单片机常用输入输出电路设计方法
引言
随着微电子技术和计算机技术的发展，原来以强电和电器为主、功能简单的电气设备发展成为强、弱电结合，具有数字化特点、功能完善的新型微电子设备。在很多场合，已经出现了越来越多的单片机产品代替传统的电气控制产品。属于存储程序控制的单片机，其控制功能通过软件指令来实现，其硬件配置也可变、易变。因此，一旦生产过程有所变动，就不必重新设计线路连线安装，有利于产品的更新换代和订单式生产。
传统电气设备采用的各种控制信号，必须转换到与单片机输入／输出口相匹配的数字信号。用户设备须输入到单片机的各种控制信号，如限位开关，操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器输出的开关量等，通过输入电路转换成单片机能够接收和处理的信号。输出电路则应将单片机送出的弱电控制信号转换、放大到现场需要的强输出信号，以驱动功率管、电磁阀和继电器、接触器、电动机等被控制设备的执行元件，能方便实际控制系统使用。
1 输入电路设计
一般输入信号最终会以开关形式输入到单片机中，以工程经验来看，开关输入的控制指令有效状态采用低电平比采用高电平效果要好得多，如图1如示。当按下开关Sl时，发出的指令信号为低电平，而平时不按下开关S1时，输出到单片机上的电平则为高电平。该方式具有较强的耐噪声能力。
若考虑到由于TTL电平电压较低，在长线传输中容易受到外界干扰，可以将输人信号提高到+24 V，在单片机入口处将高电压信号转换成TTL信号。这种高电压传送方式不仅提高了耐噪声能力，而且使开关的触点接触良好，运行可靠，如图2所示。其中，D1为保护二极管，反向电压≥50 V。
为了防止外界尖峰干扰和静电影响损坏输入引脚，可以在输入端增加防脉冲的二极管，形成电阻双向保护电路，如图3所示。二极管D1、D2、D3的正向导通压降UF≈0．7 V，反向击穿电压UBR≈30 V，无论输入端出现何种极性的破坏电压，保护电路都能把浚电压的幅度限制在输入端所能承受的范围之内。即：VI～VCC出现正脉冲时，D1正向导通；V1～VCC出现负脉冲时，D2反向击穿；VI与地之间出现正脉冲时，D2反向击穿；V1与地之间出现负脉冲时，D3正向导通，二极管起钳位保护作用。缓冲电阻RS约为1.5～2.5kΩ，与输入电容C构成积分电路，对外界感应电压延迟一段时间。若干扰电压的存在时间小于t，则输入端承受的有效电压将远低于其幅度；若时间较长，则D1导通。电流在RS上形成一定的压降，从而减小输入电压值。
此外，一种常用的输入方式是采用光耦隔离电路。如图4所示，R为输入限流电阻，使光耦中的发光二极管电流限制在10～20 mA。输入端靠光信号耦合，在电气上做到了完全隔离。同时，发光二极管的正向阻抗值较低，而外界干扰源的内阻一般较高，根据分压原理，干扰源能馈送到输入端的干扰噪声很小，不会产生地线干扰或其他串扰，增强了电路的抗干扰能力。
在满足功能的前提下，提高单片机输入端可靠性最简单的方案是：在输入端与地之间并联一只电容来吸收干扰脉冲，或串联一只金属薄膜电阻来限制流入端口的峰值电流。
2 输出电路设计
单片机输出端口受驱动能力的限制，一般情况下均需专用的接口芯片。其输出虽因控制对象的不同而千差万别，但一般情况下均满足对输出电压、电流、开关频率、波形上升下降速率和隔离抗干扰的要求。在此讨论几种典型的单片机输出端到功率端的电路实现方法。
2.1 直接耦合
在采用直接耦合的输出电路中，要避免出现图5所示的电路。
T1截止、T2导通期间，为了对T2提供足够的基极电流，R2的阻值必须很小。因为T2处于射极跟随器方式工作，因此为了减少T2损耗，必须将集射间电压降控制在较小范围内。这样集基间电压也很小，电阻R2阻值很小才能提供足够的基极电流。R2阻值过大，会大幅度增加T2压降，引起T2发热严重。而在L2 截止期间，T1必须导通，高压+15 V全部降在电阻R2上，产生很大的电流，显然是不合理的。另外，T1的导通将使单片机高电平输出被拉低至接近地电位，引起输出端不稳定。T2基极被T1拉到地电位，若其后接的是感性负载，由于绕组反电势的作用，T2的发射极可能存在高电平，容易引起T2管基射结反向击穿。
图6为一直接耦合输出电路，由T1和T2组成耦合电路来推动T3。T1导通时，在R3、R4的串联电路中产生电流，在R3上的分压大于T2晶体管的基射结压降，促使T2导通，T2提供了功率管T3的基极
电流，使T3变为导通状态。当T1输入为低电平时，T1截止，R3上压降为零，T2截止，最终T3截止。R5的作用在于：一方面作为T2集电极的一个负载，另一方面T2截止时，T3基极所储存的电荷可以通过电阻R3迅速释放，加快T3的截止速度，有利于减小损耗。
2．2 TTL或CMOS器件耦合
若单片机通过TTL或CMOS芯片输出，一般均采用集电极开路的器件，如图7(a)所示。集电极开路器件通过集电极负载电阻R1接至+15 V电源，提升了驱动电压。但要注意的是，这种电路的开关速度低，若用其直接驱动功率管，则当后续电路具有电感性负载时，由于功率管的相位关系，会影响波形上升时间，造成功率管动态损耗增大。
为了改善开关速度，可采用2种改进形式输出电路，如图7(b)和图7(c)所示。图7(b)是能快速开通的改进电路，当TTL输出高电平时，输出点通过晶体管T1获得电压和电流，充电能力提高，从而加快开通速度，同时也降低了集电极开路TTL器件上的功耗。图7(c)为推挽式的改进电路，采用这种电路不但可提高开通时的速度，而且也可提高关断时的速度。输出晶体管T1是作为射极跟随器工作的，不会出现饱和，因而不影响输出开关频率。
2.3 脉冲变压器耦合
脉冲变压器是典型的电磁隔离元件，单片机输出的开关信号转换成一种频率很高的载波信号，经脉冲变压器耦合到输出级。由于脉冲变压器原、副边线圈间没有电路连接，所以输出是电平浮动的信号，可以直接与功率管等强电元件耦合，如图8所示。
