单片机幻灯片：9并行口扩展

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1、单片机系统扩展,单片机系统扩展,通知：,考试时间：教学16周星期三（12月16号） 下午5-6节（13：30开始） 考试地点：一教304、305、306教室,单片机系统扩展,应用系统总体设计 （1）应用系统分析 （2）主机的选择 通用型：80c51 专用型：某一领域（电表、记事本、LCD接口等） 总线型：三总线结构、非总线、复用结构 存储器：程序存储器结构 OTP、Flash在线编程 技术特点：4、8、16、32机，指令集（RISC) 8位机为主，RISC指令长度12、14位，程序存储器结构 12-14位，指令：单字长、单地址、单周期流水线方式,（3）硬件系统配置：,1）主机功能分配 ： I/

2、O口、中断、定时/计数、串口 2）外部功能部件的扩展与配置 外部存储器的扩展与配置 : 程序存储器 数据存储器 I/O口的扩展与配置： 合理安排I/O口 外围部件的扩展与配置: LCD LED AD DA IO扩展,简单控温系统,数据采集 模拟信号转变数字信号 A/D 人机对话 键盘、显示、设置时间/温度 控制温度 数字信号转变模拟信号 D/A 输出控制结果 打印报表 与上位机联系 通讯方式的设定,数据总线 P0口 地址总线 P0口分时复用（A0-A7） P2口（A8-A15） 控制总线 EA PSEN RD WR ALE RET I/O线 P1口 P3口,16位地址线,8位数据线,控制线,P

3、2 P0 ALE,RD,WR,PSEN,EA,RET,X0X1,P1 P3,I/O,锁存器,8051,地址空间分配,寻址64K空间 （1）数据存储器 （2）程序存储器 16位地址总线 :PSEN和CS访问外部程序存储器 RD / WR和CS访问外部数据存储器 MOV类指令访问内部RAM MOVX类指令访问外部RAM 地址空间分配与外部存储器容量及数量有关 访问外部数据存储器与外部I/O接口的地址空间不能重叠,译码方法,选择指定芯片_片选 选择芯片某一单元_字选 线性选择法：利用空余地址线做片选信号 地址译码法：利用高位空余地址线做译码信号,译码电路设计,I/O端口不需要用地址进行访问定位，但仍

4、然需要片选信号进行访问控制，I/O端口访问控制信号的产生方法包括：全地址译码法、部分地址译码法、线性选则法。,全地址译码法,全部地址参与译码，产生的控制信号对应唯一地址。,部分地址译码法,部分地址参与译码，产生的控制信号对应某一地址区域，而不是唯一地址。,线性选则法,直接使用地址线作为读/写访问控制信号线。,数据/地址分离电路设计, 全地址译码电路设计, 3-8译码器（74LS138）性能分析,74LS138,74LS138逻辑功能真值表,74LS133地址信号输入,A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0,1 1 1 1 1

5、1 1 1 1 1 1 1 1 X X X,F,F,F,8-F,74LS138 地址信号输入,3-8译码器, 74LS138实现的全地址译码器, 部分地址译码电路设计,74LS138输出状态仅与部分地址信号输入有关。,地址信号A0-A7并未使用，A8-A12作为后续二次译码的地址信号。,地址信号A13-A15作为74LS138地址译码器输入。,外部数据存储器和I/O接口译码,部分译码法,部分地址参与译码，产生的控制信号对应某一地址区域，而不是唯一地址。,A15,A13,A14,RAM1,RAM2,RAM3,RAM4,8KB,8KB,8KB,8KB,32KB,I/O1访问控制,I/O2访问控制,

6、I/O3访问控制,I/O4访问控制,8KB,8KB,8KB,8KB,32KB,例如：,地址译码,将地址线高位作为译码线 P2.5 P2.6 P2.7,Y0 Y7,Y0 Y7,A13 P2.5 A14 P2.6 A15 P2.7,74LS138,A B C,YX-8KB地址 X: 0-7,G1 G2A G2B,第二级,G2B,74LS138,A B C,片选译码：,8051,2732,8255,8279,0809,0832,P2.7,P2,6,P2.5,P2.4,P2.0-3,CS,CS,CS,CS,CS,PSEN,RD,WR,A0-1,ALE,P0,P2,A0,ALE,程序存储器2732地址0

7、000H-0FFFH CS接地 I/O扩展8255地址EFFCH-EFFFH或E000H-E003H -CS接P2.4 。内部留有4个寄存器地址。 1110,1111,1111,1100-1110,1111,1111,1111 1110,0000,0000,0000-1110,0000,0000,0011 1/0不影响 键盘显示8279地址DFFFH-DFFEH或D000H-DOO1H -CS接P2.5。内部留有2个寄存器地址 1101,1111,1111,1111-1101,1111,1111,1110 1101,0000,0000,0000-1101,0000,0000,0001,地址空间

