51单片机外围电路扩展

数码管（二）

共阴与共阳的内部电路如下图所示：
数码管（三）


由图可以看出，共阳和共阴结构的LED 显 示器各笔划段名的安排位置是相同的，当 二极管导通时，相应的笔划段就发亮，由 发亮的笔划段组合而显示出各种字符(a～g 是7个笔段电极，DP为小数点) 需要注意的是：对于同一个字符的编码， 共阴和共阳接法对应的编码是不一样的， 两者互为反码。
0000H～1FFFH E000H～FFFFH
小结：






1，单片机的P0、P2口作为地址数据总线； 2，P0口为数据、地址复用总线，所以必须加入八位锁 存器74LS373来锁存P0口的低八位地址。 3，外接ROM是靠MOVC指令产生的Psen信号来打开数 据三态门，使ROM中的指令通过P0口送入单片机内部。 4，存储器的容量M与其地址线条数n的关系：M=2↑n 5，当使用两片ROM扩展时，可以使用一个反向器实现容 量的扩展，通过ROM芯片的/CE端实现。 6，当使用2片以上的ROM芯片扩展时，就要使用译码器 实现存储容量的扩展，译码器的输入与高位地址相连接， 输出端分别与各ROM芯片的/CE连接（如图所示）。 7，当外接ROM的高八位地址线与P2口高八位线没有完全 用足时，要注意外存储的地址重叠问题。
MCS-51单片机的系统扩展及应用

通过地址总线、数据总线和控制总线实现系统 的扩展 介绍外围电路的扩展
3.1：程序存储器的扩展 3.2：数据存储器的扩展 3.3：指示小灯 3.4：按键扩展 3.5：数码管应用 3.6：A/D转换器接口 3.7：温度传感器接口 3.8：IIC电路扩展 3.9：液晶电路
8K×8
A0
/OE1 O0～O7
8K×8
A0 /OE1 O0～O7
采用LS138译码器实现ROM扩展示意表
P2.7～ P2.5 138 输 出
选中 ROM P2.4～P0.0 有效地址范围
000
001 010
Y0=0
Y1=0 Y2=0
第1片
第2片 第3片
0000H～1FFFH 0000H～1FFFH
按键接口设计（五）
数据输入键盘
按键接口设计（六）


数据输入键是最常用的一种键盘： 上图所示的按键主要是实现了按键按下之 后，对应S0,S1,S2,S3分别由按下之前的 高电平变为低电平，从而实现了输入由1到 0的变化。此类按键一般需要对其进行编码 和确定键值。 当然还有其他种类的键盘，这里就不再一 一列举，希望我们用的时候自己总结。
转电路图 转时序图
外部ROM的容量扩展原理(一)

如何使用两片32K的ROM芯片扩展为64K的存储阵列。
A15 P2口
/CE1 A14 A8
/CE2 A14 A8 A7
MCS - 51
74LS373 A7
P0口 A0 /EA ALE Psen /OE1 O0～O7
A0
/OE2 O0～O7
由两片32K的ROM构成64K存储阵列与A15的 关系表
Vdd
Vdd
Px.y 灌电流方式 输出”0”点 亮LED
Vdd
Px.y
拉电流方式 输出高电平 点亮LED
当然，不是所有的单片机都是这样，PIC 单片机就可以提供30mA的拉电流和灌电流。 单对于大多数IC电路，最好还是使用“灌电流” 去推动负载。
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指示灯电路(二)
二、端口指示灯
可以将某一I/O口的输出端接在三极管 的基极，如下图的接法（当LED0端的输入为 高电平时，三极管饱和导通，此时三极管消耗 功率最小，LED亮）实现指示灯电路。
A15 /CE A14～A8 P2口 0000000 0 1111111 1 0000000 0 1111111 1 A7～A0 P0口 0000000 0 1111111 1 地址范围 ROM1工作 ROM2工作 状态 状态
0 0
0000H～ 07FFH
选中
未选中
1 1
0000000 0 8000H ～ 1111111 FFFFH 1
串行传输口设计（三）

由于５１单片机接口输出的是TTL电平，而 串口通信需要RS232电平，所以要用 MAX232来实现TTL电平与RS232电平的 转换。如下图所示：
0000H～1FFFH 2000H～3FFFH 0000H～1FFFH 4000H～5FFFH
011
100 101 110 111
Y3=0
Y4=0 Y5=0 Y6=0 Y7=0
第4片
第5片 第6片 第7片 第8片
0000H～1FFFH 6000H～7FFFH
0000H～1FFFH 8000H～9FFFH 0000H～1FFFH A000H～BFFFH 0000H～1FFFH C000H～ DFFFH
数码管（四）
数码管显示器的显示常采用两种方法： 1.静态显示 2.动态扫描显示 静态显示：就是把多个LED 显示器的每一段 与一个独立的并行口连接起来，而公共端则 根据数码管的种类连接到“VCC”或“GND” 端。 这种方法当显示位数较多时单片机中I/O 口 的开销很大，需要提供的I/O 接口电路也较 复杂，但它具有编程简单，显示稳定，CPU 的效率较高的优点。
A
转电路图 返回前一次
B
（参考讲义70页）
片外存储器访问时序说明



