C51单片机技术教程 教学课件 ppt 作者 田希晖 薛亮儒 第5章 C51单片机的系统扩展
121页1、,第5章 C51单片机的系统扩展,重点与难点 单片机系统扩展的基本概念、单片机程序存储器扩展、单片机数据存储器扩展、单片机I/O口扩展。,基本要求 1掌握单片机系统扩展的基本概念 2掌握单片机程序存储器的扩展方法 3掌握单片机数据存储器的扩展方法,4掌握常用扩展芯片8255、8253、8155、I2C接口芯片24C02、SPI接口芯片X5045和单片机配置FPGA的使用方法,本章内容 1系统扩展概述 2程序存储器的扩展 3数据存储器的扩展 4可编程外围并行接口8255 5可编程外围定时器8253,6可编程并行接口芯片8155 7I2C接口芯片AT24C01 8SPI接口芯片X5045 9单片机配置FPGA,5.1 系统扩展概述,5.1.1 C51单片机的最小系统 1C51的最小系统 C51是片内具有ROM的单片机,需要外接晶体振荡器和复位电路就可构成最小系统。,该最小系统的特点主要体现在以下几个方面: (1)P0,Pl,P2,P3口都可作为I/O口使用; (2)内部程序存储器容量仅为4KB; (3)由于不采用外部程序存储器,应接高电平。,28031的最小系统 由于8031是片内无ROM
2、的单片机,因此它必须外接程序存储器,并使用地址锁存器才能构成一台完整的没有扩展的最小系统。,该最小系统的特点主要体现在以下几个方面: (1)由于P0、P2口需要提供访问存储器的地址A0Al5,因此这两个8位口不能作为一般的I/O口使用; (2)存储器芯片的容量可根据需要选择;,(3)P0口地址线和数据线是复用的,它必须用到地址锁存器; (4)由于采用外部程序存储器,应接地(低电平)。,5.1.2 系统扩展及结构 1系统扩展结构,图5-1 单片机系统的扩展结构,2系统总线及总线构造 (1)系统总线 地址总线(Address Bus,简写AB) 数据总线(Data Bus,简写DB) 控制总线(Control Bus,简写CB),(2)总线构造,图5-2 C51单片机扩展总线构造图,(3)单片机的串行扩展技术 串行扩展是通过串行接口实现的,这样可以减少芯片的封装引脚,降低成本,简化系统结构,增加系统扩展的灵活性。,5.1.3 C51单片机存储器扩展与编址技术 1存储器扩展概述 存储器扩展是单片机系统扩展的主要内容,由于扩展是在单片机芯片之外进行的,因此通常把扩展的程序存储器(ROM)称为外
3、部ROM,把扩展的数据存储器(RAM)称为外部RAM。,2单片机存储器系统 C51单片机的存储器结构和存储空间分配如图5-3所示。,图5-3 单片机系统的存储器结构和存储空间分配,3扩展存储器编址技术 (1)扩展存储器编址概述 (2)存储器扩展的编址技术 线选法 译码法,图5-4 线选法扩展两片RAM,图5-5 译码法扩展两片RAM,5.2 程序存储器的扩展,5.2.1 扩展EPROM 1单片程序存储器扩展,图5-6 常用EPROM芯片的引脚图,图5-7 单片程序存储器(ROM)扩展连接,(1)存储器扩展的主要工作是地址线、数据线和控制信号线的连接。 (2)分析存储器在存储空间中占据的地址范围,实际上就是根据地址线连接情况确定其最低地址和最高地址。,2多片程序存储器扩展,图5-8 两片程序存储器扩展连接图,5.2.2 扩展(E2PROM) E2PROM是一种电可擦除可编程的存储器,最经常使用的并口E2PROM有高压编程的28C16(2K)、28C17(2K)和28C64(8K),低压编程的28C16A(2K)、28C17A(2K)和28C64A(8K)等;最经常使用的串口E2PROM有
4、24C01(1K)、24C02(2K)、24C04(4K)等,它们将在5.7节中进行介绍。,5.3 数据存储器的扩展,随机存储器(Random Access Memory)简称为RAM,在单片机系统中用于存放可随时修改的数据,因此在单片机领域中也称为数据存储器。,图5-9 静态RAM6116引脚,5.3.1 单片数据存储器扩展,图5-10 单片RAM扩展连接图,5.3.2 线选法多片数据存储器扩展,图5-11 线选法4片RAM扩展连接图,5.3.3 译码法多片数据存储器扩展,图5-12 译码法扩展时的译码电路,5.4 可编程外围并行接口8255A,5.4.1 8255A的引脚功能和逻辑结构,图5-13 8255A引脚图,图5-14 8255A内部逻辑结构图,1口电路 2总线接口电路 3控制逻辑电路,5.4.2 8255A的工作方式及数据I/O操作 18255A的工作方式 (1)方式0:基本输入/输出方式 (2)方式1:选通输入/输出方式,(3)方式2:双向数据传送方式,2数据输入操作 (1) (STroBe):选通脉冲(输入),低电平有效。 (2)IBF(Input Buffer Fu
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