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测控课程设计最小系统设计实验报告292020年4月19日文档仅供参考本科学生年论文论文题目：单片机最小系统测控课程设计学 院：电子工程学院年 级：专 业：自 动 化姓 名：学 号：指导教师： 5月1日摘要意义：单片机比专用处理器最适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机,现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机如：手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机，而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作，汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不但远超过PC机和其它计算的综合，甚至比人类的数量还要多。因此单片机地研究前景比较广阔。结合本专业选取8051单片机作为研究方向。内容：单片机最小系统中应用到的芯片、外设及接口电路等，经过扩展单片机外设，包括单片机储存器、数模转换、模数转换、数码管显示模块和键盘输入模块，并将软件设计和外围芯片结合来实现最小系统的功能；掌握单片机系统设计与实施的一般原则，基本实现从理论到实践行动，巩固所学的知识；同时学会微机系统的硬件和基础软件设计，学习硬件和软件系统的设计经验，以及基本的技能和调试。成果：单片机可靠性高、便于扩展、控制功能强、低电压、低功耗、片内存储量小、集成度高、应用于社会生活的各个方面。关键词关键词：单片机；数模转换器；模数转换器；光电隔离；掉电保护；接口扩展Abstract Meaning: the single chip processor is the most suitable for the embedded system, so it has the most application. In fact SCM is the worlds largest number of computers, modern human life in almost every piece of electronic and mechanical products will be integrated single chip such as: mobile phone, telephone, calculator, household appliances, electronic toys, palm computers and computer accessories such as a mouse are equipped with 1-2 SCM and PC will also have a large number of SCM in the work, the general car with more than 40 SCM, complex industrial control systems may have even hundreds of SCM to work at the same time! SCM is not only far more than the number of PC machines and other computing, even more than the number of human. So the research prospect of single chip computer is quite broad. Combined with the professional selection of 8051 single chip as the research direction.Content: minimum system of microcontroller is applied to the chip, peripherals and interface circuit, by extending MCU peripherals, including SCM storage, digital to analog conversion, analog to digital conversion, digital tube display module and a keyboard