文章提出了一種精簡指令集8 位單片機中, 算術邏輯單元的工作原理。在此基礎上, 對比傳統PIC 方案、以及在ALU 內部再次采用流水線作業的332 方案、44 方案, 并用Synopsys 綜合工具實現了它們。綜合及仿真結果表明, 根據該單片機系統要求, 44 方案速度最高, 比332 方案可提高43.9%, 而面積僅比最小的332 方案增加1.6%。在分析性能差異的根本原因之后, 闡明了該方案的優越性。關鍵詞: 單片機, 精簡指令集, 算術邏輯單元, 流水線 Abstract: Work principle for ALU in an 8_bit RISC Singlechip microcomputer is described. The traditional PIC scheme, 332 Pipeline scheme and 44 Pipeline scheme are compared on the base of the principle, which are implemented using Synopsys design tools. Results from synthesis and simulation shows that 44 scheme operates the fast, which is 43.9% faster and only 1.6% larger than 332 scheme. The essential reason why the performance is so different is analyzed.Then the advantage of 44 scheme is clarified.Key words: Singlechip, Microcomputer, RISC, ALU, Pipeline
上傳時間： 2013-10-18
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本文介紹了由單片機控制的基于以太網的數據采集電路。該電路采用了美國Microchip公司的8位單片機PIC16F877和臺灣Realtek公司的10M以太網控制芯片RTL8019AS，實現了數據采集以及以太網數據傳輸的功能。整個電路主要包括網絡接口電路，單片機電路，A/D轉換電路，D/A轉換電路，RAM存儲電路，EEPROM存儲電路，DIO電路等。文中簡單闡述了以太網數據采集電路的設計原理,并給出了其實現的方法。隨著互聯網絡軟硬件的迅猛發展，網絡用戶快速增長。在計算機網絡互聯的同時，各種儀器儀表、家電設備以及工業生產中的數據采集與控制設備慢慢的走向網絡化，便于共享網絡中豐富的信息資源。另一方面，由于以太網技術越來越成熟，并且擁有高速、大容量、降低成本、簡化結構等特性，使得其在各種領域內迅速發展。在電子設備日趨網絡化的背景下，通過單片機控制以太網芯片進行數據傳輸，是當前令人感興趣的一個研究方向。通過單片機控制芯片編程就可以完全拋開網絡操作系統而實現局域網內任意終端之間或單片機與終端之間的通信，即在脫離PC環境下實現以太網芯片與其它微處理器之間的接口，從而建立基于非PC平臺的局域網絡。本系統設計了PIC單片機驅動臺灣Realtek公司生產的NE2000兼容以太網控制芯片RTL8019AS，從而構建了一個微型網絡數據采集系統，性能優良，成本低廉。
上傳時間： 2013-10-16
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介紹用PIC16C73 自帶的八位A/D 轉換器擴展為十二位A/D 轉換器，給出了具體的設計方案和程序流程。它是用以 PIC16C73 為MCU 構成的海水有機磷測控儀A/D 轉換部分的一種解決方案。為監測海洋生態環境，研制了用于海水有機磷農藥現場監測的生物傳感器。為測定生物傳感器的信號，使傳感器可用于船載及臺站的海洋生態環境現場自動監測，需要對整個的采樣和排液裝置進行控制以及對傳感器來的信號進行實時采集處理，形成有機磷的濃度傳給上位機。為此，開發了以PIC16C73 單片機為核心的小型測控儀器，很好的完成了上述功能。PIC1673 單片機自帶8 位的A/D 轉換器，但不能滿足系統對精度的要求，本設計在單片機自帶8 位A/D 基礎上加少量的硬件和軟件開銷，使其擴展為十二位A/D 轉換器，滿足了系統的要求。
