汽車?yán)饶M控制主講教師：李曉艷《汽車單片機應(yīng)用技術(shù)》汽車智能技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫1、理解單片機并行端口電路結(jié)構(gòu)；2、掌握4個I/O口的特點；3、掌握蜂鳴器工作原理。知識目標(biāo)1、會對單片機I/O口進行賦值操作和讀取操作；2、能進行蜂鳴器電路設(shè)計；3、能利用單片機對蜂鳴器進行控制；4、能用單片機設(shè)計汽車?yán)饶M控制電路和程序。能力目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)初步訓(xùn)練單片機控制蜂鳴器發(fā)聲。具體要求：單片機上電，則蜂鳴器發(fā)聲。強化訓(xùn)練

模擬汽車?yán)瓤刂?。用開關(guān)控制蜂鳴器發(fā)聲，開關(guān)閉合蜂鳴器發(fā)聲，開關(guān)打開蜂鳴器不發(fā)聲。學(xué)習(xí)任務(wù)任務(wù)相關(guān)知識1、并行端口的結(jié)構(gòu)2、蜂鳴器相關(guān)知識任務(wù)相關(guān)知識1、并行端口的結(jié)構(gòu)51系列單片機有4個8位的并行I/O接口P0，P1，P2和P3，其中P0、P1、P2為準(zhǔn)雙向口接口，各接口均由鎖存器，輸出驅(qū)動器，輸入緩沖器組成。各接口編址于特殊功能寄存器中，既有字節(jié)地址又有位地址。單片機跟外部信息的交換都是通過I/O口進行的。4個I/O口都可以用做輸入/輸出口，其中P0，P2通常用于對外部存儲器的訪問，P0口作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口，分時輸出外部存儲器的低8位地址（A0～A7）和傳送8位數(shù)據(jù)（D0～D7）；P2口作為地址總線口使用，輸出高8位地址（A8～A15）。任務(wù)相關(guān)知識（1）P0口的結(jié)構(gòu)P0端口某一位的結(jié)構(gòu)如圖所示。由圖可見，P0端口由一個輸出鎖存器、一個轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX、兩個三態(tài)輸入緩沖器、輸出驅(qū)動電路和一個與門及一個非門組成?？刂菩盘朇的狀態(tài)決定轉(zhuǎn)化開關(guān)的位置。當(dāng)C=0時，開關(guān)處于圖中所示位置，P0口用作通用I/O口；當(dāng)C=1時，開關(guān)與反向器連接，P0口用作地址/數(shù)據(jù)總線。任務(wù)相關(guān)知識1)P0口用作通用I/O口當(dāng)系統(tǒng)不進行片外的ROM擴展，也不進行片外RAM擴展時，P0口用作通用I/O接口。在這種情況下，單片機內(nèi)硬件自動使C=0，MUX開關(guān)街上鎖存器的反向輸出端，與門輸出的0使輸出驅(qū)動器的上拉場效應(yīng)管T1處于截止?fàn)顟B(tài)。因此，輸出驅(qū)動級工作在需外接上拉電阻的漏極開路方式。P0口用作輸出口，CPU在執(zhí)行輸出指令時，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)在“寫鎖存器”信號的作用下由D端進入鎖存器，經(jīng)鎖存器的反向端送至場效應(yīng)管T2，再經(jīng)T2反向，在P0.X引腳出現(xiàn)的數(shù)據(jù)正好是內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)。輸出驅(qū)動級是漏極開路電路，若要驅(qū)動NMOS或其他啦電流負(fù)載時，需要外接上拉電阻（阻值一般為5—10?）。P0口中的輸出可以驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載。P0口用作輸入口時，數(shù)據(jù)可以呀讀自端口的鎖存器，也可以讀自端口的引腳。需要根據(jù)輸入操作采用的是“讀鎖存器”指令還是“讀引腳”指令來決定。任務(wù)相關(guān)知識2）P0口用作地址/數(shù)據(jù)總線當(dāng)系統(tǒng)進行片外的ROM擴展或進行片外RAM擴展時，P0口用作地址/數(shù)據(jù)總線，對外部存儲器進行訪問，分時輸出外部存儲器的低8位地址（A0~A7）和傳送8位數(shù)據(jù)（D0~D7），此時是一個真正的雙向接口。對端口寫1時，又可以做高阻抗輸入端用。P0口在應(yīng)用的過程中，需要注意以下問題：——P0口為雙功能口——地址／數(shù)據(jù)復(fù)用口和通用I/O口。——P0口作地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口時，有高電平、低電平、高阻抗三個狀態(tài)，是一真正的雙向端口，簡稱雙向口，輸出低8位地址和輸出/輸入8位數(shù)據(jù)?！狿0口作通用I/O口時，需要在片外接上拉電阻，端口不存在高阻抗（懸?。顟B(tài)，是一個準(zhǔn)雙向口。——P0口作地址數(shù)據(jù)復(fù)用口時，此時不能再作為通用口使用?！狿0口由原來的輸出變輸入使用時，應(yīng)先置鎖存器的Q端為1，方可保證引腳信息的正確讀入。任務(wù)相關(guān)知識（2）P1口的結(jié)構(gòu)P1接口是唯一的單功能接口，僅能用作通用的數(shù)據(jù)輸入/輸出接口。由圖可見，P1口由一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)輸入緩沖器和輸出驅(qū)動電路組成。P1口的每一位都可以分別定義作輸入/輸出口。由于內(nèi)部有約30?的上拉電阻，引腳不用再接上拉電阻。當(dāng)用作輸入方式時，需將“1”寫入P1口。任務(wù)相關(guān)知識（3）P2口的結(jié)構(gòu)如圖所示，P2口由一個輸出鎖存器、一個轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX、兩個三態(tài)輸入緩沖器、輸出驅(qū)動電路和一個反向器組成?？刂菩盘朇的狀態(tài)決定轉(zhuǎn)化開關(guān)的位置。當(dāng)C=0時，開關(guān)處于圖中所示位置，P2口用作通用I/O口，是一個準(zhǔn)雙向口；當(dāng)C=1時，開關(guān)與地址線相接，P2口用作地址總線，輸出高8位地址。

