單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)ppt課件

1、第第6章章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)6.1 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的根本概念單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的根本概念6.2 程序存儲器擴(kuò)展技術(shù)程序存儲器擴(kuò)展技術(shù)6.3 數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展6.4 輸入輸入/輸出口擴(kuò)展技術(shù)輸出口擴(kuò)展技術(shù)6.1 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的根本概念單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的根本概念6.1.1 MCS-51單片機(jī)最小運(yùn)用系統(tǒng)單片機(jī)最小運(yùn)用系統(tǒng)6.1.2 MCS-51單片機(jī)的外部擴(kuò)展性能單片機(jī)的外部擴(kuò)展性能前往本章首頁6.1.1 MCS-51單片機(jī)最小運(yùn)用系統(tǒng)單片機(jī)最小運(yùn)用系統(tǒng) 18051/8751最小運(yùn)用系統(tǒng)如圖最小運(yùn)用系統(tǒng)如圖6-1所示。由于所示。由于集

2、成度的限制，這種最小運(yùn)用系統(tǒng)只能用作一些小集成度的限制，這種最小運(yùn)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其運(yùn)用特點(diǎn)是：型的控制單元。其運(yùn)用特點(diǎn)是：1全部全部I/O口線均可供用戶運(yùn)用?？诰€均可供用戶運(yùn)用。2內(nèi)部存儲器容量有限只需內(nèi)部存儲器容量有限只需4KB地址空間。地址空間。3運(yùn)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。運(yùn)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。 圖6-1 8051/8751最小運(yùn)用系統(tǒng)28031最小運(yùn)用系統(tǒng)最小運(yùn)用系統(tǒng) 8031是片內(nèi)無程序存儲器的單片機(jī)芯片，因此是片內(nèi)無程序存儲器的單片機(jī)芯片，因此，其最小運(yùn)用系統(tǒng)應(yīng)在片外擴(kuò)展，其最小運(yùn)用系統(tǒng)應(yīng)在片外擴(kuò)展EPROM。圖。圖6-2為為用用8031外接程序存儲器構(gòu)成的最小系

3、統(tǒng)。外接程序存儲器構(gòu)成的最小系統(tǒng)。圖6-2 8031最小運(yùn)用系統(tǒng)前往本節(jié)6.1.2 MCS-51單片機(jī)的外部擴(kuò)展性能單片機(jī)的外部擴(kuò)展性能1MCS-51單片機(jī)的片外總線構(gòu)造單片機(jī)的片外總線構(gòu)造 MCS-51系列單片機(jī)片外引腳可以構(gòu)成如圖系列單片機(jī)片外引腳可以構(gòu)成如圖6-3所所示的三總線構(gòu)造：示的三總線構(gòu)造： 地址總線地址總線AB 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DB 控制總線控制總線CB 一切外部芯片都經(jīng)過這三組總線進(jìn)展擴(kuò)展。一切外部芯片都經(jīng)過這三組總線進(jìn)展擴(kuò)展。圖6-3 8031單片機(jī)總線引腳構(gòu)造2MCS-51單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展才干單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展才干 當(dāng)系統(tǒng)要大量配置外圍設(shè)備以及要擴(kuò)展較多的當(dāng)系統(tǒng)要大量配置外

4、圍設(shè)備以及要擴(kuò)展較多的I/O口時，將占去大量的口時，將占去大量的RAM地址。地址。 當(dāng)運(yùn)用系統(tǒng)存儲擴(kuò)展容量或擴(kuò)展當(dāng)運(yùn)用系統(tǒng)存儲擴(kuò)展容量或擴(kuò)展I/O口地址超越口地址超越單片機(jī)地址總線范圍時，可采用換體法處理。如單片機(jī)地址總線范圍時，可采用換體法處理。如圖圖6-4所示。所示。 圖6-4 用I/O線來控制片外存儲器換體前往本節(jié)6.2 程序存儲器擴(kuò)展技術(shù)程序存儲器擴(kuò)展技術(shù)6.2.1 EPROM擴(kuò)展電路擴(kuò)展電路6.2.2 EEPROM擴(kuò)展電路擴(kuò)展電路前往本章首頁圖6-5 28引腳EPROM芯片管腳配置6.2.1 EPROM擴(kuò)展電路擴(kuò)展電路圖6-6 2764 EPROM擴(kuò)展電路12764A EPROM擴(kuò)展

