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单片机与存储器接口电路设计

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目录 1、课程设计目的…………………………………………………………………….2 2、课程设计内容和要求 2.1、设计内容……………………………………………………………………………………….2 2.2、设计要求……………………………………………………………………………………….2 3、 设计方案………………………………………………………………………………….……2 3.1、设计思路………………………………………………………………………………………2 3、1、1 外部存储器的扩展………………………..………………………………………………..2

3、1、2静态RAM 6264扩展…………………………………………………………………………3 3、1、3地址空间的分配……………………………………………………………………………3 3.2、工作原理及硬件框图………………………………………………………………………….6

3、2、1单片机系统的工作原理…………….…………………………….………………………6 3、2、2、6264芯片引脚和内部结构……………………..….………………………………….…7 3、2、3、74LS373引脚图内部结构原理图和电路连接图…….……………………….…………9 3、2、4、74ls138芯片功能………….………...................………………………………………10 3.3、硬件电路原理图………………………………………………………………….…………11 3.4、PCB版图设计……………………………………………………………………..…………12 4、课程设计总结……………………………………………………………………………….12 5、参考文献………………………………………………………………………………………13 1

1、设计目的 1、1、掌握电子电路的一般设计方法和设计流程； 1、2、学习简单电路系统设计，掌握Protel99的使用方法； 1、3、掌握单片机、存储器的应用； 1、4、学习掌握硬件电路设计的全过程。 2、课程设计内容和要求 2、1、设计内容 对8051单片机实现外扩16KB RAM，采用两片6264作外扩RAM； 2、2、设计要求 2、2、1、学习掌握单片机及静态存储器SRAM的工作原理及应用； 2、2、2、熟练掌握应用Protel99设计原理图及制作PCB图的过程； 2、2、3、整理设计内容，编写设计说明书。 3、设计方案

3、1、设计思路 3、1、1 、外部存储器的扩展 外部数据存储器的扩展方法及时序

扩展外部RAM电路原理图

2

读外部数据RAM时序 写外部数据RAM时序 3、1、2、静态RAM 6264扩展 6264是8K×8位的静态随机存储器芯片，它采用CMOS工艺制造，单一+5V供电，额定功耗200mW，典型存取时间200ns。

3、1、3、地址空间的分配 3

地址空间的分配，实际是16位地址线的具体安排与分配，是应用系统统硬件设计中至关重要的一个问题。它与外部扩展的存储器容量及数量、功能接口芯片部件的数量等等有关，必须综合考虑，合理分配。 在外部扩展多片存储和功能部件接口芯片时，主机通过地址总线发出的地址是用来选择某一个存储单元或某一个功能部件接口芯片（或芯片中的某一个寄存器）的。要完成这一功能，必须进行两种选择：一是必须选择出指定的芯片（称之为片选）；二是必须选择出该芯片的某一个存储单元。第二种选择由地址总线来完成，现在讨论第一种选择，即选中该芯片。通常有两种片选的方法：线选法和译码法。

线选法 线选法就是将多余的地址总线（即除去存储容量所占用的地址总线外）中的某一根地址线作为选择某一片存储或某一个功能部件接口芯片的片选信号线。一定会有一些这样的地址线，否则就不存在所谓的“选片”的问题了。每一块芯片均需占用一根地址线，这种方法适用于存储容量较小，外扩芯片较少的小系统，其优点是不需地址译码器，硬件节省，成本低。缺点是外扩器件的数量有限，而且地址空间是不连续的。 例如，单片机外扩二块6264RAM，6264只有13根地址线，还有三根是多余的，这三根线就

可以用来作为片选使用，将其中的A13接第一片6264的，而A14接第二片6264的，可以分析一下两块芯片的地址。

由于芯片规定，端为0芯片就能被选中，所以第一片芯片的地址可以是 A15 A14 A13 A12„„A0 1 1 0 ׄ„„× 其中X是接于6264芯片的地址引脚上的值，可以是0也可以是1，因此，这一块芯片的地址就是从1100 0000 0000 0000~1101 1111 1111 1111，也就是C000H~DFFFH这一段空间，而第二块芯片的地址则可以是 A15 A14 A13 A12„„A0 1 0 1 ׄ„„× 即这一块芯片的地址可以是1010 0000 0000 0000~1011 1111 1111 1111，也就是A000H-BFFFH。 第一块芯片的地址也可以是从C000H-DFFFH： A15 A14 A13 A12„„A0 0 1 0 ׄ„„× 如果用0100 0000 0000 0000~0101 1111 1111 1111即4000H-5FFFH来访问第一块6264也是可以的，而第二块6264也可以用2000H-3FFFH来访问，也说是说一个芯片有多个地址与其相对应。 那么如果把第一块芯片的地址这样定： A15 A14 A13 A12„„A0