任務(wù)相關(guān)知識P2口在應(yīng)用的過程中，需要注意以下問題：1）作為地址輸出線時，P2口輸出高8位地址，PO口輸出低8位地址，可尋址64KB地址空間（現(xiàn)在已很少用此功能）。2）作為通用I/O口時，P2口為準(zhǔn)雙向口，功能與Pl口一樣。任務(wù)相關(guān)知識（4）P3口的結(jié)構(gòu)P3口是雙功能口，除具有數(shù)據(jù)輸入/輸出功能外，每一接口還具有特殊的第二功能。如圖所示，P3口由一個輸出鎖存器、三個輸入緩沖器（其中兩個為三態(tài)）、輸出驅(qū)動電路和一個與非門組成。當(dāng)P3口用作第一功能通用I/O口時，CPU對P3口進行字節(jié)或者位尋址，單片機內(nèi)部硬件自動將第二功能輸出線的W置1。作為輸入時，也要先向口鎖存器寫入1，使引腳處于高阻輸入狀態(tài)。P3口在作為通用I/O口時，也屬于準(zhǔn)雙向口。任務(wù)相關(guān)知識當(dāng)P3口用作第二功能使用時，CPU不對P3口進行字節(jié)或者位尋址，單片機內(nèi)部硬件自動將口鎖存器的Q端置1。這時，P3口可以作為第二功能使用。端口第二功能定義如下：P3.0，P3.1：串行通信輸入，輸出口；P3.2，P3.3：外部中斷0，1輸入；P3.4，P3.5：定時器0，1輸入；P3.6，P3.7：外部數(shù)據(jù)存儲器“寫”，“讀”選通控制輸出。P3口的應(yīng)用過程中，需要注意以下問題：P3口內(nèi)部有上拉電阻，無高阻抗輸入態(tài)，因此P3口為準(zhǔn)雙向口。P3口作為第二功能的輸出/輸入，或第一功能通用輸入使用時，均須將相應(yīng)位的鎖存器置1。實際應(yīng)用中，由于復(fù)位后P3口鎖存器自動置l，滿足第二功能所需的條件，所以不需任何設(shè)置工作，就可以進入第二功能操作。任務(wù)相關(guān)知識

蜂鳴器1、蜂鳴器簡介蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器按其結(jié)構(gòu)主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。任務(wù)相關(guān)知識電磁式蜂鳴器電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場，振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。

壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成，當(dāng)接通電源后（1.5～15V直流工作電壓），多諧振蕩器起振,輸出1.5～2.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電式蜂鳴器任務(wù)相關(guān)知識蜂鳴器按其是否帶有信號源又分為有源和無源兩種類型。有源蜂鳴器內(nèi)部含有音頻振蕩電路，只需要在其供電端加上額定直流電壓，其內(nèi)部的振蕩器就可以產(chǎn)生固定頻率的信號，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音。無源蜂鳴器內(nèi)部沒有振蕩電路,可以理解成喇叭一樣，需要在其供電端上加上高低不斷變化的2KHz-5KHz音頻方波電信號才可以驅(qū)動發(fā)出聲音。單片機使用的蜂鳴器一般為無源電磁式蜂鳴器。在單片機應(yīng)用的設(shè)計上，很多方案都會用到蜂鳴器，大部分都是使用蜂鳴器來做提示或報警，比如按鍵按下、開始工作、工作結(jié)束或是故障報警等等。由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機的I/O口是無法直接驅(qū)動的，所以要放大電路來驅(qū)動，一般使用三極管來放大電流就可以了。單片機驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲有兩種方式：一種是PWM輸出口直接驅(qū)動，另一種是利用I/O定時翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生驅(qū)動波形對蜂鳴器進行驅(qū)動。任務(wù)相關(guān)知識2、蜂鳴器驅(qū)動原理蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動它，單片機IO引腳輸出的電流較小，單片機輸出的TTL電平基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。51單片機通過一個三極管來放大驅(qū)動蜂鳴器，原理圖如圖所示。任務(wù)相關(guān)知識如圖所示，蜂鳴器的正極接VCC（＋5V）電源上面，蜂鳴器的負(fù)極接到三極管的發(fā)射極E，三極管的基級B經(jīng)過限流電阻R1后由單片機引腳控制，當(dāng)單片機引腳輸出低電平時，三極管T1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)單片機引腳輸出高電平時，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過程序控制單片機引腳的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。通過程序改變單片機引腳輸出波形的頻率，就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音調(diào)的聲音。初步訓(xùn)練初步訓(xùn)練

單片機控制蜂鳴器發(fā)聲。具體要求：單片機上電，則蜂鳴器發(fā)聲。任務(wù)分析：假設(shè)采用I/O口定時進行反轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生驅(qū)動波形對蜂鳴器進行驅(qū)動。為2500Hz的蜂鳴器的驅(qū)動，可以知道周期為400μs，這樣只需要驅(qū)動蜂鳴器的I/O口每200μs翻轉(zhuǎn)一次電平就可以產(chǎn)生一個頻率為2500Hz，占空比為1/2的方波，再通過三極管放大就可以驅(qū)動這個蜂鳴器了。將蜂鳴器驅(qū)動電路接到單片機P1.7上，用程序控制P1.7引腳上輸出頻率為2500Hz，占空比為1/2的方波，即可驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音了。初步訓(xùn)練電路圖初步訓(xùn)練程序流程圖初步訓(xùn)練操作步驟1、將單片機VCC接+5V，GND接地，EA接+5V。2、將P1.7接蜂鳴器電路。3、打開KeiluVision4軟件，根據(jù)流程圖進行編程，并調(diào)試通過，生成HEX文件。4、將生成的HEX文件下載到單片機中。5、給單片機上電，觀察蜂鳴器現(xiàn)象，并記錄在任務(wù)工單中。6、完成實訓(xùn)操作，關(guān)閉電源，拆除接線，整理歸位。7、完成任務(wù)工單中相關(guān)題目。初步訓(xùn)練參考程序ORG0000HSJMPSTARTORG0030HSTART:SETBP1.7MOVR5,#100DL1:DJNZR5,DL1;延時200μsCLRP1.7MOVR5,#100DL2:DJNZR5,DL2;延時200μsSJMPSTARTEND

強化訓(xùn)練強化訓(xùn)練模擬汽車?yán)瓤刂啤Ｓ瞄_關(guān)控制蜂鳴器發(fā)聲，開關(guān)閉合蜂鳴器發(fā)聲，開關(guān)打開蜂鳴器不發(fā)聲。任務(wù)分析：在初步訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，在P1.1引腳處接開關(guān)，當(dāng)開關(guān)閉合時，P1.1引腳為低電平，向P1.7引腳輸出輸出頻率為2500Hz，占空比為1/2的方波，即可驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音了；當(dāng)開關(guān)打開時，蜂鳴器不發(fā)聲。強化訓(xùn)練電路圖強化訓(xùn)練程序流程圖強化訓(xùn)練操作步驟1、將單片機VCC接+5V，GND接地，EA接+5V。2、將P1.7接蜂鳴器電路，P1.1接開關(guān)S1，打開電源。3、打開KeiluVision4軟件，根據(jù)流程圖進行編程，并調(diào)試通過，生成HEX文件。4、將生成的HEX文件下載到單片機中。5、關(guān)閉開關(guān)，觀察蜂鳴器現(xiàn)象，打開開關(guān)，再次觀察蜂鳴器現(xiàn)象，并記錄在任務(wù)工單中。6、完成實訓(xùn)操作，關(guān)閉電源，拆除接線，整理歸位。7、完成任務(wù)工單中相關(guān)題目。強化訓(xùn)練參考程序ORG0000HSJMPSTARTORG0030HSTART:JBP1.1MAINSETBP1.7MOVR5,#100DL1:DJNZR5,DL1;延時200μsCLRP1.7MOVR5,#100DL2:DJNZR5,DL2;延時200μsSJMPSTARTEND

訓(xùn)練習(xí)題1、51系列單片機有4個I/O口，分別是

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。2、P3口端口第二功能定義如下：P3.0，P3.1：串行通信輸入，輸出口；P3.2，