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1、 第4章微机系统接口扩展 第四章小结 4 1微机系统接口扩展概述 4 1 1微机系统扩展原理4 1 2程序存储器芯片的选择4 1 3数据存储器芯片的选择4 1 4中断系统扩展接口4 1 5系统I O扩展接口 4 1 1微机系统扩展原理 1 外部总线的扩展地址总线AB数据总线DB控制总线CBP0口作为双向的8位数据总线和低8位的地址总线 P2口作为高8位的地址总线 4 1 1微机系统扩展原理 2 总线驱动三态控制 以实现总线的缓冲和隔离地址总线和控制总线都是单向的数据总线是双向的单向驱动器74LS244双向驱动器74LS245 4 1 2程序存储器芯片的选择 程序存储器是用来存放程序代码的 也用
2、于存放常数表 单片机的程序存储器一般由半导体只读存储器 ROM 组成 掉电后程序不会丢失 常用的存储器有EPROM EEPROM类型等 4 1 2程序存储器芯片的选择 EPROM ErasableProgrammableReadOnlyMemory 紫外线擦除的可编程半导体只读存储器 其型号是以27开头的芯片EEPROM ElectricallyErasableReadOnlyMemory 电可擦除的可编程半导体存储器 也称E2PROM 其型号是以28开头的芯片 常用的EEPROM芯片有2816 2817和2864等 4 1 3数据存储器芯片的选择 数据存储器芯片能随机读 写静态随机存储器SR
3、AM 无需考虑为保持数据而设计动态刷新电路动态随机存储器DRAM最多可扩展64K字节 表4 3三种常用SRAM的主要技术特性 4 1 4中断系统扩展接口 将定时器扩展成外部中断把不用的定时器扩展为外部中断 两个定时器 计数器T0和T1设定为计数器方式 将外部中断源信号接至P3 4和P3 5脚 将时间常数设定为FFH 一旦P3 4或P3 5上出现负跳变时 计数器加1 从而产生溢出 将溢出中断TF0 TF1作为外部中断请求标志 向CPU发出中断请求 4 1 4中断系统扩展接口 2 中断和查询相结合的方式把系统中多个外部中断输入线可以通过 线或 的关系连接到一个外部中断输入端 同时利用输入端口线作为
4、各个中断源的识别线 任何一个中断源有中断请求时 中断服务程序按它们的重要程度进行排队查询 实现中断的扩展 图4 3多个外部中断源扩展电路 4 1 5系统I O扩展接口 开关量的输入 输出可以采用如74LS273 74LS244等通用的芯片8155 8255 8279 8250 8251等专用的接口芯片模拟量的输入 输出根据实际的精度和速度等要求选择合适的ADC或DAC芯片 4 1 5系统I O扩展接口 计算机与外围设备之间的数据交换称为通信通信分为并行通信和串行通信两种方式并行通信是指在数据传输时各个数据位同时传送串行通信是指数据一位一位地顺序传送 图4 4并行通信框图图4 5串行通信框图 4
5、 2存储器系统扩展 4 2 1扩展系统程序存储器4 2 2用SRAM扩展数据存储器4 2 3同时扩展程序存储器和程序存储器4 2 4Flash存储器扩展 4 2 1扩展系统程序存储器 扩展程序存储器就是把单片机的地址总线 数据总线和控制总线与存储器芯片的对应引脚连接起来 图4 689C51单片机扩展2KEPROM系统连接图 图4 7单片机扩展2864的连接图 4 2 2用SRAM扩展数据存储器 扩展片外数据存储器的具体方法与扩展程序存储器基本相同 地址总线和数据总线的连接方法完全一样 区别在于所使用的控制信号不同 MCS 51单片机的存储器采用哈佛结构 程序存储器和数据存储器分开管理 片外数据
6、存储器的读和写由MCS 51单片机的 P3 7 和 P3 6 信号控制 而片外程序存储器的读操作由8051单片机的读选通信号控制 由于这些控制信号由不同访问指令产生 所以尽管二者的地址空间完全重叠 也不会发生总线冲突 图4 8单片机扩展8K的SRAM连接图 6116与单片机的连线 地址线 A0 A10连接单片机地址总线的A0 A10 即P0 0 P0 7 P2 0 P2 1 P2 2共11根 数据线 I O0 I O7连接单片机的数据线 即P0 0 P0 7 控制线 片选端连接单片机的P2 7 即单片机地址总线的最高位A15 读允许线连接单片机的读数据存储器控制线 写允许线连接单片机的写数据存
