如何用單片機(jī)代替專用I/O接口芯片方法簡(jiǎn)介

　　采用單片機(jī)設(shè)計(jì)液位監(jiān)控儀是很通用的做法。如果要測(cè)量的液位有很多路(16路以上)，每路要求能滾動(dòng)顯示1年內(nèi)每班、每日、每月的輸入輸出總量(1日3班)，正?；蛞馔馔ｋ姅?shù)據(jù)不丟失，人機(jī)交互能力要強(qiáng)(要設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的按鍵及采用LCD顯示)，并且每路液位要求對(duì)應(yīng)2路控制輸出信號(hào)(液罐液體輸入控制和輸出控制)，配置微型打印機(jī)端口，設(shè)置聲音報(bào)警，所有這些無疑需要很多的I/O端口來支持，單憑一個(gè)單片機(jī)是辦不到的，需要擴(kuò)展I/O端口。在此設(shè)計(jì)中，筆者認(rèn)為采用專用I/O擴(kuò)展芯片有較多的弊端，權(quán)衡利弊，選擇了用單片機(jī)來代替專用I/O接口芯片的方法。

　　1 專用 I/O芯片與單片機(jī)用作I/O芯片的對(duì)比

　?、賹Ｓ肐/O接口芯片的I/O口數(shù)量不比單片機(jī)多(筆者采用單片機(jī)型號(hào)為89C52);

　　②專用I/O接口芯片使用不靈活，幾種使用方式已被芯片設(shè)計(jì)者設(shè)定，不能超出此范圍變化，而單片機(jī)則受限制較小，使用起來較靈活;

　?、蹖Ｓ肐/O接口芯片獨(dú)立性差、智能性差，無論是接收輸入信號(hào)還是輸出控制信號(hào)，I/O專用芯片對(duì)信號(hào)的輸入輸出增色不能做出決定，必須要由單片機(jī)來做決定，僅起接力或過渡信號(hào)作用，沒有監(jiān)控能力，不能獨(dú)立處理問題，而單片機(jī)則不然，可采用多種方式靈活處理問題;

　　④使用I/O擴(kuò)展專用芯片就必須要熟悉它，工程技術(shù)人員一般對(duì)單片機(jī)的熟悉程度要比對(duì)它強(qiáng)很多，相比之下，使用它要浪費(fèi)時(shí)間，再一個(gè)I/O擴(kuò)展專用芯片的價(jià)格均要比單片機(jī)高，從成本核算上考慮不經(jīng)濟(jì);

　　⑤專用I/O芯片實(shí)時(shí)性差，由于I/O擴(kuò)展專用芯片僅起收發(fā)信號(hào)的作用，本身沒有加工處理信號(hào)的能力，這樣信號(hào)經(jīng)過它來回的傳遞勢(shì)必造成延遲，因而會(huì)出現(xiàn)實(shí)時(shí)性差的問題;

　?、奘褂脝纹瑱C(jī)作I/O接口，便于軟硬件設(shè)計(jì)模塊化，分工清晰，給設(shè)計(jì)、調(diào)試、維護(hù)帶來極大方便;

　　⑦使用單片機(jī)作I/O接口加強(qiáng)了對(duì)接口的監(jiān)管力度，減輕了主單片機(jī)的負(fù)擔(dān)。

　　2 硬件結(jié)構(gòu)及分工

　　硬件設(shè)計(jì)共分如下幾部分：?jiǎn)纹瑱C(jī);A/D轉(zhuǎn)換部分;控制信號(hào)輸出部分;非易失性存儲(chǔ)器(作RAM擴(kuò)展);按鍵部分;顯示部分;打印I/O端口部分;模擬開關(guān)部分。

　　硬件設(shè)計(jì)中：

　?、賳纹瑱C(jī)選用89C52，其特點(diǎn)是片內(nèi)含有8KB ROM，不需片外擴(kuò)展ROM;

　　②A/D轉(zhuǎn)換器選用MC14433，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾能力強(qiáng)，每秒可轉(zhuǎn)換20次左右，因?yàn)橐何蛔兓皇呛芸?，所以可滿足監(jiān)測(cè)液位變化的需要;

　?、劭刂菩盘?hào)輸出采用單片機(jī)控制74LS373鎖存器的方式，這樣可通過增減鎖存器個(gè)數(shù)的方式來增減控制輸出端口數(shù)量;

　　④因每路要求能滾動(dòng)顯示1年內(nèi)每班、每日、每月的輸入輸出量總量(1日3班)，正?；蛞馔馔ｋ姅?shù)據(jù)不丟失，所以采用了AT29LV040A(512KB)的閃速存儲(chǔ)器(也可采用FRAM)，因89C52最多可外擴(kuò)展64KB的RAM，為了保證有足夠的存儲(chǔ)空間可將AT29LV040A的A16、A17和A18地址線與1#單片機(jī)的某個(gè)端口連接，這樣通過控制這3個(gè)地址線的變化就可達(dá)到使用AT29LV040A的512KB空間的目的。