5、電路227128A EPROM擴(kuò)展電路擴(kuò)展電路 圖6-7 27128A EPROM擴(kuò)展電路前往本節(jié)6.2.2 EEPROM擴(kuò)展電路擴(kuò)展電路 EEPROM是一種電擦除可編程只讀存儲器，是一種電擦除可編程只讀存儲器，其主要特點(diǎn)是能在計算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)展在線修正，其主要特點(diǎn)是能在計算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)展在線修正，并能在斷電的情況下堅(jiān)持修正的結(jié)果。因此在智并能在斷電的情況下堅(jiān)持修正的結(jié)果。因此在智能化儀器儀表、控制安裝等領(lǐng)域得到普遍采用。能化儀器儀表、控制安裝等領(lǐng)域得到普遍采用。 常用的常用的EEPROM芯片主要有芯片主要有Intel 2817A、2864A等。等。圖6-8 2817A管腳配置12817A EEP

6、ROM擴(kuò)展擴(kuò)展圖6-9 2817A EEPROM擴(kuò)展電路 設(shè)置源數(shù)據(jù)塊首址標(biāo)區(qū)首地址原地址=SASA末地址？寫入一個字節(jié)P1.0=0?源地址加1目的地址加1傳送終了圖6-10 RAM與EEPROM數(shù)據(jù)傳送流程圖 22864A EEPROM 擴(kuò)展 圖6-11 2864A管腳配置 2864A有四種任務(wù)方式：有四種任務(wù)方式：1維持方式維持方式2讀出方式讀出方式 3寫入方式寫入方式 4數(shù)據(jù)查詢方式數(shù)據(jù)查詢方式 2864A與與8031單片機(jī)的硬件銜接如圖單片機(jī)的硬件銜接如圖6-12所示。所示。 圖6-12 2864A EEPROM擴(kuò)展電路前往本節(jié)6.3 數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展6.3.1 靜態(tài)靜態(tài)R

7、AM擴(kuò)展電路擴(kuò)展電路6.3.2 動態(tài)動態(tài)RAM擴(kuò)展電路擴(kuò)展電路前往本章首頁6.3.1 靜態(tài)靜態(tài)RAM擴(kuò)展電路擴(kuò)展電路常用的靜態(tài)常用的靜態(tài)RAM芯片有芯片有6116，6264，62256等，其等，其管腳配置如圖管腳配置如圖6-13所示。所示。16264靜態(tài)靜態(tài)RAM擴(kuò)展擴(kuò)展表表6-1給出了給出了6264的操作方式，圖的操作方式，圖6-14為為6264靜態(tài)靜態(tài)RAM擴(kuò)展電路。擴(kuò)展電路。262256靜態(tài)靜態(tài)RAM擴(kuò)展擴(kuò)展62256是是32K8位靜態(tài)隨機(jī)存儲器芯片，位靜態(tài)隨機(jī)存儲器芯片，CMOS工藝工藝制造，單一制造，單一+5V供電。供電。28腳雙列直插式封裝。腳雙列直插式封裝。 圖6-13 常用靜態(tài)

8、RAM芯片管腳配置表6-1 6264的操作方式圖6-14 6264靜態(tài)RAM擴(kuò)展電路前往本節(jié)6.3.2 動態(tài)動態(tài)RAM擴(kuò)展電擴(kuò)展電12164A動態(tài)動態(tài)RAM擴(kuò)展擴(kuò)展l 行列地址選通訊號行列地址選通訊號l 刷新方法刷新方法l 地址信息延時的實(shí)現(xiàn)地址信息延時的實(shí)現(xiàn)圖6-15 2164A芯片圖6-16 64K動態(tài)RAM擴(kuò)展電路a8051b2164A圖6-17 8051和2164A總線定時波形22186集成動態(tài)集成動態(tài)RAM擴(kuò)展擴(kuò)展 2186是片內(nèi)具有是片內(nèi)具有8K8位動態(tài)位動態(tài)RAM系統(tǒng)的集系統(tǒng)的集成成RAM。單一。單一+5V供電，任務(wù)電流供電，任務(wù)電流70mA，維持，維持電流電流20mA，存取時間

9、為，存取時間為250ns。28腳雙列直插式腳雙列直插式封裝，管腳與封裝，管腳與6264靜態(tài)靜態(tài)RAM完全兼容，其管腳配完全兼容，其管腳配置如圖置如圖6-18所示。所示。 圖圖6-19給出了給出了8051/8751擴(kuò)展擴(kuò)展2186集成動態(tài)集成動態(tài)RAM的硬件電路圖。的硬件電路圖。圖6-18 2817A管腳配置 圖6-19 2186集成動態(tài)RAM擴(kuò)展電路前往本節(jié)6.4 輸入輸入/輸出口擴(kuò)展技術(shù)輸出口擴(kuò)展技術(shù)6.4.1 簡單簡單I/O口擴(kuò)展口擴(kuò)展6.4.2 可編程可編程I/O口擴(kuò)展口擴(kuò)展前往本章首頁6.4.1 簡單簡單I/O口擴(kuò)展口擴(kuò)展1用并行口擴(kuò)展用并行口擴(kuò)展I/O口口 只需根據(jù)只需根據(jù)“輸入三態(tài)

