單片機外圍功能電路控制的基礎知識

　　在《嵌入式編程之單片機的基本構成、工作原理》、《嵌入式編程之單片機的外圍功能電路》和《單片機的編程語言和開發環境》，我們一起學習了單片機的硬件和編程語言以及開發環境等。本文將帶大家學習單片機的外圍功能電路控制的基礎知識。

　　（SFR） Special Function Registers

　　單片機中有象箱子功能一樣的地方，我們稱為寄存器，用來暫存數據。寄存器的種類有程序計數器、通用寄存器、以及SFR（特殊功能寄存器）等。

　　SFR主要用來設定外圍功能電路（計數器或串行端口、通用I/O等）的工作方式，確認其工作狀況，并對其進行控制的。也就是說SFR并非僅僅只是用來保存數據的“箱子”。通過改變保存在“箱子”里的數據，不僅可以改變外圍功能電路的動作方式，而且“箱子”里的數據也將隨著外圍功能電路的工作狀況而改變。

　　控制外圍功能電路的基礎知識

　　下面以通用I/O為例來說明單片機對外圍功能電路的控制。通用I/O具有以下功能：

　　輸出功能：可以輸出高電平電壓或低電平電壓

　　輸入功能：可以讀出輸入到引腳的電壓電平

　　首先來看輸出功能的控制。圖1中的引腳A是一個通用I/O。

　　如果向引腳A的寄存器（SFR）

　　寫入0，則引腳A的輸出電壓將為低電平（0V）。

　　寫入1，則引腳A的輸出電壓將為高電平（5V）。

　　圖1：　通用I/O的輸出功能

　　如果將圖1的引腳A連接一個LED，就可以構成一個控制LED的電路（見圖2）。此時，向寄存器（SFR）寫入0則LED亮燈，輸入1則LED熄滅。雖然這是一種很簡單的動作，但卻反映了單片機對各種外圍功能電路進行控制的基本原理。利用這種功能，就可以完成象電機的ON/OFF一樣的開關作用（由于通常的單片機上不能流過驅動電機運行的大電流，所以還需另行準備用FET或晶體管作成的電機驅動電路）。另外，如果使用多個通用I/O端口，就可以完成更加復雜的控制。

　　圖2：通用I/O的LED控制電路

　　接下來看輸入功能（圖3）。

　　如果向引腳A輸入低電平電壓（0V），就會從寄存器（SFR）讀出0。

　　如果向引腳A輸入高電平電壓（5V），就會從寄存器（SFR）讀出1。

　　即，讀取寄存器（SFR）的值，就可以判斷外部電壓是低電平電壓還是高電平電壓。

　　圖3：通用I/O的輸入功能

　　圖4：通用IO輸入功能構成的開關電路

　　使用通用I/O的輸入功能構成圖4所示的電路，單片機就可以判斷出開關（S）的狀態。

　　當開關（S）斷開時，電源電壓通過上拉電阻（R），連接到引腳A（相當于輸入高電平電壓），寄存器（SFR）將的值變為1。

　　當開關（S）關閉時，引腳A被連接到低電平電壓，寄存器（SFR）的值變為0。

　　單片機通過讀取引腳A的寄存器（SFR）的值，是“1”還是“0”，可以判斷外部開關（S）是斷開還是關閉狀態。

　　圖4：通用IO輸入功能構成的開關電路

　　單片機上搭載了各種功能的SFR。通過程序來更改或讀出這些功能寄存器的值，就可獲知單片機外圍電路的信息，而對外圍電路進行控制。所以可以說，SFR就象是單片機的五官或者手腳。