单片机原理及应用第07章 单片机系统扩展 共91页
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第七章单片机扩展系统7.1 MCS-51单片机系统扩展的基本概念7.2 数据存储器的扩展7.3 I/O接口技术7.1.1 最小应用系统7.1 MCS-51单片机系统扩展的基本概念该系统的资源如下:4KB ROM ,256B RAM ;五源中断系统;两个十六位加一定时/计数器;一个全双工串行UART ;四个并行I/O 口。
Vcc GND XTAL1 P0XTAL2 P1P2/EA RST P380518751C1C1+5V 10u 2K8888+5V系统扩展的含义单片机中虽然已经集成了CPU、I/O口、定时器、中断系统、存储器等基本部件,但是对一些较复杂应用系统来说,有时感到以上资源中的一种或几种不够用,这就需要在单片机芯片外加相应的芯片、电路,使得有关功能得以扩充,我们称为系统扩展(即系统资源的扩充。
根据需要,MCS-51单片机可扩展:ROM、RAM;定时/计数器;并行I/O口、串行口;中断系统。
7.1.2 MCS-51系列单片机的外部扩展原理一、MCS-51系列单片机的片外总线结构所谓总线(Bus,一般指通过分时复用的方式,将信息以一个或多个源部件传送到另一个或多个目的部件的一组共用传输线。
总线是MCS-51系列单片机中传输数据的公共通道。
MCS-51系列单片机的总线分为:地址总线(AB;数据总线(DB;控制总线(CB。
P 2口ALE 8051P 0口RD EA WR PSEN控制总线8位数据总线16位地址总线低8位地址高8位地址下图为单片机的片外三总线结构MCS-51的外部扩展都是通过三总线进行的。
1、地址总线(AB地址总线用于传送单片机输出的地址信号,宽度为16位,P0口经锁存器提供低8位地址,锁存信号是由CPU的ALE引脚提供的;P2口提供高8位地址。
2、数据总线(DB数据总线是由P0口提供的,宽度为8位。
3、控制总线(CBALE:输出,用于锁存P0口输出的低8位地址信号。
PSEN:输出,用于外部ROM 读选通控制。
单片机基础第七章单片机IO扩展及应用《单片机基础第七章单片机 IO 扩展及应用》在单片机的应用中,IO 端口(Input/Output 端口,输入/输出端口)往往是有限的。
然而,在实际的项目开发中,我们可能需要连接更多的外部设备,这就涉及到单片机 IO 扩展的知识。
单片机的 IO 端口是与外部世界进行交互的重要通道。
通过这些端口,单片机可以接收外部的输入信号,例如按键的按下、传感器的数据等,同时也可以向外输出控制信号,驱动各种执行器,如 LED 灯、电机等。
但当我们需要连接的外部设备数量超过单片机本身所提供的IO 端口数量时,就必须考虑进行 IO 扩展。
IO 扩展的方式多种多样,常见的有并行扩展和串行扩展。
并行扩展是通过增加并行接口芯片来实现的。
并行扩展的优点是数据传输速度快,能够在一个时钟周期内同时传输多个位的数据。
例如,我们可以使用 8255 芯片来扩展并行 IO 端口。
8255 具有三种工作方式,可以根据实际需求灵活配置为输入端口或输出端口。
在进行并行扩展时,需要注意地址线的连接和译码。
通常,我们会使用地址译码器来生成芯片的片选信号,确保单片机能够准确地访问到扩展的 IO 端口。
串行扩展则是通过串行通信的方式来实现 IO 扩展。
相比于并行扩展,串行扩展所需的连线较少,有利于节省电路板的空间和降低成本。
常见的串行扩展方式有SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)和 I2C(InterIntegrated Circuit,集成电路总线)。
SPI 是一种高速的全双工同步串行通信接口,通常需要四根线:时钟线(SCK)、主机输入/从机输出数据线(MISO)、主机输出/从机输入数据线(MOSI)和片选线(CS)。
通过合理地配置这些信号线,我们可以实现多个 SPI 设备的连接和数据传输。
I2C 则是一种两线式串行总线,只需要两根线:串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)。