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1 引言 單片機面向工業(yè)控制領(lǐng)域，控制功能強，在工業(yè)測控系統、智能儀表、智能通信產(chǎn)品、智能家用電器和智能終端設備等領(lǐng)域得到廣泛應用。最常用的80C51系列單片機有4個(gè)并行端口(P0，P1，P2，P3端口)，但對稍復雜的應用系統，真正可供用戶(hù)使用的并行端口只有P1端口，且常因擴展I2C和SPI的器件需占用P1端口，迫使用戶(hù)不得不擴展并行端口以滿(mǎn)足實(shí)際需要。 這里研究80C51系列單片機中的AT89S51并行I／O端口的擴展，采用并行可編程接口器件Intel 8155擴展并行I／O端口，并在擴展的I／O端口上實(shí)現數碼管動(dòng)態(tài)顯示。 2 系統設計 2．1 系統硬件設計 Intel 8155與AT89S51接口方法(圖1)：P0接8155的地址數據線(xiàn)AD0"AD7；單片機的ALE接8155的ALE；8155的CE與單片機的 P2．6相連接；8155的復位線(xiàn)RESET與單片機復位線(xiàn)RESET相連接；8155的RD和WR與AT89S51的RD和WR一一對應相連；IO／M 和P2．7相連。 為節省I／O端口線(xiàn)，常使用數碼管動(dòng)態(tài)顯示方式。將所有數碼管的a，b，c，d，e，f，g，sp引線(xiàn)并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I／O端口控制，而公共端由另一個(gè)I／O端口控制。動(dòng)態(tài)方式顯示時(shí)，各數碼管分時(shí)輪流選通，在某一時(shí)刻只選通一位數碼--管，并送出相應的段碼，在另一時(shí)刻選通另一位數碼管。并送出相應的段碼。依此規律循環(huán)，即可使各位數碼管顯示將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同的時(shí)刻分別顯示，但由于人眼存在視覺(jué)暫留效應，只要每位顯示間隔足夠短就可給人以同時(shí)顯示的感覺(jué)。 Intel 8155的PB0～PB7接3個(gè)共陰極數碼管的a"dp引腳，PA0～PA2接3個(gè)共陰極數碼管的com端，B端口送段碼．A端口送位選通；共陰極數碼管的a"dp引腳分別接上拉電阻以提高數碼管顯示的亮度。系統硬件電路如圖1所示。 2．2 系統軟件設計 系統軟件采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，設計原理為LED數碼管動(dòng)態(tài)掃描，8155初始化設置A端口，B端口為輸出端口，R5中查表項數為0,R3中為位選通碼，采用查表法查出段碼，送至8155的B端口，LED數碼管位選通碼送至A端口，延時(shí)，在最左邊的數碼管上顯示0；查表項數加1，位選通左移，查出段碼送至8155的B端口，位選通碼送至A端口，延時(shí)，在中間的數碼管上顯示1，3個(gè)數碼管輪流顯示循環(huán)往復。圖2為軟件流程。 3 設計及調試 3．1 單片機最小系統 單片機最小系統是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統。對于80C51系列單片機，最小系統一般應包括：?jiǎn)纹瑱C、晶振電路、復位電路、顯示輸出等。 3．1．1 最小系統電路的組成 圖3為單片機最小系統電路圖，其組成有： (1)單片機：1片AT89S51；(2)晶振電路：典型的晶振取12 MHz，C2和C3選用30 μF的電容；(3)復位電路：具有上電復位和手動(dòng)復位功能的復位電路，由電容串聯(lián)電阻并在電容上并接復位按鍵構成，由圖3并結合“電容電壓不能突變”的性質(zhì)，可知，當系統上電或復位鍵按下后，RST引腳均會(huì )出現高電平，高電平持續時(shí)間由電路的RC值決定。