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单片机接口与外设
怎样实现我们的构想? 怎样实现我们的构想?在上面的课程里,我们学习了如何实现 我们的构想: 软件编译,仿真调试和下载运行 硬件电路的设计制作流程怎样实现我们的构想? 怎样实现我们的构想?具体涉及单片机的接口与外设 具体涉及单片机的接口与外设 以机器蛇的舵机控制介绍有关接口与外 设怎样实现我们的构想? 怎样
实现我们的构想?单片机的接口与外设 以ATmega8的串口控制舵机 ATmega8的串口控制舵机本次课程主要内容介绍认识单片机常用接口. 体会单片机系统的简单外围应用 开发. 学习掌握ATmega8的串口和舵机 学习掌握ATmega8的串口和舵机 控制.一,单片机典型的接口基础知识经典的单片机接口 1,IO口 IO口 这个是我们最为常见的单片机接口,广义的 说,任何接口都可以认为是IO口(Input 说,任何接口都可以认为是IO口(Input / Output ),是数据传输的必需通道. 有双向和单向之分,象普通的51系列单片机, 有双向和单向之分,象普通的51系列单片机, 它们的IO口都是双向的,而对基于RISC的AVR单 它们的IO口都是双向的,而对基于RISC的AVR单 片机来说它的IO口是单向的. 片机来说它的IO口是单向的.经典的单片机接口单片机IO口一般来说都是8 单片机IO口一般来说都是8位并行的, 带有锁存功能,不需要再外置锁存器. 这样的数据通道一般来说制约了单片机 的处理能力和位数. 也有一些单片机是16位的IO. 也有一些单片机是16位的IO.经典的单片机接口(2)SCI 串行通信接口SCI( 串行通信接口SCI(Serial Communication Interface)也是由 Interface)也是由 Motorola公司推出的. Motorola公司推出的. 它是一种通用异步通信接口UART,与 它是一种通用异步通信接口UART,与 MCS-51的异步通信功能基本相同. MCS-51的异步通信功能基本相同.经典的单片机接口(3)SPI 总线串行外围设备接口SPI( 总线串行外围设备接口SPI(Serial Peripheral Interface)总线技术是Motorola公司推出的 Interface)总线技术是Motorola公司推出的 一种同步串行接口. Motorola公司生产的绝大多数MCU(微控制 Motorola公司生产的绝大多数MCU(微控制 器)都配有SPI硬件接口,如68系列MCU. 器)都配有SPI硬件接口,如68系列MCU. SPI总线是一种三线同步总线,因其硬件功能 SPI总线是一种三线同步总线,因其硬件功能 很强.所以,与SPI有关的软件就相当简单, 很强.所以,与SPI有关的软件就相当简单, 使CPU有更多的时间处理其他事务. CPU有更多的时间处理其他事务.经典的单片机接口(4)TWI总线接口(即I2C总线) TWI总线接口(即I2C总线) I2C(Inter-IC)总线10多年前由Philips公司 I2C(Inter-IC)总线10多年前由Philips公司 推出,是近年来在微电子通信控制领域广泛 采用的一种新型总线标准. 它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线 少,控制方式简化,器件封装形式小,通信 速率较高等优点. 在主从通信中,可以有多个I2C总线器件同时 在主从通信中,可以有多个I2C总线器件同时 接到I2C总线上,通过地址来识别通信对象. 接到I2C总线上,通过地址来识别通信对象.经典的单片机接口(5)AD,DA AD, 模数,数模转换接口 多数单片机都带有这样的接口,可以直 接实现数位的AD,DA转换. 接实现数位的AD,DA转换.经典的单片机接口(6)USB通用串行总线USB( 通用串行总线USB(Universal Serial Bus)是由Intel, Compaq, Bus)是由Intel, Compaq, Digital,IBM,Microsoft,NEC, Digital,IBM,Microsoft,NEC,Northern Telecom等7家世界 Telecom等 著名的计算机和通信公司共同推出的一种新型接口标准. 著名的计算机和通信公司共同推出的一种新型接口标准. 它基于通用连接技术,实现外设的简单快速连接,达到方便用户,降 它基于通用连接技术,实现外设的简单快速连接,达到方便用户, 低成本,扩展PC连接外设范围的目的 快速是USB技术的突出特点 连接外设范围的目的. 低成本,扩展PC连接外设范围的目的.快速是USB技术的突出特点 之一,USB的最高传输率可达 的最高传输率可达12Mbps比串口快 比串口快100倍 之一,USB的最高传输率可达12Mbps比串口快100倍,比并口快近 10倍,而且USB还能支持多媒体. 