单片机原理及应用(胡乾斌)第十一章

单片机原理及应用(胡乾斌)第十一章CATALOGUE目录第十一章概述单片机系统扩展技术并行I/O口扩展技术串行通信及接口技术A/D和D/A转换接口技术中断与定时/计数器应用人机交互设备接口技术第十一章概述CATALOGUE01掌握单片机的基本概念和原理，包括单片机的组成、工作原理、指令系统、中断系统等。了解单片机的应用领域和发展趋势，如智能家居、工业自动化、物联网等。掌握单片机的编程语言和开发工具，如汇编语言、C语言、Keil等。能够进行简单的单片机应用设计，如LED闪烁、数码管显示等。01020304章节内容与目标一种集成在单个芯片上的微型计算机，具有微处理器、存储器、输入输出接口等功能。单片机用于编写、调试和烧录单片机程序的软件工具，如Keil、IAR等。开发工具单片机执行各种操作的命令集合，包括数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移等指令。指令系统单片机处理外部或内部异步事件的一种机制，用于实现实时响应和多任务处理。中断系统用于编写单片机程序的语言，常用的有汇编语言和高级语言如C语言。编程语言0201030405关键概念与知识点单片机系统扩展技术CATALOGUE02通过并行接口与单片机连接，实现数据的高速传输和处理。并行扩展法串行扩展法中断扩展法利用串行通信协议，通过串行接口与单片机连接，实现远距离数据传输。通过外部中断方式，将外部设备或电路与单片机连接，实现实时响应和处理。030201系统扩展方法用于扩展单片机的程序存储器或数据存储器，如6264、62256等。RAM芯片用于扩展单片机的程序存储器，可实现程序的固化，如2764、27128等。EPROM芯片具有可擦写功能，用于扩展单片机的数据存储器或实现掉电数据保存，如2816、2864等。EEPROM芯片用于扩展单片机的I/O端口数量或实现特殊功能的I/O操作，如8255、8155等。I/O接口芯片典型芯片介绍利用RAM芯片扩展数据存储器的实例通过地址译码器将RAM芯片与单片机的地址总线、数据总线和控制总线连接，实现数据存储器的扩展。利用EPROM芯片扩展程序存储器的实例将EPROM芯片与单片机的地址总线、数据总线和控制总线连接，通过编程器将程序写入EPROM芯片，实现程序存储器的扩展。利用I/O接口芯片扩展I/O端口的实例将I/O接口芯片与单片机的地址总线、数据总线和控制总线连接，通过对I/O接口芯片编程，实现I/O端口的扩展和特殊功能的I/O操作。扩展实例分析并行I/O口扩展技术CATALOGUE03并行I/O口是指微处理器与外部设备之间通过并行方式进行数据传输的接口。并行I/O口定义数据传输速率快，适用于需要高速数据传输的场合。并行I/O口特点根据数据传输方式的不同，可分为单向并行I/O口和双向并行I/O口。并行I/O口分类并行I/O口概述

8255可编程并行I/O口扩展8255芯片介绍8255是一款可编程的并行I/O接口芯片，具有3个8位的并行I/O口，可通过编程实现不同的数据传输和控制功能。8255工作原理8255芯片内部包含控制寄存器、数据寄存器和状态寄存器，通过微处理器对8255芯片进行编程，可实现对并行I/O口的读写操作。8255应用实例8255芯片可应用于打印机接口、键盘接口、LED显示接口等场合。8155是一款与8255类似的并行I/O接口芯片，具有2个8位的并行I/O口和1个6位的并行I/O口，可通过编程实现不同的数据传输和控制功能。8155芯片介绍8237是一款DMA（直接内存访问）控制器芯片，具有4个并行的DMA通道，可实现高速数据传输。8237芯片介绍除了8255、8155和8237之外，还有其他一些并行I/O口芯片，如8279、82C55等，它们具有不同的功能和特点，可根据实际需求进行选择和应用。其他并行I/O口芯片其他并行I/O口芯片扩展串行通信及接口技术CATALOGUE04串行通信是一种数据传输方式，数据在传输过程中按位（bit）进行传送，与并行通信相比，具有使用传输线少、成本低的特点。串行通信定义根据数据传输方向，串行通信可分为单工、半双工和全双工三种方式。串行通信分类为保证数据传输的准确性和可靠性，串行通信需要遵循一定的协议，包括起始位、数据位、校验位和停止位等。串行通信协议串行通信基本概念123RS-232C是一种常用的串行通信接口标准，定义了数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间的接口规范。