input module and will software design and peripheral chips are combined to achieve the function of the minimum system; master MCU system design and implementation of the general principles, the basic realization of from theory to practice, consolidate the learned knowledge; and at the same time, learn the microcomputer system hardware and software design, learning experience in the design of hardware and software of the system, and the basic skills and debugging.Results: single chip with high reliability, easy extension, strong control function, low voltage, low power consumption, small chip storage, high integration and application in all aspects of social life.Key wordsKeywords: SCM; DAC; ADC; photoelectric isolation; power off protection; interface目录摘要I关键IAbstract.IIKey word.II前言.1（一）单片机简述.2 1.1单片机c8051简述.2 1.2单片机发展趋势.3 1.3单回路控制器4 1.4设计思想4（二）单片机外部设备扩展.52.1 外部数据存储器和程序存储器扩展及掉电保护.5 2.1.1晶振接口设计5 2.1.2复位电路设计.5 2.1.3地址锁存器74LS374.6 2.1.4外部数据存储器扩展.6 2.1.5掉电保护.7 2.2外部接口扩展.72.2.1DAC0830电压输出电路.72.2.2电压变化电路82.2.3AD转换.92.2.4电压/电流变换电路.92.3模拟输入、光电隔离及采样保持器.10 2.3.1模拟输入和光电隔离.102.3.2采样保持器.11 2.4LED显示扩展12 2.4.1 8155H与单片机接口设计12 2.4.2 按键扩展.132.4.3 LED显示器.14 2.5开关量.15 2.5.1开关量输入电路 .152.5.2 开关量输出.152.6看门狗及复位电路.16结论.16参考文献.16附电路原理图.17附PCB制版图18前言自从1972年Intel公司推出第一颗微处理器以来，计算机技术遵循着摩尔先生提出的摩尔定律，以每18个月为一个周期微处理器性能提高一倍、价格降低一半的速度快步向前发展。以微处理器为核心的微型计算机在最近20年中发生了巨大的变化，闪电般地经历了从8088/8086到286、386、486、586、P-、P-等奔腾(Pentium)系列众多CPU的飞跃。计算机对整个社会进步的影响有目共睹，其应用面的迅速拓宽，对个人与社会等多方面的渗透表明，计算机技术已不再是深踞于高层次科技领域里的宠儿，它已经深入到社会活动的一切领域之中，闯进了平常百姓的生活里，使人们跨入了信息时代随着电子技术的发展和近代超大规模集成电路的出现，经过对计算机的功能部件进行剪裁及优化，将CPU、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、并行I/O口(PIO)、串行I/O口(SIO)、定时/计数器(CTC)及中断控制器(ICU)等基本部件集成在一块芯片中，制成了单芯片微型计算机(Single Chip microcomputer)，简称单片机，又叫微控制器(Micro Controller Unit，简称MCU)。由于它能嵌入到某个电路或电子产品设备中，故被称为嵌入式控制器(Embedded Controller)。要把前面提到的众多功能集合在一起，在过去需要具备专门的知识，采用许多电路组建成一个电子系统来实现。而今却简化成只需选择一片合适的单片机，并对其已有的功能、指标、参数及引脚进行合理的使用即可完成。20世纪90年代，单片机在中国迅速普及。