单片机系统扩展PPT课件.ppt

第10章单片机系统扩展 在很多复杂的应用情况下 单片机内的RAM ROM和I O接口数量有限 不够使用 这种情况下就需要进行扩展 以满足应用系统的需要 因此单片机的系统扩展主要是指外接数据存储器扩展 程序存储器扩展或I O接口扩展等 本章主要介绍I O扩展和存储器扩展两部分内容 I O口扩展以可编程芯片8255A扩展为主 存储器扩展有程序存储器扩展和数据存储器扩展 1 10 1系统扩展概述 单片机应用系统由硬件和软件组成 软件的载体就是硬件中的程序存储器 对于MCS 51系列8位单片机 对于没有内部ROM的单片机或者当程序较长 片内ROM容量不够时 用户必须在单片机外部扩展程序存储器 MCS 51单片机片外有16条地址线 即P0口和P2口 因此最大寻址范围为64KB 0000H FFFFH 2 10 28255A可编程接口芯片 8255A是常用的可编程并行接口芯片 广泛应用于单片机的并行扩展 8255A有24条I O线 分别为A B C共3个端口来使用 8条数据线 用于数据和控制命令传输 2条地址线 读 写时用于选择片内的控制寄存器A B C对应的3个端口寄存器PA PB PC 读 写信号控制线各一根 还有复位信号 片选信号 电源等引脚 3 8255A的外形封装如图10 2 1所示 图10 2 18255A芯片DIP CLCC PLCC封装引脚图 4 1 8255A的内部结构 图10 2 28255A结构图 5 8255A引脚功能 表10 2 18255A引脚功能 6 8255A控制线功能 表10 2 28255A控制线功能 7 3 8255A的工作方式选择 8255A有3种工作方式 方式0 方式1和方式2 方式0 基本输入 输出方式 这种方式中3个端口被设置成输入或输出口 但不能既作为输入又作为输出 PC口分成两部分 上半口 PC4 PC7 下半口 PC0 PC3 两部分可分别设置传送方向 各个端口均可用于无条件数据传送 也可以通过人为指定PC口的某些位作为PA口 PB口的状态信号 进行查询方式传送 8 方式1 选通输入 输出方式 这种方式下PA口和PB口通过编程设定为输入口或输出口 而PC口则分成两部分 分别作用PA口和PB口的控制和同步信号 以便8255A和CPU之间传送信息和中断请求 这种联络信号由8255A内部规定的 不是由使用者指定的 PC口的高4位服务于A口 称A组 PC口的低4位服务于B口 称B组 9 方式2 双向总线方式 只有PA口可工作于此方式 这时PA口既可作输入又可作输出 PC口的PC3 PC7作输入 输出的同步控制信号 此时 PB口可以工作于方式0 但不能工作于方式1 10 4 8255A控制字 8255A的控制字分为两种类型控制字 方式控制字和C口置位 复位控制字 用户通过程序可以把方式控制字写入8255的控制寄存器 以设定8255A的工作方式和C口各个位状态 11 1 方式控制字方式控制字用于设定8255A的3个端口工作于什么方式 是输入还是输出方式 12 方式选择控制字格式 表10 2 3方式选择控制字格式 13 2 C口置位 复位控制字该控制字可以使C口的各位单独置位或复位 以实现某些控制功能 14 2020 1 7 15 C口控制字格式 表10 2 4C口控制字格式 16 5 8255A的初始化编程 8255A是一种可编程的I O的接口芯片 使用时首先要由单片机对8522A写入控制字 8255A的各种方式都要由控制字来设定 这个设置过程称为 初始化 若写入的控制字的最高位D7 1 则是方式控制字 若写入的控制字D7 0 则是C口的按位置位 复位按制字 17 10 38255A应用实例 10 3 1设计要求应用8255A扩展单片机的I O口 将8255A的A口设置为输出方式 B口设置为输入方式 实现通过B口的开关控制A口的发光二极管亮 灭的功能 18 图10 3 18255A应用原理图 19 10 4系统存储器扩展 单片机系统存储器的扩展主要包括 程序存储器和数据存储器的扩展 程序存储器扩展比较方便 一般都是扩展一片并行接口的EPROM 27系列芯片 EEPROM 28系列芯片 或Flash 29系列芯片 如常用的EPROM芯片有27C64 8KB 27C256 32KB 和27C512 64KB 数据存储器的扩展按芯片采用的接口技术不同 可分为并行接口的芯片和串行接口的芯片扩展 因串行接口芯片具有引脚少 集成度高 功耗低等特点 是数据存储器扩展的发展方向 20 10 4 1单片机系统总线及总线信号 1 地址总线 AB 2 数据总线 DB 3 控制总线 CB 21 4 系统扩展的连线原则系统的扩展归结为三总线的连接 连接的方法很简单 连线时应遵守下列原则 连接的双方数据线连数据线 地址线连地址线 控制线连控制线 要特别注意的是 程序存储器接 数据存储器接和 控制线相同的地址线不能相同 地址线相同的控制线不能相同 片选信号有效时芯片才选中工作 当一类芯片仅一片时片选端可接地 当同类芯片多片时片选端可通过线译码 部分译码 全译码接地址线 通常是高位地址线 在单片机中多采用线选法 22 10 4 2扩展存储器编址技术 1 线选法 用地址线直接作为存储器芯片的片选信号的片选译码方法 称为线选法 该方法的优点是连线简单 缺点是地址资源浪费严重 地址映像不唯一 当系统的地址资源比较紧张时不宜采用 23 图10 4 1单片程序存储器扩展举例 24 2 译码法 通过对系统的高8位地址线译码产生系统扩展芯片的片选信号的译码方法 称为译码法 译码法又可以分为部分译码和全译码 多片存储器扩展连接图 如图10 4 2所示 图10 4 2多片存储器扩展连接图 25 3 存储器的综合扩展在同一个系统中同时扩展程序存储器和数据存储器 如图10 4 3所示 图10 4 3同时扩展程序存储器和数据存储器原理图 26 10 5RAM62256扩展应用实例 10 5 1设计要求将20个数字分别存入RAM62256中 然后从RAM62256中读出刚才存入的数字 并将其全部相加求和 在单片机的数码管上显示所求得的和的值 27 图10 5 1RAM扩展原理图 28 10 6小结 本章的重点难点内容是可编程芯片8255A的扩展和KeilC中读取外部数据的方法 熟练应用8255A 可以解决单片机I O口不够用的问题 在以后的单片机电路设计中会带来很大方便 在KeilC中读取外部数据的方法也十分