单片机的扩展应用与仿真.ppt

8单片机的扩展应用与仿真 2 教学目的 了解数据存储器的分类和特点了解单片机常用的数据存储器和数据存储器理解存储器扩展时三总线的构成方法掌握存储器扩展时地址空间的分配了解可编程并行接口芯片8255A的功能特点理解8255A的工作方式并掌握其设定方法了解I2C总线和SPI总线的特点等基本概念掌握I2C总线和SPI总线的使用方法 3 本章内容 存储器的扩展实例与仿真I O接口的扩展实例与仿真I2C与SPI总线实例与仿真 8 1存储器的扩展实例与仿真 数据存储器的扩展程序存储器的扩展数据和程序存储器的同时扩展 5 存储器的分类 按信息存放方式分为随机存储器RAM ReadAccessMemory 只读存储器ROM ReadOnlyMemory 8 1存储器的扩展实例与仿真 单片机的程序存储器属于ROM 数据存储器属于RAM 6 数据存储器的扩展 随机存储器RAM 8 1存储器的扩展实例与仿真 随机存储器RAM是在程序运行期间可以随时进行写入或者读出操作的存储器 失电后存储内容随即丢失 因此 一般作为数据存储器 单片机常用的RAM可以分为静态随机存储器 SRAM StaticRAM 和动态随机存储器 DRAM DynamicRAM 单片机系统主要使用的是SRAM 特点 分类 7 数据存储器的扩展 Intel公司的62系列静态RAM芯片 8 1存储器的扩展实例与仿真 主要有6116 2KB 8位 6264 8KB 8位 62128 16KB 8位 62256 32KB 8位 A7Vcc A6A8 A5A9 A4WE A3OE A2A10 A1CE A007 0006 0105 0204 GND03 61162KB 8 VppVcc A12WE A7CE2 A6A8 A5A9 A4A11 A3OE A2A10 A1CE1 A0O7 O0O6 O1O5 O2O4 GNDO3 62648KB 8 A14Vcc A12WE A7A13 A6A8 A5A9 A4A11 A3OE A2A10 A1CE A0O7 O0O6 O1O5 O2O4 GNDO3 6225632KB 8 DIP24DIP28DIP28 8 数据存储器的扩展 Intel公司的62系列静态RAM芯片 8 1存储器的扩展实例与仿真 Proteus中的静态RAM芯片模型的引脚图 9 数据存储器的扩展 8 1存储器的扩展实例与仿真 存储器扩展时三总线地址总线 AddressBus 数据总线 DataBus 控制总线 ControlBus 地址总线 16位 单向 P0口和P2口的第二功能构成了扩展总线的8位数据线和16位地址线 P2口输出高8位的地址 P0口输出低8位的地址 10 数据存储器的扩展 8 1存储器的扩展实例与仿真 存储器扩展时三总线地址总线 AddressBus 数据总线 DataBus 控制总线 ControlBus 数据总线 双向 P0口提供8位数据线 11 数据存储器的扩展 8 1存储器的扩展实例与仿真 存储器扩展时三总线地址总线 AddressBus 数据总线 DataBus 控制总线 ControlBus 控制总线 读 写控制 由ALE PSEN EA RD WR 组成 数据存储器扩展时用到ALE RD WR 程序存储器扩展时用到ALE PSEN EA 12 数据存储器的扩展 8 1存储器的扩展实例与仿真 数据存储器访问时序 AT89C52访问外部数据存储器读周期时序图 13 数据存储器的扩展 数据存储器扩展时时序 8 1存储器的扩展实例与仿真 AT89C52访问外部数据存储器写周期时序图 14 数据存储器的扩展 8 1存储器的扩展实例与仿真 存储器扩展实例 AT89C52用一片6264芯片扩展8KB数据存储器并在Proteus中仿真 选取元器件 AT89C52 单片机 RES 电阻 CRYSTAL 晶振 CAP CAP ELEC 电容 电解电容 74LS373 锁存器 6264 静态RAM 地址空间为 0000000000000000B 0001111111111111B 0000H 1FFFH 15 