在电子技术日新月异的今天，在人们的生活里，到处都能够看到单片机的具体应用。单片机能够嵌入到各种电子产品之中，成为机电产品的核心部件，控制着各种产品的工作。随着大规模集成电路的发展，单片机已从过去的单一品种，发展成为多品种、多系列机型，内部结构从过去的基本部件发展到集成有A/D、D/A、监控定时器(WDT)、通信控制器(CCU)、脉宽调制器(PWM)、浮点运算器(FPU)、模糊控制器(FCU)、数字信号处理器(DSP)，以及具有I2C、SPI、ISP等众多特殊功能部件，成为功能越来越强的增强型、高档型单片机。由于单片机具有功能强、体积小、功耗低、成本低、裸机编程、软件代码少、工作可靠、自动化程度高、实时响应速度快以及使用方便等特点，因此被广泛应用于工业制造、过程控制、数据采集、通信、智能化仪器仪表、汽车、船舶、航空航天、军工及消费类电子产品中。 现今，炙手可热的“三网”(即电信网、有线电视网、国际互联网)融合产品、物联科技已开始兴起；在汽车中普遍都需要有30多个单片机被用于其中的空调、音响、仪表盘、自动窗、遥控门、自控前后盖、空气质量监测、反射镜角度调整、自动灭火、防盗报警等的控制，协调控制着发动机、传动器、制动器、安全气囊、车载全球定位系统(GPS)等多方面有条不紊地工作；另外，还有工业自动化控制和军事科技等。这些领域的应用开发都还存在许多技术问题尚要解决，这正是电子技术人员能够大展拳脚的领域。（一）单片机概述1.1单片机c8051简述： C8051F单片机中有丰富的模拟和数字资源，并采用了一些在单片机中前所未有的新技术，在CPU内核的内部和外部有几项关键性的改进。提高了整体性能，更易于在最终使用中使用。下面对C8051F单片机的主要特点加以介绍。高速CIP-51内核，C8051F单片机使用Silabs的专利CIP-51核。CIP-5核采用流水线结构，机器周期由标准8051F的12个系统时钟同期降为1个系统时钟周期，处理能力大大提高。在采用相同振荡器频率的情况下，C8051F单片机的峰值执行速度的标准8051的12倍。大部分C8051F单片机的峰值性能达到25MIPS，而8051F12X系列的峰值性能达到100MIPS。CIP-51扩展了标准的中断系统，这个扩展的中断系统能够提供22个中断源（标准8051F只有7个中断源）允许大量的模拟和数字外设中断微控制器。一个中断驱动的系统需要较少的MCU干预，却有更高的执行频率。在设计一个多任务实时系统时，这些增加的中断源是非常有用的。丰富的模拟和数字资源，C8051F单片机内部集成了大量的模拟和数字资源。模拟资源主要包括：1）由逐次逼近型ADC、多通道模拟输入选择器和可编程增益放大器组成的完整ADC子系统。ADC能够由多种转换启动方式，10位或12位的ADC数据字能够被编程为左对齐或右对齐方式。大部分器件中的ADC都可被编程差分输入或单端输入。ADC子系统能够产生窗口比较中断，即当ADC数据位于一个规定的窗口之内或之外时向CPU申请中断，这一特性允许用ADC以后台方式监视一个关键电压，当转换数据位于规定的窗口之内时才向CPU申请中断。2）数、模转换器（DAC）。大部分C8051F器件内部有一个或两个电压输出DAC子系统。C8051F02X的DAC还有灵活的输出更新机制，允许用软件命令和定时器2、定时器3及定时器4的溢出信号更新DAC输出。3）模拟比较器。大多数C8051F单片机内部都有两个模拟电压比较器。能够用软件设置比较器的回差电压。每个比较器都能在上升沿或下降沿产生中断，或在两个边沿都产生中断，比较器得我输出状态能够用软件查询。可经过设置交叉开关端11MUX将比较器的输出接到端口I/O引脚。数字资源主要包括：1）标准8052单片机的数字资源。如三个16位定时器/计数器,256字节内部RAM,UART等.2）片内可编程计数器/定时器阵列(PCA).PCA包括一个专用的16位计数器/定时器时间基准和3-6个可编程的捕捉/比较模块.PCA的时钟源能够是系统时钟分频、定时器溢出、外部时钟输入、外部振荡源分频等。每个捕捉/比较模块都有多种工作方式：如边沿触发捕捉、软件定时器、高速输出、脉冲宽度调制器、频率输出等。3）SPI总线和SMBus/I2C总线。大部分C8051F单片机中集成了SPI总线和SMBus/I2C总线。这些串行总线不“共享”定时器、中断或端口I/O，因此能够使用任何一个或全部同事使用。多源复位C8051F单片机可有多达7个复位源：一个片内VDD监视器、一个看门狗定时器、一个时钟丢失检测器、一个由比较器O提供的电压检测器、一个强制软件复位、CNVSTR引脚及外部复位引脚。