这种电路必须有一个脉冲源，脉冲源的频率是载波频率，应至少比单片机输出频率高10倍以上。脉冲源的输出脉冲送人控制门G，单片机输出信号由另一端输入G 门。当单片机输出高电平时，G门打开，输出脉冲进入变压器，变压器的副线圈输出与原边相同频率的脉冲，通过二报管D1、D2检波后经滤波还原成开关信号，送入功率管。当单片机输出低电平时，G门关闭，脉冲源不能通过G门进入变压器，变压器无输出。
这里，变压器既传递信号，又传送能量，提高了脉冲源的频率，有利于减轻变压器的体重。由于变压器可通过调整电感量、原副边匝数等来适应不同推动功率的要求，所以应用起来比较灵活。更重要的是，变压器原副边线圈之闯没有电的联系，副线圈输出信号可以跟随功率元件的电压而浮动，不受其电源大小的影响。
当单片机输出较高频率的脉冲信号时，可以不采用脉冲源和G门，对变压器原副边电路作适当调整即可。
2.4 光电耦合
光电耦合可以传输线性信号，也可以传输开关信号，在输出级应用时主要用来传递开关信号。如图9所示，单片机输出控制信号经缓冲器7407放大后送入光耦。R2为光耦输出晶体管的负载电阻，它的选取应保证：在光耦导通时，其输出晶体管可靠饱和；而在光耦截止时，Tl可靠饱和。但由于光耦响应速度慢使开关延迟时间加长，限制了其使用频率。
结语
单片机接口技术在很多文献中均有详细的介绍，但在对大量电气控制产品的改造和设计中，经常会碰到用接口芯片所无法解决的问题(如驱动电流大、开关速度慢、抗干扰差等)，因此必须寻求另一种电路解决方案。上述几种输入／输出电路通过广泛的应用表明．其对合理、可靠地实现单片机电气控制系统具有较高的工程实用价值。
单片机输入输出IO扩展
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第六章 基本输入输出技术
微机原理与接口技术
第六章
基本输入输出技术
合肥工业大学计算机与信息学院
2017年 2017 年 5月
第六章 基本输入输出技术
6.1 I/O接口概述 6.2 无条件传送方式及其接口 6.3 查询传送方式及其接口 6.4 中断传送方式及其接口 6.5 DMA传送方式
2
6.1 I/O接口概述 什么是输入/输出设备？
? 能够完成输入/输出操作的设备，简称外设或I/O设备。 ? 输入设备：键盘、鼠标器、条形码阅读器和扫描仪等； 输出设备：显示器、打印机、绘图仪、投影仪等。
3
6.1 I/O接口概述 I/O设备与CPU信息交换时存在的问题
? 速度不匹配：CPU的速度很高，而外设的速度要低得多， 而且不同的外设速度差异很大。 ? 时序不匹配：各种外设都有自己的定时和控制逻辑，与 计算机的CPU时序不一致。 ? 信号格式不匹配：CPU能识别的是8 (16或32)位的并行 数字量信息，而有些外设用的是模拟量（电流信号或是 电压信号），有些设备采用串行方式传送数据。 ? 信号电平不匹配：CPU所使用的信号都是TTL电平，而 外设大多不能用TTL电平所驱动，有自己的电源系统和 信号电平。
4
6.1 I/O接口概述
1. I/O接口 2. 接口信息 3. 端口及编址方式 4. I/O地址的译码 5. 数据传送方式
5
6.1.1 I/O接口 定义
? I/O接口(Interface)：实现外部设备与微机之间连接和 信息交换的功能电路。 输入输出设备
I/O设备 外设
? 接口技术是把由处理器等组成的基本系统与外部设备连 接起来，从而实现计算机与外设通信的一门技术。
6
单片机电路图详解
单片机：交通灯课程设计（一）(2007-04-21 13:28:54) 目录 摘要--------------------------------------------------------- 1 1.概述 -------------------------------------------------------- 2 2.硬件设计----------------------------------------------------- 3 2.1单片机及其外围--------------------------------------------3 2.1.1单片机的选择-----------------------------------------3 2.1.2单片机的特点及其应用范围----------------------------- 3 2.1.3存储器的扩展----------------------------------------- 4 2.1.4内存的扩展------------------------------------------- 6 2.1.5MCS-52的I/O接口扩展--------------------------------- 8 2.2电路部分--------------------------------------------------11 2.2.1元器件选用-------------------------------------------11 2.2.2电路完成功能-----------------------------------------13 3.软件设计------------------------------------------------------15 3.1软件概述-------------------------------------------------15 3.2汇编语言指令说明-----------------------------------------16 3.3定时/计数器的原理----------------------------------------16 3.3.1定时/计数器的概述-----------------------------------16 3.3.2 8255A片选及各端口地址-------------------------------18 3.3.3信号控制码------------------------------------------18 3.3.4工作方式寄存器--------------------------------------19 3.3.5定时/计数器初值及定时器T0的工作方式----------------20
