MCS-51单片机外部并行接口扩展技术.ppt

第5章MCS-51单片机外部并行接口扩展技术,教学提示：MCS-51单片机并行接口扩展技术是单片机应用的重要部分。并行接口扩展主要包括系统扩展、键盘及显示器原理和应用、A/D及D/A转换电路的设计与实现和开关量输入/输出通道的设计。了解并行接口扩展技术的工作原理和特点，并在实际中使用它们，是单片机设计与应用的重要组成部分。,教学要求：本章介绍了单片机并行接口扩展技术的工作原理、特点及应用实例。要求掌握系统扩展方法、键盘及显示器原理、A/D和D/A转换电路的原理及扩展应用；了解常用典型并行接口器件应用，在实际中使用它们。,5.1系统总线扩展及编址技术5.2存储器扩展5.3并行口扩展5.4键盘/显示器接口扩展技术5.5模拟量I/O通道5.6开关量I/O通道5.7本章小结,第5章MCS-51单片机外部并行接口扩展技术,由于MCS-51单片机内部资源数量和种类的限制，因此在实际使用时系统常常需要由外部扩展，其中包括外部程序存储器的扩展、外部数据存储器的扩展和I/O端口的扩展以及其他功能器件的扩展等。本节介绍采用并行总线结构的单片机扩展方法及编址方法。,5.1系统总线扩展技术及编址技术,MCS-51系列单片机系统扩展主要包括存储器扩展、I/O口的扩展。存储器扩展分为程序存储器的扩展、数据存储器的扩展。扩展的能力为：程序存储器可扩展至64KB；数据存储器可扩展至64KB；I/O口的扩展。,5.1.1系统总线扩展,注意：MCS-51单片机的外部数据存储器和扩展I/O口是统一编址的，即每一个扩展的I/O口相当于外部RAM的一个存储单元，所以，对I/O端口的访问与对外部RAM的读/写操作一样。I/O接口指令：MOVX接口信号与时序：与外RAM扩展方法一样输入/输出的数据交换方式（例A/D转换器）：无条件方式；延时等待方式；查询方式；中断方式,单片机系统扩展使用的外部总线有以下三种：地址总线：P0口(A0A7)，P2口(A8A15)；数据总线：P0口(D0D7)；控制总线：控制信号(ALE、/PSEN、/EA、/WR、/RD)的具体定义见表5-1。,MCS-51系统扩展结构图,单片机扩展总线结构图,扩展时注意的问题：地址锁存器的选用：74LS373存储器空间冲突问题：外RAM（/RD、/WR）有效，由MOVX实现；外ROM（/PSEN）有效，由PC指针自动实现，由于CPU的内ROM化，使/PSEN作用弱化。编址技术问题：必须会！,地址的译码：线选法：简单，但浪费地址资源；译码法：稍复杂，但地址资源的利用率高。常用的器件有74LS138。全译码与部分译码。,5.1.2编址技术,线选法,译码法,5.2.1程序存储器的扩展5.2.2数据存储器的扩展5.2.3非易失性数据存储器的扩展（有并行E2PROM和NVRAM等，自己找资料及教材看不作要求）,5.2存储器扩展,为什么要扩展？8031片内无ROM，8051、8751、89C51等内ROM容量不够。用什么扩展？EPROM，2716（2K），2732（4K），2764（8K），27512（64K）ANA0：地址端D0D7：数据端VCC、GND：电源端/CE：片选端/OE：输出信号允许端VPP：编程电压输入端/PGM：编程控制输入线,5.2.1程序存储器的扩展,EPROM器件,EPROM器件,EPROM器件,怎样扩展？首先我们了解单片机怎样从外存中取指，取指信号操作包括ALE、/PSEN、P2和P0怎样扩展？看图。分析A.74LS373的作用；G=1，Q0Q7=D0D7G下降沿时，D0D7被锁存在Q0Q7上利用该特点，将ALE与G端相连。B./PSEN与/OE线的连接。,取指时序,ROM扩展,注意：2716、2732、27128等的扩展方法与2764类似，只是P2口与地址线连接数量有差异。ALE与/PSEN信号每MC出现两次，即1MC取指两次。单字节指令取指1MC，双字节指令取指1MC，3字节指令（DJNZ，CJNE）取指2个MC。执行MOVX时，由于需要用P2口提供外部RAM的高8位地址，因此当取出MOVX指令时，下一个机器周期/PSEN和ALE无效，此时，P2提供RAM高8位地址，/RD或/WR有效，P0输入/输出MOVX中的数据，因此MOVX需要2个MC才被执行。,为什么要扩展？8031片内只有128个字节，8032只有256个字节。片外扩展一般小于64K。用什么扩展？RAM，6116（2K），6264（8K），62256（32K）ANA0：地址端D0D7：数据端VCC、GND：电源端/CE：片选信号/OE：读信号线/WE：写信号线,5.2.2数据存储器的扩展,RAM器件,怎样扩展？首先我们了解读/写外部RAM的时序。怎样扩展？看图分析A.74LS373的作用，与扩展ROM一样，锁存低8位地址；B.高位地址线的连接决定地址单元编号，举例；C.信号线的连接/RD-/OE；/WR-/WE；P2-ANA8P0-D0D7（A7A0，经74373锁存）,读RAM时序,写RAM时序,RAM扩展,读写的执行过程：读RAM：/PSEN取指指令（ROM中）通过P0口入CPUP2P0提供RAM地址/RD有效RAM中的数据通过P0口入CPU。写RAM：/PSEN取指指令（ROM中）通过P0口入CPUP2P0提供RAM地址/WR有效CPU中的数据通过P0口入外部RAM。,共用74LS373是由于访问时分时进行共用高位地址线和数据线/低位地址线2764由/PSEN选通，6264由/RD与/WR选通，P0数据互不干扰P2具有动态功能当P2口有外部RAM地址时，又要对片外ROM取指时，原RAM地址暂时消失而出现取指的高位地址，取指结束后，原RAM地址被恢复，因此，称为动态端口。但P2口地址被指定后，不会被取指操作所破坏。,ROM+RAM扩展,ROM+RAM扩展结构示意图,地址编码举例,地址编码举例,问题：单片机执行MOVX一次，ALE信号将丢失1个脉冲，怎样捡回该脉冲，使ALE等于FOSC/6？超空间扩展大于64K字节的扩展问题双端口RAM:IDT7132（典型的应用图）双CPU系统中非易失数据存储器NVRAM:DS1230Y/AB管脚兼容、使用与SRAM一样，但有电源低写保护，自动电源切换电路等!(教材P123-P124),IDT7132引脚图,IDT7132典型应用图,并行EEPROM(E2PROM)28C16、28C17、28C64等特点：掉电保护数据，即非易失性；多缓冲结构，写入时可页写！写入时，有页加载（MOVX操作）页存储（几个毫秒）；写入时数据存储结束可通过数据查询（最高位D7编程时反向状态，编程结束后，恢复正确的数据）或忙状态判断；读出时，与普通ROM一样（方法及速度）；可作RAM使用（写入低速），也可作ROM使用！,28C64引脚图,28C64典型应用图,