外部复位引脚是双向的，可接受外部复位或将内部产生的上电复位信号输出到外部复位引脚。除了VDD监视器复位和外部引脚复位以外，每个复位源都能够由用户用软件禁止。双重系统时钟：C8051F单片机内部有一个能独立工作的时钟发生器件并具有外部振荡器驱动电路。在复位后内部时钟发生器被默认为系统时钟。外部振荡器能够使用晶体、陶瓷谐震器、电容、RC电路或外部时钟源产生系统时钟。如果需要，时钟源能够在运行期间在内部振荡器和外部振荡器之间切换。这种时钟切换功能在低功耗系统中是非常有用的，它允许MCU从一个低频率（节电）外部晶体源运行，当需要时再周期性地切换到高速的内部振荡器。可编程数字I/O和交叉开关1.2单片机发展趋势集成更多功能及兼容性 当前微控制器的另一个发展趋势是在芯片上集成更多的功能,如模拟功能,包括模拟比较器,A󰃗D和D󰃗A转换等。PHILIPS的P87LPC76X系列单 片机中就有两个模拟比较器,输入和输出选择允许比较器配置成不同模式;还有外围功能,如USB(UniversalSerialBUS)、LCD(液晶显示)、CAN(ControllerAreaNetwork)、硬件加速器等。 USB是解决PC机环境工业标准连接的有效途 径,允许把很多外围器件连接到一个公共界面上。MOTOROLA提供了一个FaStackUSB器件库。 CAN直译为控制器区域网,它是一种可靠、廉 价、快速、灵活的串行总线系统,它由许多相等的节点以线状的拓扑结构相连接而成，用来在高噪音环境中进行实时数据交换工作。InfineonTechnologies在解释CAN基本原理时提出了一种“完整型”CAN控制器的结构,强抗干扰能力 用户最初不肯选择微控制器的一个原因是电磁噪声,而STMicroelectronics推出的ST62系列单片机在这方面无疑是佼佼者,其优良的抗干扰能力使得许多大公司将其应用在系统中的关键部件上。加强内核开发 (1)M.CORE M.CORE是新一代Motorola微控制器内核产 品,采用32位存取RISC结构,使之适用于高性能嵌入式控制应用;全静态设计,动态时钟管理和低电压工作方式又大大减小了功耗。 (2)TriCore TriCore是Infineon推出的32位单片机与DSP融合为一的内核芯片,它基于TriCore21的 “superscalar”结构,真正融合了单片机的实时性能和DSP的计算能力,以及RISC存取结构带来的高性能󰃗价格比,减少了系统的成本和复杂度。TriCore被广泛应用在语音󰃗指纹识别、互联网设备、工业产品、PC周边设备以及通讯器材等领域。1.3单回路控制器 单回路控制系统又称单回路反馈控制；它是最基本、结构最简单的一种，单回路控制器一般可接受多个输入信号，单输出只有一个模拟信号，构成单回路直接数字控制；单回路反馈控制由四个基本环节组成即：被控对象或被控过程、测量变送装置、控制器和控制阀。单回路控制器一种以微处理器为计算、控制核心，配以相应软件，在外观及使用上类似常规模拟控制器的数字式控制仪表，又称单回路数字控制器。单回路控制器一般可接受多个输入信号，但只输出一个模拟量 信号，构成单回路直接数字控制。它能够由用户编 制程序，组成各种调节规律，因此又称为“可编程控制器”。 单回路控制器一般由微处理器、过程输入/输出通道、正面板、侧面板、供电电源、数字通信系统等硬 件部分和监控系统、基本算式编程系统等软件部分组成 单回路控制由四个基本环节组成，即被控对象（简称对象）或被控过程（简称过程）、测量变送装置、控制器和控制阀。 单回路控制器就是对控制系统的整定，对于一个已经设计并安装就绪的控制系统，经过控制器参数的调整，使得系统的过渡过程达到最为满意的质量指标要求。 单回路控制器具有两个控制回路：比例积分模拟回路和比例积分温度控制回路。工作原理 编辑单回路控制器将控制中常见的比例积分微分 (PID)、超前滞后(E/L)、四则运算、开方等几十种 算式写人只读存储器中。这些固化算式称为“软件 功能模块”。将这些功能模块根据用户的需要按某 种规律“连接”起来，组成控制方案的过程，就称为控 制器的编程。编程工作经过专用的编程器或某些控 制器本身所附的编程器进行。方法有“在线”编程和 “离线”编程两种。“在线”编程要求控制器中的随机 存储器RAM有较大的容量，并有可靠的掉电保护 装置。 温度控制 控制器既能够经过内置温度传感器也能够经过外接传感器测量温度。使用内置或外接的传感器可经过一个跳线装置进行选择。控制器经过输出给阀门执行器或风门执行器一个连续的010V DC信号使被控区域温度恒定在设定点。温度控制使用比例积分控制函数（PI）。