文档介绍：系统扩展概述
存储器的扩展
I/O接口技术概述
可编程并行I/O接口芯片8255A
A/D转换器接口
D/A转换器接口
应用举例
习题5
最小应用系统 单片机系统的扩展是以基本的最小系统为基础的,故应首先熟悉最小系统的结构。所谓最小系统,也称为最小应用系统,是指一个真正可用的单片机最小配置系统。实际上,内部带有程序存储器的AT89C51或AT89S51等单片机本身就是一个最简单的最小应用系统,许多实际应用系统就是用这种成本低和体积小的单片结构实现高性能的控制的。对于内部无程序存储器的芯片来说,则要用外接程序存储器的方法才能构成一个最小应用系统。
系统扩展概述
由于AT89C51、AT89S51等单片机的片内带有程序存储器,因此只要将其接上时钟电路和复位电路,同时将接高电平,ALE、信号不用,系统就可以工作了,。 该系统的特点如下: (1) 系统有大量的I/O线可供用户使用:P0、P1、P2、P3四个口都可以作为I/O口使用。 (2) 内部存储器的容量有限,只有128 B的RAM和4 KB的程序存储器。 (3) 应用系统的开发具有特殊性,由于应用系统的P0口、P2口在开发时需要作为数据和地址总线,因此这两个口上的硬件调试只能用模拟的方法进行。
单片机最小应用系统
系统扩展的内容与方法 当单片机最小系统不能满足系统功能的要求时,就需要进行扩展。为了使单片机能方便地与各种扩展芯片连接,常将单片机的外部连线转换为一般的微型计算机三总线结构形式。对于AT89S51单片机,其三总线结构按照下列方式构成。 地址总线:由P2口提供高8位地址线,因为P2口具有输出锁存的功能,能保留地址信息;由P0口提供低8位地址线,由于P0口是地址、数据分时复用口,因此为保存地址信息,需外加地址锁存器以锁存低8位的地址。一般都用ALE正脉冲信号的下降沿进行锁存。
数据总线:由P0口提供。P0口是双向、输入三态控制的8位通道口。 控制总线:扩展系统常用的控制信号为 ALE——地址锁存信号,用以实现对低8位地址的锁存。 ——片外程序存储器读信号。 ——片外数据存储器读信号。 ——片外数据存储器写信号。 。这样一来,扩展芯片与主机的连接方法就同一般三总线结构的微型计算机一样了。对于MCS-51系列及其兼容单片机而言,各大公司为其生产了大量的配套外围芯片,使其系统的扩展相当方便。
单片机的三总线结构
系统扩展一般有以下几方面的内容: (1) 外部程序存储器的扩展。 (2) 外部数据存储器的扩展。 (3) 输入/输出接口的扩展。 (4) 管理功能器件(如定时/计数器、键盘/显示器、中断优先级编码器等)的扩展。
一般而言,所有计算机扩展连接芯片的外部引脚线都可以归属为三总线结构。扩展连接的一般方法实际上是三总线对接,并要保证单片机和扩展芯片协调一致地工作,即要共同满足其工作时序。单片机系统可使用下列器件进行扩展。 (1) 使用TTL中、小规模集成电路进行扩展。这是一种常用的简单扩展方法。根据微机系统与总线相连应符合“输出锁存、输入三态”的原则,可以选用TTL锁存器作为输出口,三态门作为输入口。例如,可以选用74LS273、74LS373、8282、8283等器件作为具有锁存功能的输出口,选用8282、8287、74LS244、74LS245等器件作为三态输入口,也可以采用D触发器、R-S触发器作为外设与CPU间通信的应答联络控制电路,这种扩展方法适用于较简单的系统扩展。
(2) 采用Intel MCS-80/85微处理器外围芯片来扩展。由于Intel公司在研制生产MCS-51系列单片机产品时使其符合MCS-80/85CPU的总线标准,而AT89S51单片机完全兼容MCS-51系列单片机,因此可以用MCS-80/85系列的外围芯片来扩展单片机系统。 (3) 采用为MCS-48系列单片机设计的一些外围芯片来扩展。这些芯片中的许多芯片可以直接与MCS-51及其兼容系列单片机连接使用。 (4) 采用与MCS-80/85外围芯片兼容的其他一些通用标准芯片来扩展。