单片机外设基本概念_单片机外设有哪些,外设功能是什么?

单片机外设有哪些?

单片机内部的外设一般包括:串口控制模块,SPI模块,I2C模块,A/D模块,PWM模块,CAN模块,EEPROM,比较器模块,等等,它们都集成在单片机内部,有相对应的内部控制寄存器,可通过单片机指令直接控制。

外设指的是单片机外部的外围功能模块,比如键盘控制芯片,液晶,A/D转换芯片,等等。外设可通过单片机的I/O,SPI,I2C等总线控制。

51单片机的外设实验:

实验1:外部中断0的实验

实验步骤:将一根杜邦线的一端接到P3^2口上,另一端接电源或者地

实验程序:

#include

sbit led = P1^0;

void mian(void)

{ while(1){

if(IE0){

led = 0;

}

else{

led = 1;

}

}

}

实验结果:当杜邦线另一端接电源时,led灭;当接地时,led就亮

结论:无论配置与否,51单片机的外部中断这个外设都在工作着,不可能禁止

实验2:定时器0的实验

实验程序:

#include

sbit led = P1^0;

void main(void)

{

TR0 =1;

while(1){

if(TF0 == 1){

led = 0;

}

}

}

实验结果:观察到led被点亮

结论:51单片机CPU控制定时/计数器0就靠的是TR0,当TR0为1时,工作;为0时,停止。

当溢出时,就置TF0为1;反之,就为0。

外设就是CPU之外的一种设备,它帮助CPU充分实现它的功能。

单片机的外设功能:

正如过去连载的“单片机入门”系列中所介绍的那样,对电子产品进行控制的单片机是由CPU、内存及外设功能等部分组成的(图1)。CPU根据指令(程序),执行运算、数据的读写以及进行条件判断等,而内存则用来保存该程序(记忆)。

外设功能是指为了使单片机便于使用的各种功能。例如,CPU为了与外部的传感器及开关等进行信号交换,就需要“输入/输出端口(I/O端口)”这种外设功能。

而且,将模拟输入信号转换为数字值的“A/D转换器”以及反过来将数字值转换为模拟输出信号的“D/A转换器”则是单片机对各种信号进行处理时不可或缺的外设功能。

另外,还有为了正确测量时间所用的“定时器”以及提供日期和时计的“实时时钟(RTC)”,用于进行与时间相关的处理,此外还有将并行信号(parallel signal)和串行信号(serial signal)进行互相交换的“UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter,通用异步收发器)”等,以便进行通信。

了解数字信号的输入/输出端口---“GPIO”

在“输入/输出端口(I/O端口)”中,数字信号的输入/输出端口即“GPIO(General Purpose Input/Output)”也被称为“通用I/O端口”,是一种用于数字信号输入/输出的非常方便的端口。用于将数字输出的传感器值和开关的ON/OFF值传送到单片机的输入端及通过LED来显示单片机的运算结果,以及输出用于驱动电机运行的信号等等。

GPIO被称为通用端口是其引脚既可以用于输入也可以用于输出。在早期的单片机中,引脚都被固定用于输入或输出,但是现在很多单片机中都可以自由地将其设定为输入或输出端口。假设GPIO端子有8个引脚,则可以将4个引脚用于输入,另4个引脚用于输出,也可以将1个引脚用于输入,剩下的7个引脚用于输出。

在GPIO中,为了使CPU和外部设备之间进行数据交换,要相互执行通过程序处理的数字值(0或1)与信号(电压的LOW电平或HIGH电平)的转换。下面是作为RX63N单片机的GPIO端口基础的寄存器(※1)的作用(图2)。

(※1)寄存器(Register):存在于单片机的CPU和外设功能内部中的记忆回路。用于运算和保持CPU的执行状态。由于是作为CPU及外设功能的内部回路,所以在对内存进行写入和读取时速度很快,但容量却非常小,既有可以用于各种用途的寄存器(通用寄存器),又有用于某些限定的功能和用途的特殊寄存器。

端口方向寄存器(PDR)

决定引脚方向的寄存器,也称为“方向寄存器”。

端口输入数据寄存器(PIDR)

输入时反映所使用的引脚状态的寄存器。从引脚输入LOW电平或者HIGH电平时会将之转换为0或1的值并读取该转换结果。随着引脚的变化数值也将发生变化。所以不会保持读取时的值。

端口输出数据寄存器(PODR)

此寄存器保存用作输出引脚的输出数据。将0或1的值转换为LOW电平或HIGH电平信号并从引脚输出。由于可以与内存一样保持改写前的值,所以在改写前来自引脚的输出电压也将保持不变。

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