单片微机原理与应用 教学课件 ppt 作者 罗印升 素材包 第7章 51系列单片机的系统扩展

1、第7章 51系列单片机的系统扩展,(1) 了解51系列单片机的数据总线、地址总线和控制总线的构成。 (2) 掌握51系列单片机扩展程序存储器和数据存储器的方法。 (3) 掌握51系列单片机扩展简单并行I/O接口和可编程并行I/O接口的方法。 (4) 了解利用51系列单片机串行接口扩展并行I/O接口以及I2C总线的扩展。 7.1 程序存储器扩展 2.28* E2PROM存储器 7.2 数据存储器扩展 7.3 并行I/O接口扩展 3.8155芯片应用举例 7.4 用串行接口扩展并行接口,7.1 程序存储器扩展,7.1.1 总线扩展 7.1.2 典型程序存储器芯片,7.1.1 总线扩展,1. 线选法 2.译码法,7.1.1 总线扩展,图7-1 51系列单片机的三总线结构示意图,图7-2 线选法和译码法示意图 a)线选法 b)译码法,7.1.2 典型程序存储器芯片,1.常用的27*,1.常用的27*,1) A0Ai：地址输入信号线，i不大于15。 2) O0O7：三态数据总线。 3) ：片选信号输入端。 4) ：读选通信号输入端。 5)：编程脉冲信号输入端。 6) VPP：编程电源输入，不同的

2、型号产品有不同的标准，有25V、21V、12.5V等几种。 7) VCC：芯片供电电源为5V。 8) GND：接地端。,1.常用的27*,图7-3 常用的27系列芯片27512和27128的引脚图 a)27512芯片 b)27128芯片,2.28* E2PROM存储器,1) A0Ai：地址输入信号线，i不大于15。 2) I/O0I/O7：双向三态数据总线。 3) ：片选信号输入端。 4)：读选通信号输入端。 5)：写选通信号输入端。 6) NC：空脚。 7) VCC：芯片供电电源为5V。 8) GND：接地端。 7.1.3 程序存储器扩展举例,2.28* E2PROM存储器,图7-4 2864A和28256A芯片引脚图 a)2864A芯片 b)28256A芯片,7.1.3 程序存储器扩展举例,解： (1)数据线的连接 (2)地址线的连接 27256 EPROM芯片是32KB8存储器，32KB=321024B=25210B=215B，因此，需要15根地址线，即AB0AB14。由于单片机的P0口是分时复用口，既作低8位地址总线又作为数据总线，所以低8位地址信号需要加锁存器。常用的地址锁存

3、器有74373和74573系列芯片。经过锁存的低8位地址线和27256芯片的低8位地址线A0A7连接；单片机的高位地址AB8AB14和27256芯片的A8A14直接连接。,(3)控制线的连接 (4)芯片地址的确定 (1) 数据线的连接 (2) 地址线的连接 (3)控制线的连接 (4) 地址的确定,图7-5 AT89S51单片机扩展一片27256的电路图,图7-6 AT89S51单片机扩展一片2864A芯片的电路图,7.2 数据存储器扩展,7.2.1 典型数据存储器芯片 7.2.2 数据存储器扩展举例,7.2.1 典型数据存储器芯片,1) A0Ai：地址输入信号线，i不大于15； 2) I/O0I/O7：三态数据总端。 3)：片选信号输入端。 4)：读选通信号输入端。 5)：编程脉冲信号输入端。 6) VCC：芯片供电电源为5V。 7) GND：接地端。,图7-7 6264和62256芯片引脚图 a)6264芯片 b)62256芯片,7.2.2 数据存储器扩展举例,解： (1)数据线的连接 (2)地址线的连接 62128 SRAM芯片是16KB8存储容量，16KB=161024B=242