上傳時間： 2013-10-30
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PC機之間串口通信的實現一、實驗目的 １．熟悉微機接口實驗裝置的結構和使用方法。 ２．掌握通信接口芯片8251和8250的功能和使用方法。 ３．學會串行通信程序的編制方法。 二、實驗內容與要求 １．基本要求主機接收開關量輸入的數據（二進制或十六進制），從鍵盤上按“傳輸”鍵（可自行定義），就將該數據通過8251A傳輸出去。終端接收后在顯示器上顯示數據。具體操作說明如下：（１）出現提示信息“start with R in the board!”，通過調整乒乓開關的狀態，設置8位數據；（２）在小鍵盤上按“R”鍵，系統將此時乒乓開關的狀態讀入計算機I中，并顯示出來，同時顯示經串行通訊后，計算機II接收到的數據；（３）完成后，系統提示“do you want to send another data? Y/N”，根據用戶需要，在鍵盤按下“Y”鍵，則重復步驟（1），進行另一數據的通訊；在鍵盤按除“Y”鍵外的任意鍵，將退出本程序。２．提高要求 能夠進行出錯處理，例如采用奇偶校驗，出錯重傳或者采用接收方回傳和發送方確認來保證發送和接收正確。 三、設計報告要求 １．設計目的和內容 ２．總體設計 ３．硬件設計：原理圖（接線圖）及簡要說明 ４．軟件設計框圖及程序清單５．設計結果和體會（包括遇到的問題及解決的方法） 四、8251A通用串行輸入/輸出接口芯片由于CPU與接口之間按并行方式傳輸，接口與外設之間按串行方式傳輸，因此，在串行接口中，必須要有“接收移位寄存器”（串→并）和“發送移位寄存器”（并→串）。能夠完成上述“串←→并”轉換功能的電路，通常稱為“通用異步收發器”（UART：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter）,典型的芯片有：Intel 8250/8251。8251A異步工作方式：如果8251A編程為異步方式，在需要發送字符時，必須首先設置TXEN和CTS#為有效狀態，TXEN(Transmitter Enable)是允許發送信號，是命令寄存器中的一位；CTS#(Clear To Send)是由外設發來的對CPU請求發送信號的響應信號。然后就開始發送過程。在發送時，每當CPU送往發送緩沖器一個字符，發送器自動為這個字符加上1個起始位，并且按照編程要求加上奇／偶校驗位以及1個、1.5個或者2個停止位。串行數據以起始位開始，接著是最低有效數據位，最高有效位的后面是奇／偶校驗位，然后是停止位。按位發送的數據是以發送時鐘TXC的下降沿同步的，也就是說這些數據總是在發送時鐘TXC的下降沿從8251A發出。數據傳輸的波特率取決于編程時指定的波特率因子，為發送器時鐘頻率的1、1/16或1/64。當波特率指定為16時，數據傳輸的波特率就是發送器時鐘頻率的1/16。CPU通過數據總線將數據送到8251A的數據輸出緩沖寄存器以后，再傳輸到發送緩沖器，經移位寄存器移位，將并行數據變為串行數據，從TxD端送往外部設備。在8251A接收字符時，命令寄存器的接收允許位RxE(Receiver Enable)必須為1。8251A通過檢測RxD引腳上的低電平來準備接收字符，在沒有字符傳送時RxD端為高電平。8251A不斷地檢測RxD引腳，從RxD端上檢測到低電平以后，便認為是串行數據的起始位，并且啟動接收控制電路中的一個計數器來進行計數，計數器的頻率等于接收器時鐘頻率。計數器是作為接收器采樣定時，當計數到相當于半個數位的傳輸時間時再次對RxD端進行采樣，如果仍為低電平，則確認該數位是一個有效的起始位。若傳輸一個字符需要16個時鐘，那么就是要在計數8個時鐘后采樣到低電平。之后，8251A每隔一個數位的傳輸時間對RxD端采樣一次，依次確定串行數據位的值。串行數據位順序進入接收移位寄存器，通過校驗并除去停止位，變成并行數據以后通過內部數據總線送入接收緩沖器，此時發出有效狀態的RxRDY信號通知CPU，通知CPU8251A已經收到一個有效的數據。一個字符對應的數據可以是5～8位。如果一個字符對應的數據不到8位，8251A會在移位轉換成并行數據的時候，自動把他們的高位補成0。 五、系統總體設計方案根據系統設計的要求，對系統設計的總體方案進行論證分析如下：1．