片机的扩展应用与仿真

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(2KB8位)、6264(8KB8位)、62128(16KB8位)、62256(32KB8位)。,A7Vcc,A6A8,A5A9,A4WE,A3OE,A2A10,A1CE,A007,0006,0105,0204,GND03,61162KB8,VppVcc,A12WE,A7CE2,A6A8,A5A9,A4A11,A3OE,A2A10,A1CE1,A0O7,O0O6,O1O5,O2O4,GNDO3,62648KB8,A14Vcc,A12WE,A7A13,A6A8,A5A9,A4A11,A3OE,A2A10,A1CE,A0O7,O0O6,O1O5,O2O4,GNDO3,6225632KB8,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：0000000000000000B0001111111111111B=0000H1FFFH,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+)XBYTEi=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(8KB8位)、27128(16KB8位)、27256(32KB8位)、27512(64KB8位)。,VppVcc,A12PGM,A7NC,A6A8,A5A9,A4A11,A3OE,A2A10,A1CE,A0O7,O0O6,O1O5,O2O4,GNDO3,27648K8位,VppVcc,A12PGM,A7A13,A6A8,A5A9,A4A11,A3OE,A2A10,A1CE,A0O7,O0O6,O1O5,O2O4,GNDO3,2712816K8位,VppVcc,A12A14,A7A13,A6A8,A5A9,A4A11,A3OE,A2A10,A1CE,A0O7,O0O6,O1O5,O2O4,GNDO3,2725632K8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：0000000000000000B0001111111111111B=0000H1FFFH,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(8B8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。,8.3I