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第 8 章 单片机多功能接口技术 8.1 实 训 概 要

第 8 章 单片机多功能接口技术 8.1 实 训 概 要 通过前面的讨论和实际训练，我们已经掌握了 MCS-51 单片机的基本原理、系统扩展方法和程序设计技巧，学习了各单元电路的基本工作原理及使用。本章通过典型实例，介绍各部分功能电路在实际中的应用。. 实训内容： 电子音乐 交通信号灯控制 产品数量显示 电脑时钟 I2C 存储卡读写. 预备知识： 1 ．电子音乐 （ 1 ）乐曲播放原理：

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第 8 章 单片机多功能接口技术 8.1 实 训 概 要

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  1. 第8章 单片机多功能接口技术 8.1 实 训 概 要 通过前面的讨论和实际训练，我们已经掌握了MCS-51单片机的基本原理、系统扩展方法和程序设计技巧，学习了各单元电路的基本工作原理及使用。本章通过典型实例，介绍各部分功能电路在实际中的应用。

  2. 实训内容： 电子音乐 交通信号灯控制 产品数量显示 电脑时钟 I2C存储卡读写

  3. 预备知识： 1．电子音乐 （1）乐曲播放原理： 将乐曲的音符号、节拍制作成一个乐曲表，编制一个乐曲处理程序，通过查乐曲表，用得到的定时常数去控制定时器产生相应频率的信号，即发出相应频率的声音。再控制延迟常数来控制该信号的延续时间。待时间一到，再查下一个音符。 （2）频率—定时常数表： 表8-1为频率—定时常数表。表中，数字下面带下划线的表示低音，带边框的表示高音，既不带下划线也不带边框的表示中音。

  4. （3）节拍的确定： 确定节拍之前，首先纵览整个乐曲，将最小节拍的时间常数定为1。例如，若一首乐曲的最小节拍为1/4拍，则可以确定其时间常数为1，则1/2拍的时间常数则为2，1拍的时间常数则为4，依此类推。

  5. 2．电脑时钟 （1）资源分配 要想在LED显示器上显示时、分、秒，首先在单片机片内RAM中要设置两个缓冲区。一个是显示缓冲区，用来存放输入的起始时间；另一个是计数缓冲区，用来存放十、分、秒的十进制数值，以便计时。此外，还设置一个单元存放0.1秒的计数结果。定时器可以产生0.1秒的定时时间，再循环10次，得到1秒定时。 （2）程序设计思想 整个程序设计由主程序和多个子程序组成。

  6. 主程序的功能：主程序要对多功能接口电路8155和定时器进行初始化，同时要检验输入的时间初始值是否符合要求。符合要求，则调用显示子程序，循环显示，并等待中断；否则，停止执行，或要求重新输入。主程序的功能：主程序要对多功能接口电路8155和定时器进行初始化，同时要检验输入的时间初始值是否符合要求。符合要求，则调用显示子程序，循环显示，并等待中断；否则，停止执行，或要求重新输入。 在显示子程序实现显示时间初始值后，可以把字形显示关掉，这样不会影响以后的字形显示。 拆字子程序功能：当把时间初始值送入显示缓冲区时，实际上是把一个2位BCD码数拆开送入两个字节单元。需调用拆字子程序。 合字子程序功能：当主程序核对输入的时间初始值是否合法时，要调用合字子程序将显示缓冲区内数字合并，以便和24、60等数比较。

  7. 中断服务子程序功能： 中断服务子程序完成计时功能。每当中断一次，0.1秒单元内容加1。当其内容为10时，产生1秒定时，使秒单元内容加1，当秒单元为60时，分单元内容加1。分单元为60时，时单元内容加1。当然，秒、分、时加1时，各单元内容应分别复零。 3．I2C存储卡读写 IC卡AT24C01A的结构及引脚排列 IC卡AT24C01A的结构及引脚排列如图8-1所示。

  8. （2）AT24C01A简介 AT24C01A存储卡，是一种不具备加密功能的EEPROM卡，AT24C为系列号，使用方法与 EPROM完全相同，存储结构简单，只有读写两种操作功能，主要用于存放一些保 密性要求不高的数据。 AT24C01A的工作频率为lMHz(5V)，lMHz(2.7V)，400KHz(1.8V)；工作电 压为5V士l0％，根据要求最低可至1.8V；Icc电流读最大为lmA，写最大为3mA： 写／擦除次数为l00万次；数据保持100年；工作温度为0-70℃，根据要求可超过 指定工作温度；通讯协议符合ISO／IEC 7816-3同步协议，双向串行接口。

