单片机的拓展及接口技术.ppt
157页
第7章 单片机系统扩展与接口技术 第7章 单片机系统扩展与接口技术 7.1 外部总线的扩展7.2 外部存储器的扩展7.3 输入/输出接口的扩展 7.4 管理功能部件的扩展 7.5 A/D和D/A接口功能的扩展 7.6 ZLG7289A芯片介绍 第7章 单片机系统扩展与接口技术 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、存储器等计算机的基本部件（即系统 资源），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） 第7章 单片机系统扩展与接口技术 接口的含义：接口是连接单片机与外围电路、芯片、设 备（如I/O设备、A/D、D/A设备）的中间环节 接口牵涉到包括外围电路、设备、芯片的结构 、使用方法、时序要求；单片机本身的硬件、 软件资源等很多问题接口技术要解决系统扩展时单片机与相应 芯片的接口（如地址总线、数据总线、控制总 线的连接）与编程问题第7章 单片机系统扩展与接口技术 系统扩展和接口技术一般有以下几方面内容：1.外部总线的扩展2.外部存储器的扩展3.输入、输出接口的扩展4.管理功能部件（如定时/计数器、键盘/显示器等）的扩展5.A/D和D/A的接口技术第7章 单片机系统扩展与接口技术 7.1 外部总线的扩展 一、 外部总线的扩展 图 7.1 MCS - 51外部三总线示意图 第7章 单片机系统扩展与接口技术 图 7.2 地址锁存器的引脚和接口 第7章 单片机系统扩展与接口技术 二、总线驱动 在单片机应用系统中, 扩展的三总线上挂接很多负载, 如存储器、并行接口、A/D接口、显示接口等, 但总线接口的负载能力有限, 因此常常需要通过连接总线驱动器进行总线驱动。
总线驱动器对于单片机的I/O口只相当于增加了一个TTL负载, 因此驱动器除了对后级电路驱动外,还能对负载的波动变化起隔离作用 第7章 单片机系统扩展与接口技术 在对TTL 负载驱动时, 只需考虑驱动电流的大小; 在对MOS负载驱动时, MOS负载的输入电流很小, 更多地要考虑电平的兼容和分布电容的电流一般TTL 电平和CMOS 电平是不兼容的，CMOS 电路能驱动TTL 电路，而TTL 电路一般不能驱动CMOS 电路，在TTL 电路和CMOS 电路混用的系统中，应特别注意第7章 单片机系统扩展与接口技术 1． 常用的总线驱动器系统总线中地址总线和控制总线是单向的, 因此驱动器可以选用单向的, 如74LS244 74LS244还带有三态控制, 能实现总线缓冲和隔离 .系统中的数据总线是双向的, 其驱动器也要选用双向的, 如74LS245 74LS245 也是三态的, 有一个方向控制端DIR, DIR=1时输出(An→Bn), DIR=0时输入(An←Bn) 第7章 单片机系统扩展与接口技术 图 7.3 总线驱动器芯片管脚(a) 单向驱动器；(b) 双向驱动器 1G，2G为H时，Y为高阻； 1G，2G为L 时，Y=AG为H时，Y为高阻； G＝L，DIR＝0；B→A G＝L，DIR＝1；A→B第7章 单片机系统扩展与接口技术 2. 总线驱动器的接口 图 7.4 8051与总线驱动器的接口 (a) P2 口的驱动; (b) P0 口的驱动 第7章 单片机系统扩展与接口技术 7.2 外部存储器的扩展MCS－51系列单片机数据存储器和程序存储器的地址空间是相互独立的。
