单片机控制继电器实现开关状态显示讲解Word格式文档下载.docx

1、1、掌握单片机扩展外部数据存储器的方法。2、掌握可编程的并行接口芯片8255A与单片机的硬件接口电路、8255A内部结构及其编程方法。3、掌握单片机的最小系统的设计。4、掌握电路板的设计与制作。5、了解程序编写与调试的方法和技巧。6、综合掌握所学的单片机指令系统和硬件接口电路知识，进行简单的最小系统开发。四、系统硬件电路图系统硬件图（图1）包括单片机最小系统（复位电路、晶振电路和相关的控制信号）、外部扩展芯片8255A部分、外电路接通显示部分、及电源显示部分。设计硬件电路图时，其基本思想：先通过万能板搭建试验平台，将编好的程序下载到51中，等可以达到预期要求后，最后在PROTEL中设计原理图与

2、PCB，做出电路板。图1 系统硬件图五、程序流程图与源程序5.1流程图 5.2源程序5.2.1程序设计思想单片机通入电源后，一直让单片机对8255的A口进行采集，将8255的A口的开关信号送入8255的B口，原因是8255的B口要时时显示开关的通与段的状态。5.2.2源程序清单 #includeabsacc.h #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define COM8255 XBYTE0x0300 /*命令口地址*/ #define PA8255 XBYTE0x0000 /*口A*/ #define PB8255 XB

3、YTE0x0100 /*口B*/ void delay200ms（void） /*延时函数*/ unsigned char i,j,k; for（i=5;i0;i-） for（j=132;jj-） for（k=150;kk-）; void delay1s（void） for（i=10; void main（void） /*主函数*/ uchar m; delay200ms（）; COM8255=0x90; /*确定A,B口工作方式，A口输入，B口输出*/ while（1） delay200ms（）; m=PA8255; /*单片机读入8255 A口开关信号*/ P1=m; /*中间信号，便于调

4、试*/ PB8255=m; /*将读入信号显示到8255 B口的LED上*/ 六、系统功能分析与说明6.1系统主要组成部分6.1.1 单片机最小系统部分（1）单片机的最小系统部分包括晶振电路、复位电路、主电源引脚Vss和Vcc、控制引脚/EA。（2）晶振电路为单片机正常工作时提供的时钟信号，由两个30pf的无极性电容和晶体压电瓷片组成外部振荡电路，把单片机的XTAL1（19）和XTAL2（18）分别接到外晶体的两端，使电容的另外一端接地就完成了单片机的晶振电路部分的设计，硬件图见图2晶振电路所示。（3）复位电路，当振荡器正常工作时，在单片机的复位引脚（9）连续保持出现两个机器周期以上的高电平时

5、，就会使单片机复位。AT89S51单片机复位电路主要有上电复手动复位和自动复位两种，在本次试验中我采用手动复位。按键手动复位的工作原理是：当按下按键时，电源对外接电容进行充电，使RST端为高电平，复位键松开后，电容通过内部下拉电阻放电，逐渐使RST端恢复低电平。具体电路见图2复位电路。图2 手动复位电路主电源引脚Vss（20）接地，Vcc（40）正常操作时接+5V电源。控制引脚/EA（31），当/EA保持高电平时，访问内部程序存储器（4KB），当PC值超过0FFFH时,将自动转向执行外部程序存储器中的程序。当/EA接低电平时，则只访问外部程序存储器（从0000H开始），不管单片机内部是否有程序

6、存储器。本系统采用第一种接法，直接将/EA端接高电平。6.1.2 可编程的并行接口芯片8255A（此部分见5.2可编程的并行接口8255A接口电路部分）6.1.3 输入输出部分 本系统采用P0口作为和8255A的数据总线接口；用P2.0和P2.0口分别和8255A的地址选通信号端A1和A0口相连，作为地址总线，直接将单片机的/WR（16）和/RD（17）及RST（9）与8255A的/WR（36）和/RD（5）及REST（35）相连作为控制总线。 单片机的P0口是8位的双向三态输入/输出接口。它既可以作为地址/数据总线使用，又可以作为通用的I/O口使用。当连接外部存储器时，P0口一方面作为8位数

7、据输入/输出口，另一方面用来输出外部存储器的低8位地址，作为输出口时，输出漏极开路，驱动NMOS电路时应该接上拉电阻；作为输入口之前，应先向锁存器中写“1”，使输出的两个场效应管均关闭，引脚处于浮空状态，这样高阻输入，以保证读取引脚信号而不是读锁存器状态。当P0口作为地址/数据总线时，就不能再把它作为通用的I/O口使用了。由于本系统正是采用P0口作为数据总线使用，所以就不能把P0口作为通用的I/O口了。6.2 可编程的并行接口8255A接口电路部分 6.2.1 8255A的引脚图3 8255引脚图8255A具有40个引脚，采用双列直插封装形式，其引脚图如图3所示，各引脚的功能如下：D7D0:三