10倍 而且USB还能支持多媒体 还能支持多媒体. 它可以由外设提供电源,而不像普通的使用串, 它可以由外设提供电源,而不像普通的使用串,并口的设备需要自己 单独的供电系统. 单独的供电系统.二,单片机典型的外设基础知识(1)传感器 传感器的作用是将非电参量转化为电参量, 即是通过使用传感器将各种物理变量,物质特性 (温度,湿度,压力,速度,位移等等)转换为 可以电测的量(电流,电压,功率等等). 传感器通常有两个作用: 其一是敏感作用,感知被测物理量的变化,完成 对被测对象的信号拾取; 其二是变换作用,完成非电量到电量的转换.经典的外设根据它的输出电信号是模拟量还是数字 量,传感器分为模拟式传感器和数字式 传感器. 根据变换原理,传感器可以分为参量型 和发电型两种.经典的外设(2)舵机 舵机在我们前述的课程中已经有所讲述. 舵机最早出现在航模运动中.在航空模型中,飞 行机的飞行姿态是通过调节发动机和各个控制舵 面来实现的.其他应用:船模上用来控制尾舵, 车模中用来转向等等. 凡是需要操作性动作时都可以用舵机来实现. 一般来讲,舵机主要由以下几个部分组成, 舵 盘,减速齿轮组,位置反馈电位计5k,直流电 盘,减速齿轮组,位置反馈电位计5k,直流电 机,控制电路板等.经典的外设(3)存储器 存储器的种类非常多,按照使用的 功能分成两大类: RAM( RAM(Random Access Memory)随机存 Memory)随机存 储器 ROM( ROM(Read Only Memory)只读存储器; Memory)只读存储器;常用的存储器主要包括: 常用的存储器主要包括:动态随机存取存储器( 动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory) Memory) DRAM; DRAM; 静态随机存取存储器( 静态随机存取存储器(Static Random Access Memory) Memory) SRAM; SRAM; 可编程只读存储器( 可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory) Memory) PROM; PROM; 可擦编程只读存储器( 可擦编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory)EPROM; Memory)EPROM; 电可擦编程只读存储器( 电可擦编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)EEPROM; Memory)EEPROM; 快可擦编程只读存储器( 快可擦编程只读存储器(Flash Erasable Programmable Read Only Memory)Flash EPROM; Memory) EPROM; 视频随机存取存储器( 视频随机存取存储器(Video Random Access Memory) Memory) VRAM; VRAM;经典的外设(4)键盘 不同于我们PC的键盘,这里指的是 不同于我们PC的键盘,这里指的是 广义的键盘,可以是软键盘,或是键盘 矩阵,按钮矩阵,实现键盘功能的都可 以称作键盘.经典的外设(5)液晶显示(东南大学,等离子) 液晶显示LCD( 液晶显示LCD(Liquid Crystal Display)液晶是一种既具有液体的流动性 Display)液晶是一种既具有液体的流动性 又具有光学特性的有机化合物. 它的透明度和呈现的颜色受外加电场的影 响,利用这一特性便可制成字符显示器. 液晶的最大优点是功耗很小,每平方厘米 的功耗在1uW以下.它的工作电压也很低, 的功耗在1uW以下.它的工作电压也很低, 在1V一下仍能工作. 1V一下仍能工作.经典的外设液晶显示器在电子表以及各种小型,便 携式仪器,仪表中得到了广泛的应用. 它本身不会发光,仅仅靠反射外界光线 显示字形,所以亮度很差.此外,它的 响应速度较低(在10ms-200ms范 响应速度较低(在10ms-200ms范 围),这就限制了它在快速系统中的应 用.三,单片机控制舵机运动简介在机器人控制系统中,最常见的就是上位 在机器人控制系统中,最常见的就是上位 机和下位机控制,即上位机(通常是PC) 机和下位机控制,即上位机(通常是PC) 发送相关的执行指令(包含有一些可变规 律的参数),介质通常是串行总线或者局 域网络,下位机的工作主要就是执行上位 域网络,下位机的工作主要就是执行上位 机的指令,并根据相关参数调整运动方式. 在这个实验型的SOLIDSNAKE机器蛇控制 在这个实验型的SOLIDSNAKE机器蛇控制 系统中,同样是采用这种基本的形式构成 的.PWM波形的生成 PWM波形的生成只要控制输出波形高电平的时间, 可以调整舵机的摆角,实现控制舵机的 运动了. 