信息与通信单片机扩展

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,信息与通信单片机扩展,单片机扩展的根本,一、,单片机最小系统,使单片机能运行的最少器件构成的系统，就是最小系统。,无ROM芯片：8031 必须扩展ROM，复位、晶振电路有ROM芯片：89c51等，不必扩展ROM，只要有复位、晶振电路,图5.2为单片机扩展成三总线的构造图。扩展芯片与主机相连的方法同一般三总线构造的微处理机完全一样。,图,5.2,单片机的三总线结构,为了使单片机能方便地与各种扩展芯片连接，应将单片机的外部连接变为一般的微型机三总线构造形式。即地址总线、数据总线和控制总线。对MCS51系列单片机，其三总线由以下通道口的引线组成：,地址总线：由P2口提供高8位地址线A8A15，此口具有输出锁存的功能，能保存地址信息。由P0口提供低8位地址线。由于P0口是地址、数据分时使用的通道口，所以为保存地址信息，需外加地址锁存器锁存低8位的地址信息。一般都用ALE正脉冲信号的下降沿控制锁存时刻。,数据总线：由P0口提供。此口是双向、输入三态控制的通道口。,控制总线：扩展系统时常用的控制信号为地址锁存信号ALE，片外程序存储器取指信号PSEN以及数据存储器RAM和外设接口共用的读写控制信号等。,5.4 存储器扩展的编址技术,5.4.1 线选法,所谓线选法，就是直接以系统的地址作为存储芯片的片选信号，为此只需把高位地址线与存储芯片的片选信号直接连接即可。特点是简单明了，不需增加另外电路。缺点是存储空间不连续。适用于小规模单片机系统的存储器扩展。,【例5-1】现有2K*8位存储器芯片，需扩展8K*8位存储构造采用线选法进展扩展。,扩展8KB的存储器构造需2KB的存储器芯片4块。2K的存储器所用的地址线为A0A10共11根地址线和片选信号与CPU的连接如表5-1所示。,表,5-1 80C51,与存储器的线路连接,80C51,存储器,P0口经锁存器锁存形成A0A7,与A0A7相连,P2.0、P2.1、P2.2,与A8A10相连,P0口,与D0D7相连,P2.3,与存储器1的片选信号相连,P2.4,与存储器2的片选信号相连,P2.5,与存储器3的片选信号相连,P2.6,与存储器3的片选信号相连,3. 地址锁存器的原理,图 7.2 地址锁存器的引脚和接口,扩展存储器的硬件连接如下图。,图5.5 线选法连线图,这样得到四个芯片的地址分配如表,5-2,所示,表,5-2,所示,线选方式地址分配表,A,15,A,14,A,13,A,12,A,11,A,10,. A,0,地址范围,芯片1,0,0,1,1,1,1,1,1,0,0,0 . 0,1 . 1,7000H-77FFH,芯片2,0,0,1,1,1,1,0,0,1,1,0,. 0,1,. 1,6800H-6FFFH,芯片3,0,0,1,1,0,0,1,1,1,1,0,. 0,1,. 1,5800H-5FFFH,芯片4,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,0,. 0,1,. 1,3800H3FFFH,5.4.2 译码法,所谓译码法就是使用译码器对系统的高位地址进展译码，以其译码输出作为存储芯片的片选信号。这是一种最常用的存储器编址方法，能有效地利用空间，特点是存储空间连续，适用于大容量多芯片存储器扩展。,常用的译码芯片有：74LS139双24译码器和74LS13838译码器等，它们的CMOS型芯片分别是74HC139和74HC138。,74LS138,译码器,图,5.6,译码器管脚图,3-8 地址译码器：74LS138,【例5-2】现有2K*8位存储器芯片，需扩展8K*8位存储构造采用译码法进展扩展。,扩展8KB的存储器构造需2KB的存储器芯片4块。2K的存储器所用的地址线为A0A10共11根地址线和片选信号与CPU的连接如表5-5所示。,表,5-5 80C51,与存储器的线路连接,80C51,存储器,P,0,口经锁存器锁存形成A,0,A,7,与A,0,A,7,相连,P,2.0,、P,2.1,、P,2.2,与A,8,A,10,相连,P0口,与D,0,D,7,相连,P,2.4,P,2.3,译码输出与存储器的片选信号连接,0,0,与存储器1的片选信号相连,0,1,与存储器2的片选信号相连,1,0,与存储器3的片选信号相连,1,1,与存储器4的片选信号相连,P、P作为二-四译码器的译码地址，译码输出作为扩展4个存储器芯片的片选信号，P、P、P悬空。