8、态双向数据引脚，与单片机的数据总线相连，用于CPU与各I/O之间的数据传输；PA7PA0：A口输入/输出引脚；PB7PB0：B口输入/输出引脚；PC7PC0：C口输入/输出引脚；/CS：片选信号线，低电平有效，表示芯片被选中；/RD：读信号线，低电平有效，控制数据读出；/WR：写信号线，低电平有效，控制书局写入；RESET：复位信号线，高电平有效；A1、A0：地址线，输入三个端口和控制寄存器的地址。6.2.2 8255A的内部结构8255A由3个数据输入/输出端口、二个工作方式控制电路、一个读/写控制逻辑电路和一个总线数据缓冲器组成，其内部结构如图4所示。图4 8255内部结构（1）端口A、B

9、、CA口：具有8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入锁存器；B口：具有一个8位数据输入/输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器；C口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器（不锁存）；三个端口中A口和B口总是作为数据输入/输出端口，C口有时控制信号和状态信号的输入/输出端口。（2）工作方式控制电路工作方式控制电路由两个，即A组控制电路和B组控制电路，分别控制A口和C口上半部、B口和C口下半部。工作方式控制电路根据控制字寄存器的内容控制A组和B组的工作方式，也可根据控制字寄存器的内容对C口按位进行操作。（3）总线数据缓冲器总线数据缓冲器是一个三态双向8位缓冲器。它的一端作

10、为8255A与单片机的数据总线的接口，另一端与A口、B口、C口和控制字寄存器相连，作为单片机与I/O口和控制字寄存器之间的数据缓冲器。读/写控制逻辑电路读/写控制逻辑电路输入的控制信号由/RD、/WR、RESET和A1、A0。它根据这些信号控制I/O口及控制寄存器的读/写操作。其中地址线A1、A0用来选择I/O口和控制寄存器，与读/写控制信号/RD和/WR构成各种工作状态，如表1-1所示。表1 8255端口读/写操作表A1 A0/RD /WR /CS工作状态1 01 12 00 1 0A口数据数据总线B口数据数据总线C口数据数据总线1 0 0总线数据A口总线数据B口总线数据C口总线数据控制字寄

11、存器 11 1 0数据总线三态非法状态6.2.3 8255A的工作方式8255A有3种工作方式，即工作方式0、工作方式1和工作方式2.。（1）工作方式0工作方式0为基本输入/输出方式，其功能概括如下：具有二个8位端口（A口、B口）和二个4位端口（C口的上、下半部分）；任意一个端口都可以设定为输入或输出，各端口的输入/输出状态可构成16种 组合；数据输出全部锁存，输入不锁存。在工作方式0状态下，A口、B口、和C口都作为I/O端口，没有设置控制/状态信号时，单片机可以通过访问外部数据存储器指令，对任一端进行读/写操作。本系统要求CPU读取外部输入的开关信号，判断是哪一位的按键信号，然后，通过825

12、5A的PB0、PB1端口输出，直接采用方式1无条件输入输出方式。（2）工作方式1：选通输入输出方式端口A和端口B可以设置为这种工作方式，可以是选通的输入方式，或者是选通的输出方式。当A口或B口设置为方式1时，由端口C的某些位固定地为端口A或端口B提供联络信号或者状态信号，其中包括专门用于中断请求的信号，以便于8255A和外设之间，或者是8255A和CPU之间传送状态信息以及中断请求信号。这种联络信号是由8255A内部规定的，不是由使用者指定的。 方式1可以使用在查询方式的数据传送和中断方式的数据传送中。（3）工作方式2：双向方式只有端口A可以选择这种方式，这时，端口A既可以输入也可以作为输出。

13、当然，这种双向的数据传送也不是同时进行，但可以是在这个时刻输入操作，在下一个时刻进行输出操作，而不需要对传送的方向重新设置。端口A工作方式2时，仍然默认为时选通的输入/输出方式，即在C口种规定了输入和输出的状态信息，这些状态信息的位置和A口 工作在方式1时基本相同。如果这时端口A要按无条件传送方式来使用，C口的这些位仍然是保留作为状态位。但是这时的端口A并没有全部占用端口C的状态联络线，端口B在方式1时所需要的状态联络线仍然可以被B口所使用，所以，端口B此时可以设置为方式1，也可以设置为方式0。端口C可在选择方式1或方式2工作的情况下作为联络信号使用，其联络信号分布情况见表2，其中空白的位置表示这些位此时没有用于联络线，仍然还可以用于一般的输入/输出操作。各种联络信号的含义如下：表2 8255A方式1和方式2时C口的联络信号C口的位方式1方式2输入输出PC7/OBFAPC6/ACKAPC5IBFAPC4/STBAPC3INTRAPC