RS-232C标准概述RS-232C采用负逻辑电平，即逻辑“1”对应-3V～-15V电平，逻辑“0”对应+3V～+15V电平。RS-232C信号电平在计算机串行通信、调制解调器、打印机等设备中广泛应用。RS-232C应用实例RS-232C标准及应用I2C总线技术I2C（Inter-IntegratedCircuit）总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线，具有多主机、仲裁和广播等功能。SPI总线技术SPI（SerialPeripheralInterface）是一种同步串行外设接口规范，采用主从模式进行通信，具有高速、全双工和简单易用的特点。其他串行总线技术除了SPI和I2C外，还有UART、USB等串行总线技术，在各自的应用领域发挥着重要作用。SPI、I2C等串行总线技术A/D和D/A转换接口技术CATALOGUE05A/D转换原理及常用芯片介绍将模拟信号转换为数字信号，主要包括采样、保持、量化和编码四个步骤。8位逐次逼近型A/D转换器，具有8路模拟输入端，可处理8位数字量。12位串行A/D转换器，具有11个模拟输入端和1个内部自测试输入端。24位高精度A/D转换器，适用于高精度测量和控制系统。A/D转换原理ADC0809TLC2543ADS1256D/A转换原理DAC0832TLC5615AD574AD/A转换原理及常用芯片介绍01020304将数字信号转换为模拟信号，主要包括解码、数模转换、运算放大和滤波等步骤。8位并行D/A转换器，具有双缓冲、单缓冲和直通三种工作方式。10位串行D/A转换器，具有低功耗、高精度和低温漂等特点。12位高精度D/A转换器，具有内部参考电压源和可编程的电流输出功能。03A/D和D/A转换综合应用实例结合具体应用场景，介绍A/D和D/A转换接口的综合应用方法，如温度测量、压力控制等。01A/D转换接口设计实例以ADC0809为例，介绍其与单片机的接口电路设计和软件编程方法。02D/A转换接口设计实例以DAC0832为例，介绍其与单片机的接口电路设计和软件编程方法。A/D和D/A转换接口设计实例中断与定时/计数器应用CATALOGUE06中断定义：中断是指CPU在执行程序过程中，由于某种原因需要暂时停止当前程序执行，转而去执行另一段特殊程序（中断服务程序），待中断服务程序执行完毕后，再自动返回原程序继续执行的过程。中断基本概念及处理过程中断源引起中断发生的各种事件或原因称为中断源。中断向量中断服务程序的入口地址称为中断向量。中断处理过程包括中断响应、中断处理和中断返回三个阶段。在中断响应阶段，CPU保存现场信息，转入中断服务程序；在中断处理阶段，执行中断服务程序；在中断返回阶段，恢复现场信息，返回原程序继续执行。中断基本概念及处理过程定时/计数器基本概念01定时/计数器是单片机内部的一种特殊功能部件，可用于实现定时或计数功能。定时/计数器工作原理02定时/计数器通过对内部时钟信号或外部输入信号进行计数来实现定时或计数功能。当计数器的计数值达到设定值时，会产生一个中断请求信号，触发相应的中断服务程序。定时/计数器编程方法03包括初始化定时/计数器、设置计数初值、启动定时/计数器和处理定时/计数器中断等步骤。具体实现方法因单片机型号和编程语言而异。定时/计数器工作原理及编程方法中断与定时/计数器综合应用实例利用定时器实现精确延时。通过配置定时器初值和启动定时器，可以实现精确的延时功能，用于控制程序的执行时间。实例二利用外部中断实现实时数据采集。通过配置外部中断触发方式和中断服务程序，可以实现实时数据采集和处理功能，用于监测外部信号的变化并作出相应处理。实例三利用定时器和中断实现多任务调度。通过配置多个定时器和相应的中断服务程序，可以实现多任务调度功能，用于同时处理多个任务并提高系统的实时性能。实例一人机交互设备接口技术CATALOGUE07键盘工作原理介绍键盘的基本工作原理，包括按键开关的通断、行列扫描等。键盘接口电路详细阐述键盘接口电路的设计，包括与单片机的连接方式、接口芯片的选择等。键盘输入程序设计提供键盘输入程序设计的思路和方法，包括按键识别、键值编码等。键盘接口设计简要介绍常见的显示器件，如LED、LCD等。显示器件概述详细阐述显示接口电路的设计，包括与单片机的连接方式、显示驱动芯片的选择等。显示