51單片機(jī)的外部接口擴(kuò)展

我接觸 單片機(jī) 有些年頭了，對(duì)CPLD有些了解，但說(shuō)來(lái)慚愧，從未在設(shè)計(jì)中使用過(guò)。
曾經(jīng)有一次面試，有位老工程師，就問(wèn)我一些問(wèn)題，其中就有CPLD，我實(shí)話實(shí)說(shuō)沒(méi)有用過(guò)，他就問(wèn)我為什么不用；我答復(fù)他說(shuō)，可能是設(shè)計(jì)的東西比較簡(jiǎn)單，在設(shè)計(jì)時(shí)用不著；他說(shuō)你端口不夠怎么辦，我回答說(shuō)可以擴(kuò)展。
下面我就以51為例，介紹他的幾個(gè)常用的外部芯片。
用單片機(jī)設(shè)計(jì)電路，無(wú)非就是輸入，輸出和界面顯示。本文以按鍵式和光耦隔離輸入. 繼電器 和LED為輸出，顯示界面為數(shù)碼管，外部為ADC0809，一一進(jìn)行介紹。
設(shè)計(jì)指標(biāo)：
按鍵輸入        8只            七段數(shù)碼管    5只
光耦隔離輸入    8只            繼電器輸出   8只
LED燈指示      16只
按鍵和光耦隔離輸入.數(shù)碼管顯示和ADC0809共用P0端口，繼電器和LED顯示燈控制采用P1端口，P2端口作為其他一些外設(shè)的控制輸出和擴(kuò)展芯片的選通，P3作為復(fù)用和選通端口。這樣便可以滿足設(shè)計(jì)的需要。
外圍芯片統(tǒng)計(jì)及分配：
按鍵輸入   74HC244    1只      光耦隔離輸入 74HC244    1只
數(shù)碼管     CD4511     4只      74HC273       1只
繼電器輸出  74HC273   1只     LED指示  74HC273       2只
ADC0809      1只        74HC373    1只   74HC02   1只
74HC14   1只
74HC244為八同相三態(tài)緩沖器/線驅(qū)動(dòng)器，內(nèi)部框圖和真值表如下：
典型運(yùn)用原理圖如下：
由真值表，看出當(dāng)使能端1,19腳為低電平時(shí)，輸出與輸入同相，當(dāng)使能端為高電平時(shí)，輸出呈高阻狀態(tài)。
74HC273為8D觸發(fā)器，內(nèi)部框圖和真值表如下：
典型運(yùn)用原理圖如下：
有真值表看出，273在1腳為低時(shí)，輸出全部為0.圖中R3.C5就是為了利用這個(gè)功能實(shí)現(xiàn)上電后清零，避免誤操作；當(dāng)1腳（CLR）為高時(shí)，11腳（CLK）為上升沿時(shí)，輸出與輸入相同。
CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED（數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼—七段碼譯碼器，特點(diǎn)：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流。可直接驅(qū)動(dòng)LED。
內(nèi)部框圖和真值表：
典型運(yùn)用原理圖如下：
CD4511顯示方式為靜態(tài)顯示，與動(dòng)態(tài)顯示相比，靜態(tài)顯示要亮很多，但使用的資源也較多些；動(dòng)態(tài)顯示是利用人眼的余輝效應(yīng)，通過(guò)循環(huán)掃描數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)。也就是說(shuō)在同一時(shí)刻只有一個(gè)數(shù)碼管點(diǎn)亮，由于掃描速度很快，所以人眼是分辨不出的，這種方法在LED顯示屏上運(yùn)用很多的。
其他的芯片基本同理， 由于篇幅有限，不一一介紹