1 0 0 ׄ„„× 如果只有一块芯片，这也是没有问题的，但这里有两块芯片，如果A13为0的同时A14也为0，则必然会在选中第一块芯片时，也选中第二块芯片，这就会造成冲突，也就是说如果这样定地址的话，就人为造成了同时选中两块芯片的情况，这是不允许的。 从上面的分析中可以看出，线选法会使得一块芯片拥有多组地址，这实际上意味着这些地址空间被浪费掉了，不能够使用了。以上面例子而言，只有3根（A13、A14、A15）地址线可以用于片选，所以只能扩展3片6264芯片，也就是只能够扩展到3*8=24K的RAM空间，采用这 4

种芯片就没有办法扩展更多的RAM了。 译码法 由于线选法中一根高位地址线只能选通一个部件，每个部件占用了很多重复的地址空间，从而限制了外部扩展部件的数量。采用译码法的目的是减少各部件所占用的地址空间，以增加扩展部件的数量。译码法必须要采用译码芯片，常用的译码芯片有74LS138、74LS139等。3、2、4、中介绍了74LS138的工作原理。 在上面的例子中，系统扩展了两片6264芯片，共用去地址线13根，还有3根地址线没有用，如果用译码法，就可以把这三根地址线分别接到74LS138的译码端，如将A15接A端，A14接B端，A13接C端，然后用译码器的输出端接6264的片选端，例如用Y0接到第

一片6264，而用Y5接到第二片6264。由于系统中只有一块74LS138，所以把G1接+5V，、则接地以选中该块芯片。下面分析一下这样这法这两片6264的地址范围。 要选中第一片6264，就是要求Y0为0，查一下表，当Y0是0时，要求A、B、C均为0，因此，可以写出第一片6264的地址范围是: A B C A15 A14 A13 A12„„A0 0 0 0 ׄ„„× 即从0000 0000 0000 0000B~0001 1111 1111 1111B，也就是0000H~1FFFFH。第二片6264的片先端是接的Y5，逆查表格可以看到，要Y5等于0，就是要求A=1、B=0、C=1，同样可以写出第二片的地址范围是： A B C A15 A14 A13 A12„„A0 1 0 1 ׄ„„× 即第二片的地址范围是1010 0000 0000 0000~1011 1111 1111 1111，也就是A000H~BFFFH。 由于一块74LS138有8个输出端，这里只用了两个，所以还可以再接6个，因此，采用这种方法可以扩展的地址空间是8K×8=64K，即能够利用全部的64K空间。 如果所用的芯片是2K的，如6116，那么就只需要用到11根地址线，也就是有5根高位的地址线是空余的，这时再用74LS138进行扩展也会出现地址重叠的现象，比如，将A13，A12和A11接到一片74LS138的A，B，C三个输入端，那么第一个输出Y0对应的地址就可以是： A B C A15 A14 A13 A12 A11 A10„„A0 1 1 0 0 0 ׄ„„× 即地址范围是1100 0000 0000 0000~1100 0111 1111 1111，也就是C000H~C7FFH。 很容易想到，并非一定要规定A15 A14是1，也可以是0，所以实际上Y0对应的有四段地址，分别是0000 0000 0000 0000~0000 0111 1111 1111（0000H~07FFH）、0100 0000 0000 0000~0100 0111 1111 1111（4000H~47FFH）、8000H~87FFH和C000H~C7FFH。 同样，其余的每一个输出端也会对应4段地址，事实上，由于一片74LS138只有8个输出端，而每一个输出端接的是一片2K的芯片，所以用一片74LS138芯片只能译出2K×8即16K的地址。 在用一片74LS138不能译出所有的地址的情况下，可以使用多块74LS138进行译码，利用该芯片的片选端进行控制，例如在这个系统中可以扩展两块74LS138芯片，把A15（P2.7）接第一块74LS138的G1端，把A14（P2.6）接第二块74LS138的G1端，这样一共就有16个输出端