7、储器控制线 片外RAM地址范围的确定及使用 4 2 3同时扩展程序存储器和程序存储器 存储器的综合扩展 1 线选法寻址在低位地址线进行片内单元寻址 高位地址线分别作各芯片的片选信号 2 译码法寻址低位地址线进行片内寻址 高位地址线经过译码器译码产生各个片选信号 2 存储器的混合扩展 MCS 51单片机中程序存储器空间和数据存储器空间在逻辑上是完全分开的 它们是在执行不同的指令时 由硬件产生不同的选通信号 从而访问不同的逻辑空间 图4 11译码法的扩展方案 3 大容量存储器的扩展方法 单片机本身64K字节的RAM空间是由16条地址线决定的 216 65536 64K 低8位地址由P0口提供 高8
8、位地址由P2口提供 因此 要扩大超过64K的数据存储空间 可采用增加地址线的方法来实现 由于P1口是通用的I O口 其口线可用来作为地址线 图4 13扩展256K字节SRAM的电路 4 2 4Flash存储器扩展 闪速存储器是一种长寿命的非易失性的存储器 数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位 区块大小一般为256KB到20MB 串行Flash存储器具有体积小 功耗低 管脚少 抗干扰能力强等诸多优点 在IC卡和便携式智能检测仪表中广泛的应用 1 AT45D041的工作原理 图4 14串行Flash存储器AT45D041管脚 图4 15AT45D041内部结构图 图4 16AT45
9、D041工作时序图 2 AT45D041与单片机接口 4 3系统I O扩展 4 3 1利用译码器扩展I O口4 3 2利用8155 8255扩展并行I O接口4 3 3利用利用串并位移寄存器芯片扩展I O口4 3 4可编程键盘 显示器接口 4 3 1利用译码器扩展I O口 3 8线译码器TTL电路型号有74S138 74LS138等 CMOS电路型号是74HC138 两者的功能及引脚完全一样4 16线译码器 TTL型号是74154 74S154和74LS154等 CMOS电路是74HC154 两者功能与引脚图也完全一样 译码器扩展I O口控制LED点阵显示屏 4 3 2利用8155 8255扩
10、展并行I O接口 1 8155的结构3个可编程I O端口 A口和B口是8位 C口是6位 一个可编程14位定时 计数器256字节的SRAM最大存取时间为400ns 40脚双列直插式封装 图4 218155的引脚配置与结构框图 2 RAM与I O端口的寻址方法 表4 128155中寄存器的地址表 3 8155芯片的寄存器 表4 14PC口各ALT方式下PA PB PC口的工作方式 表4 15PC口工作于联络线时的初始状态 表4 168155的状态寄存器的状态字格式 表4 17定时寄存器的格式 4 8155芯片的使用 图4 228155与单片机的连接 4 3 3利用利用串并位移寄存器芯片扩展I O口
11、 MCS 51系列单片机串口通信的方式0为同步移位寄存器输入 输出方式 一般用于扩展I O口 串行数据通过RXD输入或输出 TXD端用于输出同步移位脉冲 作为外接器件的同步信号 图4 23方式0的发送电路和接收电路 图4 24基于串行口的键盘 显示器电路原理图 4 3 4可编程键盘 显示器接口 实际单片机系统中 扩展键盘显示占用了系统太多资源 通常可采用专用接口芯片完成键盘扫描和显示驱动 CH452是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制以及 P监控的多功能外围芯片 内置RC振荡电路 可以动态驱动8位数码管或者64位LED 具有BCD译码 闪烁 移位等功能 同时还可以进行64键的键盘扫描 CH
12、452通过可以级联的串行接口与单片机等交换数据 并且提供上电复位和看门狗等监控功能 图4 26CH452芯片工作原理图 1 显示驱动 CH452支持扫描极限控制 并且只为有效数码管分配扫描时间 CH452内部具有8个8位的数据寄存器 用于保存8个字数据 分别对应于CH452所驱动的8个数码管或者8组每组8个的发光二极管 CH452支持任意段位寻址 可以用于独立控制64个发光管LED中的任意一个或者数码管中的特定段 例如小数点 所有段位统一编址从00H到3FH 表4 19CH452芯片8 8矩阵的编址 2 键盘扫描 支持8 8矩阵的64键键盘DIG7 DIG0引脚用于列扫描输出SEG7 SEG0引脚用于行扫描输入DOUT引脚为键盘中断输出以及按键数据输出 表4 20CH452芯片键盘编码表 3MCS51单片机与CH452接口 图4 27是用MCS51单片机与CH452接口连接图 单片机通过CH452驱动8个共阴数码管显示 并同时扫描64个按键 AT89C52与CH451连接图 谢谢观看