10、，輸出鎖存與總線相連輸入三態(tài)，輸出鎖存與總線相連的原那么，選擇的原那么，選擇74LS系列的系列的TTL電路或電路或MOS電路電路即能組成簡單的擴(kuò)展即能組成簡單的擴(kuò)展I/O口。例如采用口。例如采用8位三態(tài)緩位三態(tài)緩沖器沖器74LS244組成輸入口，采用組成輸入口，采用8D鎖存器鎖存器74LS273，74LS373，74LS377等組成輸出口。等組成輸出口。 圖圖6-20給出了一種簡單的輸入、輸出口擴(kuò)展給出了一種簡單的輸入、輸出口擴(kuò)展電路。當(dāng)要擴(kuò)展多個輸入電路。當(dāng)要擴(kuò)展多個輸入/輸出口時，可采用圖輸出口時，可采用圖6-21所示銜接方法。所示銜接方法。圖6-20 簡單I/O擴(kuò)展接口圖6-20 簡單I

11、/O擴(kuò)展接口2用串行口擴(kuò)展用串行口擴(kuò)展I/O口口 當(dāng)當(dāng)MCS-51單片機(jī)串行口任務(wù)在方式單片機(jī)串行口任務(wù)在方式0時，運(yùn)時，運(yùn)用移位存放器芯片可以擴(kuò)展一個或多個用移位存放器芯片可以擴(kuò)展一個或多個8位并行位并行I/O口。這種方法不會占用片外口。這種方法不會占用片外RAM地址，而且地址，而且可節(jié)省單片機(jī)的硬件開銷。缺陷是操作速度較慢可節(jié)省單片機(jī)的硬件開銷。缺陷是操作速度較慢，擴(kuò)展芯片越多，速度越慢。，擴(kuò)展芯片越多，速度越慢。 圖圖6-22和圖和圖6-23分別給出了利用串行口擴(kuò)展分別給出了利用串行口擴(kuò)展2個個8位并行輸入口運(yùn)用位并行輸入口運(yùn)用74LS165和擴(kuò)展和擴(kuò)展2個個8位位并行輸出口運(yùn)用并行輸出

12、口運(yùn)用74LS164的接口電路。的接口電路。圖6-22 利用串行口擴(kuò)展并行輸入口圖6-23 利用串行口擴(kuò)展并行輸出口前往本節(jié)6.4.2 可編程可編程I/O口擴(kuò)展口擴(kuò)展表6-2 常用Intel 系列可編程接口芯片型號稱號闡明8155并行接口帶256字節(jié)的RAM和14位定時/計數(shù)器8255通用并行接口 8251同步/異步通訊接口 8253定時/計數(shù)器 8279鍵盤/顯示接口 18155的構(gòu)造和技術(shù)性能的構(gòu)造和技術(shù)性能圖圖6-24是是8155的構(gòu)造框圖。在的構(gòu)造框圖。在8155內(nèi)部具有：內(nèi)部具有：1256字節(jié)的靜態(tài)字節(jié)的靜態(tài)RAM，存取時間為，存取時間為400ns。2三個通用的輸入三個通用的輸入/輸

13、出口。輸出口。3一個一個14位的可編程定時位的可編程定時/計數(shù)器。計數(shù)器。4地址鎖存器及多路轉(zhuǎn)換的地址和數(shù)據(jù)總線。地址鎖存器及多路轉(zhuǎn)換的地址和數(shù)據(jù)總線。5單一單一+5V電源，電源，40腳雙列直插式封裝。腳雙列直插式封裝。 a邏輯構(gòu)造b引腳圖圖6-24 8155的邏輯構(gòu)造及引腳28155的的RAM和和I/O地址編碼地址編碼表6-3 8155口地址分布38155的任務(wù)方式與根本操作的任務(wù)方式與根本操作1作片外作片外256字節(jié)字節(jié)RAM運(yùn)用。運(yùn)用。 2作擴(kuò)展作擴(kuò)展I/O口運(yùn)用。命令控制字的格式如圖口運(yùn)用。命令控制字的格式如圖6-25所示。其中所示。其中C口任務(wù)方式如表口任務(wù)方式如表6-4所示。形狀所示。形狀字格式如圖字格式如圖6-26所示。所示。3作定時器運(yùn)用。其格式如圖作定時器運(yùn)用。其格式如圖6-27所示。所示。 圖6-25 8155命令控制字格式表6-4 C口任務(wù)方式及控制信號分布圖6-26 8155形狀字格式圖6-27 8155定時器格式及輸出方式 4MCS-51單片機(jī)與單片機(jī)與8155的接口與操作的接口與操作 MCS-51單片機(jī)可直