=MCS-51单片机输入电路设计及应用

第２３卷第３期　２０１０年Ｏ５月　唐山学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｔａｎｇｓｈａｎ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｖｏｌ＿２３　ＮＯ．３　Ｍａｙ．２０１０　ＭＣＳ－－５　１单片机输入电路设计及应用　张瑞强　（唐山第一职业中等专业学校，河北唐山０６３０００）　中图分类号：ＴＰ３６８．２　文献标识码：Ｂ文章编号：１６７２—３４９Ｘ（２０１０）Ｏ３—００８５—０２　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＭＣＳ－－５　１　Ｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐ　Ｉｎｐｕｔ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　ＺＨＩ　Ｒｕｉ—ｑｉａｎｇ　（Ｔａｎｇｓｈａｎ　Ｆｉｒｓｔ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｓｃｈｏｏｌ，Ｔａｎｇｓｈａｎ　０６３０００，Ｃｈｉｎａ）　目前在很多计算机控制领域，已经出现了越来越多的单　以低电平动作（ａｃｔｉｖｅ　Ｌｏｗ）；另一种为以高电平动作（ａｃｔｉｖｅ　片机产品代替传统的电气控制产品，被广泛应用于监测和控　Ｈｉ）。　制系统。具有体积小、功耗低、可靠性高、抗干扰能力强、价　ｌ低电平动作的输入电路　格低、功能强等优点的单片机，其控制功能通过软件指令来　ＭＣｓ一５１单片机输入电路以采用“低电平动作　为最　实现，其硬件配置也比较容易改变。因此，一旦生产过程有　佳。低电平动作的输入电路，就是当外界所连接的开关动作　所变动，有利于产品的更新换代。单片机复位电路是容易受　时，送逻辑“０”给单片机…。最简单的连接方法如图１所示，　到噪声干扰的敏感部位，当复位端串人干扰时，大多数情况　ＳＷ可以是按钮开关，微动开关，光电开关等，电阻Ｒ一般为　下不会造成单片机的错误复位，但会引起ＣＰＵ内部的某些　１～１０　ｋｔ２。平时单片机的输入引脚经电阻器Ｒ接至５　Ｖ，因　寄存器和接口电路错误复位。因此，在设计复位电路时，既　此是逻辑“１”，当所连接的按钮开关ＳＷ闭合（导电）时，输入　要保证整个应用系统的可靠复位，又要考虑复位电路应具有　引脚被接地，所以变成逻辑“０”。平时在实验室作实验时可　较好的抗干扰能力。　以采用这种简单的电路。　单片机复位电路的干扰信号主要来自电源线、电磁感应　图２是采用光电耦合电路作为外界与单片机间的绝缘，　和传输通道。对于电磁感应的干扰信号可用“屏蔽”和正确　平时单片机的输入引脚经电阻器Ｒ接至５　Ｖ；当所连接的按　的“接地”进行解决。电源线和传输通道的干扰有时会使　钮开关ＳＷ闭合（导电）时，光电耦合器内部的ＬＥＤ发光而　ＣＰｕ或Ｉ／０接口电路中的寄存器的某些位的状态发生变　使光敏晶体管ＴＲ导电，因此使单片机的输入引脚为逻辑　化，造成系统工作失常。影响单片机系统稳定的因素大体分　“０”。此种接法的优点是万一外界电路接错（例如　连接至开　为内因和外因两部分。内因有两种情况，一种是复位电路的　关ＳＷ的电源线被误接至１１０　Ｖ或２２０　Ｖ电压），也不会烧　可靠性。另一种是振荡源的稳定性。主要由振荡源频率稳　毁单片机，目前工厂用的生产机器与单片机的连接多采用这　定度、占空比和起振时间决定，振荡源稳定度受振荡器类型、　种接法。注意：直流电源Ｖｃｃ２必须另外采用一组独立的直　电压和温度等参数影响，起振时间可由电路参数整定。外因　流电源，不可与单片机的直流电源Ｖｃｃｌ共享［２］。　也有两种情况：一种是电源内部或电源线引入产生的干扰，它　通过电源线直接传导或电容耦合到电源中产生的干扰，可通　过电源滤波，隔离等措施来衰减该类干扰；另一种是射频干　扰，它以空间电磁场的形式传递，在导体上感生出的电磁干　扰，可通过合理的布线、电磁屏蔽和器件布局衰减该类干扰。　传统电气设备采用的各种控制信号，必须转换到与单片　机输入／输出接口相匹配的数字信号。用户必须将单片机与　各种输入控制信号控制设备相连，如操作按钮、微动开关、磁　簧开关、选择开关、光电开关、温度开关、接近开关、继电器触　图１低电平输入。最简单的连接方法　点以及其他一些传感器输出的开关量等，通过输入电路转换　成单片机能够接收和处理的信号。单片机才能得知外界的　２高电平动作的输入电路　情况而做适当的处理。单片机输入电路有两种接法：一种为　高电平动作输入电路，就是当外界所连接的开关动作时，　收稿日期：２０１０—０４—１１　作者简介：张瑞强（１　９６２一），男，高级教师，从事计算机专业的教学和科研工作。　・　８６　・　唐山学院学报　第２３卷　在单片机输入端与接地端之间并联一只０．