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单片机系统的扩展-精讲课件

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单片机系统扩展PPT课件

单片机系统扩展PPT课件
第9页/共67页
7.3.1 I/O数据的传送方式
为实现和不同外设的速度匹配，须根据不同外设选择 恰当的I/O数据传送方式。I/O数据传送方式有：同步传 送、异步传送和中断传送。
1．同步传送
又称无条件传送。当外设速度和单片机的速度相比拟 时，常采用同步传送方式，典型的同步传送是单片机和 外部数据存储器之间的数据传送。
2．查询传送
又称有条件传送（也称异步式传送）。通过查询外设
“准备好”后，再进行数据传送。优点是通用性好，硬
件 连 线 作67页效 率 不 高 。
10
3．中断传送 为提高单片机对外设的工作效率，常采用中断传送方 式，来实现I/O数据的传送。单片机只有在外设准备好后， 才中断主程序的执行，从而进入与外设数据传送的中断 服务子程序，进行数据传送。中断服务完成后又返回主 程序断点处继续执行。采用中断方式可大大提高工作效 率。
第7页/共67页
地址译码进行外部扩展举例
扩展器件 6264 8255 0832 8255
片内字节地址数 8K 4 1
第8页4 /共67页
地址编码 0000H～1FFFH 3FFCH～3FFFH
7FFFH 9FFCH～9FFFH
并行I/O端口扩展芯片
一. 8255可编程并行I/O接口扩展芯 片 二. 8155可编程并行I/O接口扩展芯 片
7.3.2 I/O接口电路 常用的外围I/O接口芯片： （1）82C55：可编程通用并行接口（3个8位I/O口）；
11
第11页/共67页
（2）81C55：可编程的IO/RAM扩展接口电路（2个8 位I/O口，1个6位I/O口，256RAM单元，1个14位的减 法计数器）。
都 可 以 和 AT 8 9 S 5 1 直 接 连 接 ， 接 口 逻 辑 简 单 。

单片机系统的扩展ppt课件

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第4 章 单片机系统的扩展
译码法又分为完全译码和部分译码两种。 (1) 完全译码。 地址译码器运用了全部地址线， 地址与存储单元 一一对应， 也就是1个存储单元只占用1个独一的地址。 (2) 部分译码。 地址译码器仅运用了部分地址线， 地址与存储单 元不是一一对应， 而是1个存储单元占用了几个地址。 1根地址线不接， 一个单元占用2(21)个地址； 2根地址 线不接， 一个单元占用4(22)个地址； 3根地址线不接， 那么占用8(23)个地址， 依此类推。
第4 章 单片机系统的扩展
图4―5 总线驱动器芯片管脚图 (a) 单向驱动器74LS244; (b) 双向驱动器74LS245
第4 章 单片机系统的扩展
P2口如外接总线驱动器， 可用单向的72LS244, 其
衔接图如图4―6(a)所示。 它的两个控制端 1 G 和2 G 均
接地， 相当于8个三态门均翻开， 数据从P2口到A8～ A15端直通， 也就是说。 此处采用74LS244纯粹是为 了添8位地址线, 此口具有输出锁 存的功能, 能保管地址信息。 由P0口提供低8位地址线。
数据总线: 由P0口提供。 此口是双向、 输入三态控 制的8位通道口。
第4 章 单片机系统的扩展
控制总线: 扩展系统时常用的控制信号为:
ALE——地址锁存信号, 用以实现对低8位地址的锁
第4 章 单片机系统的扩展
图4―6 总线驱动器的衔接图 (a) P2口外接74LS244; (b) P0口外接74LS245
第4 章 单片机系统的扩展
4.2.3 3—8译码器74LS
3—8译码器74LS为一种常用的地址译码器芯片， 其管脚图如图4―7所示。 其中， G1、G 2 A , G 2 B 个 控制端， 只需当G1为“１〞且G 2 A G ,2 B 均为“0〞 时， 译码器才干进展译码输出。 否那么译码器的8个 输出端全为高阻形状。 译码输入端与输出端之间的译 码关系如表4―2所示。

