《电子教案---单片机原理及应用——基于Proteus和Keil C(第2版)[林立张俊亮]第8章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子教案---单片机原理及应用——基于Proteus和Keil C(第2版)[林立张俊亮]第8章（106页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第8章 单片机接口技术,8.1 单片机的系统总线 8.2 I/O口扩展 8.3 可编程并行I/O口扩展 8.4 D/A转换与DAC0832 8.5 A/D转换与ADC0809 8.6 开关量功率驱动接口技术,第8章 单片机接口技术,8.1 单片机的系统总线 8.1.1 三总线结构 8.1.2 地址锁存原理及实现 8.2 简单并行I/O口扩展 8.3 可编程并行I/O口扩展 8.4 D/A转换与DAC0832应用 8.5 A/D转换与ADC0809应用 8.6 开关量功率驱动接口技术,计算机系统是由众多功能部件组成,三总线：地址总线(AB) 、数据总线(DB)、控制总线(CB),第8章 单片机接
2、口技术,为减少连接线，简化组成结构，可把具有共性的连线归并成一组公共连线，即总线传送信息的公共通道（BUS）。,51单片机属于总线型结构，片内各功能部件都是按总线关系设计并集成为整体的。,51单片机与外部设备连接有两种方式：,第8章 单片机接口技术,总线方式,I/O口方式（非总线方式 ）,一般CPU都有专用总线引脚，51单片机没有专用总线引脚，而是采用了I/O引脚兼作总线引脚的方案。,第8章 单片机接口技术,I/O口方式采用片内RAM指令访问外设 例如 MOV A,P0 （片内地址80H,90H,A0H,B0H）,总线方式采用片外RAM指令访问外设 例如 MOVX A, DPTR （片外RAM
3、 00FFFFH）,单片机片外总线的地址都是片外RAM空间的地址,51单片机引脚与片外总线的关系,控制总线P3口+控制引脚 数据总线P0口 地址总线P0+P2,第8章 单片机接口技术,为减少引脚数量，又采用了复用P0口方案，即数据总线和低8位地址总线都由P0口承担。 为了将数据与地址信息分开，需要在P0口外部增加接口芯片地址锁存器。,第8章 单片机接口技术,8.1 单片机的系统总线 8.1.1 三总线结构 8.1.2 地址锁存原理及实现 8.2 简单并行I/O口扩展 8.3 可编程并行I/O口扩展 8.4 D/A转换与DAC0832应用 8.5 A/D转换与ADC0809应用 8.6 开关量功
4、率驱动接口技术,地址锁存器74HC373，74LS373，54LS377等 373的工作过程： 1、P0口先将低8位地址信号锁存在373中； 2、373的输出端与输入端（P0口）隔离； 3、P0口输出8位数据信号+ P2口输出高8位地址信号+ 373输出低8位地址信号 同时产生16位地址信号+8位数据信号,第8章 单片机接口技术,373带有三态输出门的8D触发器,原理：/OE端为低电平时，D端信号在 LE正脉冲作用下实现“接通-锁存-隔离”功能。,第8章 单片机接口技术,结构：8个负边沿触发的D触发器和8个负逻辑控制的三态门,一种典型的P0口地址/数据接口电路,第8章 单片机接口技术,接线方法
5、： /OE地，LE正脉冲源，D0D7P0，Q0Q7外设地址端,地址锁存使能输出,第8章 单片机接口技术,MOVX指令部分时序图,S1P2S2P2期间：P0 低8位地址信息（A0 A7） ，ALE正脉冲Q0Q7锁存输出低8位地址信息（A0 A7） S5P1S6P1期间：P0 8位数据信息（D0D7）P0输入/输出8位数据 S1P2 S6P1期间： P0可以分时输出低8位地址和8位数据信息。,第8章 单片机接口技术,8.1 单片机的系统总线 8.2 简单并行I/O口扩展 8.2.1 访问扩展端口的软件方法 8.2.2 简单并行输出接口的扩展 8.2.2 简单并行输入接口的扩展 8.3 可编程并行I
