單片機EM78P156的I/O口復用技巧

0 引言
大多單片機設(shè)計中都需要很多的引腳來實現(xiàn)各種各樣的輸入檢測和輸出顯示或控制功能。這在引腳數(shù)不能再增加的前提下。常常會顯得引腳數(shù)不夠。所以能否把芯片的固有資源發(fā)揮到極致，往往是決定此系統(tǒng)性價比的關(guān)鍵。本文借鑒軟件操作系統(tǒng)的分時復用原理，來把任務(wù)分成多個時間片，在不同的時間片執(zhí)行不同的任務(wù)。從而實現(xiàn)了較少I／O口的多功能控制。

1 EM78P156N單片機的主要功能

EM78P156N是臺灣義隆公司推出的8位單片機，圖1所示是該芯片的引腳排列圖。該器件的主要功能如下：

◇工作電壓：2.5～5.5 V；

◇工作溫度范圍：-40℃～85℃；

◇工作頻率在晶振模式時的范圍為：DC～20MHz(5V)、DC～8MHz(3V)和DC～4MHz(2.5V)；而在外部RC振蕩時的頻率范圍為：DC～4MHz (5V)，DC～4 MHz(3V)和DC～4MHz(2.5V)；

◇低功耗：工作在5V／4MHz時工作電流小于2mA，工作在3V／32kHz時的工作電流20μA，工作在休眠模式時的工作電流1μA；

◇帶有1K×13B程序空間；

◇具有雙向I／O口；

◇有5級堆棧深度；

◇有8個可編程上拉腳，7個可編程下拉腳，8個可編程橫漏極開路輸入腳，2個可編程R-op-tion腳。

2　硬件電路的總體設(shè)計

本設(shè)計中控制電路的MCU部分如圖2所示。圖2中的單片機采用外部RC振蕩，振蕩頻率為4MHz。其中LED1～LED6和按鍵K2、K3共用了P61～P65五個I／O口。在該電路設(shè)計時，要注意按鍵按下時不能影響LED的正常點亮，所以在I／O口與按鍵之間串了一個2kΩ的電阻，這樣即使按住按鍵不放。LED也能正常點亮。每一路LED燈的點亮須由兩個I／O口同時控制，一路置高、一路置低，使LED產(chǎn)生正向壓降才能點亮。而其余的I／O口則作為正常的輸入、輸出控制。

3 程序流程

本文以按鍵輸入、LED輸出為例，按鍵K2控制第一組LED1～3做跑馬燈變化，按鍵K3控制第二組LED4～6做跑馬燈變化，第一組與第二組燈中每次只能同時亮一個。這里的復用實際上是利用人眼的視覺暫留功能，實際LED是閃爍的，只是人眼分辨不出來而已。每組燈點亮的周期為20ms，按鍵檢測占用的時間為10μs左右，在這么短的時間內(nèi)，人眼不可能察覺到LED的變化。所以在實際電路設(shè)計中，顯示和按鍵等人機接口部分的功能最容易實現(xiàn)分時復用。點亮LED1與LED4的I／O口的工作波形如圖3所示。將按鍵檢測的值送到keybuf中，并做20 ms的延時比較檢測，主要是為了增加按鍵檢測的可靠性。其程序邏輯如圖4所示。

這里需要注意的是，在作為按鍵檢測的時候，P6.2、P6.3、P6.4必須輸出高電平，或者作為輸入口打開內(nèi)部上拉(如圖3中的P6.2)。這樣可以避免LED在這時被點亮形成鬼影，而影響整個系統(tǒng)的顯示效果。當然也可以將LED驅(qū)動換成帶三極管驅(qū)動的繼電器。但因為繼電器的吸合或斷開需要幾毫秒的響應過程，而按鍵檢測所需的10μs時間絕對不足以讓繼電器發(fā)生狀態(tài)跳變。