獲取8位開關量可使用實驗臺上的8255A可編程并行接口芯片，因為只要獲取8位數據量，只需使用基本輸入和8位數據線，所以將8255A工作在方式0，PA0-PA7接實驗臺上的8位開關量。2．當使用串口進行數據傳送時，雖然同步通信速度遠遠高于異步通信，可達500kbit/s，但由于其需要有一個時鐘來實現發送端和接收端之間的同步，硬件電路復雜，通常計算機之間的通信只采用異步通信。3．由于8251A本身沒有時鐘，需要外部提供，所以本設計中使用實驗臺上的8253芯片的計數器2來實現。4：顯示和鍵盤輸入均使用DOS功能調用來實現。設計思路框圖，如下圖所示： 六、硬件設計硬件電路主要分為8位開關量數據獲取電路，串行通信數據發送電路，串行通信數據接收電路三個部分。1．8位開關量數據獲取電路該電路主要是利用8255并行接口讀取8位乒乓開關的數據。此次設計在獲取8位開關數據量時采用8255令其工作在方式0，A口輸入8位數據，CS#接實驗臺上CS1口，對應端口為280H-283H，PA0-PA7接8個開關。2．串行通信電路串行通信電路本設計中8253主要為8251充當頻率發生器，接線如下圖所示。
上傳時間： 2013-12-19
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設置復位標志位便于區分不同原因引發的復位，作為一種新技術被越來越多的新型單片機所采納。例如Philips公司的P87LPC700和 P89LPC900系列、Freescale公司（原Motorola半導體部）的MC68HC05系列和MC68HC08系列、Sunplus公司的 SPMC65系列、Microchip公司的PIC系列等，內部都設計了專門用于記錄各種復位標志的狀態寄存器。MC68HC08系列有一個復位狀態寄存器，負責記錄6種復位標志位：上電復位、引腳復位、看門狗復位、非法指令復位、非法地址復位和欠壓復位。SPMC65系列有一個系統控制寄存器，負責記錄5種復位標志位：上電復位、外部復位、看門狗復位、非法地址復位和欠壓復位。51兼容的P89LPC900系列有一個復位源寄存器，負責記錄6種復位標志位：欠壓復位、上電復位、外部復位、看門狗復位、軟件復位和UART收到間隔字符復位（主要作為進入ISP監控程序的途徑之一）。就連初學者很常用的 AT89S51/52和P89C52X2，也在其電源控制寄存器PCON中增設了一個上電標志位POF。1、 復位標志位的設置方法傳統的80C51單片機沒有設計復位標志位的記錄功能，這應該說是一種遺憾，那么能否通過一定的技術手段來彌補這個缺憾呢？這里給廣大80C51單片機用戶提供一種啟示和引導。實現復位標志位的記錄肯定需要一定的硬件電路支持，而這種電路的設計不存在固定模式。筆者利用一片MAX813L設計了一種支撐電路，如圖1所示，僅供讀者參考。
上傳時間： 2013-10-21
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基于單片機的紅外門進控制系統設計與制作:我們所做的創新實驗項目“基于單片機的紅外門控系統”已基本完成，現將其工作原理簡要說明。該系統主要分為兩大部分：一是紅外傳感器部分。二是單片機計數顯示控制部分。基本電路圖如下:其中紅外傳感器部分我們采用紅外對管實現，紅外對管平行放置，平常處于接收狀態，經比較器輸出低電平，當有人經過時，紅外線被擋住，接收管接收不到紅外線，經比較器輸出高電平。這樣，當有人經過時便會產生一個電平的跳變。單片機控制部分主要是通過外部兩個中斷判斷是否有人經過，如果有人經過，由于電平跳變的產生，進入中斷服務程序，這里我們采用了兩對紅外傳感器接到兩個外部中斷口，中斷0作為入口，實現加1操作，中斷1作為出口，實現減1操作。另外，我們通過P0口控制室內燈的亮暗，當寄存器計數值為0時，熄燈，不為0時，燈亮。顯示部分，采用兩位數碼管動態顯示，如有必要，可以很方便的擴展為四位計數。精益求精！在實驗過程中，我們走了非常多的彎路,做出來的東西根本不是自己想要的,我們本想做成室內只有一個門的進出計數，原理已清楚，即在門的兩邊放置兩對紅外對管，進出時，擋住兩對對管的順序不同，因此，可判斷是進入還是出去，從而實現加減計數，編程時，可分別在兩個中斷服務程序的入口置標志位，根據標志位判斷進出，詳細內容在程序部分。