单片机应用系统扩展课件

单片机应用系统扩展课件

后，P0口又作为数据总线口
（D7～D0），对当前的地址单元
传输数据。 4
2．P2口的口线作为高位地址 P2口的全部8位口线用作系统高8位地址线，再加上地 址锁存器输出提供的低8位地址，便形成了系统的16位地址 总线，从而使单片机系统的寻址范围可达到64KB。 3．控制信号线 这些信号有的就是单片机引脚的第一功能信号，有的 则是P3口第二功能信号。其中包括： PSEN*：外部扩展的程序存储器的读选通信号； RD*和WR*：外部数据存储器和I/O接口的读、写选通 控制信号； EA*：片内、外程序存储器访问选择控制端。
单片机进行存储器扩展，实 际上就是设计单片机的三总线如 何和存储器3类信号进行连接。
A0~An
D0~D7
WE* OE* CE*
62xxx
图10-8 SRAM逻辑符号
15
对3类线要掌握以下特点： A0～An：片内地址输入线，单片机向存储器传送地址信 号。片内地址线的数量，确定了存储器芯片片内的单元数量。 地址线有n+1条，意味着存储器芯片内部有2n+1个单元，通常 用16进制表示。如6264的地址线有13条，则内部有213个单元， 即1FFFH个单元（8KB）。 D0～D7：双向三态数据线，用来 对地址线确定的存储单元输入/输出数据信号。不传输数据时， 引脚呈现高阻状态 CE*：片选信号输入线，低电平有效。只有存储器的片选 信号有效，该存储器才能进行读、写或擦除操作，否则数据 线位高阻状态。 OE*：读选通信号输入线，低电平有效。对于SRAM，直 接连接单片机的RD*信号；对于EPRON，直接连接PSEN*信 号，对于EEPROM，可以采用RD*和PSEN*相“与”的信号。 WE*：写允许信号输入线，低电平有效。对于SRAM或 EEPROM，直接连接单片机的WR*信号；EPROM不能在线写， 所以不要连接。

第7章 MCS51单片机系统扩展PPT课件

第7章 MCS51单片机系统扩展PPT课件
第7章 MCS-51单片机基本扩展举例
7.1 MCS-51核外总线概述 7.2 数据存储器XRAM 扩展技术 7.3 并行口扩展技术
简单I/O口扩展 8255可编程I/O接口芯片
7.4 A/D、D/A扩展技术 7.5 键盘、显示器接口扩展技术
1
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K15
清单：
ORG 0000H
MAIN:MOV CLR P1.0 SETB P1.0
SCON,#00H ;置串行口为工作方式0 ;置LS165于并行输入工作方式 ;置LS165于串行移位工作方式
SETB REN JNB RI,$ CLR RI
;检测串行口接收数据是否完毕，未完等待 ;接收完毕后清RI标志
22 OE 21 A10 20 CE 19 D 7 18 D 6 17 D 5 16 D 4 15 D 3
SRAM6264与51单片机扩展连接
多片数据存储器扩展
【例】 用4片6116进行8KB数据存储器扩展，用地址译码法实现。
16
3. 同时扩展ROM和RAM
（1）地址线：P0口提供地址低8位，高位地址线视RAM芯片容 量而定。
程例实1现:采将用两7个4L8S位16开5扩关展状8两0C态5个1读8入位，开并关分量74L别输S165存入于电片路内，R试A+M编5V的
30H、31H单元 。
RXD
Q
A
B
K0
C
TXD
CLK
D
E
P1.0
F S/L G
SI
H
K7
软件模拟输入数据
74LS165
Q
A
B

