单片机接口设计方式

A. 单片机的串行接口有哪些种类

单片机常见的串行接口有：标准UART接口、增强型UART接口、I2C总线接口、CAN总线接口、SPI接口、USB接口等。

大部分单片机都提供了UART接口，也有部分单片机没有串行接口。在没有特别说明的情况下我们常说的串行接口，简称串口，指的就是UART。

如果系统只用一个单片机芯片时，UART接口或USB接口通常用来和计算机通信，不需要和计算机通信时可以不用。

SPI接口可用来进行ISP编程，当你没有编程器时，尽量选用带这种接口的单片机，当然SPI接口也能用来和其他外设进行高速串行通信。

I2C总线是一种两线、双向、可多主机操作的同步总线，I2C总线是一种工业标准，被广泛应用在各种电子产品中，如现在的彩色电视机就采用I2C总线进行参数的设置。具有I2C总线接口的单片机在使用AT24C01等串行EEPROM时可以简化程序设计。

B. 单片机接口电路设计

微压力传感器信号是控制器的前端，它在测试或控制系统中处于首位，对微压力传感器获取的信号能否进行准确地提取、处理是衡量一个系统可靠性的关键因素。后续接口电路主要指信号调节和转换电路，即能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号的电路。由于用集成电路工艺制造出的压力传感器往往存在：零点输出和零点温漂，灵敏度温漂，输出信号非线性，输出信号幅值低或不标准化等问题。

电桥放大电路

由于所测出的微压力传感器两端的电压信号较弱，所以电压在进行A/D 转换之前必须经过放大电路的放大（见图2）。INA118 由3 个运算放大器组成差分放大结构，内置输入过压保护，且可通过外置不同大小的电阻实现不同的增益（从1 到1 000），因而应用范围很广。图2 电桥放大电路

通过在脚1 和脚8 之间外接一电阻Rg 来实现不同的增益，该增益可从1 到1 000 不等。电阻Rg 为式中G 为增益。由于Rg 的稳定性和温度漂移对增益有影响，因此，在需要获得高精度增益的应用中对Rg 的要求也比较高，应采用高精度、低噪声的金属膜电阻。此外，高增益的电路设计中的Rg 值较小，如G=100时的Rg 值为1.02 kΩ；G=1 000 时的Rg 值为50.5Ω。

AD7715 接口电路

为了实现对微压力的实时测量，使用 16 位的AD7715 对输出电压进行采样测量，其中AD780 提供2.5V 高精度基准电压。P3.1 脚提供了AD 工作所需的时钟，P1.4 和P1.5 脚接收和发送通讯数据，P1.6 是片选信号，P1.7 接DRDY ，AT89S52 可以通过查询P1.7 的状态来判断是否可以读取AD 转换结果。A/D 接口电路如图3所示。

C. 单片机对4-20MA电流输入,接口一般怎样设计

设计方法是：将单片机测量电路看成为一个负载，它与取样电阻为并联关系，也就是会产生分流，它对测量的影响最大，相关内容可自行计算；取样电阻距测测量电路的距离越小越好且应有屏蔽防止电磁干扰（环流线圈内磁场发生变化会产生感应电动势）；取样电阻温度系数的影响、取样电阻附加电感和电容的影响（不可使用有感电阻）；取样电阻的功率涉及发白热量，以大功率为好；调零的设计。在单片机程序中，可以对线性、温度、调零进行补偿编程，以增加测量精度。具体设计还要根据你的要求进行。

D. AT89S51 单片机 ADC 接口电路设计

E. 单片机IO口是怎样扩展的

1、首先可以使用38译码器进行拓展，三个引脚的二进制输入可变成8个引脚的分别输出。

F. MCS-51单片机的串行接口有几种工作方式请简述各种方式的功能.

89系列单片机的串行通信有4种工作方式：

方式0是同步移位寄存器方式，帧格式8位，波特率固定为fosc/12。

方式1是8位异步通信方式，帧格式10位，波特率可变：T溢出率/n(n= :32或16)。

方式2是9位异步通信方式，帧格式11位，波特率固定： fosc/n(n=32 或16)。

方式3是9位异步通信方式，帧格式11位，波特率可变：T溢出率(m=32或16)。

方式1、2、3的区别主要表现在帧格式及波特率两个方面。

(6)单片机接口设计方式扩展阅读

方式0和方式2的波特率是固定的，都是由单片机时钟脉冲经相关控制电路处理后获得。其中方式0的波特率完全取决于系统时钟频率fosc的高低，不受其他因素影响；而方式2的波特率还受SMOD(PCON.7)状态控制。当SMOD=1时，为fosc/32， SMOD=0时为fosc/64。

方式1和方式3的波特率是可变的，通常使用单片机中的定时器T1工作在其方式2 (自动重装初值方式)作为波特率发生器使用，以产生所需的波特率信号。

K为定时器T1的位数，与其工作方式有关(方式0，K=13; 方式1，K=16;方式2，K=8)。 由波特率计算公式可知，方式1和方式3下波特率受fosc、SMOD、T1工作方式以及T1初值等多种因素影响。