扩展连线图如下图。,图5.7 采用译码器扩展8KB存储器连线图,这样得到四个芯片的地址分配如表,5-6,所示。,表,5-6,译码方式地址分配表,P,2.7,P,2.6,P,2.5,P,2.4,P,2.3,P,2.2,. P,0,地址范围,芯片1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 . 0,1 . 1,0000H-07FFH,芯片2,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0 . 0,1 . 1,0800H-0FFFH,芯片3,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0 . 0,1 . 1,1000H-17FFH,芯片4,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,0 . 0,1 . 1,1800H1FFFH,程序存储器的扩展,我们还是本着三总线的扩展方法来讲座其扩展方法：,低8位地址那么由P0口经地址锁存器后提供,片选那么由P2口剩余局部经译码后提供。,高8位地址由P2口直接提供,。,1、地址总线,2、数据总线,数据总线直接由P0口提供,3、控制总线,19,访问片外ROM的时序,：,80C51系列单片机的CPU在访问片外ROM的一个机器周期内，信号ALE出现两次正脉冲，ROM选通信号也两次有效，这说明在一个机器周期内，CPU两次访问片外ROM，也即在一个机器周期内可以处理两个字节的指令代码，所以在80C51系列单片机指令系统中有很多单周期双字节指令。,20,三、ROM芯片及扩展方法,1、EPROM存储器及扩展,常用的EPROM芯片有2732、2764、27128、27256、27512等,。,程序存储器EPROM的扩展,程序存储器扩展使用的典型芯片,以2764作为单片机程序存储器扩展的典型芯片为例进展说明,1 2764的引线,A12A013位地址信号输入线，说明芯片的容量为8K213个单元。,D7D0 8位数据，说明芯片的每个存贮单元存放一个字节8位二进制数。, 为输入信号。当它有效低电平时，能选中该芯片，故又称为选片信号。, 为输出允许信号。当 为低电平时，芯片中的数据可由D7D0输出。, 为编程脉冲输入端。当对EPROM编程时，由此参加编程脉冲。读时 为高电平。,22,EPROM存储器扩展电路：,外部EPROM扩展电路,使用单片的EPROM扩展电路,2、使用多片的EPROM扩展电路,15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0,地址,1,1,0,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,C000H,DFFFH,1,0,1,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,A000H,BFFFH,0,1,1,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,6000H,7FFFH,数据存储器的扩展,数据存储器的扩展概述,单片机与数据存储器的连接方法和程序存储器连接方法大致一样，简述如下：,1. 地址线的连接，与程序存储器连法一样。,2. 数据线的连接，与程序存储器连法一样。,3 .控制线的连接，主要有以下控制信号：,存储器输出信号和单片机读信号相连即和P相连。,存储器写信号和单片机写信号相连即和P相连。,ALE：其连接方法与程序存储器一样。,使用时应注意，访问内部或外部数据存储器时，应分别使用MOV及MOVX指令。,外部数据存储器通常设置二个数据区：,1 低8位地址线寻址的外部数据区。此区域寻址空间为256个字节。CPU可以使用以下读写指令来访问此存贮区。