《单片机的系统扩展》课件

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性能提升
通过扩展存储模块，如外部闪存和RAM，提升系统的处理能力和存储容量。
常用的系统扩展模块
有许多常见的扩展模块可用于单片机系统，以满足不同的需求。
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
传感器模块
如温湿度传感器、光照传感器和加速度传感器，用于采集环境数据。
2
通信模块
如蓝牙模块、WiFi模块和无线电模块，用于与其他设备进行通信。
3
存储模块
如闪存模块和SD卡模块，用于扩展系统的存储容量。
系统扩展的实验案例
以下是几个关于单片机系统扩展的实验案例，旨在帮助学习者更好地理解和应用所学知识。
LED点阵显示实验
使用LED点阵模块和单片机搭建一 个简单的显示系统。
电机驱动实验
通过添加电机驱动模块，控制电机 的转动。
温湿度传感实验
使用温湿度传感器模块测量环境温 度和湿度。
用于与外部设备进行通信，如传感器、继电器和显示器。
3 编程环境
使用编程语言，如C语言，对单片机进行程序设计。
系统扩展的需求和意义
扩展单片机系统可以实现更多功能和应用，提高系统的灵活性和可扩展性。
功能增强
通过添加外围模块，如蓝牙通信模块和WiFi模块，增强系统的功能。
接口扩展
使用扩展模块，如ADC模块和LCD显示模块，扩展系统的输入输出接口。
《单片机的系统扩展》 PPT课件
本课件将介绍单片机系统的概述，揭示系统扩展的需求和意义，以及常用的 系统扩展模块和实验案例。
单片机系统概述
单片机是一种集成了处理器、内存和输入输出功能的微型计算机。它通过编程来控制外部设备， 实现各种应用。
1 核心芯片
通常由控制单元、运算单元和存储单元组成。

第7章 MCS51单片机系统的扩展.ppt

第7章 MCS51单片机系统的扩展.ppt
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7.1 存储器扩展基础
(3)集成RAM (iRAM)。 iRAM( Integrated RAM)，由于它 自带刷新逻辑电路，因而简化了与微处理器的连接电路，使 用它和使用SRAM一样方便。
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7.1 存储器扩展基础
7.1.3存储器扩展设计要点
存储器扩展设计时，其主要考虑的内容和设计步骤如下。 (1)确定存储器的类型和容量。根据存储器的功能要求来确
NC:空脚。
RDY/BUSY:空/忙信号指示。
E2PROM 2817A的工作方式。2817 A的各种工作方式如表
7-3所列。
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7.2 程序存储器扩展
7.2.2程序存储器的扩展
1. EPROM扩展 以扩展2764 ( 8KB)为例说明EPROM的扩展。 EPROM2764与51单片机的扩展连接图，如图7 -4所示。 由图7 -4分析可知:
7. 1息写入以后，能长期保存，不
会因电源断电而丢失。计算机在运行过程中，一般只能读出 其中的信息，不能再写入信息。只读存储器用来存放固定的 程序和数据，如微机的监控程序，汇编程序、用户程序、数 据表格等。
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7.1 存储器扩展基础
1.数据总线(DB) 数据总线宽度为8位，由P0口提供。P0口是双向、输入三
态控制的通道口。 2.地址总线(AB) 地址总线宽度为16位，由P2口提供高8位地址线，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，为了保存地址信息，需外加地址锁存器锁存低8位地址信 息。地址锁存器一般采用带三态缓冲输出的8D锁存器74 LS373，并用ALE正脉冲信号的下降沿控制锁存低8位地址信 息。