通常是在fosc、SMOD和T1工作方式选定情况下，通过调整T1初值(即调整T1的溢出率)的方式来改变波特率。

G. 单片机设计

首先要清楚你要做一个什么样的产品，这个产品包含哪些功能，要采集哪些信号？要控制哪些设备？要走哪些通讯协议？通讯协议走什么接口？是不是要显示界面？是不是要声光提示？是不是要低功耗？清楚了这些需求以后就可以选型了。

比如说我要做一个单片机密码锁，要求：

1. 有4位数码管显示;

2. 控制一个继电器;

3. 控制一个蜂鸣器;

4. 控制五个LED灯;

5. 两个按键输入;

2 芯片选型
根据你的需求来确定所选芯片型号。如第一部分的功能需求，这5个需求都只需要用到单片机的IO口，没有用到片上资源，所以只要IO口够用就可以了。

1. 4位数码管：为了方便大家学习，这里选用74HC595来驱动，该芯片与单片机相连只需要3个IO口;

2. 控制一个继电器;这个地方主要考虑线圈电压，单片机是5V供电，所以选用5V的继电器，占用1个IO口;

3. 控制蜂鸣器：选用有源蜂鸣器，即只要给电蜂鸣器就发声，占用1个IO口;

4. 控制5个LED灯：采用灌电流的方式，占用5个IO口;

5. 两个按键输入：采用上拉电阻，按下低电平实现，占用2个IO口;

总共用了3+1+1+5+2=12个IO口;为了方便初学者，那我们就选用STC的51单片机来完成这个设计吧，所选型号为STC89C51，封装形式为DIP40，相信大家在大学里学单片机的时候老师都是用这一款教的吧。

3 硬件原理设计
芯片选型完毕之后，又有了设计思路，那就赶快把电路图画出来吧。画电路图用什么软件呢？这样的EDA工具很多，像Protel99se、DXP、Altium Designer 等，这些都是软件都是一家出的，还有Cadence、PowerPcb等。本人用的是AD09。原理图设计的内容是什么呢？设计的内容包括单片机的最小系统、还有扩展出来的功能。

4 硬件PCB设计
当原理图画完，并且检查没有错误后，就开始画PCB吧，什么是PCB？PCB就是电路板，什么是电路板，就像下图这样的：

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这是焊接之前的电路板，PCB文件设计好后，发给厂家去打样制版，做回来的就是这样的电路板。上图中的电路板用的都是直插元件。什么是直插元件，什么是贴片元件？这就设计到元器件的封装问题了。

如果大家感兴趣，我明后天把画pcb板的过程推送给大家。

5 样板焊接
什么是样板焊接？就是把电子元器件焊接在pcb板上。如果封装简单、样板数量少那完全可以自己动手焊接了，顺便也锻炼一下自己的焊接水平，对于一个搞电的人而言，一般都是从焊电路板过来的。如果搞电但不会焊接，别人会笑话你的。

6 调试程序
程序该怎么写？用什么工具写？不同的单片机有不同的编程环境，比如PIC单片机使用MPLAB编程环境，MSP430单片机使用IAR Embedded Workbench编程环境，DSP使用CCS编程环境。这里重点介绍的编程环境是Keil，Keil是目前所有编程环境中最好用的，也是支持芯片最多的，可以说Keil是目前最主流的编程环境，本人使用的是Keil的编程环境，Keil的C51版本和MDK版本都在用。

7 程序烧录
程序烧录的意思就是把写好的程序下载到单片机里，这样单片机才会按照用户编写的程序来执行命名、实现功能。程序要怎么样才能烧写到单片机中去呢？每种单片机都有各自的程序烧录接口。

H. 怎样设计电机速度传感器与单片机的接口电路

将小磁铁块固定在电机的转子上，将霍尔传感器（开关型）靠近小磁铁附近，当电机转动以后，磁铁会在一定的周期内靠近传感器一次，这样霍尔传感器将输出一个高电平，当小磁铁远离传感器时，传感器输出一个低电平；利用单片机内部定时器，计算出脉冲一个周期的时间，就可以算出电机的转速。

I. 单片机中串口的4种工作模式怎么设置

单片机内部有一个全双工的串行接口 。有两个独立的接收、发送缓冲器SBUF(属于特殊功能寄存器)可同时发送、接收数据。MCS-51单片机内部串行接口有4种工作模式。这4种模式分别是 ：模式0、模式1、模式2、模式3。串口方式0是作为同步以为寄存器使用的，你用它可以模拟SPI 作为主机。其他三个是串口，只是每次通讯的数据位数或波特率不同而已。

J. 请简述单片机系统的设计过程是怎样的

单片机应用系统设计分为硬件设计与软件设计两部分及系统调试三个部分，大致过程如下：一、硬件电路设计1、根据任务需求规划确定单片机类型及外围接口电路方案；2、根据方案设计具体电路。二、软件设计1、根据目标任务的功能需求，结合硬件电路控制方式，规划设计软件功能模块；2、将功能模块细化成流程图；3、根据流程图编写程序代码；4、将编译后的目标代码下载到实物单片机或虚拟单片机进行软件仿真调试；三、系统调试1、将初调成功的目标的代码下载到单片机目标试验板进行软硬件联调及功能验证；2、验证成功符合设计要求，就可以进入小批量测试了。