汇编语言——输入输出程序设计实验
实验四输入/输出实验（2学时综合性实验） 1．实验目的 (1) 掌握输入输出程序设计的概念和方法。 (2) 了解PC机外围芯片8259的功能。 (3)学习如何在PC机上编写具有输入输出功能的程序，包括8259芯片的使用方法。 2．实验说明 本实验要求自行编写一个显示器输出处理程序，它可以完成内存中保存的一串字符在屏幕显示， 因此本实验既属于输入输出实验，也属于中断实验。 3．实验内容 编写一个显示器输出处理中断程序（名为NEW09），实现DOS 21H中断的9号功能，在屏幕上输出内存缓冲区BUF中以”$”结束的一串字符串。要求：缓冲区的偏移地址采用DX寄存器进行传递。 4．实验准备 (1) 预习输入输出程序设计的特点和方法。 (2) 仔细阅读参考程序，弄清外围芯片接口初始化的意义和方法。 5．实验步骤 (1) 建立源文件，并通过汇编和连接，产生可执行文件。 (2) 运行程序，观察常规字符键及功能键按下时程序的反应， DATAS SEGMENT buf db'li hongbin','$';此处输入数据段代码 DATAS ENDS STACKS SEGMENT ;此处输入堆栈段代码 STACKS ENDS CODES SEGMENT ASSUME CS:CODES,DS:DATAS,SS:STACKS
main proc far START: mov al,68h mov ah,35h int 21h push es push bx push ds mov bx,offset buf mov dx,offset new09 mov ax,seg new09 mov ds,ax MOV AX,DATAS MOV DS,AX pop ds pop bx pop es sti mov al,68h mov ah,25h int 21h main endp
单片机实验-IO口的输入输出实验
单片机实验-IO口的输入输出实验
实验二 I/O 口输入、输出实验 一、实验目的 1. 学习I/O 口的使用方法。 2. 学习延时子程序、查表程序的编写和使用。 二、参考程序框图 开延时 设置初始数据输左移开始 读入P1口置计数P1口置1 将读入的值P1=0 Y N 输入值右移Cy=0 N 计数Y 以计数值段码输出
DJNZ R6,DE2; DJNZ R7,DE1; RET END 2、I/O口输入输出（方法一） ORG 0000H; START : MOV P2,#00H; //初始化 MOV P0,#00H; MOV P1,#0FFH; //p1口初始化给ffh值 MOV DPTR,#TABLE; //表地址存入DPTR MOV 50H,#0FEH; //比较初值载入地址50h L0 :MOV A,P1; //按键消抖 CJNE A,#0FFH,L1; AJMP L0; L1 :MOV A,P1; CJNE A,#0FFH,LL1;
AJMP L0; LL1 :CJNE A,50H,LL2; //是否与地址50h 中数据相等 MOV P0,A; //相等输出对应led灯 MOV A,#00H; MOVC A,@A+DPTR; MOV P2,A; //输出表格数据到数码管 LCALL DELAY; //延时 LJMP START; //返回程序开头LL2 :XCH A,50H; //交换数据 RL A; //左移 XCH A,50H; //再次交换，此时地址50h中数据左移一位 INC DPTR; //表格数据地址加一 LJMP LL1; //返回继续比较 DELAY : MOV R7,#01H; //延时程序 DE1 : MOV R6,#28H;
最新单片机的常见输入输出电路介绍
单片机的常见输入输出电路介绍 引言 传统电气设备采用的各种控制信号，必须转换到与单片机输入/输出口相匹配的数字信号。用户设备须输入到单片机的各种控制信号，如限位开关，操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器输出的开关量等，通过输入电路转换成单片机能够接收和处理的信号。输出电路则应将单片机送出的弱电控制信号转换、放大到现场需要的强输出信号，以驱动功率管、电磁阀和继电器、接触器、电动机等被控制设备的执行元件，能方便实际控制系统使用。 1 输入电路设计 一般输入信号最终会以开关形式输入到单片机中，以工程经验来看，开关输入的控制指令有效状态采用低电平比采用高电平效果要好得多，。其中，D1为保护二极管，反向电压 ≥50V。 为了防止外界尖峰干扰和静电影响损坏输入引脚，可以在输入端增加防脉冲的二极管，形成电阻双向保护电路，。二极管D1、D2、D3的正向导通压降UF≈0.7 V，反向击穿电压UBR≈30 V，无论输入端出现何种极性的破坏电压，保护电路都能把浚电压的幅度限制在输入端所能承受的范围之内。即：VI～VCC出现正脉冲时，D1正向导通; V1～VCC 出现负脉冲时，D2反向击穿;VI与地之间出现正脉冲时，D2反向击穿;V1与地之间出现负脉冲时，D3正向导通，二极管起钳位保护作用。缓冲电阻RS约为1.5～2.5kΩ，与输入电容C构成积分电路，对外界感应电压延迟一段时间。若干扰电压的存在时间小于t，则输入端承受的有效电压将远低于其幅度;若时间较长，则D1导通。电流在RS上形成一定的压降，从而减小输入电压值。 此外，一种常用的输入方式是采用光耦隔离电路。，R为输入限流电阻，使光耦中的发光二极管电流限制在10～20 mA。输入端靠光信号耦合，在电气上做到了完全隔离。同时，发光二极管的正向阻抗值较低，而外界干扰源的内阻一般较高，根据分压原理，干扰源能馈送到输入端的干扰噪声很小，不会产生地线干扰或其他串扰，增强了电路的抗干扰能力。 在满足功能的前提下，提高单片机输入端可靠性最简单的方案是：在输入端与地之间并联一只电容来吸收干扰脉冲，或串联一只金属薄膜电阻来限制流入端口的峰值电流。 2 输出电路设计 单片机输出端口受驱动能力的限制，一般情况下均需专用的接口芯片。其输出虽因控制对象的不同而千差万别，但一般情况下均满足对输出电压、电流、开关频率、波形上升下降速率和隔离抗干扰的要求。在此讨论几种典型的单片机输出端到功率端的电路实现方法。 2.1 直接耦合 在采用直接耦合的输出电路中，要避免出现图5所示的电路。 T1截止、T2导通期间，为了对T2提供足够的基极电流，R2的阻值必须很小。因为T2处于射极跟随器方式工作，因此为了减少T2损耗，必须将集射间电压降控制在较小范围内。这样集基间电压也很小，电阻R2阻值很小才能提供足够的基极电流。R2阻值过大，会大幅