数据存储器的扩展 在Proteus中仿真 8 1存储器的扩展实例与仿真 编制程序如下 includevoidmain void unsignedinti for i 0 i 0X3FF i XBYTE i i 256 while 1 16 程序存储器的扩展 8 1存储器的扩展实例与仿真 根据编程方式的不同 ROM可分为掩膜只读存储器ROM MaskProgrammableROM 可编程只读存储器PROM ProgrammableROM 可擦除编程只读存储EPROM ErasablePROM 闪速存储器FEPROM FlashEPROM 17 程序存储器的扩展 Intel公司的27系列UVEPROM芯片 8 1存储器的扩展实例与仿真 主要有2764 8KB 8位 27128 16KB 8位 27256 32KB 8位 27512 64KB 8位 VppVcc A12PGM A7NC A6A8 A5A9 A4A11 A3OE A2A10 A1CE A0O7 O0O6 O1O5 O2O4 GNDO3 27648K 8位 VppVcc A12PGM A7A13 A6A8 A5A9 A4A11 A3OE A2A10 A1CE A0O7 O0O6 O1O5 O2O4 GNDO3 2712816K 8位 VppVcc A12A14 A7A13 A6A8 A5A9 A4A11 A3OE A2A10 A1CE A0O7 O0O6 O1O5 O2O4 GNDO3 2725632K 8位 18 数据存储器的扩展 Intel公司的62系列静态RAM芯片 8 1存储器的扩展实例与仿真 Proteus中的EPROM芯片模型的引脚图 19 数据存储器的扩展 Intel公司的62系列静态RAM芯片 8 1存储器的扩展实例与仿真 Proteus中的E2PROM芯片模型的引脚图 20 程序存储器的扩展 程序存储器访问时序 8 1存储器的扩展实例与仿真 AT89C52访问外部程序存储器的时序图 21 程序存储器的扩展 8 1存储器的扩展实例与仿真 程序存储器扩展实例 AT89C52用一片2764芯片扩展8KB程序存储器 地址空间为 0000000000000000B 0001111111111111B 0000H 1FFFH 选取元器件 AT89C52 单片机 RES 电阻 CRYSTAL 晶振 CAP CAP ELEC 电容 电解电容 74LS373 锁存器 2764 ROM 22 数据和程序存储器的同时扩展 8 1存储器的扩展实例与仿真 存储器同时扩展实例 AT89C52用两片6264和两片2764扩展16KB数据存储器和16KB程序存储器 1 线选法 选取元器件 AT89C52 单片机 RES 电阻 CRYSTAL 晶振 CAP CAP ELEC 电容 电解电容 74LS373 锁存器 74LS04 非门芯片 6264 静态RAM 2764 ROM 23 数据和程序存储器的同时扩展 8 1存储器的扩展实例与仿真 存储器同时扩展实例 线选法 24 数据和程序存储器的同时扩展 8 1存储器的扩展实例与仿真 存储器同时扩展实例 AT89C52用两片6264和两片2764扩展16KB数据存储器和16KB程序存储器 选取元器件 译码法 AT89C52 单片机 RES 电阻 CRYSTAL 晶振 CAP CAP ELEC 电容 电解电容 74LS373 锁存器 74LS138 3 8译码器 6264 静态RAM 2764 ROM 25 数据和程序存储器的同时扩展 8 1存储器的扩展实例与仿真 存储器同时扩展实例 译码法 8 2I O接口的扩展实例与仿真 可编程并行接口芯片8255A8255A的应用及仿真 27 可编程并行接口芯片8255A 8255A的引脚图 8 2I O接口的扩展实例与仿真 28 可编程并行接口芯片8255A 8255A的内部结构 8 2I O接口的扩展实例与仿真 29 可编程并行接口芯片8255A 控制信号和端口工作状态 8 2I O接口的扩展实例与仿真 30 可编程并行接口芯片8255A 工作方式的定义和总线接口 8 2I