单片机原理与控制技术第6章

单片机原理与控制技术第6章contents目录引言单片机系统扩展技术人机交互设备接口技术模拟量输入输出通道设计功率接口技术应用实例与实验分析01引言03介绍了单片机的串行通信接口，包括串行通信的基本概念、串行通信协议、串行通信接口电路以及串行通信程序设计。01本章主要介绍了单片机的中断系统，包括中断的概念、中断源、中断优先级以及中断处理程序的设计和实现。02阐述了单片机的定时器/计数器的工作原理、编程方法以及应用实例。章节概述123掌握单片机中断系统的基本概念和工作原理，能够设计和实现简单的中断处理程序。熟悉单片机定时器/计数器的工作原理和编程方法，能够利用定时器/计数器实现定时、计数等功能。了解串行通信的基本概念、通信协议和接口电路，能够编写简单的串行通信程序。学习目标02单片机系统扩展技术单片机系统扩展是指通过外部电路和芯片，增加单片机的I/O端口数量、存储容量、运算速度等，以满足复杂控制系统的需求。系统扩展的概念随着控制系统的复杂化，单片机的资源往往不足以满足实际需求，因此需要进行系统扩展。系统扩展的必要性主要包括I/O端口扩展、存储器扩展、运算速度提升等。系统扩展的方法系统扩展概述通过并行接口芯片（如8255、8155等）扩展I/O端口，适用于需要大量I/O端口的场合。并行I/O端口扩展通过串行接口芯片（如MAX232、MAX485等）扩展I/O端口，适用于远距离通信或需要较少I/O端口的场合。串行I/O端口扩展通过具有特殊功能的芯片（如A/D转换器、D/A转换器等）扩展I/O端口，适用于需要模拟量输入或输出的场合。特殊功能I/O端口扩展I/O端口扩展方法通过外部RAM芯片（如6264、62256等）扩展存储容量，适用于需要大量数据存储的场合。RAM存储器扩展通过外部ROM芯片（如27C系列、EPROM等）扩展存储容量，适用于需要固化程序或数据的场合。ROM存储器扩展通过外部EEPROM芯片（如24C系列、93C系列等）扩展存储容量，适用于需要可擦写存储的场合。EEPROM存储器扩展通过外部Flash芯片（如NORFlash、NANDFlash等）扩展存储容量，适用于需要大容量、高速存储的场合。Flash存储器扩展存储器扩展方法03人机交互设备接口技术按键识别与编码通过扫描或中断方式识别按键，并将其转换为相应的编码。按键去抖动处理消除按键按下和释放时产生的抖动现象，确保按键识别的准确性。多键同时按下处理处理多个按键同时按下的情况，避免按键冲突。键盘接口技术了解显示器的显示原理，如液晶显示、LED显示等，以及不同类型显示器的特点。显示原理与分类设计显示接口电路，实现单片机与显示器之间的数据传输和控制。显示接口电路编写显示驱动程序，控制显示器的显示内容、亮度、对比度等参数。显示驱动程序设计显示器接口技术语音交互接口技术实现语音识别和语音合成功能，提供语音交互界面。传感器接口技术将各种传感器与单片机连接，实现环境参数的实时监测和控制。触摸屏接口技术了解触摸屏的工作原理和分类，设计触摸屏接口电路和驱动程序。其他人机交互设备接口技术04模拟量输入输出通道设计包括信号放大、滤波、隔离等，以适配单片机的模拟输入接口。输入信号调理多路模拟开关采样保持器实现多路模拟信号的切换，以便单片机分时处理。在A/D转换期间保持模拟信号稳定，确保转换精度。030201模拟量输入通道设计输出信号调理包括信号放大、滤波、隔离等，以适应外部设备的模拟输入接口。输出驱动电路驱动外部负载，如电机、执行器等。D/A转换器将单片机的数字输出转换为模拟信号。模拟量输出通道设计A/D和D/A转换器应用实例在音频设备中，A/D转换器将模拟音频信号转换为数字信号进行处理和存储，而D/A转换器则将数字音频信号转换为模拟信号进行播放。音频处理使用热敏电阻或热电偶作为温度传感器，通过A/D转换器将模拟温度信号转换为数字信号，供单片机处理。温度测量单片机通过D/A转换器输出模拟控制信号，经功率放大后驱动电机，实现电机的速度和方向控制。电机控制05功率接口技术功率接口定义01连接微控制器与负载之间的电路，实现信号的放大和功率的传输。功率接口作用02将微控制器的输出信号放大到足够的功率以驱动负载，同时保护微控制器免受负载可能产生的过压、过流等不良影响。功率接口分类03根据信号性质可分为模拟功率接口和数字功率接口；根据电路结构可分为线性功率接口和开关型功率接口。功率接口概述利用开关管的导通和截止来控制负载的通断，从而实现信号的放大和功率的传输。开关型功率接口电路原理高效率、低损耗、快速响应、易于实现多路输出等。开关型功率接口电路特点晶体管开关电路、场效应管开关电路、继电器开关电路等。常见开关型功率接口电路开关型功率接口电路线性功率放大电路原理利用线性放大器的放大作用，将输入信号放大到足够的功率以驱动负载。常见线性功率放大电路运算放大器电路、差分放大器电路、音频功率放大器等。线性功率放大电路特点失真度低、稳定性好、适用于小信号放大等。线性功率放大电路06应用实例与实验分析智能家居控制系统利用单片机实现家居环境的自动化控制，如灯光、窗帘、空调等设备的远程控制。工业自动化生产线通过单片机控制电机、传感器等执行机构，实现生产线的自动化运行和监控。智能交通信号控制利用单片机接收交通信号灯的指令，控制交通信号灯的亮灭时间和配时方案。应用实例介绍掌握单片机的基本原理和控制技术，了解单片机的应用领域和发展趋势。熟悉单片机的开发环境和编程语言，能够编写简单的单片机程序。通过实验验证单片机的控制功能，加深对单片机应用的理解。实验目的和要求搭建实验电路、编写程序、下载程序到单片机、观察实验现象并记录数据。记录实验过程中的输入信号、输出信号、控制指令等关键数据，以便后续分析和讨论。实验步骤和数据记录数据记录实验步骤分析实验结果针对实验结果中存在的问题，提出改进措施和优化方案