１／，Ｆ电容来吸收　干扰脉冲，或在输入端与接地端之间串联一只金属薄膜电阻　来限制流入单片机端口的峰值电流。　Ｖｃｄ＋５ｖ　圈２低电平输入。采用光电耦　送逻辑“１”给单片机。最简单的连接方法如图３所示，平时单　片机的输入引脚经电阻器Ｒ接地　，因此是逻辑“０”，当所连　图４低电平输出，采用光电耦　接的开关ＳＷ闭合（导电）时，输入引脚被接上直流５Ｖ，所以变　本文所提到的几种单片机输入电路中，图１和图３输入　成逻辑“１”。平时作实验时可以采用这种简单的接法。　电路比较简单，但容易引入干扰，没有监控ＣＰＵ运行的能　力，一般用在实验室做实验。图２和图４输入电路较复杂，　工作可靠，抗干扰能力强，一般用于生产机器与单片机的连　接。在设计单片机输入电路时，电路的结构及参数选择是至　关重要的。一旦疏忽，在较恶劣的环境中往往会使输入电路　工作不可靠，造成系统不能正常运行。在实际使用中应根据　电路板的空问、电源电压特性、系统运行现场等情况综合考　虑确定。　图３低电平输出。最简单的连接方法　参考文献：　图４是采用光电耦合电路作为外界与单片机间的绝　［１］　张志良．单片机原理与控制技术［Ｍ］．北京：机械工业　缘　］，平时单片机的输入引脚经电阻器Ｒ接地，故为逻辑　出版社，２００８：２２６—２２７．　“０”；当所连接的按钮开关ＳＷ闭合（导电）时，光电耦合器内　１－２３　徐爱钧．智能化测量控制仪表原理与设计［Ｍ］．北京：　部的ＬＥＤ发光而使光敏晶体管ＴＲ导电，因此使单片机的　北京航空航天大学出版社，２００４：２５９—２６０．　输入引脚为逻辑“１”。注意：直流电源Ｖｃｃ２必须另外采用一　Ｅ３３　高卫东，辛友顺，韩彦征．５１单片机原理与实践［Ｍ］．北　组独立的直流电源，不可与单片机的直流电源Ｖｃｃｌ共享。　京：北京航空航天大学出版社，２００８：１２～ｌ３．　３　结束语　［４］　段晨东．单片机原理与接口技术ＥＭ］．北京：清华大学　在满足单片机输人电路功能的前提下，为了提高单片机　出版社，２００８：４５—４７．　输入端抗干扰能力和输人端信号的可靠性，最简单的方案是：　（责任编校：李聪明）　（上接第８４页）　［５］　Ｒｉｔｃｈｉｎｇｓ　Ｒ　Ｔ．Ｐｕｌｓａｒ　ｓｉｎｇｌｅ　ｐｕｌｓｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｍｅａｓｕｒｅ—　ｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｐｕｌｓｅ　ｎｕｌｌｉｎｇ［Ｊ］．ＭＮＲＡＳ，１９７６，ｌ７６：２４９　参考文献：　２６３．　［１］　Ｃｒａｆｔ　Ｈ　Ｄ，Ｃｏｒｎｅｌｉａ　Ｊ　Ｍ．Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｐｕｌｓｅ　［６］　Ｅｓａｍｄｉｎ　Ａ，Ｌｙｎｅ　Ａ　Ｇ，Ｋｒａｍｅｒ　Ｍ，ｅｔ　ａ１．Ｔｈｉｒｔｅｅｎ　ｗｉｄｔｈｓ　ｆｏｒ　ＣＰ　１１３３［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，１９６８，２２０：６７６—６７８．　ｄｒｉｆｔ　ｈａｎｄｓ　ｉｎ　ＰＳＲ　ＢＯ８２６—３４［Ｊ］．ＭＮＲＡＳ，２００４，　２１８：３４１．　［２］　Ｈａｎｋｉｎｓ　Ｔ　Ｈ．Ｓｈｏｒｔ—ｔｉｍｅｓｃａｌｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　ｔＷＯ　ｐｕｌｓａｒｓ　［Ｊ］．Ａｓｔｒｏｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ，１９７２，１７７：１１．　［７］　Ｂａｃｋｅｒ　Ｄ　Ｃ．Ｐｅｃｕｌｉａｒｐｕｌｓｅ　ｂｕｒｓｔ　ｉｎ　ＰＳＲ　１２３７＋２５　［３］　Ｂａｃｋｅｒ　Ｄ　Ｃ．Ｐｕｌｓａｒ　ｎｕｌｌｉｎｇ　ｐｈｅｎｏｍｅｎａ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，　ＥＪ］．Ｎａｔｕｒｅ，１９７０，２２８：１２９７—１２９８．　１９７０，２２８：４２．　［８］　Ｗａｎｇ　Ｎ，Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ　Ｒ　Ｎ，Ｊｏｈｎｓｔｏｎ　Ｓ．Ｐｕｌｓａｒ　ｎｕｌ！ｉｎｇ　［４］　Ｂｉｇｇｓ　Ｊ　Ｄ．Ａｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｒａｄｉｏ　ｐｕｌｓａｒ　ｎｕｌｌｉｎｇ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｍｏｄｅ　ｃｈａｎｇｉｎｇ［Ｊ］．ＭＮＲＡＳ，２００７，３３７：１３８３．　［Ｊ］．ＡｐＪ，１９９２，３９４：５７４—５８０．　（责任编校：李秀荣）