实验一 原理图输入方式设计数字逻辑电路
实验一原理图输入方式设计数字逻辑电路 一、实验目的： 1、了解基本组合逻辑电路的原理及利用Quartus II 软件进行设计的一般方法。 2、熟悉Quartus II 原理图输入法的设计流程，掌握编辑、编译和仿真的方法。 3、掌握原理图的层次化设计方法。 4、了解Quartus II 软件的编程下载及引脚锁定的方法。 5、了解Quartus II宏功能模块的使用方法。 二、实验的硬件要求： 1、EDA/SOPC实验箱。 2、计算机。 三、实验原理 见附件《Quartus设计的一般步骤》、《元件例化和调用的操作步骤》、《QuartusII基于宏功能模块的设计》 四、实验内容： 1、用原理图方式设计1位二进制半加器半加器。 新建一个工程“HalfAdder”，选择芯片“Cyclone III EP3C16Q240C8”，建立原理图如图1-1，保存为“HalfAdder.BDF”。 图1-1 半加器电路图 编译工程。 建立波形文件，对半加器电路分别进行时序仿真和功能仿真，其波形如下： 图1-2半加器时序仿真波形，注意观察输出延时，以及毛刺的产生原因 图1-3半加器功能仿真波形 2、原理图层次化设计。 新建一工程，取名“FullAdder”；将上面设计的半加器“HalfAdder.BDF”复制到当前工程目录，并生成“符号元件”HalfAdder.BSF。 建立一个原理图文件，取名“FullAdder.BDF”，利用“符号元件”HalfAdder.BSF及其它元件设计全加器电路如下图：
用功能仿真测试全加器的逻辑功能。 图1-5 全加器功能仿真波形 图1-6是输入输出信号与FPGA连接示意图，图中用到了“拨档开关”作为输入，“LED 显示模块”显示输出值。表1-1是本实验连接的FPGA管脚编号。
视频输入输出常用接口介绍
视频输入输出常用接口介绍 随着视频清晰度的不断提升，这也促使我们对高清视频产生了浓厚的兴趣，而如果要达某些清晰度的视频就需要配备相应的接口才能完全发挥其画质。所以说视频接口的发展是实现高清的前提，从早期最常见且最古老的有线TV输入到如今最尖端的HDMI数字高清接口，前前后后真是诞生了不少接口。但老期的接口信号还在继续使用，能过信号转换器就能达到更清晰的效果，比如：AV,S-VIDEO 转VGA AV,S-VIDEO转HDMI，图像提升几倍，效果更好。 从现在电视机背后的接口也能看出这点，背后密密麻麻且繁琐的接口让人第一眼看过去有点晕的感觉。今天小编就将这些接口的名称与作用做一个全面解析，希望能对选购电视时为接口而烦恼的朋友起到帮助。 随着视频清晰度的不断提升，这也促使我们对高清视频产生了浓厚的兴趣，而如果要达某些清晰度的视频就需要配备相应的接口才能完全发挥其画质。所以说视频接口的发展是实现高清的前提，从早期最常见且最古老的有线TV输入到如今最尖端的HDMI数字高清接口，前前后后真是诞生了不少接口。但老期的接口信号还在继续使用，能过信号转换器就能达到更清晰的效果，比如：AV,S-VIDEO 转VGA AV,S-VIDEO转HDMI，图像提升几倍，效果更好。
TV接口 TV输入接口 TV接口又称RF射频输入，毫无疑问，这是在电视机上最早出现的接口。TV 接口的成像原理是将视频信号(CVBS)和音频信号(Audio)相混合编码后输出，然后在显示设备内部进行一系列分离/ 解码的过程输出成像。由于需要较多步骤进行视频、音视频混合编码，所以会导致信号互相干扰，所以它的画质输出质量是所有接口中最差的。 AV接口 AV接口又称（RCARCA）可以算是TV的改进型接口，外观方面有了很大不同。分为了3条线，分别为：音频接口（红色与白色线，组成左右声道）和视频接口（黄色）。
第10章 AT89C51单片机与输入外设和输出外设的接口设计
第10章 AT89C51单片机与输入外设和输出外设的接口设计1．下列项说法正确。 A．HD7279是一个用于键盘和LED显示器的专用接口芯片 B．在单片机与微型打印机的接口中，打印机的BUSY信号可作为查询信号或中断请求信号使用 C．为给扫描法工作的8 8键盘提供接口电路，在接口电路中只需要提供两个输入口和一个输出口 D．LED显示器的字型码是固定不变的 答：A．对；B．对；C．错；D．错。 2．为什么要消除按键的机械抖动？软件消除按键机械抖动的原理是什么？ 答：在按键的闭合和断开过程中，由于开关的机械特性，导致了按键抖动的产生。如果不消除按键的机械抖动，按键的状态读取将有可能出现错误。消除按键抖动一般是采用软件或硬件去抖。软件去抖的原理是，在第一次检测到有键按下时，该键所对应的行线为低电平，执行一端延时10ms的子程序后，确认该行线电平是否仍然为低电平，如果仍为低电平，则确认该行确实有键按下。 3．LED的静态显示方式与动态显示方式有何区别？各有什么优缺点？答：静态显示时，数据是分开送到每一位LED上的。而动态显示时，则数据是同时送到每一个LED上，再根据位选线来确定是哪一位LED被显示。静态显示亮度很高，但口线占用较多。动态显示口线占用较少，适合用在显示位数较多的场合。 4．写出表10-1中仅显示小数点“.”的段码。 答：80H（共阴极）；7FH（共阳极）。 5．说明矩阵式键盘按键按下的识别原理。 答：按键设置在行、列线交点上，行、列线分别连接到按键开关的两端。行线通过上拉电阻接到+5V上，无按键按下时，行线处于高电平状态，而当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线的电平决定。列线的电平如果为低，则行线电平为低；列线的电平如果为高，则行线的电平亦为高。将行、列线信号配合起来并做适当的处理，才能确定闭合键的位置。 6．对于图10-10所示的键盘，采用线反转法原理编写出识别某一按键被