第四章单片机系统的扩展课件

第四章单片机系统的扩展课件

0
0
0
0
0
0
0
1 二极管掩膜ROM的结构
15
图中采用一个2线-4线地址译码器将两个地址码A0、A1译 成四个地址W0～W3。存储单元是由二极管组成的4×4存储矩 阵，其中1或0代码是用二极管的有无来设置的。即当译码器输 出所对应的W(字线)为高时，在线上的二极管导通，将相应的 D(位线)与W相连使D为1，无二极管的D为0。如图中所存的信 息为
存储器芯片。
编程电压（VPP=12—24V，随 不同的芯片型号而定）
（8751）
无ROM芯片：8031 必须扩展ROM； 有ROM芯片：8051等，不必扩展ROM。
使单片机能运行的最少器件构成的系统，就是最小系统。
8051、8751单片机本身就是一个最简单的最小应用系统
2
8031
锁 存 器
ROM
8031最常用的三片最小应用系统
3
二、扩展使用的三总线
地址总线：P0－低8位
17
可编程ROM（PROM）
(a) 编程前;
(b) 编程后 18
2）紫外线可擦除ROM(EPROM)
PROM的一次性编程给实际使用带来许多不便，在实际使
用中更需要可重复编程的芯片。EPROM（Erasable PROM）是
一种可擦写的PROM， 它采用了N沟道增强型浮栅MOS管作为
存储单元。用户只需用个人EPROM编程器（写入器）就可对
锁存器输出端平时总随输入端变化而变化，只有当锁存信号
(上升沿或下降沿)到达时，才将输出端的状态锁存起来，使
其不再随输入端的变化而变化。
10
2） 地址锁存器的原理（74LS373）
下降沿触发
锁存器也称为透明锁存器，指的是不锁存时输出随
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4.3.2程序存储器（EPROM）的扩展
4.3.2.1 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行说明 1． 2764的引线 2764是一块8K×8bit的EPROM芯片，其管脚图如图所示 ·A12～A013位地址信号输入线，说明芯片的容量为8K＝
213个单元。 ·D7～D0 8位数据，表明芯片的每个存贮单元存放一个
10 11 12 13 14
A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
VCC WE CE2 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
28 27
26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
ROM
RAM
6264的读写指令
4.1单片机与最小系统
地址锁存
2 ． 8031 最 小 应 用 系统
8031是片内无程 序存储器的单片机 芯片，因此，其最 小应用系统应在片 外 扩 展 EPROM 。 右图为用8031外接 程序存储器构成的 最小系统。
4.2 MCS-51扩展的基本方法
地址总线 数据总线
控制总线
4.2.1常用的扩展器件
4.3.1存储器芯片的选择方式
1、线选法 2、译码法 所谓线选法，就是直接以系统的地址为存储器 芯片的片选信号，为此只需把用到的地址线与存 储器芯片的片选端直接相连就可以了。
【例4-1】现有2K*8位存储器芯片，需扩展8K*8位存 储结构采用线选法进行扩展。 解：扩展8KB的存储器结构需2KB的存储器芯片4块。 2K的存储器所用的地址线为A0～A10共11根地址线和片 选信号与CPU的连接如表4-1所示。
显然：A13、A14、A15未参与译码，则这种工作方式称为部 分译码，否则将构成完全译码。
4-4存储器知识讲解
1. 只读存储器（ROM） （1） 掩模工艺ROM （2）可一次性编程ROM（PROM） （3）紫外线擦除可改写ROM（EPROM） （4）电擦除可改写ROM（EEPROM或E2PROM） （5）快擦写ROM（flash ROM）
（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可以使用下列读写指令来访问此存贮区。
读存储器数据指令：MOVX A ，＠Rｉ
写存储器数据指令：MOVX ＠Rｉ，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）16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，则要采用如下16位寻址指 令。
74LS139
P片2.选3、信P号2P.24.，作4 P为2.二5、B-四P2.译YY601、码P器2.7的悬译空码。地扩址展，连译线码图输如出图作5.为7所扩示展。4个存储器芯片的 P2.3 A Y2 1G Y3
P2.2 P2.1 P2.0
P0口锁存 输出
A10 CE
A9 A8
A7
|
A0 1
A10 CE
第4章小结
本章主要讲述了单片机最小系统、系统扩展的原理、常 用扩展器件、讲述了两种存储器的扩展方法、讲述了什 么是完全译码什么是不完全译码。
要求能根据地址范围进行硬件连接设计，同时在通用 I/O口扩展方法上应对简单I/O的扩展方法有所了解。
读存储器数据指令：MOVX A ，＠DPTR