6、/O口扩展 8.4 D/A转换与DAC0832应用 8.5 A/D转换与ADC0809应用 8.6 开关量功率驱动接口技术,I/O口扩展可有3种办法： 采用锁存或缓冲芯片的简单并行扩展； 采用串口方式0的串并转换扩展； 采用可编程控制功能芯片的并行扩展。,第8章 单片机接口技术,P0和P2口作为地址/数据总线后，留给用户使用的I/O口只有P1口和部分P3口，通常需要扩展I/O口数量。,访问扩展端口有2种软件方法:,1、汇编语言方法,第8章 单片机接口技术,MOVX指令的写端口时序,第8章 单片机接口技术,MOVX指令的读端口时序,第8章 单片机接口技术,2、C51语言方法,#include #
7、define port XBYTE 0 x1000 unsigned char temp1,temp2; temp1 = port; /读端口操作 port = temp2; /写端口操作 ,例如，对占用片外RAM 1000H的端口进行读写操作：,第8章 单片机接口技术,方法2：利用xdata存储类型指针变量对外设端口进行操作,例如，同样针对上述举例，程序设计如下：,unsigned char xdata *PORT =0 x1000 ；/定义指针变量 unsigned char temp1,temp2; temp = *PORT; /读0 x1000端口 *PORT = temp2; /写0
8、 x1000端口 ,第8章 单片机接口技术,数据类型 存储类型1 * 存储类型2 变量名 =地址常数；,方法3：采用_at_关键字访问片外RAM绝对地址,使用_at_可对指定存储器空间的绝对地址定位，但使用_at_定义的变量只能为全局变量。 例如： unsigned char xdata xram0 x80 _at_ 0 x1000; /在片外RAM 0 x1000处定义一个char型数组变量xram，元素个数为0 x80,第8章 单片机接口技术,数据类型 xdata *变量名 =地址常数；,第8章 单片机接口技术,8.1 单片机的系统总线 8.2 简单并行I/O口扩展 8.2.1 访问扩展端
9、口的软件方法 8.2.2 简单并行输出接口的扩展 8.2.2 简单并行输入接口的扩展 8.3 可编程并行I/O口扩展 8.4 D/A转换与DAC0832应用 8.5 A/D转换与ADC0809应用 8.6 开关量功率驱动接口技术,可编程I/O扩展芯片（功能可由控制字设置） 锁存/缓冲器接口芯片（功能固定不能改变）,两类常用集成接口芯片：,第8章 单片机接口技术,简单并行扩展常用电路芯片: 74LS 273、377 、244、373等,第8章 单片机接口技术,用74LS273扩展并行输出口,原理：/MR端为高电平时，D端信号在CP(或CLK)端的脉冲下降沿时锁存到Q端，此后D与Q隔离。,用法：
10、MRVcc，CP正脉冲源，Di接P0，Qi外设输入端,第8章 单片机接口技术,组成：8个带清零和负边沿触发功能的D触发器,实例1 利用两片74LS273扩展16位并行I/O口，且使其外接LED按1010 1010 0000 1111的规律发光。,与通用I/O口方式相比, P0口无需上拉电阻。,第8章 单片机接口技术,分析：两个273锁存不同P0数据的关键是，CLK端信号应为包含不同地址信息的下降沿脉冲。,第8章 单片机接口技术,如何将WR信号与地址信号合成为CLK信号？,U2选通U3不选通的地址: 01xx xxxx xxxx xxxx（0 x7fff）,U2不选通U3选通的地址: 10 xx
11、 xxxx xxxx xxxx（0 xbfff）,或门一端为0时，相当于给或门 “解锁”； 或门一端为1时，相当于给或门 “加锁”。,第8章 单片机接口技术,实例1运行效果,第8章 单片机接口技术,第8章 单片机接口技术,8.1 单片机的系统总线 8.2 简单并行I/O口扩展 8.2.1 访问扩展端口的软件方法 8.2.2 简单并行输出接口的扩展 8.2.2 简单并行输入接口的扩展 8.3 可编程并行I/O口扩展 8.4 D/A转换与DAC0832应用 8.5 A/D转换与ADC0809应用 8.6 开关量功率驱动接口技术,输入接口扩展：具有三态缓冲功能的芯片，例如74LS244、74LS24