电源电路设计
众所皆知，电源电路设计，乃是在整体电路设计中最基础的必备功夫，因此，在接下来的文章中，将会针对实体电源电路设计的案例做基本的探讨。 电源device电路 ※输出电压可变的基准电源电路 （特征：使用专用IC基准电源电路） 图1是分流基准（shunt regulator）IC构成的基准电源电路，本电路可以利用外置电阻与的设定，使输出电压在范围内变化，输出电压可利用下式求得： ----------------------（1） ：内部的基准电压。 图中的TL431是TI的编号，NEC的编号是μPC1093，新日本无线电的编号是NJM2380，日立的编号是HA17431，东芝的编号是TA76431。 （特征：高精度、电压可变）
类似REF-02C属于高精度、输出电压不可变的基准电源IC，因此设计上必需追加图2的OP增幅IC，利用该IC的gain使输出电压变成可变，它的电压变化范围为，输出电流为。 ※利用单电源制作正负电压同时站立的电源电路 （特征：正负电压同时站立） 虽然电池device的电源单元，通常是由电池构成单电源电路，不过某些情况要求电源电路具备负电源电压。 图3的电源电路可输出由单电源送出的稳定化正、负电源，一般这类型的电源电路是以正电压当作基准再产生负电压，因此负电压的站立较缓慢，不过图3的电源电路正、负电压却可以同时站立，图中的TPS60403 IC可使的电压极性反转。
※40V最大输出电压的Serial Regulator （特征：可以输出三端子Regulator IC无法提供的高电压） 虽然三端子Regulator IC的输出电压大约是24V，不过若超过该电压时电路设计上必需与IC 以disk lead等组件整合。 图5的Serial Regulator最大可以输出+40V 的电压，图中D2 Zener二极管的输出电压被设定成一半左右，再用R7 VR1 R8 将输出电压分压，使该电压能与VZ2 的电压一致藉此才能决定定数。必需注意的是R7 R8 若太大的话，会引发输出电压噪声上升与波动等问题；反R7 R8之若太小的话，会有发热耗损电力之虞，因此一般以R7 R8 2-5K 比较合适。 ※输出电压为40-80的Serial Regulator （特征：利用disk lead组件输出高电压） 图6是可以输出电压为40-80 的Serial Regulator，由于本电路的输出电压非常高，因此无法使用OP增幅IC。图中的VCEO是利用120V的2SC2240-GR构成误差增幅器。此外本电路还追加TR5 与Cascode增幅器，藉此改善误差增幅器的频率特性。 2SK373-Y是VDS=100V的FET，它可以构成高耐压的定电流电源。除了FET之外还可以使用最大使用电压为100V ，定格电力为300MW ，石冢电子的定电流二极管E-202。
单片机实验IO口的输入输出实验
实验二 I/O 口输入、输出实验 一、实验目的 1. 学习I/O 口的使用方法。 2. 学习延时子程序、查表程序的编写和使用。 二、参考程序框图 三、程序设计 1、P0口循环点亮程序 ORG 0030H START : MOV P2,#00H; O 口初始化 MOV P1,#0FFH; //P1口赋FFH 初值 MOV P0,#00H; 开始 延时 设置初始值 数据输出 左移一位 开始 读入P1口值 置计数初值=0 P1口置1 将读入的值输出到P0 P1=0FFH? Y N 输入值右移1位到Cy Cy=0? N 计数值+1 Y 以计数值查段码表 段码输出到P2
START : MOV P2,#00H; //P2清0； MOV P0,#00H; //P0清0； MOV R1 ,P1; MOV A,R1; //读P1口 CJNE A,#0FFH,L1; //是否有数据输入 AJMP START; //无输入则跳转，继续查询 LCALL DELAY; L1 : MOV R1,P1; //消除按键抖动 MOV A,R1; CJNE A, #0FFH,LL1; AJMP START; LL1 : CJNE A,#0FEH,LL2; //是否按键1输入 MOV P2,#06H; //是则P2输出相应的按键号码 CPL A; //A取反 MOV P0,A; //输出到P0口 LCALL DELAY; //延迟 AJMP LP; //跳转到LP LL2 : CJNE A,#0FDH,LL3; //是否按键2输入 MOV P2,#5BH; //以下同上 CPL A; MOV P0,A; LCALL DELAY; AJMP LP; LL3 : CJNE A,#0FBH,LL4; //判断按键3是否按下 MOV P2,#4FH; CPL A; MOV P0,A; LCALL DELAY; AJMP LP; LL4 : CJNE A,#0F7H,LL5; //判断按键4是否按下 MOV P2,#66H; CPL A; MOV P0,A; LCALL DELAY; AJMP LP; LL5 : CJNE A,#0EFH,LL6; //判断按键5是否按下 MOV P2,#6DH; CPL A; MOV P0,A; LCALL DELAY; AJMP LP; LL6 : CJNE A,#0DFH,LL7; //判断按键6是否按下 MOV P2,#7DH;
实验一 基于QUARTUSII图形输入电路的设计