理論如此，但在實際過程中，還是發現實現不了上述功能，我們初步判定認為是程序掌握得不夠好,相信隨著自己對單片機了解的深入,應該會做出更好的 (因為我們是臨時學的單片機),程序的具體內容如下： $MOD52 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP 0100H ORG 0013H LJMP 0150H ORG 0050HMAIN: CLR A MOV 30H , A ;初始化緩存區 MOV 31H , A MOV 32H , A MOV 33H , A MOV R6 , A MOV R7 , A SETB EA SETB EX0 SETB EX1 SETB IT0 SETB IT1 SETB PX1NEXT1: ACALL HEXTOBCDD ;調用數制轉換子程序 ACALL DISPLAY ;調用顯示子程序 LJMP NEXT1 ORG 0100H ;中斷0服務程序 LCALL DELY mov 70h,#2 djnz 70h,next JBC F0,NEXT SETB F0 CLR P0.0 LCALL DELY0 SETB P0.0 MOV A , R7 ADD A , #1 MOV R7, A MOV A , R6 ADDC A , #0 MOV R6 , A CJNE R6 , #07H , NEXT CLR A MOV R6 , A MOV R7 , ANEXT: RETI ORG 0150H ;中斷1服務程序 LCALL DELY mov 70h,#2 djnz 70h,next2 JBC F0,NEXT2 SETB F0 CLR P0.0 LCALL DELY0 SETB P0.0 CLR C MOV A , R7 SUBB A , #1 MOV R7, A MOV A , R6 SUBB A , #0 MOV R6 , A CJNE R6 , #07H , NEXT2 CLR A MOV R6 , A MOV R7 , ANEXT2: RETI ORG 0200HHEXTOBCDD:MOV A , R6 ;由十六進制轉化為十進制 PUSH ACC MOV A , R7 PUSH ACC MOV A , R2 PUSH ACC CLR A MOV R3 , A MOV R4 , A MOV R5 , A MOV R2 , #10HHB3: MOV A , R7 ;將十六進制中最高位移入進位位中 RLC A MOV R7 , A MOV A , R6 RLC A MOV R6 , A MOV A , R5 ;每位數加上本身相當于將這個數乘以2 ADDC A , R5 DA A MOV R5 , A MOV A , R4 ADDC A , R4 DA A ;十進制調整 MOV R4 , A MOV A , R3 ADDC A , R3 DJNZ R2 , HB3 POP ACC MOV R2 , A POP ACC MOV R7 , A POP ACC MOV R6 , A RET ORG 0250HDISPLAY: MOV R0 , #30H MOV A , R5 ANL A , #0FH MOV @R0 , A MOV A , R5 SWAP A ANL A , #0FH INC R0 MOV @R0 , A MOV A , R4 ANL A , #0FH INC R0 MOV @R0 , A MOV A , R4 SWAP A ANL A , #0FH INC R0 MOV @R0 , A MOV R0 , #30H MOV R2 , #11111110BAGAIN: MOV A , R2 MOV P2 , A MOV A , @R0 MOV DPTR , #TAB MOVC A , @A+DPTR MOV P1 , A ACALL DELAY INC R0 MOV A , R2 RL A MOV R2 , A JB ACC.4 , AGAIN RETTAB: DB 03FH , 06H , 5BH , 4FH , 66H , 6DH , 7DH , 07H , 7FH , 6FH ;七段碼表DELY: MOV R1,#80D1: MOV R2,#100 DJNZ R2,$ DJNZ R1,D1 RET DELAY: MOV TMOD , #01H ;延時子程序 MOV TL0 , #0FEH MOV TH0 , #0FEH SETB TR0WAIT: JNB TF0 , WAIT CLR TF0 CLR TR0 RETDELY0: MOV R1, #200D3: MOV R2,#250 DJNZ R2,$ DJNZ R1,D3 RET END 該系統實際應用廣泛。可用在生產線上產品數量統計、公交車智能計數問候（需添加語音芯片）、超市內人數統計等公共場合。另外，添加串口通信部分便可實現與PC數據交換的功能。 由于，實驗簡化了，剩下不少零件和資金，所以我們又做了兩項其他的實驗。