控制路线是: PC―PC端串口―串口电平转换芯片―单 PC―PC端串口―串口电平转换芯片― 片机串口(已经被单片机集成)― 片机串口(已经被单片机集成)―单片 机―单片机IO―舵机 单片机IO―机器蛇舵机控制舵机运动控制简介 舵机的控制信号为周期是20ms的脉宽调 舵机的控制信号为周期是20ms的脉宽调 制(PWM)信号 制(PWM)信号 其中脉冲宽度从0.5ms-2.5ms,相对应舵盘的 其中脉冲宽度从0.5ms-2.5ms,相对应舵盘的 位置为0 180度,呈线性变化 位置为0-180度,呈线性变化 在周期T=20ms中通过占空比控制舵机的角度 在周期T=20ms中通过占空比控制舵机的角度舵机运动控制简介1.5ms 等于 90度 1.5ms 90度 0.5ms 等于 0度 0.5ms 公式:时间 公式:时间 = 0.5 + 度数 / 90 舵机的引脚: _________ |*|*|*| ----------| | |____________________ | |____________ | | | | 信号 VCC GND舵机运动控制简介串口 舵机地线舵机PWM信号线舵机电源 线串口和舵机控制的C 串口和舵机控制的C语言实现串口和舵机控制的C 串口和舵机控制的C语言实现在AVR单片机中,只要实现对串口缓冲寄存器 AVR单片机中,只要实现对串口缓冲寄存器 UDR0的读写,就可以实现从串口读,写一次数据.一 UDR0的读写,就可以实现从串口读,写一次数据.一 般来说,一次只能读写一个字节. 如下例实现了连续向外发送10个字节的信息(站在 如下例实现了连续向外发送10个字节的信息(站在 MCU的角度上): MCU的角度上): void uart0_trans(void) { //use uart0 to transport test
for(i=0;i&10;i++)UDR0=i+30; }串口和舵机控制的C 串口和舵机控制的C语言实现mega8中,每发送完一个字节,会给系 mega8中,每发送完一个字节,会给系 统产生一个中断,中断向量号是14,可以添 统产生一个中断,中断向量号是14,可以添 加相应的中断服务程序: #pragma interrupt_handler uart0_tx_isr:14 void uart0_tx_isr(void) { //character has been transmitted }串口和舵机控制的C 串口和舵机控制的C语言实现接收也是一样,缓冲区每接收到一个字节,都会触 发一个中断,向量号是12,可以在服务程序中处理接收 发一个中断,向量号是12,可以在服务程序中处理接收 到的信号: #pragma interrupt_handler uart0_rx_isr:12 void uart0_rx_isr(void) { //uart has received a character in UDR temp = UDR0; …… }串行异步通讯串行异步通讯是把一个字符看作一个独立的信息单元, 每一个字符中的各位是以固定的时间传送. 因此,这种传送方式在同一字节内部是同步的,而字 符间是异步的. 在异步通信中收发双方取得同步的方法是采用在字 符格式中设置起始位,而在字符结束时发送1 符格式中设置起始位,而在字符结束时发送1～2各停 止位.当接收器检测到起始位时,便能知道借着是有 效的字符位,于是开始接收字符,检测到停止位时, 就将接收到的有效字符装载到接收缓冲器中.串口的组成串口由阴阳两种接口组成. 最常使用的信号引脚是TD,RD和SG,因 最常使用的信号引脚是TD,RD和SG,因 此最简单的串口调试只需要包含3 此最简单的串口调试只需要包含3条引线 就可以了. 在RS232(一种串行工业总线标准)标准 RS232(一种串行工业总线标准)标准 中,利用RD,TD作为接收,发送信号线, 中,利用RD,TD作为接收,发送信号线, 加入地线,约定好通讯的波特率,实现串 行信号传输.(距离)
串口电平转换电路PC的串口是TTL信号12V, PC的串口是TTL信号12V, 我们一般使用的电路板上,电源信号和TTL电平 我们一般使用的电路板上,电源信号和TTL电平 是5V的(在低功耗电路中是3.3V的) 5V的(在低功耗电路中是3.3V的) 为此,需要做串口的电平转换.这一部分电 路已经有相应的生产厂商做出了各种集成芯片, 例如MAXIM公司的MAX232/MAX233芯片,就是 例如MAXIM公司的MAX232/MAX233芯片,就是 实现5V电路中和PC实现串口通信的电平转换芯片, 实现5V电路中和PC实现串口通信的电平转换芯片, 而MAX3232/MAX3233可以实现3.3V的电平转换. MAX3232/MAX3233可以实现3.3V的电平转换. 