12、5等,原理：每组由1个选通端或控制4只三态门。当选通信号为低电平时，三态门导通，数据从A端流向Y端。当选通信号为高电平时，三态门截止，输入和输出之间呈高阻态。,U3口地址: 0 xxx xxxx xxxx xxxx（0 x7fff）,举例：根据左图接线原理，分析其读端口时的地址,第8章 单片机接口技术,实例2：分析如下端口扩展原理，编程实现键控LED的功能。具体要求为，启动后先置黑屏，随后根据按键动作点亮相应LED（保持亮灯状态，直至新的按键压下为止）。,第8章 单片机接口技术,电路分析,芯片273和244的片选均由P2.0实现，故访问地址均为 xxxx xxx0 xxxx xxxx (0 x
13、feff),读操作：/RD=0，/WR=1，故U1:B=0，U1:A=1，芯片244被选中。,写操作： /RD=1，/WR=0，故U1:B=1，U1:A=0，芯片273被选中。,第8章 单片机接口技术,实例2程序,第8章 单片机接口技术,实例2运行效果,第8章 单片机接口技术,由于本例只有1个地址，可将电路中的U1元件省略。,第8章 单片机接口技术,第8章 单片机接口技术,8.1 单片机的系统总线 8.2 简单并行I/O口扩展 8.3 可编程并行I/O口扩展 8.3.1 8255A的内部结构、引脚及地址 8.3.2 8255A 的控制字 8.4 D/A转换与DAC0832应用 8.5 A/D转
14、换与ADC0809应用 8.6 开关量功率驱动接口技术,可编程接口功能可由计算机指令改变的接口芯片 特点：使用灵活，不需要或只需要很少的外加硬件 常用芯片（INTEL系列）： 8259可编程中断控制器 8253可编程计数/定时器 8250可编程串行接口（异步） 8251可编程串行接口（异步+同步） 8255可编程并行扩展接口 8279可编程键盘显示接口 8237可编程DMA控制器 8155可编程多功能接口,第8章 单片机接口技术,80C51,8255芯片可以被编程为多种工作方式,输出功能端口,输入功能端口,举例,第8章 单片机接口技术,1、8255A的内部结构,第8章 单片机接口技术,4个逻辑
15、结构： （1）A口、B口和C口：8255A连接外设的3个通道，每个通道有1个8位控制寄存器，对外有8根引脚，可以传送外设的输入/输出数据或控制信息。 （2）A组和B组控制电路：两组控制8255A工作方式的电路。其中A组控制A口及C口的高4位，B组控制B口及C口的低4位。,第8章 单片机接口技术,（3）数据总线缓冲器：一个双向三态8位驱动口，用于连接单片机的数据总线，传送数据或控制字。 （4）读/写控制逻辑：电路接收CPU送来的读、写命令和选口地址，用于控制对8255A的读/写。,第8章 单片机接口技术,2、8255A的引脚,40引脚双列直插式芯片,第8章 单片机接口技术,3、8255A与单片机
16、的连线,一般采用总线方式，典型接线方法如图,第8章 单片机接口技术,数据端D0D7直接和单片机的P0口对应相连； 复位端RESET接单片机的复位端RST； 内部寄存器选择位A0A1和片选端可接单片机的高8位地址引脚。,采用图示接线关系时，8255A内部各寄存器的地址：,第8章 单片机接口技术,8.1 单片机的系统总线 8.2 简单并行I/O口扩展 8.3 可编程并行I/O口扩展 8.3.1 8255A的内部结构、引脚及地址 8.3.2 8255A 的控制字 8.4 D/A转换与DAC0832应用 8.5 A/D转换与ADC0809应用 8.6 开关量功率驱动接口技术,1、方式选择控制字,方式选择控制字、C口置复位控制字 方式选择控制字（D7=1）设置A,B,C端口的工作方式,第8章 单片机接口技术,方式0（基本输入/输出方式）可无条件进行的单向输入或单向输出工作方式，A、B、C三个端口都可以独立地设置为二者之一。,第8章 单片机接口技术,方式1（应答输入/输出方式）在联络信号控制下