P0、P2口作地址和数据总线。其中P0口作为地址和数据复 用总线，前半部（A段）作地址总线，后半部（B段)作为 数据总线。 外部程序存储器ROM的操作步骤如下： 1，单片机必须为其提供完整的（15位）地址信息； 2，ROM芯片的/CE 端=0，选中该芯片； 3，在满足上述条件的基础上，当ROM的/OE=0时（B时 间段），存储器输出数据的三态门打开，并将与输入地址 相对应的存储单元中的指令（数据）向外输出，单片机通 过P0口将指令送至CPU 内部。 74LS373锁存器:将A时间段P0口输出的低位地址进行保存， 使ROM在B时间段仍然可以得到完整的地址信号。
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AD转换 数码管显示 程序存储器 温度传感器 键盘 51单片机
IIC总线
电源模块
数据存储器
指示灯 LCD液晶
最小系统板
指示灯电路（一）
一、电源指示灯 通常的指示灯电路是使用发光二极管，接 法如下：

当电源正常工作时发光二极管就正常显示
1.6.5 并行端口在使用时应注意的几个问题

“拉电流”还是“灌电流”----与大电流负载的 连接 (我们以美国ATMEL公司生产的AT8951为例) 1, 使用灌电流的方式与电流较大的负载 直接连接时, 端口可以吸收约20mA的电流而保 证端口电平不高于0.45V（见右上图）。 2,采用拉电流方式连接负载时， AT89C51所能提供“拉电流”仅仅为80μA， 否则输出的高电平会急剧下降.如果我们采用右 下图的方式，向端口输出一个高电平去点亮 LED，会发现，端口输出的电平不是“1”而是 “0”！
复位电路的设计： 单片机的复位分为上电复位和按钮复位。 上电复位是指单片机在加电瞬间，要在 RST引脚上出现大于10ms的正脉冲，使单 片机进入复位状态。 按钮复位是指用户按下“复位”按钮，使 单片机进入复位状态。
按键接口设计（四）
功能转换按键：


此类按键主要是当I/O口用作多种用途时，可以使 用此类按键可以实现同一I/O口的复用。 如图所示：SW DIP-8的引脚1－8可以接某一 I/O口，当按键开关在不同的位置可以控制不同的 外部接口
数码管（六）

当用电平依次选通DS1,DS2,DS3,DS4时， 同时输入相应位的码段数据，这样就是动态 扫描的显示过程，只要扫描的频率不小于 25Hz，由于人眼的视觉停留特性，就不会感 觉闪烁，看起来是4位数码管同时发光的效果。
AD转换 数码管显示 程序存储器 温度传感器 键盘 51单片机
静态LED数码显示电路（共阳极）
Vcc
七段译码器 七段译码器 七段译码器 七段译码器 七段译码器
BCD码 0000
0001
0010
0011
0100
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数码管（五）


由于静态显示占用的I/O 口线较多，CPU 的开销很大，所以为了节省单片机的I/O 口线，常采用动态扫描方式来作为LED 数 码管的接口电路。 动态显示的接口电路是把所有LED的8 个笔 划段a~g，dp 同名端连在一起，而每一个 显示器的公共极COM 端与各自独立的I/O 口连接。当CPU 向字段输出口送出字形码 时，所有显示器接收到相同的字形码，但 究竟是那个显示器亮，则取决于COM 端， 而这一端是由I/O 口控制的，所以我们就 可以自行决定何时显示哪一位了。
地址范围
ROM工作 状态 选中
未选中
访问外部程序存储器ROM的时序:
MOVC A,@A+DPTR S1 S2 S3 S4 S5 S6
373地址锁存信号 ALE
存储器数据输出控制 /Psen 地址总线（高八位）P2口
地址数据总线（低8位）P0 口
A15-A8(PC) A7-A0 OP A15-A8 (DPTR+A) A7-A0 常数
数码管（一）
在单片机系统中，通常用LED 数码显示器 来显示各种数字或符号。 八段LED 显示器由8 个发光二极管组成。 LED 显示器有两种不同的连接形式：一种 是8 个发光二极管的正极连在一起，称之 为共阳极LED 显示器；另一种是8 个发光 二极管的负极连在一起，称之为共阴极 LED 显示器。
按键接口设计（一）
按键是人机会话的一个重要的输入工具。 常用按键举例 复位按键 功能转换按键 数据输入键盘 复位按键：对于MCS—51系列单片机的 复位引脚RST上只要出现10ms以上的高电 平，单片机就会实现复位。