,读存储器数据指令：MOVXA，R,写存储器数据指令：MOVXR，A,由于8位寻址指令占字节少，程序运行速度快，所以经常采用。,2 6位地址线寻址的外部数据区。当外部RAM容量较大，要访问RAM地址空间大于256个字节时，那么要采用如下16位寻址指令。,读存储器数据指令：MOVXA，DPTR,写存储器数据指令：MOVXDPTR，A,由于DPTR为16位的地址指针，故可寻址64KRAM字节单元,数据存储器扩展,1.低8位地址那么由P0口经地址锁存器后提供，其余局部地址由P2口直接提供。,片选那么由P2口剩余局部经译码后提供,2.数据总线直接由P0口提供。,2. RAM存储器的连接,DB,0n,AB,0N,D,0n,A,0N,AB,N+x,CS,R/ W,R/ W,微型机,存储器,存储器与微型机三总线的连接：,1)数据线,D,0n,连接数据总线,DB,0n,2)地址线,A,0N,连接地址总线低位AB,0N,。,3)片选线,CS,连接地址总线高位AB,N+x,。,4) 读写线OE、WE(R/W),连接读写控制线RD、WR。,29,数据存储器的扩展,一、RAM扩展原理,扩展RAM和扩展ROM类似，由P2口提供高8位地址，P0口分时地作为低8位地址线和8位双向数据总线。,外部RAM读时序为,：,30,外部RAM写,时序为：,31,二、RAM扩展方法,1、数据存储器,常用的数据存储器SRAM芯片有6116626462256等。,32,2、数据存储器扩展电路,2 多片数据存储器扩展,例如：用4片6116进展8KB数据存储器扩展，用译码法实现。,80C51与6116的线路连接如表5-10所示,表5-10 80C51与6116的线路连接,存储器扩展电路连接如下图。,图5.12 多片RAM扩展连线图,扩展存储器,当单片机外接芯片较多，超出总线负载能力，必须加总线驱动器。,单向驱动器74LS244用于,地址总线驱动,双向驱动器74LS245用于,数据总线驱动,3. 微型机总线扩展驱动,I/O接口扩展电路设计,一.,8255可编程并行I/O接口扩展,二.,8155可编程I/O接口扩展,三.,串行口扩展I/O接口,一.,8255可编程并行I/O接口扩展,利用TTL芯片、COMS锁存器、三态门等接口芯片把P0接,口扩展，常选用74LS273、74LS373、74LS244等芯片。,1、简单I/O接口扩展,2、8255可编程并行I/O接口扩展与电路设计,18255内部构造及引脚功能,2、接口线,PA0PA7、PB0PB7、PC0PC7共24条端线。3个口皆为锁存/缓冲存放器，A口、B口有锁存功能，C口无锁存功能。A、B、C 3口的工作方式由程序设置。,3、数据线,8255是8位芯片，有8位数据线D0D7。,数据线接于8051的P0接口，,3.控制线,控制线控制8255的读RD：、写WR、复位RESET及片选CS等。,4地址线,A1 A0 选择口,0 0 A口,0 1 B口,1 0 C口,1 1 控制口,3、方式选择及方式控制字,18255工作方式 ：方式0、方式1，方式2,2.方式选择,4、8255扩展电路及地址设置,18255地址口确定,2. 8255初始化,例如，欲设置8255的A、B、C口全为输出状态(或输出方,式)，控制字为80H。,程序(结合上图)如下：,MOV DPTR, #0003H ；8255控制口地址 DPTR,MOV A, #80H ；控制字送A,MOVX DPTR, A ；控制字写入控制存放器,对8255的3个端口的工作方式预先设置。设置控制字经控制口写入。,4、8255扩展电路及地址设置,18255地址口确定,二、,8155可编程I/O接口扩展设计,1、I/O接口线地址数据线控制线,2、8155功能及操作 18155具有3种功能： 扩展RAM、I/O接口使用、定时器使用 2状态存放器格式,可编程定时/计数器两个8位存放器组成，低8位和高6位存放计数初值，最高2位控制定时器的工作方式,3定时器使用,3、8051单片机与8155接口电路举例,三、串行口扩展IO接口,1、使用移位存放器作为锁存或输入信号的接口，可以方便地扩展并行输入、输出口。这种方法不占用片外RAM地址,2、串行口扩展并行输入口,3、串行口扩展并行输出口,谢谢！,