1、,第4章 微机系统接口扩展,第四章 小结,4.1 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,1. 外部总线的扩展 地址总线AB 数据总线DB 控制总线CB P0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,2总线驱动 三态控制，以实现总线的缓冲和隔离 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74LS245,4.1.2 程序存储器
2、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.
3、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4-3 三种常用SRAM的主要技术特性,4.1.4 中断系统扩展接口,将定时器扩展成外部中断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
4、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4-3 多个外部中断源扩展电路,4.1.5 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
5、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4-4 并行通信框图 图4-5 串行通信框图,4.2 存储器系统扩展,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4-6 89C51单片机扩展2K EPROM系统连接图,图4-7 单片机扩展2864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
6、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4-8 单片机扩展8K的SRAM连接图,6116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、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A15;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RAM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,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4-11
8、 译码法的扩展方案,3. 大容量存储器的扩展方法,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4-13 扩展256K字节SRAM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
9、式智能检测仪表中广泛的应用。,1.AT45D041的工作原理,图4-14 串行Flash存储器AT45D041管脚,图4-15 AT45D041内部结构图,图4-16 AT45D041工作时序图,2.AT45D041与单片机接口,4.3 系统I/O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I/O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
10、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I/O 口控制LED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4-21 8155的引脚配置与结构框图,2.RAM与I/O端口的寻址方法,表4-12 8155中寄存器的地址表,3.8155芯片的寄存器,表4-14 PC口各ALT方式下PA、PB、PC口的工作方式,表
11、4-15 PC口工作于联络线时的初始状态,表4-16 8155的状态寄存器的状态字格式,表4-17 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4-23 方式0的发送电路和接收电路,图4-24 基于串行口的键盘/显示器电路原理图,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
12、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4-26 CH452芯片工作原理图,1. 显示驱动,CH452 支持扫描极限控制，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
13、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4-19 CH452 芯片88 矩阵的编址,2. 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4-20 CH452 芯片键盘编码表,3 MCS51单片机与CH452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CH451连接图,谢谢观看,
