 电源 ,接在7805的输出引脚上，接通电源之后电源指示灯和八个输出显示 经检查电源开关接错，导致芯片没有电源，电源开关经修改后通电，但是接通电源之后只有两个 ，然后直接用 +5V 电源经电阻后连在 ，但仍然是原来的两个 查 步判断 坏，用好的 上电源之后八个输出 电之后重新接电源，仍然闪亮一下不亮了，再次检查电路之后，没有发现问题，现在只能怀疑 坏，于是换了一片，烧进程序后，使 8个 个为一组，亮灯从中间开始向左移动一次，再从中间开始向右移动一次，接着 从最右端向中间移动一次，再从最左端向中间移动一次，然后闪烁两次，不断循环 ,实现了所要求的功能。为什么芯片和 损坏，现在怀疑刚开始的时候是不是电源电压过高，用万用表测量电源电压大概为 +12V，而引线是从 7805之后输出的，所以芯片和 此实现了课程设计所要求实现的任务，并明白了中间出现错误的原因。 通过这次单片机实习，我们小组完成的实物电路板完全实现了任务书预期的要求。在实习的过程中也遇到了很多麻烦：第一，编写程序时感到知识不熟练不能熟悉地写出 12 程序，而 且没有编程的思想，经我们多方查阅资料，分析相关例子，并在一起研究探讨以及和指导老师的指导矫正最终完成了程序；第二，在焊接过程中由于长时间没有进行焊接而使焊接的结果不是很美观，要焊接的芯片引脚太多太乱而感到无处下手，尤其是74尽管脚多而且小；第三，由于第一次使用万能板焊接元器件排线比较乱；尽管麻烦很多最终还是完成了电路板的焊接和调试，达到了预期要求。 虽然设计的电路图不是太复杂也不是太实用，但是在这过程中遇到了很多问题，说明自己的理论知识和动手能力欠缺，所以要加强理论知识的学习和增强动手实践的能力 。 在实际电路中，电路的复杂度，制作所需的生产成本，对整个电路元器件的选择等问题还值得我们进一步研究和探讨。 由于我们小组所做的课程设计比较简单，再把题目发下来的当天就把原理图和程序写完了，并且在 仿真成功，然后就等着发元件进行焊接，觉得实习报告是焊接之后的事，所以也没有写，可是焊接和调试所用的时间太多，致使没有充足的时间写实习报告，所以觉得应该好好安排实习的时间，毕竟学校安排两周的实习，是通过多年的教学经验得来的。 这段时间的实习，通过实习加深了对理论知识的理 解，同时发觉自己理论知识的不足，同时还深刻感受到了理论联系实际的重要性，通过实践可让理论知识更加系统化，为今后的学习工作打下了基础。我相信这次实习会对我有积极的影响。 在这里，首先我要感谢学校能给予我们这次设计机会以及给予我们莫大的物质支持；其次，我要感谢我的指导老师和我的同学对我的无私帮助；最后，我要感谢我们的小组同学，由于我们在实习过程中的通力合作，我们能非常愉快和顺利的完成设计。 1 杜尚丰 北京：电子工业出版社， 2 杜树春 语言和汇编语言混合编程实例详解 京航空航天大学出版社， 3 张毅刚 北京：高等教育出版社， 4 徐爱钧 北京：北京航空航天大学出版社， 5 于永，戴佳，常江 北京：电子工业出版社， 6 朱宇光 西安：电子工业出版社， 2004. 13 录一 表 元器件清单 元件 数量 晶振 瓷片电容 33 瓷片电容 104 2 电解电容 1000 示灯 9 74 7805 1 桥堆 2 40 脚 座 1 拨动开关 1 按键 1 排线 2 万能板 1 电阻 300 8 电阻 680 2 电阻 1K 1 14 录二 X T A L 218X T A L 119A L E 9P 0 A D 039P 0 A D 138P 0 A D 237P 0 A D 336P 0 A D 435P 0 A D 534P 0 A D 633P 0 A D 732P 1 T 21P 1 T 2 E . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 R X T X I 12P 3 I 13P 3 T 014P 3 R . 6 / W T 115P 2 A 1 528P 2 A 821P 2 A 922P 2 A 1 023P 2 A 1 124P 2 A 1 225P 2 A 1 326P 2 A 1 427 8 9 S - 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