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单片机课程设计

单片机课程设计

单片机课程设计《机器人入门》2021年亚太大学生机器人大赛——胜利鼓乐课程名称：单片机课程设计系部：自控系则专业班级：计算机控制20931学生姓名：陆小祥一、总体方案：1.工作原理:本设计使用stc89c52rc单片机做为本系统的掌控模块。

单片机可以把由ds18b20、ds1302、at24c02中的数据利用软件去展开处置，从而把数据传输至表明模块，同时实现温度、日历和闹铃的表明。

以lcd液晶显示器为表明模块，把单片机响起的数据表明出，并且表明多样化。

在表明电路中，主要依靠按键去同时实现各种表明建议的挑选与转换。

2.总体设计:设计总体框架图例如图二、系统硬件设计（单元电路设计及分析）：1.stc89c52rc单片机最轻系统：最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。

图2为stc89c52rc单片机的最小系统。

图2最轻系统电路图2.温度测量模块:温度测量传感器使用dallas公司ds18b20的单总线数字化温度传感器，测温范围为-55℃~125℃，可编程为9十一位~12十一位a/d切换精度，测温分辨率达至0.0625℃，使用真菌电源工作方式，cpu只需一根口线便能够与ds18b20通信，挤占cpu口线太少，可以节省大量引线和逻辑电路。

USB电路例如图3右图。

图3ds18b20测量电路3.时钟模块:时钟模块采用ds1302芯片，ds1302是dallas公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31字节静态ram通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路提供秒分时日日期月年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过am/pm指示决定采用24或12小时格式ds1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线：rst复位、i/o数据线、sclk串行时钟。

时钟/ram的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。

ds1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mw，其接线电路如图4所示：图4时钟电路4.存储器模块:图5at24c02存储器电路5.lcd液晶显示模块:lcd液晶显示模块使用lcd1602型号，具备很低的功耗，正常工作时电流仅2.0ma/5.0v。

《单片机原理与应用及上机指导》第7章：80C51单片机系统扩展

《单片机原理与应用及上机指导》第7章：80C51单片机系统扩展



表7.4 常用SRAM芯片的主要性能

表7.6 80C51与6264的线路连接

7.2 并行I/O扩展


MCS-51系列单片机共有4个并行I/O口，分别是P0、P1、 P2和P3。其中P0口一般作地址线的低8位和数据线使用； P2口作地址线的高8位使用；P3口是一个双功能口，其第 二功能是一些很重要的控制信号，所以P3一般使用其第二 功能。这样供用户使用的I/O口就只剩下P1口了。另外，这 些I/O口没有状态寄存和命令寄存的功能，所以难以满足复 杂的I/O操作要求。因此，在大部分MCS-5l单片机应用系 统的设计中都不可避免地要进行I/O口的扩展。 7.2.1 并行I/O扩展原理 7.2.2 常用的并行I/O扩展芯片

线选法

若系统只扩展少量的RAM和I/O口芯片，可采用线选法。 线选法是把单片机高位地址分别与要扩展芯片的片选端相连，控制选 择各条线的电路以达到选片目的，其优点是接线简单，适用于扩展芯 片较少的场合，缺点是芯片的地址不连续，地址空间的利用率低。
图7.7 片外RAM的读时序

图7.8 片外RAM的写时序

4．数据存储器芯片及扩展电路


(1) 数据存储器 数据存储器扩展常使用随机存储器芯片，用得较多的是 Intel公司的6116(容量为2KB)和6264(容量为8KB)， 其性能 如表7.4所示。 (2) 数据存储器扩展电路 80C51与6264的连接 如表7.6所示。

全地址译码法

利用译码器对系统地址总线中未被外扩芯片用到的高位地址线进行译 码，以译码器的输出作为外围芯片的片选信号。常用的译码器有 74LS139、74LS138、74LS154等。优点是存储器的每个存储单元只 有唯一的一个系统空间地址，不存在地址重叠现象；对存储空间的使 用是连续的，能有效地利用系统的存储空间。缺点是所需地址译码电 路较多，全地址译码法是单片机应用系统设计中经常采用的方法 。
单片机与接口技术课程设计题目(1)

单片机与接口技术课程设计题目(1)

