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近年來(lái)，單片機(jī)結(jié)合專用集成電路和精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)技術(shù)，發(fā)展成嵌入式處理器，適用于數(shù)據(jù)、數(shù)值分析、信號(hào)處理、智能機(jī)器人以及圖像處理等高技術(shù)領(lǐng)域。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)通常需要顯示運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果，并且對(duì)處理的結(jié)果常轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在許多情況下，還需要進(jìn)行數(shù)字量、開(kāi)關(guān)量的直接控制。這些構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)的輸出通道�，F(xiàn)在市面上最具代表性的典型機(jī)種有Intel公司的MCS-51系列、Motorola公司的MCS-6805系列及其派生的各種產(chǎn)品，51系列中P89C51RA2BN單片機(jī)內(nèi)部有8 kB的程序存儲(chǔ)器，引腳與普通51單片機(jī)完全兼容，容易操作使用。
1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的集約設(shè)計(jì)
采用P89C51RA2BN單片機(jī)設(shè)計(jì)的最小系統(tǒng)電路如圖1所示。
由圖1中可知，單片機(jī)和外部的復(fù)位電路、振蕩電路構(gòu)成單片機(jī)工作的最小電路系統(tǒng)。在P0口加上拉電阻排，可以既用P0口作數(shù)據(jù)口也可以用作普通I／O口。跳線J6作為ISP下載時(shí)讓單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入到ISP狀態(tài)的硬件電路，發(fā)光二極管做為實(shí)驗(yàn)板的電源指示。P89C51RA2BN單片機(jī)通過(guò)P3.0和P3.1口(也就是串行口)下載程序到片內(nèi)FLASH ROM，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)電路既用于下載程序也可以用來(lái)作串行口通信，非常適合嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。
2 開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出模塊的集約設(shè)計(jì)
2.1 二極管組成的流水燈典型電路
鑒于51單片機(jī)的高電平輸出驅(qū)動(dòng)能力不強(qiáng)，不可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)發(fā)光二極管發(fā)光，而低電平輸出驅(qū)動(dòng)能力卻比較大，各個(gè)發(fā)光二極管都是共陽(yáng)接法。流水燈控制是單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出控制的一個(gè)經(jīng)典電路，可以通過(guò)燈的亮滅來(lái)觀察單片機(jī)I／O口的狀態(tài)。
2.2 開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出控制蜂鳴器電路設(shè)計(jì)
蜂鳴器作為一個(gè)發(fā)聲器件，由于其控制電壓低，控制簡(jiǎn)單等原因，常用于各種電子儀器的報(bào)警信號(hào)，比如計(jì)算機(jī)主板上就有蜂鳴器提示計(jì)算機(jī)的工作狀態(tài)。本實(shí)驗(yàn)板上的蜂鳴器采用5 V的直流蜂鳴器，可以發(fā)出響亮的鳴叫聲。
2.3 開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出控制繼電器電路的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出是用單片機(jī)控制一個(gè)繼電器的動(dòng)作，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)信號(hào)輸出一個(gè)最普遍的應(yīng)用就是繼電器的控制。繼電器選用一個(gè)通用的單刀雙擲開(kāi)關(guān)5 V繼電器。其第1，2腳為輸入線圈，第3，4腳為常開(kāi)開(kāi)關(guān)端，第4，5腳為常閉開(kāi)關(guān)端。因?yàn)槔^電器的吸合電流比較大，不適合直接用單片機(jī)的I／O口驅(qū)動(dòng)，所以設(shè)計(jì)中采用一個(gè)三極管9012來(lái)驅(qū)動(dòng)。采用三極管的基極限流電阻，可以防止電流過(guò)大。加上一個(gè)續(xù)流二極管，可以吸收繼電器線圈釋放時(shí)的反向電動(dòng)勢(shì)。因?yàn)楫?dāng)繼電器吸合時(shí)電流從VCC經(jīng)過(guò)三極管、繼電器線圈到地。繼電器從吸合的狀態(tài)釋放時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向的電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)三極管是截止的，線圈構(gòu)成回路釋放能量。如果沒(méi)有二極管，反向的電動(dòng)勢(shì)有可能會(huì)使三極管擊穿損壞。另外使用一個(gè)發(fā)光二極管，用來(lái)指示繼電器的狀態(tài)。當(dāng)繼電器吸倉(cāng)的時(shí)候電流從VCC經(jīng)過(guò)三極管到GND，發(fā)光二極管發(fā)光。
3 顯示輸出的集約型改進(jìn)
顯示輸出根據(jù)顯示的種類分有液晶顯示(LCD)、LED數(shù)碼管顯示、LED點(diǎn)陣顯示。LED數(shù)碼管顯示器有顯示亮度高，操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，液晶顯示器有顯示內(nèi)容豐富、功率低的特點(diǎn)。LED點(diǎn)陣顯示則兼容2種顯示器的顯示亮度高和顯示內(nèi)容豐富的優(yōu)點(diǎn)。
來(lái)源：現(xiàn)代電子技術(shù)