  9. 8．2 实训36 电子音乐 8．2．1 实训目的 通过本节实训,主要学习下面内容: 掌握定时/计数器的综合应用。 中断技术在实际中的应用。

  10. 8．2．2 实训要求 利用定时/计数器的发声原理使单片机发出有节奏的声音，播放出乐曲。 8．2．3实训器材 MCS-51单片机开发系统 、扬声器 8．2．4 硬件电路原理图 电子音乐实训电路如图8-2所示。

  11. 8．2．5 实训步骤 （1）按图8-2连接电路，将扬声器经功率放大器LM386与P1.0相连。 （2）理解实训程序，为每条指令加注释。 （3）将程序汇编成机器语言，送入单片机器系统中。 （4）连续执行程序，收听单片机播放的乐曲。 （5）调节乐曲的节奏，使之与原曲相符。 （6）编写并播放另一首乐曲。 8．2．6 程序流程及实训程序 实训程序流程及实训程序分别如图8-3和表8-2所示。

  12. 提示： 要实现电子音乐播放，对定时/计数器基本知识要牢固掌握。 音乐乐理方面的知识要了解，例如音调、节拍等。 功率放大器电路LM386引脚图请查阅有关资料。

  13. 8．3 实训37 交通信号灯控制 8．3．1 实训目的 通过本节实训,主要学习下面内容: 掌握多功能接口电路8255A的使用。 学习8255A的编程序方法。

  14. 8．3．2 实训要求 设计一个交通岗信号灯模拟系统。要求：当主干道绿灯亮时，支路红灯亮，且LED显示器从60秒递减，减至0时，两路黄灯亮，LED显示器从10秒递减，减至0时，主干道红灯亮，LED从30秒递减，依此循环。 8．3．3 实训器材 MCS-51单片机开发系统、8255A、74LS373、74LS47、LED显示器、发光二极管等。 8．3．4 设计思想 1．红绿灯部分： 交通信号灯实际分布示意图如图8-4所示，红绿灯部分的软件设计见表8-3所示。

  15. 红 黄 绿 绿 黄 红 主 干 道 支 路 2．时间显示部分：时间显示程序流程如图8-5所示。

  16. 开始 初始化:P1口送入初始值 BCD码-1 计数完成否？ 8．3．5硬件电路原理图 实训硬件电路如图8-6所示。

  17. 8．3．6实训步骤 （1）按图8-6连接电路，接好两路交通信号灯发光二极管及时间显示器件LED七段显示器。 （2）理解实训程序，为每条指令加注释。 （3）将程序汇编成机器语言，送入单片机器系统中。 （4）连续执行程序，观察两路发光二极管的亮灭变化及相应LED显示。 （5）修改程序，调整发光二极管的时间及LED的显示时间。 8．3．7．实训程序 实训程序见表8-4所示。

  18. 提示： 程序设计时，必须考虑红绿灯的位置及其与8255的PA口接线，位置不能错误。 8255各端口地址必须与其硬件电路的连线相对应。 时间显示部分的译码驱动器一定要与LED显示器件相匹配。

  19. 8．4 实训38 产品数量显示 8．4．1 实训目的 通过本节实训,主要学习下面内容: 了解串行通信技术在生产实际中的应用。 将定时/计数器、中断控制、串行通信等知识应用在生产实际中。 8．4．2 实训要求 设计一个生产进度显示板，当生产线上完成一台合格产品时，显示板上有显示。

  20. 8．4．3．设计思想 设置两台单片机，一台作为主机，一台为从机。合格产品可以通过自动计数装置从主单片机的输入，产生一个低电平，作为主机中断请求信号。主单片机响应中断后，将片内RAM30H单元内容加1，经串行口传送给从机。从机接收数据，产生串行口中断，将接收到的数据送显示缓冲区单元79H显示。

  21. 8．4．4实训器材 MCS-51单片机开发系统2台 8．4．5硬件电路原理图 实训硬件电路如图8-7所示。

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