心之所向，所向披靡单片机与接口技术课程设计题目1、基于单片机的电子秒表本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，一个电源开关，两个按键，三位数码管显示，打开电源开关后显示8，每秒循环左移一位，即□□8—>□8□—>8□□—>□□8—>…，按A键开始计时，实时显示所经历的时间，按B键停止计时并显示从开始到当前时刻的时间，要求精确到0.1秒，量程为0～99.9秒。

要求按键输入采用中断方式，按键A接INT0，按键B接INT1。

2、智能电动百叶窗本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，一个电源开关，用一台直流电机控制百叶窗叶片的旋转（正转/反转），用一个光敏电阻传感器测量室内光强度，并用两位数码管显示测量结果，设置三个按键：手动/自动切换、手动正转和手动反转，用一个发光二极管显示手动/自动状态，自动状态时二极管亮。

设置两个极限位置保护行程开关，用于保护百叶窗叶片：当正转到极限位置压下行程开关时，电机停止正转，但还可以反转；当反转到极限位置压下行程开关时，电机停止反转，但还可以正转。

按键输入采用中断方式，按键中断请求信号接INT0.单片机根据设定光强S1和S2（S2 > S1）和实测光强P控制电机M的动作：当P<=S1时，控制M正转以增加进光量；当P>S2时，控制M反转以减少进光量；当S1<P<=S2时，M停转。

3、智能温控器本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，一个电源开关，两个控制温度设定按键（增大 / 减小），四位数码管分别显示设定温度和实际温度，量程为0～99度，打开电源开关后设定温度值初始化为26度。

按键输入采用中断方式，两个按键分别接INT0和INT1.采用铂电阻（Pt100）温度传感器进行温度测量，模数转换采用ADC0809.单片机根据设定温度S和实测温度P控制继电器R的动作，死区设为2度：当P<=S-1时，控制R接通电加热回路；当P>S+1时，控制R断开电加热回路；当S-1<P<=S+1时，R保持原状态不变。

8031单片机实现电阻炉温度的控制 -接口电路设计

8031单片机实现电阻炉温度的控制 -接口电路设计

摘要本文用8031单片机实现电阻炉温度的控制，重点介绍接口电路的设计。

电阻炉是一类使用非常广泛的工业设备，利用单片机实现温度的实时控制，对提高劳动生产率和产品质量，节约能源都有着积极意义。

本控制系统是对水加热的控制过程，工作时水的温度由数字温度计和精密放大器放大至0~5v电压信号，由ADC0809转换成单片机所能接受的数字信号，此信号与温度的给定值比较得到温度偏差，通过PID 控制算法运算得到控制量，此控制量通过对可控硅触发角的控制，来调节加在电阻炉上的电压的通断时间以达到控温的目的。

系统的给定值等参数可由键盘输入，并可以随时修改，给定温度和PID的参数可显示在LED上。

关键词：单片机；电阻炉；控制; 接口电路目录第一章概述 (3)1.1 题目来源及意义 (3)1.2 电阻炉温度控制系统的结构工作原理 (3)第二章电阻炉温度控制系统的硬件设计 (6)2.1硬件电路设计原则 (6)2.2单片机的选择 (6)2.2.1 8031芯片介绍 (7)2.2.2 8031的引脚介绍 (7)2.3 单片机程序存储器的扩展 (9)2.3.1 地址译码器的选择 (9)2.3.2 程序存储器的设计 (9)2.4 温度检测接口电路设计 (10)2.4.1 数字温度计的选择 (10)2.4.2 AD转换器的接口电路设计 (12)2.5键盘、显示器接口电路 (15)2.5.1 显示器接口电路 (15)2.5.2 键盘接口电路 (17)2.6报警接口电路 (18)2.7 电阻炉温度控制执行机构的设计 (19)第三章温度控制算法 (21)3.1 温度控制算法 (21)3.2 采样周期T的确定 (24)第四章软件设计 (25)4.1接口软件设计 (25)4.2 PID程序设计 (26)第五章结论 (33)第一章概述1.1 题目来源及意义热处理设备是实现热处理工艺的基础和保证，直接关系到热处理技术水平的高低和工件质量的好坏。

对热处理技术的基本要求是：先进、可靠、经济、安全，能满足热处理工艺的要求，并保证工艺的稳定和再现性，节省能源，保护环境，改善劳动环境，降低生产成本，提高机械化和自动化水平。