51单片机的各种I/O接口电路形式及工作原理

摘要：本文讨论了如何设计和制作基于单片机控制的简单计算器，简要介绍了51单片机的各种I / O接口电路的形式和工作原理，并总结了对单片机的分析。计算器控制程序的总体思路，着重于键盘扫描程序，LED动态显示程序的编程以及软硬件联合调试的方法。

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计算器功能要求

计算器键盘上有10个“数字按钮0-9”和6个“功能按钮（+，-，*，/，=，AC）”。要求按下“数字按钮”时，必须显示相应的数值。当按下“功能按钮”时，计算器可以计算输入值并显示结果；在按下每个按钮之后，计算器可以发出“哔”的声音。

硬件电路设计

为了实现上述功能，可以使用各种电路方案。无论采用哪种形式，计算器都具有三个基本组成部分，即输入电路，输出电路和控制电路。

输入电路主要完成信息的收集。如图1所示，本文使用16键4 * 4矩阵键盘来实现它。它由位于行和列中的16个键组成，其中4条列线分别连接到单片机的P 1. 0〜P 1. 3，而4条行线分别连接到P [单片机的k0] 4〜P 1. 7。

输出电路由显示部分和发声部分组成，如图2所示。显示部分采用两位数的LED数字管动态扫描显示电路。这两个数字管是共阳极型的。笔段a〜dp连接在一起，并连接到单片机的P0端口。 P 2. 0、 P 2. 1控制；当CPU将字体代码发送到端口P0时，两个数字管接收相同的字体代码，但仅当P 2. 0或P 2. 1处于低电平时，连接到晶体管公共端的晶体管数码管将打开，相应的数码管将点亮。声音电路由蜂鸣器实现。由于人耳可以感觉到的音频范围约为20Hz〜20kHz，因此您可以使用该程序使单片机的P 2. 2输出高低变化电平，然后I / O端口线可以产生一定频率的矩形波。将此I / O端口线连接到蜂鸣器后，蜂鸣器会发出声音；由于微控制器的I / O端口线输出的电流不足以驱动蜂鸣器，因此该设备会发出声音，因此，需要在两者之间增加一个功率驱动电路，例如三极管。

控制电路根据计算器的功能要求对输入信息进行分析并实现相应的控制，这可以通过51系列单片机来实现。

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