1 引言 c51單片機(jī)是我們生活中最常用的系列，mcs-51系列單片機(jī)有4個(gè)并行口（p0，p1，p2，p3口），但對(duì)一個(gè)稍微復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，真正可供用戶(hù)使用的并行口，只有p1口可用，況且常常因擴(kuò)展i2c和spi的器件需占用某些p1口，迫使用戶(hù)不得不擴(kuò)展并行口以滿(mǎn)足實(shí)際的需要。習(xí)慣上，常用的并行口接口芯片有8255、8155，這兩種芯片功能比較齊全，可以使用在相對(duì)比較復(fù)雜的系統(tǒng)中，但如是對(duì)一般的系統(tǒng)而言，這些功能往往閑置不用。那么就可以選用一些本來(lái)閑置不用的口線(xiàn)作為選通信號(hào)來(lái)進(jìn)行并行口的擴(kuò)展，這樣就能充分利用單片機(jī)有限的i/o資源，在本設(shè)計(jì)中是將p1口擴(kuò)展成一個(gè)或幾個(gè)8位并行口，在每一個(gè)八位口上接入8個(gè)發(fā)光二極管做為輸出，二極管是做開(kāi)關(guān)量來(lái)使用的，在這里設(shè)計(jì)了跑馬燈和流水燈程序，做到對(duì)開(kāi)關(guān)量的開(kāi)斷控制;配合開(kāi)關(guān)量的控制筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)共陽(yáng)led數(shù)碼管，用來(lái)顯示當(dāng)前發(fā)光二極管發(fā)亮的序號(hào)，做到更加直觀(guān)的雙重控制效果，然后再將p0口通過(guò)d/a轉(zhuǎn)換器和一放大器輸出一個(gè)模擬信號(hào)，其結(jié)果可以通過(guò)示波器看出。這樣整個(gè)系統(tǒng)即有了數(shù)字信號(hào)輸出和模擬信號(hào)輸出，也有數(shù)碼管顯示功能，實(shí)用性能大提高了。 2 基于89c51的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2.1 并行口的擴(kuò)展的電路設(shè)計(jì) 眾所周知，c51系列的單片機(jī)都有四個(gè)i/o口（p0、p1、p2、p3），那么at89c51也不例外，但我們通常僅僅使用p1口作為并行口，而令其余口（p2、p3）處于閑置狀態(tài)，所以這次設(shè)計(jì)，我們就是使用閑置不用的p3口做為選能信號(hào)線(xiàn)來(lái)將p1口進(jìn)行并行口擴(kuò)展。 （1） 種方式的并行口擴(kuò)展優(yōu)點(diǎn) 連線(xiàn)簡(jiǎn)單; 不占用存儲(chǔ)器空間; （2） 編程也方便靈活。但也有很大的缺點(diǎn) 并行口擴(kuò)展能力有限，（如使用74ls573（74ls373）且不進(jìn)行驅(qū)動(dòng)處理，則最多可擴(kuò)展4個(gè)同樣類(lèi)型的并行輸出端口，當(dāng)然還需要與之對(duì)應(yīng)的四個(gè)選通信號(hào)。） 如擴(kuò)展較多，選通信號(hào)占用并行口位數(shù)太多，例如欲擴(kuò)展8個(gè)并行輸出端口，則需要8個(gè)選能信號(hào)，此時(shí)，僅選能信號(hào)就占用了一個(gè)8位并行口，這對(duì)在i/o端口線(xiàn)有限的單片機(jī)系統(tǒng)中，如此浪費(fèi)資源的現(xiàn)象是不能容忍的。在本次的設(shè)計(jì)中，采用芯片74hc573（帶三態(tài)輸出的八進(jìn)制透明d型鎖存器）對(duì)p1口進(jìn)行了一個(gè)8位并行口的擴(kuò)展，選通信號(hào)選用p3口的p3.3引腳。原理圖如圖1所示: 2.2 擬信號(hào)輸出的電路設(shè)計(jì) 模擬信號(hào)的輸出需要用到d/a轉(zhuǎn)換器，這里我使用最常用的8位的d/a轉(zhuǎn)換器dac0832來(lái)轉(zhuǎn)換數(shù)字電壓信號(hào)。因dac0832是并行d/a轉(zhuǎn)換集成電路，其輸出為電流型，在使用時(shí)，必須額外增加一個(gè)運(yùn)算放大器，才能得到電壓信號(hào)，在本次電路中使用了1個(gè)lm741放大器來(lái)放大信號(hào)輸出，lm741是一個(gè)普通的單操作的放大器，具有輸入電壓范圍大，短路電壓保護(hù)，高增益和不需頻率補(bǔ)償?shù)葍?yōu)點(diǎn)。dac0832的片選端口與單片機(jī)的p2.2相連，xfer和wr2接地，使之一直處于使能狀態(tài)，即輸入數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)字信號(hào)可直接轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。d/a轉(zhuǎn)換電路的輸出是一個(gè)周期的正弦波，通過(guò)外接示波器可以清淅的看到。另外模擬信號(hào)的輸出引在一個(gè)外接端子上，可以與其它系統(tǒng)相連接，做到通用性的效果。