單片機介面設計方式

A. 單片機的串列介面有哪些種類

單片機常見的串列介面有：標准UART介面、增強型UART介面、I2C匯流排介面、CAN匯流排介面、SPI介面、USB介面等。

大部分單片機都提供了UART介面，也有部分單片機沒有串列介面。在沒有特別說明的情況下我們常說的串列介面，簡稱串口，指的就是UART。

如果系統只用一個單片機晶元時，UART介面或USB介面通常用來和計算機通信，不需要和計算機通信時可以不用。

SPI介面可用來進行ISP編程，當你沒有編程器時，盡量選用帶這種介面的單片機，當然SPI介面也能用來和其他外設進行高速串列通信。

I2C匯流排是一種兩線、雙向、可多主機操作的同步匯流排，I2C匯流排是一種工業標准，被廣泛應用在各種電子產品中，如現在的彩色電視機就採用I2C匯流排進行參數的設置。具有I2C匯流排介面的單片機在使用AT24C01等串列EEPROM時可以簡化程序設計。

B. 單片機介面電路設計

微壓力感測器信號是控制器的前端，它在測試或控制系統中處於首位，對微壓力感測器獲取的信號能否進行准確地提取、處理是衡量一個系統可靠性的關鍵因素。後續介面電路主要指信號調節和轉換電路，即能把感測元件輸出的電信號轉換為便於顯示、記錄、處理和控制的有用電信號的電路。由於用集成電路工藝製造出的壓力感測器往往存在：零點輸出和零點溫漂，靈敏度溫漂，輸出信號非線性，輸出信號幅值低或不標准化等問題。

電橋放大電路

由於所測出的微壓力感測器兩端的電壓信號較弱，所以電壓在進行A/D 轉換之前必須經過放大電路的放大（見圖2）。INA118 由3 個運算放大器組成差分放大結構，內置輸入過壓保護，且可通過外置不同大小的電阻實現不同的增益（從1 到1 000），因而應用范圍很廣。圖2 電橋放大電路

通過在腳1 和腳8 之間外接一電阻Rg 來實現不同的增益，該增益可從1 到1 000 不等。電阻Rg 為式中G 為增益。由於Rg 的穩定性和溫度漂移對增益有影響，因此，在需要獲得高精度增益的應用中對Rg 的要求也比較高，應採用高精度、低雜訊的金屬膜電阻。此外，高增益的電路設計中的Rg 值較小，如G=100時的Rg 值為1.02 kΩ；G=1 000 時的Rg 值為50.5Ω。

AD7715 介面電路

為了實現對微壓力的實時測量，使用 16 位的AD7715 對輸出電壓進行采樣測量，其中AD780 提供2.5V 高精度基準電壓。P3.1 腳提供了AD 工作所需的時鍾，P1.4 和P1.5 腳接收和發送通訊數據，P1.6 是片選信號，P1.7 接DRDY ，AT89S52 可以通過查詢P1.7 的狀態來判斷是否可以讀取AD 轉換結果。A/D 介面電路如圖3所示。

C. 單片機對4-20MA電流輸入,介面一般怎樣設計

設計方法是：將單片機測量電路看成為一個負載，它與取樣電阻為並聯關系，也就是會產生分流，它對測量的影響最大，相關內容可自行計算；取樣電阻距測測量電路的距離越小越好且應有屏蔽防止電磁干擾（環流線圈內磁場發生變化會產生感應電動勢）；取樣電阻溫度系數的影響、取樣電阻附加電感和電容的影響（不可使用有感電阻）；取樣電阻的功率涉及發白熱量，以大功率為好；調零的設計。在單片機程序中，可以對線性、溫度、調零進行補償編程，以增加測量精度。具體設計還要根據你的要求進行。

D. AT89S51 單片機 ADC 介面電路設計

E. 單片機IO口是怎樣擴展的

1、首先可以使用38解碼器進行拓展，三個引腳的二進制輸入可變成8個引腳的分別輸出。

F. MCS-51單片機的串列介面有幾種工作方式請簡述各種方式的功能.

89系列單片機的串列通信有4種工作方式：

方式0是同步移位寄存器方式，幀格式8位，波特率固定為fosc/12。

方式1是8位非同步通信方式，幀格式10位，波特率可變：T溢出率/n(n= :32或16)。

方式2是9位非同步通信方式，幀格式11位，波特率固定： fosc/n(n=32 或16)。

方式3是9位非同步通信方式，幀格式11位，波特率可變：T溢出率(m=32或16)。

方式1、2、3的區別主要表現在幀格式及波特率兩個方面。

(6)單片機介面設計方式擴展閱讀

方式0和方式2的波特率是固定的，都是由單片機時鍾脈沖經相關控制電路處理後獲得。其中方式0的波特率完全取決於系統時鍾頻率fosc的高低，不受其他因素影響；而方式2的波特率還受SMOD(PCON.7)狀態控制。當SMOD=1時，為fosc/32， SMOD=0時為fosc/64。

方式1和方式3的波特率是可變的，通常使用單片機中的定時器T1工作在其方式2 (自動重裝初值方式)作為波特率發生器使用，以產生所需的波特率信號。

K為定時器T1的位數，與其工作方式有關(方式0，K=13; 方式1，K=16;方式2，K=8)。 由波特率計算公式可知，方式1和方式3下波特率受fosc、SMOD、T1工作方式以及T1初值等多種因素影響。

