单片机外围功能电路控制的基础知识

    在《嵌入式编程之单片机的基本构成、工作原理》、《嵌入式编程之单片机的外围功能电路》和《单片机的编程语言和开发环境》，我们一起学习了单片机的硬件和编程语言以及开发环境等。本文将带大家学习单片机的外围功能电路控制的基础知识。

（SFR） Special Function Registers

　　单片机中有象箱子功能一样的地方，我们称为寄存器，用来暂存数据。寄存器的种类有程序计数器、通用寄存器、以及SFR（特殊功能寄存器）等。

　　SFR主要用来设定外围功能电路（计数器或串行端口、通用I/O等）的工作方式，确认其工作状况，并对其进行控制的。也就是说SFR并非仅仅只是用来保存数据的“箱子”。通过改变保存在“箱子”里的数据，不仅可以改变外围功能电路的动作方式，而且“箱子”里的数据也将随着外围功能电路的工作状況而改变。

控制外围功能电路的基础知识

　　下面以通用I/O为例来说明单片机对外围功能电路的控制。通用I/O具有以下功能：

　　输出功能：可以输出高电平电压或低电平电压

　　输入功能：可以读出输入到引脚的电压电平

　　首先来看输出功能的控制。图1中的引脚A是一个通用I/O。

　　如果向引脚A的寄存器（SFR）

　　写入0，则引脚A的输出电压将为低电平（0V）。

　　写入1，则引脚A的输出电压将为高电平（5V）。

　　图1：　通用I/O的输出功能

　　如果将图1的引脚A连接一个LED，就可以构成一个控制LED的电路（见图2）。此时，向寄存器（SFR）写入0则LED亮灯，输入1则LED熄灭。虽然这是一种很简单的动作，但却反映了单片机对各种外围功能电路进行控制的基本原理。利用这种功能，就可以完成象电机的ON/OFF一样的开关作用（由于通常的单片机上不能流过驱动电机运行的大电流，所以还需另行准备用FET或晶体管作成的电机驱动电路）。另外，如果使用多个通用I/O端口，就可以完成更加复杂的控制。

　　图2：通用I/O的LED控制电路

　　接下来看输入功能（图3）。

　　如果向引脚A输入低电平电压（0V），就会从寄存器（SFR）读出0。

　　如果向引脚A输入高电平电压（5V），就会从寄存器（SFR）读出1。

　　即，读取寄存器（SFR）的值，就可以判断外部电压是低电平电压还是高电平电压。

　　图3：通用I/O的输入功能

　　图4：通用IO输入功能构成的开关电路

　　使用通用I/O的输入功能构成图4所示的电路，单片机就可以判断出开关（S）的状态。

　　当开关（S）断开时，电源电压通过上拉电阻（R），连接到引脚A（相当于输入高电平电压），寄存器（SFR）将的值变为1。

　　当开关（S）关闭时，引脚A被连接到低电平电压，寄存器（SFR）的值变为0。

　　单片机通过读取引脚A的寄存器（SFR）的值，是“1”还是“0”，可以判断外部开关（S）是断开还是关闭状态。

　　图4：通用IO输入功能构成的开关电路

　　单片机上搭载了各种功能的SFR。通过程序来更改或读出这些功能寄存器的值，就可获知单片机外围电路的信息，而对外围电路进行控制。所以可以说，SFR就象是单片机的五官或者手脚。