扩展8个输出端口设计方案

扩展8个输出端口设计方案1.设计背景MCS-51系列单片机有4个并行口(P0，P1，P2，P3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I2C和SPI的器件需占用某些并行口，这就迫使我们不得不扩展并行口以满足实际的需要。在RXD和TXD没被使用的情况下，可以利用RXD和TXD端口和移位寄存器74LS164将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/O资源，并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。2.设计方案2.1原理图设计方案1.方案比较与选择AT89C52单片机有4个并行口，当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（74LS64）和可编程并行接口芯片（8255）。将用不可编程的并行口芯片74LS64扩展作为方案一，将用可编程并行接口芯片8255扩展作为方案二。2.系统框图根据课程设计要求，作为控制模块的AT89C52单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2.1图2.1系统框图3.元器件简介对AT89C52进行和74LS164进行简介。4.根据设计要求，依据系统框图用Proteus画原理图。下面先对Proteus进行一下简介：Proteus的ISIS是一款Labcenter出品的电路分析实物仿真系统，可仿真各种电路和IC，并支持单片机，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DSN文件；（2）在元件库中搜索所需的元件，按下列顺序进行绘制a.完成AT89C52最小系统；b.经移位寄存器芯片74ls164扩展出8个输出口；c.接八只LED输出显示；d.由桥堆2w10、7805完成电源电路。放在DSN文件里，按要求接线后保存。2.2程序设计方案1.设计程序流程图根据课题要求,进行分析：(1)单片机工作在串行口方式0则需要对SCON设置,SM0,SM1,必须置0；（2）串行口中断,需要对RI,TI清零；（3）要使LED按不同的顺序依次亮，则需要通过串行口向外依次输出不同的数据；（4）由晶振为11.0592MHZ，频率过高，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SBUF、调用、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TAB表中，依次排列，调用时，让地址依次增加，取得的数据送入SBUF中，这样做，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2.2：开始设置程序起始地址0000hTi=0？把查表次数送至r7设置地址指针Ti清零，r0增1设置串行口为方式0R7-1=0？启动串行口进行查表发送调用延时子程序YNNY图2.2程序流程图2.依据程序流程图用Keil软件设计应用程序，并利用Keil和Proteus级联来验证编写的程序是否符合设计要求。3.方案实施3.1原理图设计方案1.方案比较与选择方案一：由AT89C52的串行口RXD输出信息由74ls64的管脚1，2，由TXD输出的脉冲信号与74LS164的CLOCK管脚相连控制74LS164的输出锁存与变换，将转化成并行数据输出到led上显示。如图3.1所示图3.1用74ls164扩展并行输出口方案二：用P0口作为8255的输入信号，用P2.5和P2.6控制A0和A1作为工作方式控制信号，P2.7作为片选信号，RD与WR和单片机的RD与WR相连，硬件电路连好后，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3.2所示图3.2用8255扩展并行输出口本设计中若要用8255将P0口扩展成一个或几个8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74LS164虽然一片只能扩展八个并行输出口，但也可以用多片74LS164并联来弥补扩展口输出数量的不足，即使扩展三个八位的并行输出口