特点 编辑单回路控制器的型号有许多种，但它们一 般都具有以下共同特点: (l)数字量和模拟量显示棍合使用，输人和输 出信号采用国际统一标准的模拟信号41孔A一201llA IX二及IV一SVLo (2)外形结构、安装方式、正面操作面板的设 置、操作及显示方式都与模拟控制器相似，使习惯于 模拟控制器的人员容易掌握。 (3)用户程序编制采用“面向过程语言”，使用 上类似袖珍计算器的编程。 (4)调节器外部采用硬接线，与模拟控制器兼 容;它的内部功能模块经过软件连接。控制器中配 有数十种常见的控制算式和操作功能。用户可根据 需要，按照系统的控制方案及算式，从中任意选择和 组态。 (5)具有数据通信功能。它既能代替模拟仪表 单独使用，也可与其它单回路控制器或数字仪表、 CRT操作站、上位计算机进行信息交换，构成不同 规模的计算机控制系统。 (6)具有自诊断功能。能对仪表的各功能模块 和软件进行在线检查，发现异常立即显示诊断代码， 指出故障部位并随时报警。 (7)在仪表的软硬件开发上采用了后备操作、 后备电源、无扰动切换、故障自动切换与隔离及冗余 措施等可靠性技术。 1.4设计思想 单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机能够工作的系统. 对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路、按键输入、显示输出等。单片机接口电路主要用来连接计算机和其它外部设备.各功能模块的原理及功能如下: 复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合电容电压不能突变的性质,能够知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,而且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,因此,适当组合RC的取值就能够保证可靠的复位 晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为能够准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作) ； 利用Protel电路设计软件进行原理图绘制、元器件的排布、PCB自动布线，以此巩固单片机应用、模拟电路、数字电路课程的知识，以及熟练运用工程软件Protel的使用。（二）单片机外部设备扩展2.1 外部数据存储器和程序存储器扩展及掉电保护2.1.1晶振接口电路设计 晶振电路: 晶体振荡器简称晶振，典型的晶振取11.0592MHz(因为能够准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作)，为系统提供一个基本时钟信号，系统内一般公用一个时钟信号，便于各部分同步，一般晶振振荡电路都是在一个反相器的两端接入晶振，再有两个电容另一端分别接地，两个电容串联的容量值就等于负载电容；2.1.2复位电路设计复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合电容电压不能突变的性质,能够知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,而且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,因此,适当组合RC的取值就能够保证可靠的复位。 2.1.3地址锁存器74LS374 地址锁存器74LS374是带有三态门的八D锁存器，共有8个输入端D1-D8及8个输出端Q1-Q8。当三态端OE为有效低电平，74LS373的G端为输入选通端，使能端G为有效高电平时，输出跟随输入变化 ；它的G端可直接与单片机ALE相连，在ALE下降沿时进行地址锁存，当ALE输出端为高电平时，锁存器处于透明状态，Q端等于D端；当ALE从高电平下降为低电平时，产生一个下降沿，使输出端D的数据存入锁存器中，在ALE为低电平期间，不论D端如何变化，Q端输出保持不变 2.1.4外部数据存储器扩展数据存储器扩展与程序存储器扩展基本相同，因此地址总线和数据完全相同，与程序存储器扩展不同的是，数据存储器的读写控制信号为W、G。如下图：数据总线是共用总线，不能被独占使用，这就要求接在上面的芯片必须具备“三态”功能，因此扩展输入接口实际上就是要找一个能够用于控制且具备三态输出的芯片。