4、10B=214B，因此，需要14根地址线，即AB0AB13。AT89S51单片机的P0口是分时复用口，既作低8位地址总线又作为数据总线，所以低8位地址信号需要加锁存器，经过锁存的低8位地址线和62128芯片的低8位地址线A0A7连接；单片机的高位地址AB8AB13可以和62128芯片的A8A13直接连接。,(3)控制线的连接 (4)地址的确定,图7-8 AT89S51扩展一片62128的逻辑电路图,7.3 并行I/O接口扩展,7.3.1 I/O接口电路的功能 7.3.2 简单并行I/O接口扩展 7.3.3 8255A可编程并行I/O接口扩展 7.3.4 8155可编程并行I/O接口扩展,7.3.1 I/O接口电路的功能,1. 实现和不同外设的速度匹配 2. 输出数据锁存 3. 输入数据三态缓冲 4. 解决计算机信号与外设信号的不一致,1. 实现和不同外设的速度匹配,大多数外设的速度很慢，无法和计算机的速度相比。计算机只有在确认外设已为数据传送做好准备的前提下才能进行I/O操作。若需要知道外设是否准备好，就需要I/O接口电路与外设之间传送状态信息。,2. 输出数据锁存,由于计算机工作速度

5、快，数据在数据总线上保留的时间十分短暂，无法满足慢速外设的数据接收。因此，I/O接口电路应具有数据锁存器，以保证接收设备接收数据。,3. 输入数据三态缓冲,当某输入设备向计算机输入数据时，数据总线上可能“挂”接有多个数据源，为了不发生冲突，只允许当前时刻正在进行数据传送的数据源使用数据总线，其余的数据源应处于高阻态以便和数据线隔离。,4. 解决计算机信号与外设信号的不一致,在大多数应用场合中，计算机的信号和外设需要或提供的信号是不一致的，如计算机通常以并行的方式传送数据，而外设有时只能串行接收或发送数据。这就需要接口电路来完成并行到串行或者串行到并行数据的转换；计算机处理的是数字信号，而实际的物理量多为模拟信号，此时就需要A/D或D/A转换接口实现模拟信号和数字信号之间的转换。 综上所述，这些都需要不同的I/O接口电路加以解决。,7.3.2 简单并行I/O接口扩展,1. 简单输入接口扩展 2.简单输出接口扩展,1. 简单输入接口扩展,图7-9 74LS244芯片引脚图,1. 简单输入接口扩展,图7-10 用74LS244芯片扩展I/O接口电路图,1. 简单输入接口扩展,图7-11 74

6、LS377 芯片引脚图,2.简单输出接口扩展,图7-12 74LS377芯片扩展简单输出接口,2.简单输出接口扩展,表7-1 74LS377芯片功能,7.3.3 8255A可编程并行I/O接口扩展,1. 8255A芯片的结构与功能 2.工作方式选择控制字及C口按位置位/复位控制字 3. 8255A芯片的三种工作方式 4. 51系列单片机与8255A芯片的连接,1. 8255A芯片的结构与功能,(1) 8255A芯片引脚功能 (2) 8255A芯片内部结构,(1) 8255A芯片引脚功能,1) A1、A0：端口地址输入线，用来选择8255A芯片内部的4个端口寄存器。 2) D7D0：三态双向数据线，与单片机数据总线连接。 3)：片选信号端，低电平有效。 4) PA7PA0：A口输入/输出端。 5) PB7PB0：B口输入/输出端。 6) PC7PC0：C口输入/输出端。 7) RESET：复位信号输入端，高电平有效，复位后，PA、PB、PC均为输入方式。 8)：读选通信号输入端，低电平有效。 9)：写选通信号输入端，低电平有效。 10) VCC、GND：电源5V和接地端。,(1) 825

7、5A芯片引脚功能,图7-13 8255A芯片引脚图,(2) 8255A芯片内部结构,1) 端口A、B、C在功能和结构上稍有差异。 2) A组和B组控制电路。 3) 数据总线缓冲器。 4) 读/写控制逻辑电路。,(2) 8255A芯片内部结构,图7-14 8255A芯片内部结构示意图,表7-2 8255A端口工作状态选择,表7-2 8255A端口工作状态选择,2.工作方式选择控制字及C口按位置位/复位控制字,(1)工作方式选择控制字 (2) PC口按位置位/复位控制字,(1)工作方式选择控制字,图7-15 8255A芯片方式选择控制字,(2) PC口按位置位/复位控制字,图7-16 PC口控制字,3. 8255A芯片的三种工作方式,(1) 方式0(基本输入/输出方式) (2)方式1 (3)方式2(双向数据传送方式),(1) 方式0(基本输入/输出方式),1) 具有两个8位端口(A、B)和两个4位端口(C的上半部分和下半部分)。 2) 任一个端口都可以设定为输入或输出，各端口的输入、输出可构成16种组合。 3) 数据输出锁存，输入不锁存。,(2)方式1,1)方式1输入。 2) 方式1输出。