典型的51單片機當RST引腳的高電平持續2個(gè)機器周期以上將復位。所以，適當組合RC的取值就可保證可靠復位。設計中C1取10μF，R2取1 kΩ；(4)對于31引腳(EA／Vpp)，當接高電平時(shí)，單片機在復位后從內部ROM的0000H開(kāi)始執行；當接低電平時(shí)，復位后直接從外部ROM的 0000H開(kāi)始執行。此設計將程序燒寫(xiě)到AT89S51內部ROM中，因此，31引腳(EA／Vpp)接高電平。(5)為在P1端口實(shí)現LED燈顯示， P1．7端口上外接發(fā)光二極管，發(fā)光二極管接3．6 kΩ的上拉電阻。 3．1．2 單片機最小系統的調試 對單片機最小系統進(jìn)行測試：將P1．7引腳所接的LED二極管閃爍程序代碼燒寫(xiě)到AT89S51單片機片內ROM中，在單片機最小系統電路板上插上單片機，接通電源，若發(fā)光二極管閃爍則說(shuō)明最小系統電路工作正常，反之則需要檢查錯誤。 3．2 系統電路的調試 3．2．1 調試方法 在最小系統電路中按照圖1完成并行I/O端口擴展的系統硬件電路。編寫(xiě)系統軟件程序并在Keil C軟件環(huán)境下編譯、連接、調試程序，修改錯誤。用ISP編程器將實(shí)驗程序代碼寫(xiě)入AT89S51單片機片內ROM中。在單片機系統硬件電路板上插上單片機，開(kāi)機運行，若3個(gè)數碼管依次顯示“0”、“1”、“2”，則說(shuō)明系統工作正常。 3．2．2 調試中出現的問(wèn)題及原因 在調試初期，由于未考慮8155復位比單片機復位慢，一開(kāi)始未加100 ms延時(shí)程序，系統運行時(shí)出現3位數碼管顯示均為“8．”。為找出發(fā)生此現象的原因，將數碼管改由AT89S51單片機P1口送段碼，P2口送位選通，將動(dòng)態(tài)顯示的程序做相應修改，調試通過(guò)后用ISP編程器將代碼寫(xiě)入AT89S51單片機片內ROM中，開(kāi)機運行，3個(gè)數碼管動(dòng)態(tài)顯示“0”、“1”、 “2”。此實(shí)驗現象說(shuō)明8155器件工作不正常。按照圖1連線(xiàn)，核實(shí)連線(xiàn)及端口地址無(wú)誤后，再次用ISP編程器將實(shí)驗程序代碼寫(xiě)入AT89S51單片機片內ROM中，開(kāi)機運行，3個(gè)數碼管顯示均為“8．”。此現象說(shuō)明8155器件工作不正常的原因不是硬件電路的問(wèn)題。研究8155的特性參數后發(fā)現8155 復位比單片機復位慢，在系統初始化時(shí)存在時(shí)差。在系統復位后應加100 ms的延時(shí)，以保證8155完成復位工作。在設計實(shí)驗程序開(kāi)始加100 ms延時(shí)程序，將實(shí)驗程序代碼寫(xiě)入AT89S51單片機片內ROM中，開(kāi)機運行，3個(gè)數碼管動(dòng)態(tài)顯示“0”、“1”、“2”，達到設計目標。 4 結論 通過(guò)AT89S51與Intel 8155器件接口實(shí)現了并行I/O端口的擴展，實(shí)現了3個(gè)數碼管動(dòng)態(tài)顯示。由實(shí)驗可知，采用8155擴展并行I／O端口方便、實(shí)用、成本低、且擴展的FO 端口可編程。由于Intel 8155內部自帶256B的SRAM和一個(gè)14位的加1計數器，因此在單片機外擴展8155不僅增加了并行I/O端口，同時(shí)豐富了SRAM與計數器等資源。值得注意的是8155復位比單片機復位慢，在程序開(kāi)始應加延時(shí)程序，調整系統初始化時(shí)，應調整Intel 8155和單片機的復位時(shí)差。 |