O接口的扩展实例与仿真 31 可编程并行接口芯片8255A 工作方式控制字的格式 8 2I O接口的扩展实例与仿真 32 可编程并行接口芯片8255A 端口C置位 复位控制字的格式 8 2I O接口的扩展实例与仿真 33 可编程并行接口芯片8255A 8 1存储器的扩展实例与仿真 8255A的应用及仿真 AT89C52通过8255A并行扩展 模拟交通灯控制并在Proteus中仿真 选取元器件 AT89C52 单片机 RES 电阻 CRYSTAL 晶振 CAP CAP ELEC 电容 电解电容 74LS373 锁存器 8255A 并行接口芯片 74LS07 驱动器 LED RED LED GREEN LED YELLOW 红 绿 黄色LED 8 3I2C与SPI总线实例与仿真 I2C总线 实例与仿真SPI总线实例与仿真 35 I2C总线 实例与仿真 I2C总线I2C Inter IntegratedCircuit 总线是Philips公司开发的两线式串行总线 是一种集成电路芯片间的总线 有三种模式 标准模式 S mode Standard mode 最高传输速率100Kbit s 快速模式 F mode Fast mode 最高传输速率可达400Kbit s 和高速模式 Hs mode High speedmode 最高传输速率可达3 4Mbit s I2C总线只有两条总线线路 串行数据线 SDA SerialData 和串行时钟线 SCL SerialClock 挂接在总线上的器件都通过SDA和SCL传输信息 简少了印刷电路板上的走线 提高了系统的可靠性 8 3I2C与SPI总线实例与仿真 36 I2C总线 实例与仿真 I2C总线 8 3I2C与SPI总线实例与仿真 标准模式与快速模式的I2C总线器件连接图 37 I2C总线 实例与仿真 I2C总线 8 3I2C与SPI总线实例与仿真 总线上数据的传输 38 I2C总线 实例与仿真 I2C总线 8 3I2C与SPI总线实例与仿真 一个完整的数据传输 39 I2C总线 实例与仿真 I2C总线实例与仿真AT89C52模拟总线并挂接两片24C02C 并在Proteus中仿真 元器件选取 AT89C52 单片机 RES 电阻 CRYSTAL 晶振 CAP CAP ELEC 电容 电解电容 74LS07 驱动器 24C02C 串行存储器 PULLUP 上拉电阻 LED RED 红色LED 8 3I2C与SPI总线实例与仿真 40 I2C总线 实例与仿真 I2C总线实例与仿真 8 3I2C与SPI总线实例与仿真 AT89C52模拟总线并挂接两片24C02C 并在Proteus中仿真 41 I2C总线 实例与仿真 I2C总线实例与仿真 8 3I2C与SPI总线实例与仿真 修改24C02C的 DataWriteTime 后运行结果 42 SPI总线 实例与仿真 SPI总线SPI SerialPeripheralInterface 是Motorola公司推出的串行总线 SPI总线由三条信号线组成 串行时钟线SCLK Serial Clock 主机输入 从机输出数据线MISO MasterInSlaveOut 主机输出 从机输入数据线MOSI MasterOutSlaveIn 主从设备间可以实现全双工通信 当有多个从设备时 还需要从机选择信号线 与并行扩展相比 SPI总线扩展方法信号线少 简少了印刷电路板上的走线 提高了系统的可靠性 而AT89C52并没有SPI硬件接口 可以用软件进行模拟 8 3I2C与SPI总线实例与仿真 43 SPI总线 实例与仿真 SPI接口的显示驱动芯片MAX7221能够同时驱动8位LED数码管或64个独立的LED 通过级联可以驱动更多 具有SPI等串行接口 与单片机相连仅需三根线 时钟线CLK 串行数据输入线DIN和片选线 MAX7221可以工作于BCD译码方式和非译码方式 片内8个数位寄存器 8B 8位的静态RAM 存储8个数码 可以直接寻址 可以对单个数位进行更新 具有模拟和数字双重亮度控制 关闭模式 省电模式 下 MAX7221的耗电仅150uA 8 3