上傳時間： 2013-12-22
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子程序庫的使用方法如下：１．將子程序庫全部內容鏈接在應用程序之后，統一編譯即可。優點是簡單方便，缺點是程序太長，大量無關子程序也包含在其中。 ２．僅將子程序庫中的有關部分內容鏈接在應用程序之后，統一編譯即可。有些子程序需要調用一些低級子程序，這些低級子程序也應該包含在內。優點是程序緊湊，缺點是需要對子程序庫進行仔細刪節。ＭＣＳ－５１ 浮點運算子程序庫及其使用說明本浮點子程序庫有三個不同層次的版本，以便適應不同的應用場合： １．小型庫（FQ51A.ASM）：只包含浮點加、減、乘、除子程序。 ２．中型庫（FQ51B.ASM）：在小型庫的基礎上再增加絕對值、倒數、比較、平方、開平方、 數制轉換等子程序。 ３．大型庫（FQ51.ASM）：包含本說明書中的全部子程序。 為便于讀者使用本程序庫，先將有關約定說明如下： １．雙字節定點操作數：用[R0]或[R1]來表示存放在由R0或R1指示的連續單元中的數 據，地址小的單元存放高字節。如果[R0]=1234H，若(R0)=30H，則(30H)=12H，(31H)=34H。 ２．二進制浮點操作數：用三個字節表示，第一個字節的最高位為數符，其余七位為 階碼（補碼形式），第二字節為尾數的高字節，第三字節為尾數的低字節，尾數用雙字節 純小數（原碼）來表示。
上傳時間： 2013-10-15
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單片機基礎知識單片機的外部結構：1、 DIP40雙列直插；2、 P0，P1，P2，P3四個8位準雙向I/O引腳；（作為I/O輸入時，要先輸出高電平）3、 電源VCC（PIN40）和地線GND（PIN20）；4、 高電平復位RESET（PIN9）；（10uF電容接VCC與RESET，即可實現上電復位）5、 內置振蕩電路，外部只要接晶體至X1（PIN18）和X0（PIN19）；（頻率為主頻的12倍）6、 程序配置EA（PIN31）接高電平VCC；（運行單片機內部ROM中的程序）7、 P3支持第二功能：RXD、TXD、INT0、INT1、T0、T1 單片機內部I/O部件：(所為學習單片機，實際上就是編程控制以下I/O部件，完成指定任務)1、 四個8位通用I/O端口，對應引腳P0、P1、P2和P3；2、 兩個16位定時計數器；（TMOD，TCON，TL0，TH0，TL1，TH1）3、 一個串行通信接口；（SCON，SBUF）4、 一個中斷控制器；（IE，IP）針對AT89C52單片機，頭文件AT89x52.h給出了SFR特殊功能寄存器所有端口的定義。教科書的160頁給出了針對MCS51系列單片機的C語言擴展變量類型。 C語言編程基礎：1、 十六進制表示字節0x5a：二進制為01011010B；0x6E為01101110。2、 如果將一個16位二進數賦給一個8位的字節變量，則自動截斷為低8位，而丟掉高8位。3、 ++var表示對變量var先增一；var—表示對變量后減一。4、 x |= 0x0f;表示為 x = x | 0x0f;5、 TMOD = ( TMOD & 0xf0 ) | 0x05;表示給變量TMOD的低四位賦值0x5，而不改變TMOD的高四位。6、 While( 1 ); 表示無限執行該語句，即死循環。語句后的分號表示空循環體，也就是{;}第一章 單片機最小應用系統：單片機最小系統的硬件原理接線圖：1、 接電源：VCC（PIN40）、GND（PIN20）。加接退耦電容0.1uF2、 接晶體：X1（PIN18）、X2（PIN19）。注意標出晶體頻率（選用12MHz），還有輔助電容30pF3、 接復位：RES（PIN9）。接上電復位電路，以及手動復位電路，分析復位工作原理4、 接配置：EA（PIN31）。說明原因。第二章 基本I/O口的應用第三章 顯示驅動第七章 串行接口應用