MCS－51系列单片机具有64K的程序存储器寻址空间和64K的片外数据存储器寻址空间如果系统需要用到的存储器超过了单片机本身具有的容量，就要进行片外程序存储器或者数据存储器的扩展 第7章 单片机系统扩展与接口技术 程序存储器的扩展要解决的几个问题：.程序存储器的作用—— 存放程序代码或常数表格.扩展时所用芯片—— 一般用只读型存储器芯片（可以是EPROM、E2PROM、 FLASH芯片等） 扩展电路连接 —— 用EPROM 2716、2732等扩展程序存 储器存储器地址分析——单片机输出什么地址值时，可以指向存储器中的某一单元7.2.1 外部程序存储器的扩展第7章 单片机系统扩展与接口技术 图 7.5 MCS - 51 单片机程序存储器的扩展原理 1. 外部程序存储器的扩展原理与时序分析 第7章 单片机系统扩展与接口技术 图 2.8 读外部程序ROM时序 第7章 单片机系统扩展与接口技术 2. EPROM扩展芯片图 7.6 2716的引脚图 2716容量： 2K*8位第7章 单片机系统扩展与接口技术 2716 有五种工作方式, 见表 7.1 表 7.1 2716工作方式选择 第7章 单片机系统扩展与接口技术 图 7.7 2716与8031的连接图 第7章 单片机系统扩展与接口技术 由图 7.7可确定2716芯片的地址范围。
方法是A10～A0从全0开始, 然后从最低位开始依次加 1, 最后变为全1, 相当于211=2 048个单元地址依次选通, 称为字选即 地址与单元是多对一的关系第7章 单片机系统扩展与接口技术 3. E2PROM 2864A的扩展 图 7.8 2864A管脚及原理框图 (a) 管脚； (b) 原理框图 第7章 单片机系统扩展与接口技术 表 7.2 2864A 工作方式 第7章 单片机系统扩展与接口技术 图 7.9 2864A与8031的接口电路第7章 单片机系统扩展与接口技术 7.2.2 外部数据存储器的扩展 1. 外部数据存储器的扩展方法及时序 图 7.10 MCS - 51 数据存储器的扩展示意图 第7章 单片机系统扩展与接口技术 图 2 - 9 读外部数据RAM时序 第7章 单片机系统扩展与接口技术 2. 静态RAM芯片 图 7.11 6264 管脚图 I/O 0~7：数据线A0～A12：地址线CE1、CE2：片选线OE：输出使能WE：写入使能VCC、GND：电源NC：未使用第7章 单片机系统扩展与接口技术 表 7.3 6264的工作方式 第7章 单片机系统扩展与接口技术 图 7.12 扩展6264 静态RAM第7章 单片机系统扩展与接口技术 6264的8 KB地址范围为6000H~7FFFH。
当向该片6000H单元写一个数据DATA时, 可用如下指令: MOV A, ＃DATA MOV DPTA, ＃6000HMOVX @DPTR, A从７FFFH单元读一个数据时, 可用如下指令: MOV DPTR, ＃7FFFHMOVX Ａ, @DPTR 第7章 单片机系统扩展与接口技术 7.2.3 多片存储器芯片的扩展 1. 线选法寻址线选法使用P2、P0 口的低位地址 线对每个芯片内的统一存储单元进行寻 址，称为字选 所需地址线数由每片的 存储单元数决定，对于8K×8 容量的芯 片需要13 根地址线A12~A0然后将余下的高位地址线分别接到 个存储芯片的片选端CS，称为线选第7章 单片机系统扩展与接口技术 图 7.13 用线选法实现片选 下图是利用线选法，用3 片2746A 扩展24K×8 位 EPROM 的电路图：第7章 单片机系统扩展与接口技术 各芯片的地址范围如下: 第7章 单片机系统扩展与接口技术 2. 译码法寻址译码法寻址就是利用地址译码器对系统的片外高位地址进行译码, 以其译码输出作为存储器芯片的片选信号, 将地址划分为连续的地址空间块, 避免了地址的间断。
