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1、6.3 串行通信标准,RS232标准及其接口芯片,EIA（美国电子工业协会）1969年修订RS-232C标准，它定义了DTE与DCE间的物理接口标准。,6.3 串行通信标准,RS232电平标准,TTL与EIA电平的转换,6.3 串行通信标准,标准RS232 DB9接口引脚定义,6.3 串行通信标准,RS232接口芯片,6.3 串行通信标准,单片机与PC的串行通信,6.3 串行通信标准,RS485电平标准,采用双线差分方式，实现信号传输,RS485采用差分信号负逻辑，2V6V表示“0”， - 6V- 2V表示“1”。,传输方式有2、4线制，2线只能实现半双工通信,6.3 串行通信标准,RS485
2、电平转换芯片,6.3 串行通信标准,RS485、RS232比对,6.3 串行通信标准,基于RS485的单片机组网,6.3 串行通信标准,匹配电阻作用,6.3 串行通信标准,基于RS232的单片机组网,6.3 串行通信标准,多机系统工作从机流程图,6.3 串行通信标准,RS485标准及其接口芯片,RS232远距离传输，电平易受干扰； RS232只能实现点对点通信，无法实现组网功能。,RS485采用差分方式实现信号传输，抗干扰性能强，传输距离更远； 易实现终端组网，实现任意节点互相通信。,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
3、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,教学内容,本章主要介绍MSC-51系统扩展的方法。,7.1 外部总线的扩展,一、 外部总线的扩展,MCS - 51外部三总线示意图,地址锁存器的引脚和真值表,7.1 外部总线的扩展,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。 在对TTL 负载驱动时, 只需考虑
4、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, 更多地要考虑对分布电容的电流驱动。,7.1 外部总线的扩展,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(AnBn), DIR=0时输入(AnBn)。,7.1 外部总线的扩展,总线驱动器芯片管脚 (a) 单向驱动器；(b) 双向驱动器,7.1 外部总线的扩展
5、,DIR=1时输出(AnBn), DIR=0时输入(AnBn)。,8051与总线驱动器的接口 (a) P2 口的驱动; (b) P0 口的驱动,2. 总线驱动器的接口,7.1 外部总线的扩展,7.2 外部存储器的扩展,MCS - 51 单片机程序存储器的扩展原理,7.2.1 外部程序存储器的扩展 1. 外部程序存储器的扩展原理及时序,2. EPROM扩展电路,2716的引脚图,7.2 外部存储器的扩展,2716 有五种工作方式。,2716工作方式选择,7.2 外部存储器的扩展,2716与8031的连接图,7.2 外部存储器的扩展,由图可确定2716芯片的地址范围。方法是A10A0从全0开始,
6、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,7.2 外部存储器的扩展,3. E2PROM 2864A的扩展,2864A管脚及原理框图 (a) 管脚；(b) 原理框图,7.2 外部存储器的扩展,2864A 工作方式,7.2 外部存储器的扩展,2864A与8031的接口电路,7.2 外部存储器的扩展,由图可确定2864芯片的地址范围。方法是A12A0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213=8192个单元地址依次选通。即,7.2 外部存储器的扩展,7.2.2 外部数据存储器的扩展,1. 外部数据存储器的扩
7、展方法及时序,MCS - 51 数据存储器的扩展示意图,7.2 外部存储器的扩展,2. 静态RAM扩展,6264 管脚图,7.2 外部存储器的扩展,6264的工作方式,7.2 外部存储器的扩展,扩展6264 静态RAM,6264的8 KB地址范围不唯一（因为A14A13可为任意值）, 6000H7FFFH是一种地址范围。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, 6000H MOVX DPTR, A 从FFFH单元读一个数据时, 可用如下指令: MOV DPTR, 7FFFH MOVX , DPTR,7.2 外部存储器的扩展,7.2
8、.3 多片存储器芯片的扩展,1. 线选法寻址,用线选法实现片选,7.2 外部存储器的扩展,各芯片的地址范围如下:,7.2 外部存储器的扩展,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。 译码法又分为完全译码和部分译码两种。 ,7.2 外部存储器的扩展,7.2 外部存储器的扩展,例 要求用 2764 芯片扩展 8031
