如何用單片機代替專用I/O接口芯片方法簡介

　　采用單片機設(shè)計液位監(jiān)控儀是很通用的做法。如果要測量的液位有很多路(16路以上)，每路要求能滾動顯示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，人機交互能力要強(要設(shè)置適當數(shù)量的按鍵及采用LCD顯示)，并且每路液位要求對應(yīng)2路控制輸出信號(液罐液體輸入控制和輸出控制)，配置微型打印機端口，設(shè)置聲音報警，所有這些無疑需要很多的I/O端口來支持，單憑一個單片機是辦不到的，需要擴展I/O端口。在此設(shè)計中，筆者認為采用專用I/O擴展芯片有較多的弊端，權(quán)衡利弊，選擇了用單片機來代替專用I/O接口芯片的方法。

　　1 專用 I/O芯片與單片機用作I/O芯片的對比

　?、賹Ｓ肐/O接口芯片的I/O口數(shù)量不比單片機多(筆者采用單片機型號為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)計者設(shè)定，不能超出此范圍變化，而單片機則受限制較小，使用起來較靈活;

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

　　④使用I/O擴展專用芯片就必須要熟悉它，工程技術(shù)人員一般對單片機的熟悉程度要比對它強很多，相比之下，使用它要浪費時間，再一個I/O擴展專用芯片的價格均要比單片機高，從成本核算上考慮不經(jīng)濟;

　?、輰Ｓ肐/O芯片實時性差，由于I/O擴展專用芯片僅起收發(fā)信號的作用，本身沒有加工處理信號的能力，這樣信號經(jīng)過它來回的傳遞勢必造成延遲，因而會出現(xiàn)實時性差的問題;

　　⑥使用單片機作I/O接口，便于軟硬件設(shè)計模塊化，分工清晰，給設(shè)計、調(diào)試、維護帶來極大方便;

　?、呤褂脝纹瑱C作I/O接口加強了對接口的監(jiān)管力度，減輕了主單片機的負擔。

　　2 硬件結(jié)構(gòu)及分工

　　硬件設(shè)計共分如下幾部分：單片機;A/D轉(zhuǎn)換部分;控制信號輸出部分;非易失性存儲器(作RAM擴展);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)計中：

　　①單片機選用89C52，其特點是片內(nèi)含有8KB ROM，不需片外擴展ROM;

　?、贏/D轉(zhuǎn)換器選用MC14433，其特點是轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾能力強，每秒可轉(zhuǎn)換20次左右，因為液位變化不是很快，所以可滿足監(jiān)測液位變化的需要;

　　③控制信號輸出采用單片機控制74LS373鎖存器的方式，這樣可通過增減鎖存器個數(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)的閃速存儲器(也可采用FRAM)，因89C52最多可外擴展64KB的RAM，為了保證有足夠的存儲空間可將AT29LV040A的A16、A17和A18地址線與1#單片機的某個端口連接，這樣通過控制這3個地址線的變化就可達到使用AT29LV040A的512KB空間的目的。