具体的电路如下图所示:串口电平转换电路MAX3232串口电平转换芯片这一部分接PC机这一部分接单片机四,实验的主要内容实验内容一 完成PC与AVR串口的通讯 完成PC与AVR串口的通讯 使用串口调试助手发送一个或一组数据, 当单片机接收到数据时,控制舵机旋转 30度角 30度角实验的主要内容作业提交: 提交你编写的C 提交你编写的C代码-使用串口控制舵机 写出实验报告实验的主要内容实验内容二(选作) 实验内容二(选作) 利用已经学习的单片机硬件开发方法和 单片机软件调试方法,实现系统的外围 设备开发,可以实现驱动器,实现电机, 可以实现键盘,液晶的显示等等.实验的主要内容作业提交(选作): 作业提交(选作): 提交你自己设想并实现的单片机控制 系统,提交功能原理文档,电路原理 说明,原理图,PCB图,控制代码. 说明,原理图,PCB图,控制代码.注意事项与关键问题使用舵机时,请格外小心,舵机是易损件. 请注意使用串口插针时的方向问题,如果 插接反了,或者被短路,可能会将PC端串 插接反了,或者被短路,可能会将PC端串 口烧毁,一定要注意. 使用时应该尽量使电路板绝缘放置.回顾一下本次讲述的内容经典的单片机接口 经典的单片机外设 单片机控制舵机运动简介 实验要求与作业提交下一讲的主要内容通信协议的基本知识和制定原则 结合机器蛇的功能和通信需求介绍其通 信协议的制定 通过上下位机通信控制舵机实现机器蛇 的运动控制谢谢大家
基于C51单片机的USB接口课程设计_信息与通信_工程科技_专业资料。基于C51单片机的USB接口课程设计摘要:本课程设计实现具有按键输入、数据储存、数据通信等功能的单片机系...3)3 ― 8 译码器 74LS138 在全译码寻址方式中,译码器的输出端通常与单片机接口芯片 的 端连接。 4)当单片机接到外设的中断申请时,单片机响应中断,单片机将...单片机与接口技术_电子/电路_工程科技_专业资料。2013年11月份网络教育学习作业《...因为&中断”的 发生是由外设决定的,程序中无法事先安排调用指令,因而调用中断...单片机接口实例 单片机总线编址电路实例,MCS51模拟口线方式,MCS51总线方式单片机总线...都可以用来存取外部 RAM,LCM,打印机等外设 了,只要控制各个外设的地址线和控...P0 端口是 8031 单片机的总线口,分时出现数据 D7 一 D0、 8 位地址 A7 一 AO,以及三态, 低 用来接口存储器、外部电路与外部设备。P0 端口是使用最广泛的 ...C8051单片机与接口技术A卷试题及答案_工学_高等教育_教育专区。单片机与接口技术...接上拉电阻 ;并行口作输入口 时,必须先将口锁存器置 1 ,才能读入外设的...单片机与USB接口设计_计算机硬件及网络_IT/计算机_专业资料。单片机与 USB 接口设计...1997 年开始有 真正符合 USB 技术标准的外设出现。USB1.1 是支持 USB 的...片内程序存储器(ROM/EPROM) :存放单片机运行所需的程序。 输入/输出接口(I/O 口) :单片机与外设相互沟通的桥梁。 可编程串行口:可以实现与其它单片机或 PC 机...单片机结构 1.1 单片微型计算机(即单片机)是包含 CPU、存储器和 I/O 接口的大规模集成芯片,即它本身包含了 除外部设备以外构成微机系统的各个部分,只需接外设...Yibin University EDA 技术及应用期末设计报告 题专 目: 业: 单片机总线接口...单片机可以和串行外设通信, 单片机可以用访问外部 RAM 51 的时序去访问该接口...
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单项选择题下面4种I/O接口标准中，采用并行方式传送数据的是（）。
B．IEEE 1394
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A．8237具有8个DMA通道
B．8237不能级联工作
C．8237各个DMA通道的优先级是固定的
D．当8237控制数据总线时，其8位数据线提供的是访问存储单元的高8位地址码
A．8259A是一个可编程芯片，通过初始化后才能正常工作
B．8259A单个芯片工作时可以协助CPU管理8级中断
C．8个8259A通过级联工作可以管理64级中断
D．CPU响应中断后通过发出的INTA信号可以使8259A将相应的中断类型码送到芯片的数据线上
A．采用2位预取技术，存储器外部数据传输频率为存储器核心频率的2倍
B．采用4位预取技术，存储器外部数据传输频率为存储器核心频率的4倍
C．采用8位预取技术，存储器外部数据传输频率为存储器核心频率的8倍
D．采用16位预取技术，存储器外部数据传输频率为存储器核心频率的16倍
A．不同版本的PCI总线的带宽均相同
B．不同版本的PCI-X总线的带宽均相同
C．PCI-Express以点对点的链路方式连接两个PCI-Express设备
D．PCI-Express&16表示链路中有16个通路，每个通路的数据线为8位
D．Flash Memory
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