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1、第第4章章 微机系统接口扩展微机系统接口扩展第第四四章章 小小结结系统系统I/O扩展扩展存储器系统扩展存储器系统扩展微机系统接口扩展概述微机系统接口扩展概述 4.1 微机系统接口扩展概述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 微机系统扩展原理微机系统扩展原理2总线驱动三态控制，以实现
2、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74LS2454.1.2 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（Erasable Programmable Read Only Memory）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（Electrically Erasable Read Only Memory）电可擦除的可编
3、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SRAM，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字节表表4-3 三种常用三种常用SRAM的主要技术特性的主要技术特性型 号6116626462256容量（字节）2K8K32K引 脚 数242828工作电压（V）555典型工作电流（mA）35408典型维持电流（mA）520.5存取时间（ns）100200（由产品型号而定）4.1.4 中断系统扩展接口1.将定时器扩展成外部中断
4、 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。图图4-3 多个外部中断源扩展电路多个外部中断源扩展电路4.1.5
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。图图4-4 并行通信框图并行通信框图 图图4-5 串行通信框图串行通信框图TXD单片机RXDGNDRXD 外设TXD GNDP1.0单片机P1.7D0外设D74.2 存储器系统扩展存储器系统扩
6、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4.2.4 Flash存储器扩展4.2.1 扩展系统程序存储器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。图图4-6 89C51单片机扩展单片机扩展2K EPROM系统连系统连接图接图图图4-7 单片机扩展单片机扩展2864的连接图的连接图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
7、用哈佛结构，程序存储器和数据存储器分开管理。片外数据存储器的读和写由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。图图4-8 单片机扩展单片机扩展8K的的SRAM连接图连接图6116与单片机的连线与单片机的连线地址线：A0A10连接单片机地址总线的A0A10，即P0.0P0.7、P2.0、P2.1、P2.2共11根；数据线：I/O0I/O7连接单片机的数据线，即P0.0P0.7；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A
8、15;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储器控制线。片外片外RAM地址范围的确定及使用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1.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。图图4-11 译码法的扩展方案译码法的扩展方案3.大容量存储
9、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（2166553664K），低8位地址由P0口提供，高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。图图4-13 扩展扩展256K字节字节SRAM的电路的电路4.2.4 Flash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。
10、1.AT45D041的工作原理图4-14 串行Flash存储器AT45D041管脚 图图4-15 AT45D041内部结构图内部结构图图图4-16 AT45D041工作时序图工作时序图2.AT45D041与单片机接口4.3 系统系统I/O扩展扩展 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 利用译码器扩展利用译码器扩展I/O口口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
11、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。译码器扩展译码器扩展I/O 口控制口控制LED点阵显示屏点阵显示屏 4.3.2 利用8155/8255扩展并行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图4-21 8155的引脚配置与结构框图的引脚配置与结构框图2.RAM与I/O端口的寻址方法表表4-12 8155中寄存器的地址表中寄存器的地址表3.8155芯片的寄存器表表4-14 PC口各
12、口各ALT方式下方式下PA、PB、PC口的工作方式口的工作方式表表4-15 PC口工作于联络线时的初始状态口工作于联络线时的初始状态表表4-16 8155的状态寄存器的状态字格式的状态寄存器的状态字格式表表4-17 定时寄存器的格式定时寄存器的格式4.8155芯片的使用图4-22 8155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 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。图图4-23 方式方式0的发送电路和接收电路的发送电路和接收电路图图
13、4-24 基于串行口的键盘基于串行口的键盘/显示器电路原理显示器电路原理图图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；CH452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。图图4-26 CH452芯片工作原理图芯片工作原理图1.显示驱动显示驱动CH452 支持扫描极限控
14、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。表表4-19 CH452 芯片芯片88 矩阵的编址矩阵的编址2.键盘扫描键盘扫描支持88 矩阵的64 键键盘DIG7DIG0 引脚用于列扫描输出SEG7SEG0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表4-20 CH452 芯片键盘编码表芯片键盘编
15、码表3 MCS51单片机与单片机与CH452接口接口 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与与CH451连接图连接图谢谢观看安全阀基本知识安全阀基本知识如果压力容器(设备/管线等)压力超过设计压力1.尽可能避免超压现象堵塞(BLOCKED)火灾(FIRE)热泄放(THERMAL RELIEF)如何避免事故的发生?2.使用安全泄压设施爆破片安全阀如何避免事故的发生?01安全阀的作用就是过压保护安全阀的作用就是过压保护!一切有过压可能的设施都需要安全阀一切有过压可能的设施都需要安全阀的保护的保护
16、!这里的压力可以在200KG以上,也可以在1KG以下!设定压力(set pressure)安全阀起跳压力背压(back pressure)安全阀出口压力超压(overpressure)表示安全阀开启后至全开期间入口积聚的压力.几个压力概念弹簧式先导式先导式重力板式先导+重力板典型应用电站锅炉典型应用长输管线典型应用罐区安全阀的主要类型02不同类型安全阀的优缺点不同类型安全阀的优缺点结构简单,可靠性高适用范围广价格经济对介质不过分挑剔弹簧式安全阀的优点预漏-由于阀座密封力随介质压力的升高而降低,所以会有预漏现象-在未达到安全阀设定点前,就有少量介质泄出.100%SEATING FORCE7550252505075100%SET PRESSURE弹簧式安全阀的缺点过大的入口压力降会造成阀门的频跳,缩短阀门使用寿命.ChatterChatterChatterChatterDisc Disc Disc Disc Guide Guide Guide Guide Disc HolderDisc HolderDisc HolderDisc HolderNozzleNozzleNozzleNozzle