標簽： 單片機
上傳時間： 2013-10-30
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單片機原理及系統設計8×C552是Philips公司的8位高性能增強型單片機，是在MCS-51單片機基礎上增加了A／D、D／A、捕捉輸入／定時輸出、I2C總線接口和監視定時器（Watchdog Timer）等功能，是目前世界上最新型的8位單片機之一。8×C552和MCS-51有相同的指令系統，并在其他功能上與MCS-51完全兼容。本書仍以MCS-51為主線組織教學內容，在MCS-51的組成原理、指令系統、匯編語言程序設計、系統擴張、中斷系統和接口等方面保留了第1版的特點，同時也對8×C552的新增功能做了詳細敘述和分析，并伴以應用實例。全書共分11章，每章末尾都附有一定數量習題與思考題。本書內容自成體系、結構緊湊、前后呼應、語言通俗，因而具有一定的先進性、系統性和實用性。第1章 微型計算機基礎 1．1 微型計算機數制及其轉換 1．1．1 微型計算機的數制 1．1．2 微型計算機數制間數的轉換 1．2 微型計算機的二進制數運算 1．2．1 算術運算 1．2．2 邏輯運算 1．3 微型計算機碼制和編碼 1．3．1 微型計算機中數的表示方法 1．3．2 微型計算機的原碼、反碼和補碼 1．3．3 微型計算機的二進制編碼 1．4 微型計算機組成原理 1．4．1 微型計算機的基本結構 1．4．2 微型計算機的基本原理 1．4．3 微型計算機系統的組成 1．5 單片微型計算機概述 1．5．1 單片機的分類和發展 1．5．2 單片機的內部結構
上傳時間： 2014-01-26
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C51單片機是我們生活中最常用的系列,MCS-51系列單片機有4個并行口(P0,P1,P2,P3口),但對一個稍微復雜的應用系統來說,真正可供用戶使用的并行口,只有P1口可用,況且常常因擴展I2C和SPI的器件需占用某些P1口,迫使用戶不得不擴展并行口以滿足實際的需要。習慣上,常用的并行口接口芯片有8255、8155,這兩種芯片功能比較齊全,可以使用在相對比較復雜的系統中,但如是對一般的系統而言,這些功能往往閑置不用。那么就可以選用一些本來閑置不用的口線作為選通信號來進行并行口的擴展,這樣就能充分利用單片機有限的I/O資源,在本設計中是將P1口擴展成一個或幾個8位并行口,在每一個八位口上接入8個發光二極管做為輸出,二極管是做開關量來使用的,在這里設計了跑馬燈和流水燈程序,做到對開關量的開斷控制;配合開關量的控制筆者設計了一個共陽LED數碼管,用來顯示當前發光二極管發亮的序號,做到更加直觀的雙重控制效果,然后再將P0口通過D/A轉換器和一放大器輸出一個模擬信號,其結果可以通過示波器看出。這樣整個系統即有了數字信號輸出和模擬信號輸出,也有數碼管顯示功能,實用性能大提高了。2、 基于89C51的系統硬件設計2.1 并行口的擴展的電路設計 眾所周知,C51系列的單片機都有四個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,所以這次設計,我們就是使用閑置不用的P3口做為選能信號線來將P1口進行并行口擴展。 (1) 種方式的并行口擴展優點 連線簡單; 不占用存儲器空間; (2) 編程也方便靈活。但也有很大的缺點 并行口擴展能力有限,(如使用74LS573(74LS373)且不進行驅動處理,則最多可擴展4個同樣類型的并行輸出端口,當然還需要與之對應的四個選通信號。) 如擴展較多,選通信號占用并行口位數太多,例如欲擴展8個并行輸出端口,則需要8個選能信號,此時,僅選能信號就占用了一個8位并行口,這對在I/O端口線有限的單片機系統中,如此浪費資源的現象是不能容忍的。在本次的設計中,采用芯片74HC573(帶三態輸出的八進制透明D型鎖存器)對P1口進行了一個8位并行口的擴展,選通信號選用P3口的P3.3引腳。原理圖如圖1所示:
上傳時間： 2013-11-18
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