C51单片机并行口扩展设计及应用(LM741放大器放大信号输出)
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:749
2 基于89c51的系统硬件设计
2.1 并行口的扩展的电路设计
众所周知,c51系列的单片机都有四个i/o口(p0、p1、p2、p3),那么at89c51也不例外,但我们通常仅仅使用p1口作为并行口,而令其余 口(p2、p3)处于闲置状态,所以这次设计,我们就是使用闲置不用的p3口做为选能信号线来将p1口进行并行口扩展。
(1) 种方式的并行口扩展优点
连线简单;
不占用存储器空间;
(2) 编程也方便灵活。但也有很大的缺点
并行口扩展能力有限,(如使用74ls573(74ls373)且不进行驱动处理,则最多可扩展4个同样类型的并行输出端口,当然还需要与之对应的四个选通信号。)
如扩展较多,选通信号占用并行口位数太多,例如欲扩展8个并行输出端口,则需要8个选能信号,此时,仅选能信号就占用了一个8位并行口,这对在i/o端口 线有限的单片机系统中,如此浪费资源的现象是不能容忍的。在本次的设计中,采用芯片74hc573(带三态输出的八进制透明d型锁存器)对p1口进行了一 个8位并行口的扩展,选通信号选用p3口的p3.3引脚。原理图如图1所示:
图1 pi口扩展电路
2.2 拟信号输出的电路设计
模拟信号的输出需要用到d/a转换器,这里我使用最常用的8位的d/a转换器dac0832来转换数字电压信号。因dac0832是并行d/a转换集成电 路,其输出为电流型,在使用时,必须额外增加一个运算放大器,才能得到电压信号,在本次电路中使用了1个lm741放大器来放大信号输出,lm741是一 个普通的单操作的放大器,具有输入电压范围大,短路电压保护,高增益和不需频率补偿等优点。dac0832的片选端口与单片机的p2.2相连,xfer和 wr2接地,使之一直处于使能状态,即输入数据寄存器中的数字信号可直接转换为模拟信号。d/a转换电路的输出是一个周期的正弦波,通过外接示波器可以清 淅的看到。另外模拟信号的输出引在一个外接端子上,可以与其它系统相连接,做到通用性的效果。d/a转换原理图如图2所示:
图2 d/a转换
2.3 静态数码管显示的电路设计
数码管显示器是各种仪器设备所不可缺少的重要组成部分,是仪器设备与人对话的一种重要形式,它告诉人们机器的运行状态、数据处理结果、提示操作人员下一步 要进行的操作等。按照显示方法的不同,可分为静态显示和动态显示两种,这里我们所设计的电路显示是属于静态显示那种,是两位静态数码管显示,其主要的功能 是显示当前发光led的序号,比如如果当前是l1灯在亮的话,数码管将显示11,是l2灯亮,数码管显示22字样等。电路的设计使用2个8位的移位寄存器 (74hc164),和两个八段的led数码管(共阳的)加上2个8×330ω的排阻构成。静态数码管显示的优点在于,编写程序相对比较简单,一旦将欲显 示的数据发送出去,只要当前显示的数据没有变化,就无须理睬它。不足之处在于,如果显示的位数太多,硬件的开销和电源的功耗问题将会很严重(比如这里,只 需显示两位,就需要用到两块74hc164和2个排阻)。电路原理图如图3所示:
2 基于89c51的系统硬件设计
2.1 并行口的扩展的电路设计
众所周知,c51系列的单片机都有四个i/o口(p0、p1、p2、p3),那么at89c51也不例外,但我们通常仅仅使用p1口作为并行口,而令其余 口(p2、p3)处于闲置状态,所以这次设计,我们就是使用闲置不用的p3口做为选能信号线来将p1口进行并行口扩展。
(1) 种方式的并行口扩展优点
连线简单;
不占用存储器空间;
(2) 编程也方便灵活。但也有很大的缺点
并行口扩展能力有限,(如使用74ls573(74ls373)且不进行驱动处理,则最多可扩展4个同样类型的并行输出端口,当然还需要与之对应的四个选通信号。)
如扩展较多,选通信号占用并行口位数太多,例如欲扩展8个并行输出端口,则需要8个选能信号,此时,仅选能信号就占用了一个8位并行口,这对在i/o端口 线有限的单片机系统中,如此浪费资源的现象是不能容忍的。在本次的设计中,采用芯片74hc573(带三态输出的八进制透明d型锁存器)对p1口进行了一 个8位并行口的扩展,选通信号选用p3口的p3.3引脚。原理图如图1所示:
图1 pi口扩展电路
2.2 拟信号输出的电路设计
模拟信号的输出需要用到d/a转换器,这里我使用最常用的8位的d/a转换器dac0832来转换数字电压信号。因dac0832是并行d/a转换集成电 路,其输出为电流型,在使用时,必须额外增加一个运算放大器,才能得到电压信号,在本次电路中使用了1个lm741放大器来放大信号输出,lm741是一 个普通的单操作的放大器,具有输入电压范围大,短路电压保护,高增益和不需频率补偿等优点。dac0832的片选端口与单片机的p2.2相连,xfer和 wr2接地,使之一直处于使能状态,即输入数据寄存器中的数字信号可直接转换为模拟信号。d/a转换电路的输出是一个周期的正弦波,通过外接示波器可以清 淅的看到。另外模拟信号的输出引在一个外接端子上,可以与其它系统相连接,做到通用性的效果。d/a转换原理图如图2所示:
图2 d/a转换
2.3 静态数码管显示的电路设计
数码管显示器是各种仪器设备所不可缺少的重要组成部分,是仪器设备与人对话的一种重要形式,它告诉人们机器的运行状态、数据处理结果、提示操作人员下一步 要进行的操作等。按照显示方法的不同,可分为静态显示和动态显示两种,这里我们所设计的电路显示是属于静态显示那种,是两位静态数码管显示,其主要的功能 是显示当前发光led的序号,比如如果当前是l1灯在亮的话,数码管将显示11,是l2灯亮,数码管显示22字样等。电路的设计使用2个8位的移位寄存器 (74hc164),和两个八段的led数码管(共阳的)加上2个8×330ω的排阻构成。静态数码管显示的优点在于,编写程序相对比较简单,一旦将欲显 示的数据发送出去,只要当前显示的数据没有变化,就无须理睬它。不足之处在于,如果显示的位数太多,硬件的开销和电源的功耗问题将会很严重(比如这里,只 需显示两位,就需要用到两块74hc164和2个排阻)。电路原理图如图3所示:
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