以便在输入设备被选通时，它能使输入设备的数据线和单片机的数据总线直接接通；而当输入设备没有被选通时，它又能隔离数据源和数据总线(即三态缓冲器为高阻抗状态)。 2.1.5掉电保护 外部数据存储器的掉电保护是十分重要的，发生意外停电时，电容和电池（BATTERY）向外部数据存储器（U2）供电，可避免多次重建数据存储器，保证测量过程不发生数据丢失的情况。外配电池在主电源失去时，对单片机的继续运行提供能源，此时的电池能源是非常宝贵的，往往都是以“ uA ”级进行计算。而且还有一个不能避免的结果，就是随着保护时间的延长，电池的电量也会用完的。因此，保护电路有一个最长保护时间的参数。使用中不能超过，否则，保护就会失效；当电池经过保护时间的使用之后，就需要补充电能，以便下一次保护时能够以充分的电能投入保护工作。因此，又有一个如何给电池充电的问题。也就是电池在主电源正常供电时，需要由主电源对其进行充电：当主电源失去时，又由电池放电以保持单片机系统的运行 2.2 外部接口扩展2.2.1 DAC0830输出电路 DAC0832共用数据接口P0，经过74LS138来控制哪一个DA接口使能，再经过放大器将电压放大输出，其中输出值V为（05V），不符合国际标准电压的使用，因此需外加电压变换电路,将电压变换为（15V）。集成D/A转换芯片DAC0832（及DAC0830和DAC0831）的内部结构包括一个8位输入寄存器、一个8位DAC寄存器、一个8位D/A变换器和有关控制逻辑电路组成。其中的8位D/A变换器是R-2R T形电阻网络式的。这种D/A变换器在改变基准电压VREF的极性后输出极性也改变。所有输入均与TTL电平兼容。在使用时，能够采用双缓冲方式（利用两个寄存器），也能够采用单缓冲方式（只用一级锁存，另一级直通），还能够采用直通方式。DAC0832只需要一组供电电源，其值能够在+5V+10V范围内。DAC0832的基准电压VREF=-10V+10V，因而能够经过改变VREF的符号来改变输出极性。但AD1408等模拟输出电压只能是一个方向，因为其基准电压极性不允许改变。DAC0832的单极性输出DAC0832以单缓冲方式与8086CPU相连接的电路。由于DAC0832内部有8位数据输入寄存器，能够锁存CPU输出的数据，因此数据总线直接连接到DAC0832的DI7DI0上。按单缓冲方式工作，ILE接+5V,/WR2接 2.2.2 电压变换电路 经过恒压源电路将VCC电压变为1V的电压作为电压加法器的一端输入，然后再将AD582的输出（05V）电压经过电阻分压以4:1的比例，将电压变为（04V）。再将R56和R59设置为1:1，使两路电压按1:1比例相加，从而得到15V标准电压。2.2.3 AD转换逻辑控制信号由8051的数据接口P0口发出，并由三态锁存器74ALS374锁存到输出端Q端，再有Q端的输出控制AD582的工作过程；AD转换器的数据经过P0数据总线连至8051,；由于只使用了8位数据口，12位数据需要分两次进入8051，此时要求CE端为高电平，因此经过与非门（NADN）与AD582的使能端CE相连，采用逐次渐进型模数转换，属于反馈比较型的模数转换，经过DA转换器输出值与输入模拟信号有次序地进行比较，从而确定输出数字信号的各个位的值。其启动转换后，控制逻辑电路首先把逐次比较寄存器（SAR）的最高位置1，其它位置0，SAR中的内容经DA转换器转换后得到的电压值送入比较器中与输入模拟信号Ui进行比较。比较的结果输出到SAR，并在下一次比较前对最高位进行修正。接着，在时钟信号驱动下，SAR中次高位置1，SAR中的内容经DA转换器转换后的电压值再次送入比较器中与Ui进行比较，并在下一次比较前对次高位进行修正。这样SAR中的各位从高到低不断置1，不断的送入DA转换器进行转换，并把转换后值不断送入比较器中与Ui进行比较，经过比较器的输出实现对该位的修正。当完成SAR中最低位的修正后，AD转换完成，这时SAR中的值即为转换后的数字量。2.2.4 电压/电流转换电路AM422是一个应用于一端接地的输入信号转换处理的电压到电流的接口集成电路。经过少量 的外接元件就能够使输出电流在一个很大的范围内可调。除了外接电阻R0到R5和电容C1(C2)之外，要使电路正常工作还需要一个外接的三极管T1和一个起保护作用的二极管D1。外接的三极管降低了集成电路AM422的耗散功率。当外接电源的极性接反的话，二极管将起保护三极管的作用。在选择二极管和三极管时请注意它们的耗散功率。 AM422能够用作为二线方式或者三线方式输出的电压到电流的接口电路。三线方式输出。外接的参考点Ground是管脚7（GND）一致的，此时集成电路的工作电压和电源电压是一样的VCCVS。