写存储器数据指令：MOVX ＠DPTR ，A
由于DPTR为16位的地址指针，故可寻址64KRAM字节单元
4.3.4全地址范围的最大扩展系统
特点是：8片6264 8片2764
I/O口的扩展： 本部分应该特别注意L4.4.1，由于I/O地址与片外数据 存储器的地址采用统一编址，CPU在访问他们时均采用 MOVX指令。
74LS244为单向驱动器 74LS245为双向驱动器
4.2.1常用的扩展器件
3）74LS138 （3-8译码器）
4.3存储器的扩展
存储器的扩展包含： 1、程序存储器的扩展（ROM） 2、数据存储器的扩展（RAM）
记忆点：存储器扩展的核心问题是存储器
的编址问题。 实际就是解决芯片选择的问题。
下一讲：译码法
记忆点：编址的分类
P2.6
P2.3
P0
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
· 1 1 1 0 ×××××××××××
注：“×” 表示片内译码。“·”表示可“0”可 “1”
显然：A15未参与编址，则这种工作方式称为部分编址，否 则将构成完全编址。
1G
2G
G1
Y0
1A
二
2A
G2A
三
Y1
1B
四
2B
G2B
八
Y2
1Y0
译
2Y0
译
Y3
1Y1
码
2Y1
码
Y4
1Y2
器
2Y2
A
器
Y5
1Y3
2Y3
B
Y6
C
Y7
实例讲解译码法
例5-2】现有2K*8位存储器芯片，需扩展8K*8位 存储结 构采用译码法进行扩展。 解：扩展8KB的存储器结构需2KB的存储器芯片4 块。2K的存储器所用的地址线为A0～A10共11根 地址线和片选信号与CPU的连接如表4-2所示。
|
D7
D7
D7
D7
地址分配表
A15
A14
A13
A12
A11
0
1
1
1
0
芯片1 0
1
1
1
0
芯片2 0 0
1 1
1 1
0 0
1 1
芯片3
0 0
1 1
0 0
1 1
1 1
0 芯片4 0
0 0
1 1
1 1
1 1
A10 …. A0
0 …. 0 1 …. 1
0 …. 0 1 …. 1
0 …. 0 1 …. 1
0 …. 0 1 …. 1
A9
A8
A7 |
A0 2
A10 CE
A9
A8
A7
|
A0 3
A10 CE
A9
A8
A7
|
A0 4
4.3.2译码的分类
P2.2 P2.1 P2.0
P0
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
· · · 0 0 ×××××××××××
注：“×” 表示片内译优码点。：简“单·”表示可“0”可 “1”
1）74LS373
74LS373是一种8D锁存器，一般用于地 址锁存。
1D-8D为输入端 1Q-8Q为输出端
G：数据打入 1----0数据锁存
回顾：MCS-51地址线 为16位，其中P0口承 担低8位地址、P2口承 担高8位地址。
74LS373内部结构图
4.2.1常用的扩展器件
2）总线驱动器74LS244、74LS245
4.1MCS-51单片机的最小系统
1．片内带有程序、数据 存储器的单片机及其最
小应用系统如图4-1。
应用特点是：
（1）全部I/O口线均可 供用户使用。
（2）内部存储器容量有 限（只有4KB地址空间）。
（3）应用系统开发具有
特殊性。
图 4-1 8051、8751、AT89C51、
AT89S51最小系统图
表4-1
80C51
P0口经锁存器锁存形成 A0～A7
P2.0、P2.1、P2.2
P0口
P2.3
P2.4
P2.5
P2.6
存储器 与A0～A7相连 与A8～A10相连 与D0～D7相连
与存储器1的片选信号相连 与存储器2的片选信号相连 与存储器3的片选信号相连 与存储器3的片选信号相连
线选法扩展硬件电路图
表4-2
80C51
P0口经锁存器锁存形成 A0～A7
P2.0、P2.1、P2.2 P0口
P2.4
P2.3
0
0
0
1
1
0
1
1
存储器
与A0～A7相连 与A8～A10相连 与D0～D7相连 译码输出与存储器的片选信号连接 与存储器1的片选信号相连 与存储器2的片选信号相连 与存储器3的片选信号相连 与存储器4的片选信号相连
4-4存储器知识讲解
2. 随机存储器RAM（也叫读写存储器） （1） 双极型RAM （2） 金属氧化物（MOS）RAM
静态RAM（SRAM） 动态RAM（DRAM） 集成RAM（i RAM） 非易失性RAM（NVRAM）
存储器的主要性能指标
1. 存贮容量 2. 存取时间 3. 可靠性 4. 功耗 5. 读写次数
P2
ALE
80C51
EA
P0
PSEN
A12
高5位地址线
|
A8
地址锁存器
74LS 373
A7
低8位地址线 | 2764 A0
8位数据线
D7 |
D0
CE
OE
程序存储器的扩展举例
要求用2764芯片扩展8031的片外程序存储空间，分配的 地址范围为：0000H-3FFFH。
1）确定片数：(黑板演示） 2）分配地址范围： 3）画地址译码关系图： 4）设计译码电路 5）画硬件电路图
10 11 12 13 14
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
VCC PGM
28 27
26