d/a轉(zhuǎn)換原理圖如圖2所示: 2.3 靜態(tài)數(shù)碼管顯示的電路設(shè)計(jì) 數(shù)碼管顯示器是各種儀器設(shè)備所不可缺少的重要組成部分，是儀器設(shè)備與人對(duì)話(huà)的一種重要形式，它告訴人們機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)處理結(jié)果、提示操作人員下一步要進(jìn)行的操作等。按照顯示方法的不同，可分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種，這里我們所設(shè)計(jì)的電路顯示是屬于靜態(tài)顯示那種，是兩位靜態(tài)數(shù)碼管顯示，其主要的功能是顯示當(dāng)前發(fā)光led的序號(hào)，比如如果當(dāng)前是l1燈在亮的話(huà)，數(shù)碼管將顯示11，是l2燈亮，數(shù)碼管顯示22字樣等。電路的設(shè)計(jì)使用2個(gè)8位的移位寄存器（74hc164），和兩個(gè)八段的led數(shù)碼管（共陽(yáng)的）加上2個(gè)8×330ω的排阻構(gòu)成。靜態(tài)數(shù)碼管顯示的優(yōu)點(diǎn)在于，編寫(xiě)程序相對(duì)比較簡(jiǎn)單，一旦將欲顯示的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，只要當(dāng)前顯示的數(shù)據(jù)沒(méi)有變化，就無(wú)須理睬它。不足之處在于，如果顯示的位數(shù)太多，硬件的開(kāi)銷(xiāo)和電源的功耗問(wèn)題將會(huì)很?chē)?yán)重（比如這里，只需顯示兩位，就需要用到兩塊74hc164和2個(gè)排阻）。電路原理圖如圖3所示: 2.4 電源部分電路的設(shè)計(jì) 整個(gè)電路系統(tǒng)使用9v～12v的直流電源供電，故使用一個(gè)拔碼開(kāi)關(guān)和一個(gè)二極管，以起保護(hù)作用，這里拔碼開(kāi)關(guān)只起到電源開(kāi)關(guān)的作用。由于cpu電源為5v，所以使用l7805三端穩(wěn)壓來(lái)供cpu電源，電源指示燈一個(gè)。電源部分電路圖如圖4所示: 2.5 復(fù)位部分電路設(shè)計(jì) 本電路的復(fù)位電路是用一個(gè)復(fù)位芯片max706p來(lái)設(shè)計(jì)的，并帶有復(fù)位按鈕一個(gè)。這里復(fù)位是低電平有效的，有手動(dòng)復(fù)位按鈕，當(dāng)程序跑飛或無(wú)響應(yīng)時(shí)可以選用手動(dòng)復(fù)位。復(fù)位信號(hào)來(lái)自于cpu的p22口。復(fù)位電路原理圖如圖5所示。 [b]3 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [/b] 程序已經(jīng)調(diào)試通過(guò)，整個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)的功能如下: p1口的八位擴(kuò)展，控制8個(gè)開(kāi)關(guān)led指示燈，程序?qū)嶒?yàn)了對(duì)這8個(gè)指示燈的開(kāi)關(guān)跑馬控制，實(shí)驗(yàn)程序可以編寫(xiě)從l1至l8的循環(huán)發(fā)亮，在每個(gè)發(fā)光二極管發(fā)光的同時(shí)，數(shù)碼管顯示當(dāng)前發(fā)亮led的序號(hào)，比如11、22、33等等。也可讓每個(gè)二極管閃爍，可以規(guī)定閃爍時(shí)間為半秒鐘或更長(zhǎng)，然后再在每一個(gè)led指示燈閃爍的同時(shí)，讓led數(shù)碼管顯示當(dāng)前閃爍的指示燈的序號(hào)，比如，l1燈閃爍時(shí)，數(shù)碼管顯示11字樣，l2燈閃爍時(shí)，數(shù)碼管顯示22字樣等等。在數(shù)模轉(zhuǎn)換這一子函數(shù)的編寫(xiě)上，是使用指針數(shù)組來(lái)寫(xiě)的，dac0832實(shí)現(xiàn)da的轉(zhuǎn)換的芯片，實(shí)現(xiàn)的功能是輸出一正弦波模擬信號(hào)，當(dāng)在端子口接一示波器時(shí)，示波器將輸出一正弦波圖形。主程序流程圖如（圖6）所示。以上所述是整個(gè)系統(tǒng)的功能，所有的程序都已經(jīng)通過(guò)調(diào)試試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)證明是可行的。 [b]4 結(jié)束語(yǔ) [/b] 整個(gè)系統(tǒng)的軟件已經(jīng)完全通過(guò)調(diào)試，證明是切實(shí)可行的，整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是本著單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單化原則來(lái)設(shè)計(jì)，顯的簡(jiǎn)煉有序，軟件編寫(xiě)也非常簡(jiǎn)單易懂。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較適合于在小型系統(tǒng)中應(yīng)用。