通常是在fosc、SMOD和T1工作方式選定情況下，通過調整T1初值(即調整T1的溢出率)的方式來改變波特率。

G. 單片機設計

首先要清楚你要做一個什麼樣的產品，這個產品包含哪些功能，要採集哪些信號？要控制哪些設備？要走哪些通訊協議？通訊協議走什麼介面？是不是要顯示界面？是不是要聲光提示？是不是要低功耗？清楚了這些需求以後就可以選型了。

比如說我要做一個單片機密碼鎖，要求：

1. 有4位數碼管顯示;

2. 控制一個繼電器;

3. 控制一個蜂鳴器;

4. 控制五個LED燈;

5. 兩個按鍵輸入;

2 晶元選型
根據你的需求來確定所選晶元型號。如第一部分的功能需求，這5個需求都只需要用到單片機的IO口，沒有用到片上資源，所以只要IO口夠用就可以了。

1. 4位數碼管：為了方便大家學習，這里選用74HC595來驅動，該晶元與單片機相連只需要3個IO口;

2. 控制一個繼電器;這個地方主要考慮線圈電壓，單片機是5V供電，所以選用5V的繼電器，佔用1個IO口;

3. 控制蜂鳴器：選用有源蜂鳴器，即只要給電蜂鳴器就發聲，佔用1個IO口;

4. 控制5個LED燈：採用灌電流的方式，佔用5個IO口;

5. 兩個按鍵輸入：採用上拉電阻，按下低電平實現，佔用2個IO口;

總共用了3+1+1+5+2=12個IO口;為了方便初學者，那我們就選用STC的51單片機來完成這個設計吧，所選型號為STC89C51，封裝形式為DIP40，相信大家在大學里學單片機的時候老師都是用這一款教的吧。

3 硬體原理設計
晶元選型完畢之後，又有了設計思路，那就趕快把電路圖畫出來吧。畫電路圖用什麼軟體呢？這樣的EDA工具很多，像Protel99se、DXP、Altium Designer 等，這些都是軟體都是一家出的，還有Cadence、PowerPcb等。本人用的是AD09。原理圖設計的內容是什麼呢？設計的內容包括單片機的最小系統、還有擴展出來的功能。

4 硬體PCB設計
當原理圖畫完，並且檢查沒有錯誤後，就開始畫PCB吧，什麼是PCB？PCB就是電路板，什麼是電路板，就像下圖這樣的：

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這是焊接之前的電路板，PCB文件設計好後，發給廠家去打樣製版，做回來的就是這樣的電路板。上圖中的電路板用的都是直插元件。什麼是直插元件，什麼是貼片元件？這就設計到元器件的封裝問題了。

如果大家感興趣，我明後天把畫pcb板的過程推送給大家。

5 樣板焊接
什麼是樣板焊接？就是把電子元器件焊接在pcb板上。如果封裝簡單、樣板數量少那完全可以自己動手焊接了，順便也鍛煉一下自己的焊接水平，對於一個搞電的人而言，一般都是從焊電路板過來的。如果搞電但不會焊接，別人會笑話你的。

6 調試程序
程序該怎麼寫？用什麼工具寫？不同的單片機有不同的編程環境，比如PIC單片機使用MPLAB編程環境，MSP430單片機使用IAR Embedded Workbench編程環境，DSP使用CCS編程環境。這里重點介紹的編程環境是Keil，Keil是目前所有編程環境中最好用的，也是支持晶元最多的，可以說Keil是目前最主流的編程環境，本人使用的是Keil的編程環境，Keil的C51版本和MDK版本都在用。

7 程序燒錄
程序燒錄的意思就是把寫好的程序下載到單片機里，這樣單片機才會按照用戶編寫的程序來執行命名、實現功能。程序要怎麼樣才能燒寫到單片機中去呢？每種單片機都有各自的程序燒錄介面。

H. 怎樣設計電機速度感測器與單片機的介面電路

將小磁鐵塊固定在電機的轉子上，將霍爾感測器（開關型）靠近小磁鐵附近，當電機轉動以後，磁鐵會在一定的周期內靠近感測器一次，這樣霍爾感測器將輸出一個高電平，當小磁鐵遠離感測器時，感測器輸出一個低電平；利用單片機內部定時器，計算出脈沖一個周期的時間，就可以算出電機的轉速。

I. 單片機中串口的4種工作模式怎麼設置

單片機內部有一個全雙工的串列介面 。有兩個獨立的接收、發送緩沖器SBUF(屬於特殊功能寄存器)可同時發送、接收數據。MCS-51單片機內部串列介面有4種工作模式。這4種模式分別是 ：模式0、模式1、模式2、模式3。串口方式0是作為同步以為寄存器使用的，你用它可以模擬SPI 作為主機。其他三個是串口，只是每次通訊的數據位數或波特率不同而已。

J. 請簡述單片機系統的設計過程是怎樣的

單片機應用系統設計分為硬體設計與軟體設計兩部分及系統調試三個部分，大致過程如下：一、硬體電路設計1、根據任務需求規劃確定單片機類型及外圍介面電路方案；2、根據方案設計具體電路。二、軟體設計1、根據目標任務的功能需求，結合硬體電路控制方式，規劃設計軟體功能模塊；2、將功能模塊細化成流程圖；3、根據流程圖編寫程序代碼；4、將編譯後的目標代碼下載到實物單片機或虛擬單片機進行軟體模擬調試；三、系統調試1、將初調成功的目標的代碼下載到單片機目標試驗板進行軟硬體聯調及功能驗證；2、驗證成功符合設計要求，就可以進入小批量測試了。