实验一基于QUARTUSII图形输入电路的设计 一、实验目的 1、通过一个简单的3—8译码器的设计,掌握组合逻辑电路的设计方法。 2、初步了解QUARTUSII原理图输入设计的全过程。 3、掌握组合逻辑电路的静态测试方法。 二、实验原理 3-8译码器三输入，八输出。当输入信号按二进制方式的表示值为N时，输出端标号为N 的输出端输出高电平表示有信号产生，而其它则为低电平表示无信号产生。因为三个输入端能产生的组合状态有八种，所以输出端在每种组合中仅有一位为高电平的情况下，能表示所有的输入组合。其真值表如表1-1所示 输入输出 A B C D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 表1-1 三-八译码器真值表 译码器不需要像编码器那样用一个输出端指示输出是否有效。但可以在输入中加入一个输出使能端，用来指示是否将当前的输入进行有效的译码，当使能端指示输入信号无效或不用对当前信号进行译码时，输出端全为高电平，表示无任何信号。本例设计中没有考虑使能输入端，自己设计时可以考虑加入使能输入端时，程序如何设计。 三、实验内容 在本实验中，用三个拨动开关来表示三八译码器的三个输入（A、B、C）；用八个LED来表示三八译码器的八个输出（D0-D7）。通过输入不同的值来观察输入的结果与三八译码器的真
基本输入输出
第 1 页 共 3 页 实验项目： 基本输入/输出 一、实验目的： （1）掌握MCS-51单片机I/O 口的基本输入/输出功能。 （2）学习延时子程序的编写和使用。 二、实验内容： （1）P0作为输出口，接8只发光二极管，编写程序使发光二极管实现“单灯左移”。 （2）P0作为输出口，接8只发光二极管；P2 作为输入口，P2.0和P2.1接两个按键PB0和PB1；当按 下PB0时P0口上连接的8只二极管全亮；当按下PB1时P0口上连接的8只发光二极管全灭。 三、实验说明及实验电路图 第一小题现象：
第二小题现象： 四、实验程序及分析 第一小题程序： #include
} 第二小题程序： #include
第7章基本输入输出接口
第7章基本输入输出接口 一、内容简介： 1 I/O口概述 2 简单I/O接口芯片：244，245，273，373┅ 3 CPU与外设间的数据传送方式 程序控制；中断；DMA 4 DMA控制器8237A 二、教学目标： 掌握输入/输出接口电路和基本概念、掌握I/O端口编址方法和特点及地址译码方法。l掌握CPU与外设数据传送的方式方法。了解DMA控制器8237A。 三、重点内容： CPU与外设间的数据传送方式；8237A 四、教学时数：4 7.1 I/O接口概述 7.1.1 CPU与外设之间的数据传输 一．CPU与I/O接口 接口电路按功能可分为两类： ①是使微处理器正常工作所需要的辅助电路：时钟信号或中断请求等； ②是输入/输出接口电路：CPU与外部设备信息的传送（接收、发送）。 最常用的外部设备：如键盘、显示装置、打印机、磁盘机等都是通过输入/输出接口和总线相连的，完成检测和控制的仪表装置也属于外部设备之列，也是通过接口电路和主机相连。 1．为什么要用接口电路： 需要分析一下外部设备的输入/输出操作和存储器读/写操作的不同之处: 存储器都是用来保存信息的，功能单一，传送方式单一（一次必定是传送1个字节或者1个字），品种很有限(只有只读类型和可读/可写类型)，存取速度基本上和CPU的工作速度匹配.。 外部设备的功能多种多样的（输入设备，输出设备，输入设备/输出设备），信息多样（数字式的，模拟式的），信息传输的方式（并行的，串行的），外设的工作速度通常比CPU 的速度低得多，而且各种外设的工作速度互不相同，这也要求通过接口电路对输入/输出过程起一个缓冲和联络的作用。 注：接口电路完成相应的信号转换、速度匹配、数据缓冲等功能。
单片机常用输入输出电路
引言 随着微电子技术和计算机技术的发展，原来以强电和电器为主、功能简单的电气设备发展成为强、弱电结合，具有数字化特点、功能完善的新型微电子设备。在很多场合，已经出现了越来越多的单片机产品代替传统的电气控制产品。属于存储程序控制的单片机，其控制功能通过软件指令来实现，其硬件配置也可变、易变。因此，一旦生产过程有所变动，就不必重新设计线路连线安装，有利于产品的更新换代和订单式生产。 传统电气设备采用的各种控制信号，必须转换到与单片机输入／输出口相匹配的数字信号。用户设备须输入到单片机的各种控制信号，如限位开关，操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器输出的开关量等，通过输入电路转换成单片机能够接收和处理的信号。输出电路则应将单片机送出的弱电控制信号转换、放大到现场需要的强输出信号，以驱动功率管、电磁阀和继电器、接触器、电动机等被控制设备的执行元件，能方便实际控制系统使用。 1 输入电路设计 一般输入信号最终会以开关形式输入到单片机中，以工程经验来看，开关输入的控制指令有效状态采用低电平比采用高电平效果要好得多，如图1如示。当按下开关Sl时，发出的指令信号为低电平，而平时不按下开关S1时，输出到单片机上的电平则为高电平。该方式具有较强的耐噪声能力。 若考虑到由于TTL电平电压较低，在长线传输中容易受到外界干扰，可以将输人信号提高到+24 V，在单片机入口处将高电压信号转换成TTL信号。这种高电压传送方式不仅提高了耐噪声能力，而且使开关的触点接触良好，运行可靠，如图2所示。其中，D1为保护二极管，反向电压≥50 V。