8、的安排,地址空间的安排,A/D芯片0809地址BFFFH或B000H CS接P2.6 1011,1111,1111,1111 1011,0000,0000,0000 内部留有8个模拟通道地址，具体地址？ D/A芯片0832地址7FFFH或7000H CS接P2,7 0111,1111,1111,1111 0111,0000,0000,0000,线选法,直接使用地址线作为读/写访问控制信号线。,P2.0（A8）= 0,P2.0,74LS32,外部程序存储器扩展 64K,OE,D0-D7,A0-A7,A8-A15,ALE,P2,P0,373,PSEN,CS,8051,读外部程序存储器的数据 MOV

9、C指令,高位地址 低位地址 数据总线,ROM,外部数据存储器扩展,OE,D0-D7,A0-A7,A8-A15,ALE,P2,P0,373,WR,CS,8051,WE,RD,Y0,高位地址 低位地址 数据总线,地址译码,RAM,读外部数据存储器 指令MOVX,外部数据存储器扩展 128 K,程序/数据存储器混合应用,调试程序方便 执行MOVX指令时，产生RD / WR信号将程序装入RAM中。可以进行读/写修改。 执行RAM中程序时，由PSEN信号选通RAM读出,与门,并行总线扩展驱动,数据总线驱动双向 74LS245 地址总线驱动单向 74LS244 控制总线驱动与配置,控制线,地址线,并行总线

10、缓冲/驱动,单片机,缓冲/驱动器,A B C,地址线 数据线 命令线,数据线驱动 地址线驱动,4.数据总线驱动电路设计,74LS245内部电路,外部数据存储器的读写操作,读指令：MOVX A,DPTR MOVX A, Ri 写指令：MOVX DPTR,A MOVX Ri, A 如：3F50H数据读到A指令 MOV DPTR ，#3F50H MOVX A ， DPTR 或 MOV P2 ， #3FH MOV R0 ， #50H MOVX A ， R0,外部数据存储器的读写操作,如将55H数据写到外部数据RAM 3F50H单元操作指令： MOV A ，#55H MOV DPTR ，#3F50H M

11、OVX DPTR ，A 或 MOV A ，55H MOV R0 ，#50H MOV P2 ，#3FH MOVX R0，A,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,AD0832,指令 “ MOVX DPTR, A ” 产生控制信号,运行修改后的测试程序，有 信号，D/A芯片其他引脚连接有误；否则检查 信号产生电路。,并行外围扩展技术,并行I/O口方式 并行扩展总线方式,I/O口扩展（锁存、键盘、显示灯、数码管等),总线方式扩展(8155、ADC0809、DAC0832等),并行I/O口的扩展特性,输出锁存（接口非三态，一对一数据传送） 握手交互（I/O口双方数据锁存，握手线） 指令控制实

12、现时序协议（指令时序实现双方协议）,并行总线的扩展特性,*三态输出（总线方式 分时操作多个I/O口 需要寻址） *时序交互（双方数据传输按时序操作） *总线协议由CPU控制（数据传送CPU控制，不用握手信号）,并行I/O口扩展的键盘,单片机,VCC,独立式键盘扫描,P2.7 RD,74LS244,P0口,线选译码,并行I/O口扩展的键盘（查询）,行列式键盘 列线输出低电位，查询行线电平,行线(输入),列线(输出低电平),单片机,RD,WR,74LS273,P0口,？输入芯片型号,并行I/O口扩展的键盘（中断方式）,中断方式行列式键盘 由中断请求进入键盘服务子程序 列线输出低电位，查询行线电平,

13、列线(输出低电位),行线(输入),单片机,INT,LED数码显示器结构及原理,a,b,c,d,e,f,g,dp,1,2,3,4,5,10,9,8,7,6,e,d,Vcc,c,dp,g,f,Vcc,a,b,1,2,3、8,4,5,10,9,7,6,e,d,c,dp,b,a,f,g,1,2,4,5,10,9,7,6,e,d,c,dp,b,a,f,g,3、8,共阳,共阴,LED显示器显示方式,静态方式 动态方式,8,8,字段 字段 字段,字位 字位 字位,字位 字位 字位,字段,电子工程设计-控温系统：显示系统 （总线方式）,静态方式, 用74LS273 设计显示数据输出电路（总线方式）,74LS2

14、73,8751,74LS32,数码管,显示数据输出,74LS273输出,P2.0（A8）,D0D7,显示内容刷新,Q1Q8,Q1Q8,？ 显示7、8的输出控制,并行I/O口扩展的显示电路（总线方式）,6位显示器,单片机,动态扫描方式,P2.0,P2.1,WR,8,74LS32-或门,74LS273,P0口,LED显示方式,单片机驱动能力 静态不占用CPU时间，I/O口线用得多。 动态占用CPU时间，I/O线占用的少 专用的显示驱动芯片 若与键盘扫描电路结合组成人机对话系统（请思考和设计）。,并行总线接口扩展的显示、键盘,RL0-8,SL0-2,138,138,75451,7407,8位显示器,B0-3 A0-3,8279,8051,BD,INT,P2.7,WR,RD,8*8=64,字位,字段,P0口,2. 阵列式键盘电路设计, 阵列式键盘电路工作原理,S1,S2,S3,S4,R1,R2,R3,R4,K