二线方式输出，此时的管脚7（GND虚地）是接在R5和负载电阻RL之间。在这种情况下，集成电路的工作电压VCC和电源电压VS的关系是： Vcc=Vs-Iout*RL2.3模拟输入、光电隔离及采样保持器2.3.1 模拟输入和光电隔离模拟信号转换成计算机能够接收的数字信号，计算机系统模拟量是输入通道中的一种模拟量存储装置，它是连接采样器和模数转换的中间环节。MAX232是TTL-RS232电平转换的典型芯片，取振荡电容为uF的时候，若输入为5V,输出能够达到-14V左右，输入为0V ,输出能够达到14V,在扇出电流为20mA的时候，处处电压能够稳定在 12V和-12V.因此，在功耗不是很大的情况下，能够将MAX232的输出信号经稳压块后作电源使用。光电隔离：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。R4和R72是保护电阻，防止外部电压过高将发光二级管击穿，经过光电耦合将电信号传输进MAX232，外加电源VCC、R5和R71是为了加大输入电流，R的阻值由VCC和经过光耦流入的电流大小决定2.3.2采样保持器采样保持器是一种用逻辑电平控制其工作状态的器件，是计算机系统模拟量输入通道中的一种模拟量存储装置。它是连接采样器和模数转换器的中间环节。采样保持器把采样器在固定时间点上取出被处理信号的值放大后存储起来，保持一段时间，以供模数转换器转换，直到下一个采样时间再取出一个模拟信号值来代替原来的值。2.4 LED显示扩展2.4.1 8155H与单片机接口设计8155H简介：8155共有40个引脚，采用双列直插的封装，8155是按外部数据存储器统一编址，有16位地址，其中高8位有片选线提供当CE=0时选中该片。当CE=0、IO/M=0时，选中8155片内RAM，这时8155只能作为片外RAM使用，其RAM的低8位编址为00HFFH；当CE=0、IO/M=1时，选中8155的I/O口，其端口地址的低8位有AD0AD7决定。74LS373芯片：74LS373 的输出端 Q0Q7可直接与总线相连。 当三态允许控制端 OE 为低电平时，Q0Q7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，Q0Q7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。 当锁存允许端 LE 为高电平时，Q随数据D而变。当 LE为低电平时，Q被锁存在已建立的数据电平。2.4.2按键扩展键盘由N条I/O线作为行线，M条I/O线作为列线组成键盘，在每个行线和列线的交叉位置设置一个按键，形成N*M键盘矩阵。 矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。当键被按下时，其交点的行线和列线接通，相应的行线或列线上的电平发生变化，单片机经过检测行或列线上的电平变化能够确定哪个按键被按下。 矩阵键盘不但在连接上比单独式按键复杂，它的按键识别方法也比单独式按键复杂；矩阵键盘的检测方法有多种，常见的有：逐点扫描法、逐行扫描法、全局扫描法；采用逐行扫描法来实现按键检测，其中PA0-PA7作为列线，PC0-PC3作为行线。识别过程如下：1、判断键盘中是否有键按下。设置所有行线为输出口，并输出低电平；设置列线为输入口，读取列线上的电平状态，只要有一列的电平为低，就表示有按键按下，而且被按下的键位于电平为低的列线与4跟行线相交叉的4个按键中，若所有列线都为高电平，表示没有按键按下；2、判断被按下按键所在的位置。在确认有键按下后（进行按键消抖处理后），接下来就是确定具体哪个案件被按下，方法是：依次将每根行线设置为输出口，并输出低电平（同时剩余行线输出高电平），然后逐列检查每根列线的电平状态，若某列为低电平，则该列线与设置为输出低电平的行线交叉处的按键就是被按下的按键。键盘的所有行线和列线都接了上拉电阻，这是为了确保在没有按键按下的时候，I/O口的电平状态始终为高电平，从而消除外界干扰。2.4.3 LED显示器LED数码管显示原理：八段就是指数码管里有八个小LED发光二极管，经过控制不同的LED的亮灭来显示出不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴极就是将八个LED的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。而共阳极就是将八个LED的阳极连在一起两个COM端连在一起，是公共端，共阴数码管要将其接地，共阳数码管将其接