集约型51系统板输出通道的改进设计

近年来，单片机结合专用集成电路和精简指令集计算机技术，发展成嵌入式处理器，适用于数据、数值分析、信号处理、智能机器人以及图像处理等高技术领域。单片机应用系统通常需要显示运行状态和运行结果，并且对处理的结果常转换为模拟信号，以驱动相应的执行机构。在许多情况下，还需要进行数字量、开关量的直接控制。这些构成单片机系统的输出通道。现在市面上最具代表性的典型机种有Intel公司的MCS-51系列、Motorola公司的MCS-6805系列及其派生的各种产品，51系列中P89C51RA2BN单片机内部有8 kB的程序存储器，引脚与普通51单片机完全兼容，容易操作使用。

1 单片机最小系统的集约设计

采用P89C51RA2BN单片机设计的最小系统电路如图1所示。

由图1中可知，单片机和外部的复位电路、振荡电路构成单片机工作的最小电路系统。在P0口加上拉电阻排，可以既用P0口作数据口也可以用作普通I／O口。跳线J6作为ISP下载时让单片机系统进入到ISP状态的硬件电路，发光二极管做为实验板的电源指示。P89C51RA2BN单片机通过P3.0和P3.1口(也就是串行口)下载程序到片内FLASH ROM，可以实现一个电路既用于下载程序也可以用来作串行口通信，非常适合嵌入式系统应用。

2 开关信号输出模块的集约设计

2.1 二极管组成的流水灯典型电路

鉴于51单片机的高电平输出驱动能力不强，不可以驱动一个发光二极管发光，而低电平输出驱动能力却比较大，各个发光二极管都是共阳接法。流水灯控制是单片机实验板开关信号输出控制的一个经典电路，可以通过灯的亮灭来观察单片机I／O口的状态。

2.2 开关信号输出控制蜂鸣器电路设计

蜂鸣器作为一个发声器件，由于其控制电压低，控制简单等原因，常用于各种电子仪器的报警信号，比如计算机主板上就有蜂鸣器提示计算机的工作状态。本实验板上的蜂鸣器采用5 V的直流蜂鸣器，可以发出响亮的鸣叫声。

2.3 开关信号输出控制继电器电路的设计

本设计的开关信号输出是用单片机控制一个继电器的动作，因为开关信号输出一个最普遍的应用就是继电器的控制。继电器选用一个通用的单刀双掷开关5 V继电器。其第1，2脚为输入线圈，第3，4脚为常开开关端，第4，5脚为常闭开关端。因为继电器的吸合电流比较大，不适合直接用单片机的I／O口驱动，所以设计中采用一个三极管9012来驱动。采用三极管的基极限流电阻，可以防止电流过大。加上一个续流二极管，可以吸收继电器线圈释放时的反向电动势。因为当继电器吸合时电流从VCC经过三极管、继电器线圈到地。继电器从吸合的状态释放时，线圈会产生一个反向的电动势，此时三极管是截止的，线圈构成回路释放能量。如果没有二极管，反向的电动势有可能会使三极管击穿损坏。另外使用一个发光二极管，用来指示继电器的状态。当继电器吸仓的时候电流从VCC经过三极管到GND，发光二极管发光。

3 显示输出的集约型改进

显示输出根据显示的种类分有液晶显示(LCD)、LED数码管显示、LED点阵显示。LED数码管显示器有显示亮度高，操作简单的特点，液晶显示器有显示内容丰富、功率低的特点。LED点阵显示则兼容2种显示器的显示亮度高和显示内容丰富的优点。

来源：现代电子技术