为了防止外界尖峰干扰和静电影响损坏输入引脚，可以在输入端增加防脉冲的二极管，形成电阻双向保护电路，如图3所示。二极管D1、D2、D3的正向导通压降UF≈0．7 V，反向击穿电压UBR≈30 V，无论输入端出现何种极性的破坏电压，保护电路都能把浚电压的幅度限制在输入端所能承受的范围之内。即：VI～VCC出现正脉冲时，D1正向导通；V1～VCC出现负脉冲时，D2反向击穿；VI与地之间出现正脉冲时，D2反向击穿；V1与地之间出现负脉冲时，D3正向导通，二极管起钳位保护作用。缓冲电阻RS约为1.5～2.5kΩ，与输入电容C构成积分电路，对外界感应电压延迟一段时间。若干扰电压的存在时间小于t，则输入端承受的有效电压将远低于其幅度；若时间较长，则D1导通。电流在RS上形成一定的压降，从而减小输入电压值。 此外，一种常用的输入方式是采用光耦隔离电路。如图4所示，R为输入限流电阻，使光耦中的发光二极管电流限制在10～20 mA。输入端靠光信号耦合，在电气上做到了完全隔离。同时，发光二极管的正向阻抗值较低，而外界干扰源的内阻一般较高，根据分压原理，干扰源能馈送到输入端的干扰噪声很小，不会产生地线干扰或其他串扰，增强了电路的抗干扰能力。 在满足功能的前提下，提高单片机输入端可靠性最简单的方案是：在输入端与地之间并联一只电容来吸收干扰脉冲，或串联一只金属薄膜电阻来限制流入端口的峰值电流。 2 输出电路设计 单片机输出端口受驱动能力的限制，一般情况下均需专用的接口芯片。其输出虽因控制对象的不同而千差万别，但一般情况下均满足对输出电压、电流、开关频率、波形上升下降速率和隔离抗干扰的要求。在此讨论几种典型的单片机输出端到功率端的电路实现方法。 2.1 直接耦合 在采用直接耦合的输出电路中，要避免出现图5所示的电路。
8051单片机输入输出口工作原理
8051单片机I/O口的工作原理 一、P0端口的结构及工作原理 P0端口8位中的一位结构图见下图： 由上图可见，P0端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关、一个与非门、一个与 门及场效应管驱动电路构成。 下面，先分析组成P0口的各个部分： 先看输入缓冲器：在P0口中，有两个三态的缓冲器，在其的输出端可以是高电平、低电平，同时还有一种就是高阻状态（或称为禁止状态），上面一个是读锁存器的缓冲器，下面一个是读引脚的缓冲器，读取P0.X引脚上的数据，要使这个三态缓冲器有效，引脚上的数据才会传输到内部数据总线上。 D锁存器：在51单片机的32根I/O口线中都是用一个D触发器来构成锁存器的。D端是数据输入端，CP是控制端（也就是时序控制信号输入端），Q是输出端，Q非是反向输出端。 多路开关：在51单片机中，不需要外扩展存储器时，P0口可以作为通用的输入输出端口（即I/O）使用，对于8031（内部没有ROM）的单片机或者编写的程序超过了单片机内部的存储器容量，需要外扩存储器时，P0口就作为‘地址/数据’总线使用。这个多路选择开关就是用于选择是做为普通I/O口使用还是作为‘数据/地址’总线使用的选择开关了。当多路开关与下面接通时，P0口是作为普通
的I/O口使用的，当多路开关是与上面接通时，P0口是作为‘地址/数据’总线使用的。 输出驱动部份：P0口的输出是由两个MOS管组成的推拉式结构，也就是说，这两个MOS管一次只能导通一个，当V1导通时，V2就截止，当V2导通时，V1截止。 P0口作为I/O端口使用时，多路开关的控制信号为0（低电平），V1管截止，多路开关是与锁存器的Q非端相接的（即P0口作为I/O口线使用）。作为地址/数据线使用时，多路开关的控制信号为1，V1管由地址/数据线决定，多路开关与地址/数据线连接。 输出过程： 1、I/O输出工作过程：当写锁存器信号CP有效，数据总线的信号→锁存器的输入端D→锁存器的反向输出Q非端→多路开关→V2管的栅极→V2的漏极到输出端P0.X。这时多路开关的控制信号为低电平0，V1管是截止的，所以作为输出口时，P0是漏极开路输出，类似于OC门，当驱动上接电流负载时，需要外接上拉电阻。 下图就是由内部数据总线向P0口输出数据的流程图（红色箭头）。 2、地址输出过程
单片机的常见输入输出电路介绍说课讲解
单片机的常见输入输出电路介绍
精品资料 单片机的常见输入输出电路介绍 引言 传统电气设备采用的各种控制信号，必须转换到与单片机输入/输出口相匹配的数字信号。用户设备须输入到单片机的各种控制信号，如限位开关，操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器输出的开关量等，通过输入电路转换成单片机能够接收和处理的信号。输出电路则应将单片机送出的弱电控制信号转换、放大到现场需要的强输出信号，以驱动功率管、电磁阀和继电器、接触器、电动机等被控制设备的执行元件，能方便实际控制系统使用。 1 输入电路设计 一般输入信号最终会以开关形式输入到单片机中，以工程经验来看，开关输入的控制指令有效状态采用低电平比采用高电平效果要好得多，。其中，D1为保护二极管，反向电压 ≥50V。 为了防止外界尖峰干扰和静电影响损坏输入引脚，可以在输入端增加防脉冲的二极管，形成电阻双向保护电路，。二极管D1、D2、D3的正向导通压降UF≈0.7 V，反向击穿电压UBR≈30 V，无论输入端出现何种极性的破坏电压，保护电路都能把浚电压的幅度限制在输入端所能承受的范围之内。即：VI～VCC出现正脉冲时，D1正向导通; V1～VCC 出现负脉冲时，D2反向击穿;VI与地之间出现正脉冲时，D2反向击穿;V1与地之间出现负脉冲时，D3正向导通，二极管起钳位保护作用。缓冲电阻RS约为1.5～2.5kΩ，与输入电容C构成积分电路，对外界感应电压延迟一段时间。若干扰电压的存在时间小于t，则输入端承受的有效电压将远低于其幅度;若时间较长，则D1导通。电流在RS上形成一定的压降，从而减小输入电压值。 此外，一种常用的输入方式是采用光耦隔离电路。，R为输入限流电阻，使光耦中的发光二极管电流限制在10～20 mA。输入端靠光信号耦合，在电气上做到了完全隔离。同时，发光二极管的正向阻抗值较低，而外界干扰源的内阻一般较高，根据分压原理，干扰源能馈送到输入端的干扰噪声很小，不会产生地线干扰或其他串扰，增强了电路的抗干扰能力。 在满足功能的前提下，提高单片机输入端可靠性最简单的方案是：在输入端与地之间并联一只电容来吸收干扰脉冲，或串联一只金属薄膜电阻来限制流入端口的峰值电流。 2 输出电路设计 单片机输出端口受驱动能力的限制，一般情况下均需专用的接口芯片。其输出虽因控制对象的不同而千差万别，但一般情况下均满足对输出电压、电流、开关频率、波形上升下降速率和隔离抗干扰的要求。在此讨论几种典型的单片机输出端到功率端的电路实现方法。 2.1 直接耦合 在采用直接耦合的输出电路中，要避免出现图5所示的电路。 T1截止、T2导通期间，为了对T2提供足够的基极电流，R2的阻值必须很小。因为T2处于射极跟随器方式工作，因此为了减少T2损耗，必须将集射间电压降控制在较小范围内。这样集基间电压也很小，电阻R2阻值很小才能提供足够的基极电流。R2阻值过大，会大幅 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2