译码法仍用低位地址线对每片内的存储单元进行寻址, 而高位地址线经过译码器译码后输出作为各芯片的片选信号常用的地址译码器是 3/8 译码器 74LS138 第7章 单片机系统扩展与接口技术 译码法又分为完全译码和部分译码两种 完全译码：译码器使用全部地址线，地址与存储 单元一一对应； 部份译码：译码器使用部份地址线，地址与存储 单元不是一一对应部份译码会大量浪费寻址空 间，对于要求存储器空间大的微机系统，一般不 采用但对于单片机系统，由于实际需要的存储 容量不大，采用部份译码可简化译码电路第7章 单片机系统扩展与接口技术 例 要求用 2764 芯片扩展 8031 的片外程序存储器空间, 分配的地址范围为 0000H~3FFFH 本例采用完全译码方法1） 确定片数因0000H ~ 3FFFH的存储空间为16 KB, 则所需芯片数=实际要求的存储容量/单个芯片的存储容量= 16 KB/ 8 KB= 2（片） 第7章 单片机系统扩展与接口技术 (2) 分配地址范围 第7章 单片机系统扩展与接口技术 (3) 存储器扩展连接如图 7.14 所示 图 7.14 采用地址译码器扩展存储器的连接图 第7章 单片机系统扩展与接口技术 7.3 输入/输出接口的扩展 7.3.1 8255A可编程并行I/O接口8255A具有 3 个 8 位并行I/O口, 称为PA口、 PB口和PC口 。
其中PC口又分为高 4 位和低 4 位, 通过控制字设定可以选 择三种工作方式: ① 基本输入/输出; ② 选通输入/输出; ③ PA口为双向总线1.8255的内部结构和引脚（1）端口A、B、C（2）工作方式控制（3）总线数据缓冲器（4）读写控制逻辑第7章 单片机系统扩展与接口技术 第7章 单片机系统扩展与接口技术 8255引脚功能:RESET:复位输入线 CS:片选信号线 RD:读信号线 WR:写信号 D0～D7:三态双向数据总线 PA0～PA7:端口A输入输出线 PB0～PB7:端口B输入输出线 PC0～PC7:端口C输入输出线，A1、A0: 端口地址总线，8255中有端口A、B、C 和一个内部控制字寄存器，共4个端口， 由A0、A1输入地址信号来寻址A1A0=00 A口01 B口10 C口11 控制口第7章 单片机系统扩展与接口技术 2、工作方式选择（1）工作方式0：基本输入输出方式（2）工作方式1：选通输入输出方式（3）工作方式2：双向传输方式，仅A口可以工作在方式2选通输入、输出方式下各联络信号的含义：STB：选通信号输入端，由外设送往8255。
IBF：输入缓冲器满信号由8255送往CPUINTR:中断请求信号，由8255送往CPUOBF:输出缓冲器满信号由8255送往外设ACK:外设响应输入信号由外设送往8255INTR:中断请求信号，由8255送往CPU第7章 单片机系统扩展与接口技术 8255的控制字:工作方式控制字D6D5：A组方式控制，00-方式0，01-方式1；10-方式2 D4： A口输入输出选择：1-输入，0-输出 D3： PC7-PC4输入输出选择： 1-输入，0-输出 D2： B组方式选择， 0-方式0，1-方式1 D1： B口输入输出选择：1-输入，0-输出 D0： PC3-PC0输入输出选择： 1-输入，0-输出D1D2D3D4D5D6D01标志位第7章 单片机系统扩展与接口技术 C口置0置1控制字:D3D2D1：000-111分别选择PC0—PC7D0：所选位置0或置1选择，0—置0，1-置1D1D2D3D00标志位第7章 单片机系统扩展与接口技术 4. 8255与单片机的接口图 7.19 8255A与8031单片机接口 第7章 单片机系统扩展与接口技术 例1：要求A口工作在方式0输入，B口工作在方式1输出，C口 高四位为输入，C口低四位为输出MOV DPTR，#0FF7FH；8255控制端口MOV A，#9CH；工作方式控制字MOVX @R1，A例2 8255与8031的接口如图,要求编程序段实现PC3置1，PC5置 0。
MOV DPTR， #0FF7FH; 8255控制端口MOV A，#07HMOVX @ DPTR ，AMOV A，#0AHMOVX @ DPT。