9、 的片外程序存储器空间, 分配的地址范围为 0000H3FFFH。 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）,7.2 外部存储器的扩展,(2) 分配地址范围。,7.2 外部存储器的扩展,(3) 存储器扩展连接如图 所示。,采用地址译码器扩展存储器的连接图,7.2 外部存储器的扩展,7.3 A/D和D/A接口功能的扩展,7.3.1 A/D转换器接口 1. 概述 A/D转换器用以实现模拟量向数字量的转换。 按转换原理可分为 4 种: 计数式、 双积分
10、式、逐次逼近式以及并行式A/D转换器。 逐次逼近式A/D转换器是一种速度较快, 精度较高的转换器, 其转换时间大约在几微秒到几百微秒之间。常用的这种芯片有: （1） ADC0801ADC0805型 8 位MOS型A/D转换器; （2） ADC0808/0809 型 8 位MOS型A/D转换器; （3） ADC0816/0817 型 8 位MOS型A/D转换器;,分辨率和量化误差是A/D转换器的主要技术指标之一。 分辨率由下式计算:,其中n为A/D转换器的位数。 量化误差有两种表示方法: 一种是绝对量化误差; 另一种是相对量化误差。 绝对量化误差,7.3 A/D和D/A接口功能的扩展,相对量化误
11、差,2. 典型A/D转换器芯片ADC0809 简介,ADC0809的内部结构,7.3 A/D和D/A接口功能的扩展,ADC0809引脚图,7.3 A/D和D/A接口功能的扩展,地址码与输入通道的对应关系,7.3 A/D和D/A接口功能的扩展,ADC0809时序图,7.3 A/D和D/A接口功能的扩展,3. ADC0809与8031 的接口电路,1) 查询方式,ADC0809查询方式硬件接口,7.3 A/D和D/A接口功能的扩展,下面的程序是采用查询方法, 分别对 8 路模拟信号轮流采样一次, 并依次把结果转存到数据存储区的采样转换程序。,MOV R1, data ; 置数据区首址 MOV DP
12、TR, 7FF8H ; P2.7=0, 指向通道 0 MOV R7, 08H ; 置通道数 LP1: MOVX DPTR, A ; 启动A/D转换 MOV R6, 0AH ; 软件延时 DALY: NOP NOP NOP,7.3 A/D和D/A接口功能的扩展,NOP NOP DJNZ R6, DALY MOVX A, DPTR ; 读取转换结果 MOV R1, A ; 存储数据 INC DPTR ; 指向下一个通道 INC R1 ; 修改数据区指针 DJNZ R7, LP1 ; 8 个通道全采样完了吗?,7.3 A/D和D/A接口功能的扩展,4. 中断方式,ADC0809 中断方式硬件接口,7
13、.3 A/D和D/A接口功能的扩展,这里将ADC0809 作为一个外部扩展的并行I/O口, 直接由8031的P2.0和WR脉冲进行启动。因而其端口地址为 0FEFFH。用中断方式读取转换结果的数字量, 模拟量输入通道选择端ADD A、ADD B、ADD C分别与8031的P0.0、 P0.1、P0.2 直接相连, CLK由 8031 的ALE提供。其读取通道 0 转换后的数字量程序段如下:,ORG 1000H INADC: SETB IT1 ; INT1设为边沿触发 SETB EA ; 开中断INT1 SETB EX1,7.3 A/D和D/A接口功能的扩展,MOV DPTR, 0FEFFH ;
14、 端口地址送DPTR MOV A, 00H ; 选择 0 通道输入 MOVX DPTR, A ; 启动输入 ORG 0013H AJMP PINT1 PINT1: MOV DPTR, 0FEFFH ; 端口地址送DPTR MOVX A, DPTR ; 读取IN0 的转换结果 MOV 50H, A ; 存入 50H单元 MOV A, 00H MOVX DPTR, A ; 启动A/D, IN0 通道输入并转换 RETI ; 返回,7.3 A/D和D/A接口功能的扩展,7.5.2 D/A转换器接口,1. D/A转换器的性能指标 （1） 分辨率。分辨率是D/A转换器对输入量变化敏感程度的描述, 与输入
15、数字量的位数有关。如果数字量的位数为n, 则D/A转换器的分辨率为 2-n。 （2） 建立时间。建立时间是描述 D/A转换速度的一个参数, 具体是指从输入数字量变化到输出达到终值误差1/2LSB（最低有效位）时所需的时间。通常以建立时间来表明转换速度。 （3） 接口形式。 D/A转换器有两类: 一类不带锁存器, 另一类则带锁存器。对于不带锁存器的D/A转换器, 为保存单片机的转换数据, 在接口处要加锁存器。,2. 典型D/A转换器DAC0832简介,DAC0832内部结构框图,7.5.2 D/A转换器接口,7.5.2 D/A转换器接口,7.5.2 D/A转换器接口,DAC0832的引脚图,7.5.2 D/A转换器接口,DAC0832的时序图,7.5.2 D/A转换器接口,3. DAC0832与MCS - 51 的接口及应用,1) 单缓冲方式,DAC0832单缓冲方式接口电路,7.5.2 D/A转换器接口,执行下面的几条指令就能完成一次D/A转换: MOV DPTR, 7FFFH ; 指向DAC0832 MOV A, DATA ; 数字量装入A MOVX DPTR, A ; 完成一次D/A输入与转换,7.5.2 D/A转换器接口,2) 双缓冲方式,DAC0832双缓冲方式接口电路,7.5.2 D/