单片机实验 IO口的输入输出实验
实验二I/O口输入、输出实验 一、实验目的 1. 学习I/O口的使用方法。 2. 学习延时子程序、查表程序的编写和使用。 二、参考程序框图 三、程序设计 1、P0口循环点亮程序 ORG 0030H
START : MOV P2,#00H; //消影 MOV A ,#01H; // LOOP : MOV P2 ,A; //点亮一个led灯 ACALL DELAY; //延时500ms RL A; //左移一位 AJMP LOOP; //跳转循环 DELAY : MOV R7,#10; //延时程序 DE1 : MOV R6,#200; DE2 : MOV R5,#123; DJNZ R5,$; DJNZ R6,DE2; DJNZ R7,DE1; RET END 2、I/O口输入输出（方法一） ORG 0000H; START : MOV P2,#00H; //初始化 MOV P0,#00H; MOV P1,#0FFH; //p1口初始化给ffh值 MOV DPTR,#TABLE; //表地址存入DPTR MOV 50H,#0FEH; //比较初值载入地址50h L0 :MOV A,P1; //按键消抖 CJNE A,#0FFH,L1; AJMP L0; L1 :MOV A,P1; CJNE A,#0FFH,LL1; AJMP L0; LL1 :CJNE A,50H,LL2; //是否与地址50h中数据相等 MOV P0,A; //相等输出对应led灯 MOV A,#00H; MOVC A,@A+DPTR; MOV P2,A; //输出表格数据到数码管 LCALL DELAY; //延时 LJMP START; //返回程序开头 LL2 :XCH A,50H; //交换数据 RL A; //左移 XCH A,50H; //再次交换，此时地址50h中数据左移一位 INC DPTR; //表格数据地址加一 LJMP LL1; //返回继续比较
单片机复位电路汇总
单片机复位电路汇总 复位电路的作用 在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态：这段时间内让CPU呆持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令、执行错误操 作，也可以提高电磁兼容性能。 无论用户使用哪种类型的单片机, 总要涉及到单片机复位电路的设计。而单片机复位电路设计的好坏, 直接影响到整个系统工作的可靠性。许多用户在设计完单片机系统,并在实验室调试成功后, 在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。 基本的复位方式 单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并 从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特 触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一 个高电平并维持2个机器周期（24个振荡周期）以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位 1、手动按钮复位 手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平（图1）。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电 平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮呆持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。
lEluk <1\L> 2、上电复位 AT89C5啲上电复位电路如图2所示，只要在RS1复位输入引脚上接一电容至 Vcc端，下接一个电阻到地即可。对于CMO型单片机，由于在RST端内部有一个 下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至1卩F。上电复位的工作过程是 在加电时，复位电路通过 电容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充 电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证 系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。上电时，Vcc 的上升时间约为10ms而振荡器的起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为 10MHz起振时间为1ms;晶振频率为1MHz起振时间则为10ms在图2的复位电 路中，当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0V以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“ I”态。如果系统在上电时得不到 有效的复位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，因此，CPU可能会从一 个未被定义的位置开始执行程序。