8、,(3)方式2(双向数据传送方式),表7-3 8255A芯片端口C各位作联络信号时的定义,4. 51系列单片机与8255A芯片的连接,(1)硬件接口电路 (2) 端口地址的确定 (3) 软件编程,(1)硬件接口电路,图7-17 扩展1片8255A芯片的电路图,7.3.4 8155可编程并行I/O接口扩展,1. 8155的基本结构及工作方式 2. AT89S51单片机和8155芯片的连接,1. 8155的基本结构及工作方式,(1)引脚功能 (2) 8155芯片内部结构 (3) 8155芯片功能与操作,1. 8155的基本结构及工作方式,图7-18 8155引脚图,(1)引脚功能,1) RESET：复位输入信号线，高电平有效。 2)：片选信号，低电平有效。 3) AD0AD7：三态地址/数据复用总线，分时传送低8位地址信号和数据信号。 4) ALE：地址锁存器允许信号线，高电平有效。 5) IO/：I/O端口和RAM选择信号线，高电平选择I/O端口，低电平选择RAM。 6)：读选通信号线，低电平有效。 7)：写选通信号线，低电平有效。 8) PA0PA7：端口A输入/输出信号线。 9) P

9、B0PB7：端口B输入输出信号线。 10)PC0PC5：端口C输入/输出信号线。 11)TI：定时器/计数器的外部脉冲输入信号线。,(1)引脚功能,12)TO：定时器/计数器输出信号线，当计数器计满回0时，8155输出由编程命令设定的方波或脉冲信号。,(2) 8155芯片内部结构,1) 端口A：为8位并行I/O端口。 2) 端口B：为8位并行I/O端口。 3) 端口C：为6位并行I/O端口。 4) 控制逻辑：包括一个控制命令寄存器和一个状态寄存器。 5) 定时器/计数器：14位的定时器/计数器。 6) 存储器：静态随机存取存储器，容量为256B8。,图7-19 8155芯片内部结构框图,(3) 8155芯片功能与操作,1) 命令字格式：可以把一个命令写入000B地址中改变命令寄存器的内容实现编程、初始化8155芯片，即控制8155芯片I/O接口的工作方式和数据流向。 2) 状态字格式：状态寄存器和命令寄存器的地址相同，当读地址000B的内容时，则可查询I/O端口和定时器/计数器的状态。 3) 定时器/计数器：8155片内的定时器/计数器是一个14位的减1计数器，它对TI端输入的时钟脉冲进行计数，并在达到最后计数值(TC)时从TO端输出方波或脉冲，具体输出波形见表7-7。,(3) 8155芯片功能与操作,表7-4 8155内部寄存器编址,表7-5 8155芯片命令字格式及功能,表7-5 8155芯片命令字格式及功能,表7-5 8155芯片命令字格式及功能,表7-5 8155芯片命令字格式及功能,表7-6 状态寄存器位功能,表7-6 状态寄存器位功能,表7-7 计数长度寄存器,表7-8 8155定时器/计数器的输出操作方式,表7-8 8155定时器/计数器的输出操作方式,2. AT89S51单片机和8155芯片的连接,图7-20 AT89S51单片机与8155芯片的一种接口电路,图7-21 确定8155芯片控制字,图7-22 8155芯片扩展应用举例,7.4 用串行接口扩展并行接口,7.4.1 串行接口扩展并行输入口 7.4.2 串行接口扩展并行输出口,7.4.1 串行接口扩展并行输入口,图7-23 方式0输入时连接移位寄存器扩展I/O端口输入口,7.4.2 串行接口扩

《单片微机原理与应用 教学课件 ppt 作者 罗印升 素材包 第7章 51系列单片机的系统扩展》由会员E****分享，可在线阅读，更多相关《单片微机原理与应用 教学课件 ppt 作者 罗印升 素材包 第7章 51系列单片机的系统扩展》请在金锄头文库上搜索。