ht46f49e單片機(jī)外部電路和端口的體系結(jié)構(gòu)講解

通過(guò)單片機(jī)簡(jiǎn)介中單片機(jī)功能簡(jiǎn)述的學(xué)習(xí)，我們了解到單片機(jī)的核心功能可以描述為：能夠按照預(yù)先設(shè)定的功能，依次執(zhí)行某種操作。這些操作或者向外輸送某種控制信息，或者獲取某種外部信息，或者進(jìn)行某種邏輯判斷或計(jì)算。此外，單片機(jī)還具有定時(shí)器、外部中斷等功能，輔助完成復(fù)雜的控制過(guò)程。 單片機(jī)之所以能夠完成各種控制功能是和其內(nèi)部的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分不開(kāi)的。本文將以ht46f49e為例，介紹單片機(jī)外部和內(nèi)部的體系結(jié)構(gòu)。

1.電源電路

電源引腳,包括VDD和VSS，其直流工作電壓范圍為2.2~5.5V。在電路圖中約定和供電相關(guān)的符號(hào)包括： VCC：C=circuit 表示電路的意思, 即接入電路的電壓; VDD：D=device 表示器件的意思, 即器件內(nèi)部的工作電壓; VSS：S=series 表示公共連接的意思，通常指電路公共接地端電壓。

對(duì)于數(shù)字電路來(lái)說(shuō)，VCC是電路的供電電壓,VDD是芯片的工作電壓(通常單片機(jī)系統(tǒng)的Vcc也是Vdd)，VSS是接地點(diǎn);有些IC既有VDD引腳又有VCC引腳，說(shuō)明這種器件自身帶有電壓轉(zhuǎn)換功能;在場(chǎng)效應(yīng)管(或COMS器件)中，VDD為漏極，VSS為源極，VDD和VSS指的是元件引腳，而不表示供電電壓。

單片機(jī)所需的供電電壓VDD從2.5~5.5V，與其工作頻率有關(guān)。一般而言，頻率越高，消耗能量越多，因此所需的工作電壓也越高

2.振蕩電路

單片機(jī)必須通過(guò)一定的振蕩電路才能產(chǎn)生控制其工作的工作節(jié)拍。如果說(shuō)電源電路提供了單片機(jī)的血液，那么振蕩電路就是單片機(jī)的心臟。芯片的OSC1和OSC2為振蕩引腳，HT46F49E內(nèi)部設(shè)計(jì)有振蕩電路，但是需要外部元器件通過(guò)振蕩引腳配合才能工作。一般有兩種振蕩電路形式，RC振蕩模式和晶振振蕩模式。

上圖為HT46F49E兩種振蕩模式的原理圖。一般而言，RC振蕩方式，只要一個(gè)電阻和電容就可以和內(nèi)部電路配合產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘，成本低廉;但是其振蕩頻率準(zhǔn)確度不高，容易受電源、元件、溫度和濕度甚至芯片差異性和外圍電路板設(shè)計(jì)的影響，因此不適用于要求工作頻率精確和穩(wěn)定的場(chǎng)合。如果采用晶體振蕩模式工作，若系統(tǒng)時(shí)鐘大于1MHz，則圖中兩個(gè)濾波電容c1、c2和電阻Rp可以不接，這樣僅將晶振兩個(gè)管腳連接于OSC1和OSC2之間即可。電路最為簡(jiǎn)潔，而且頻率穩(wěn)定度高，因此本書(shū)后續(xù)的實(shí)驗(yàn)均選用4M晶振，采用此方式連接。

振蕩電路的振蕩頻率決定了系統(tǒng)的時(shí)鐘周期，從而決定了指令的執(zhí)行時(shí)間。盛群?jiǎn)纹瑱C(jī)的一個(gè)指令周期為4個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，例如：采用4M的晶體振蕩，那么一個(gè)指令執(zhí)行時(shí)間為1us。盛群?jiǎn)纹瑱C(jī)的大部分指令只需要一個(gè)指令周期來(lái)執(zhí)行，但是跳轉(zhuǎn)指令、調(diào)用指令、返回指令和查表指令等需要兩個(gè)指令周期來(lái)完成。還有如果涉及到程序計(jì)數(shù)器低字節(jié)寄存器PCL也需要多于一個(gè)指令周期來(lái)執(zhí)行。3.復(fù)位電路

除了振蕩電路，復(fù)位引腳也和單片機(jī)本身運(yùn)行有關(guān)。復(fù)位，就是單片機(jī)回到某種初始狀態(tài)，開(kāi)始運(yùn)行。當(dāng)給單片機(jī)的RES引腳輸入低電平并保持一定時(shí)間，單片機(jī)隨即進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，等到RES引腳重新為HIGH狀態(tài)后，單片機(jī)從初始狀態(tài)工作。本書(shū)實(shí)驗(yàn)復(fù)位電路均采用該基本復(fù)位方式連接。如果單片機(jī)系統(tǒng)工作環(huán)境有較大的干擾信號(hào)，可以采用另一種增強(qiáng)復(fù)位電路，具體連接可以參考盛群?jiǎn)纹瑱C(jī)資料手冊(cè) 。

一般而言，單片機(jī)術(shù)語(yǔ)里有所謂最小系統(tǒng)的概念，也就是讓單片機(jī)能夠工作的最小電路，包括：1.電源、2.晶振、3.復(fù)位。具備了這三項(xiàng)，單片機(jī)就具有了執(zhí)行程序的能力，可以正常運(yùn)行了!但是沒(méi)有輸入、輸出電路，此時(shí)的單片機(jī)僅具有一個(gè)聰明的大腦還沒(méi)有辦法工作。下面將介紹與輸入輸出相關(guān)的引腳，這樣單片機(jī)就能感知外部世界并指揮其它設(shè)備工作了！

46F49E具有豐富的對(duì)外控制或者輸入信息的管腳，這類引腳簡(jiǎn)稱I/O口(英文Input和Output的首字母)。為了方便記憶，它們可以分為4組：

1.PA端口

PA為雙向的I/O口(PA0~PA7)，所謂雙向就是每個(gè)口即能作為輸入信號(hào)也能輸出控制信號(hào)，但是只能由編程選擇一種功能?？刂泼總€(gè)口的控制寄存器(PAC)可以設(shè)定其功能為輸入還是輸出。PA的每一位都是獨(dú)立的個(gè)體，都可以由PAC的對(duì)應(yīng)位設(shè)置成不同的功能。