片機(jī)的擴(kuò)展應(yīng)用與仿真

8單片機(jī)的擴(kuò)展應(yīng)用與仿真,2,教學(xué)目的,了解數(shù)據(jù)存儲器的分類和特點(diǎn)了解單片機(jī)常用的數(shù)據(jù)存儲器和數(shù)據(jù)存儲器理解存儲器擴(kuò)展時(shí)三總線的構(gòu)成方法掌握存儲器擴(kuò)展時(shí)地址空間的分配了解可編程并行接口芯片8255A的功能特點(diǎn)理解8255A的工作方式并掌握其設(shè)定方法了解I2C總線和SPI總線的特點(diǎn)等基本概念掌握I2C總線和SPI總線的使用方法,3,本章內(nèi)容,存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真I/O接口的擴(kuò)展實(shí)例與仿真I2C與SPI總線實(shí)例與仿真,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展程序存儲器的擴(kuò)展數(shù)據(jù)和程序存儲器的同時(shí)擴(kuò)展,5,存儲器的分類,按信息存放方式分為隨機(jī)存儲器RAM(ReadAccessMemory)只讀存儲器ROM(ReadOnlyMemory),8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,單片機(jī)的程序存儲器屬于ROM，數(shù)據(jù)存儲器屬于RAM。,6,數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展,隨機(jī)存儲器RAM,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,隨機(jī)存儲器RAM是在程序運(yùn)行期間可以隨時(shí)進(jìn)行寫入或者讀出操作的存儲器。失電后存儲內(nèi)容隨即丟失，因此，一般作為數(shù)據(jù)存儲器。單片機(jī)常用的RAM可以分為靜態(tài)隨機(jī)存儲器(SRAM:StaticRAM)和動態(tài)隨機(jī)存儲器(DRAM:DynamicRAM)。單片機(jī)系統(tǒng)主要使用的是SRAM。,特點(diǎn),分類,7,數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展,Intel公司的62系列靜態(tài)RAM芯片,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,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,數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展,Intel公司的62系列靜態(tài)RAM芯片,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,Proteus中的靜態(tài)RAM芯片模型的引腳圖,9,數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,存儲器擴(kuò)展時(shí)三總線地址總線(AddressBus)數(shù)據(jù)總線(DataBus)控制總線(ControlBus),地址總線：16位，單向。P0口和P2口的第二功能構(gòu)成了擴(kuò)展總線的8位數(shù)據(jù)線和16位地址線。P2口輸出高8位的地址，P0口輸出低8位的地址。,10,數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,存儲器擴(kuò)展時(shí)三總線地址總線(AddressBus)數(shù)據(jù)總線(DataBus)控制總線(ControlBus),數(shù)據(jù)總線：雙向。P0口提供8位數(shù)據(jù)線。,11,數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,存儲器擴(kuò)展時(shí)三總線地址總線(AddressBus)數(shù)據(jù)總線(DataBus)控制總線(ControlBus),控制總線：讀、寫控制。由ALE、PSEN*、EA*,RD*、WR*組成。數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展時(shí)用到ALE*、RD*、WR*。程序存儲器擴(kuò)展時(shí)用到ALE、PSEN*、EA*。,12,數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,數(shù)據(jù)存儲器訪問時(shí)序,AT89C52訪問外部數(shù)據(jù)存儲器讀周期時(shí)序圖,13,數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展,數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展時(shí)時(shí)序,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,AT89C52訪問外部數(shù)據(jù)存儲器寫周期時(shí)序圖,14,數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,存儲器擴(kuò)展實(shí)例,AT89C52用一片6264芯片擴(kuò)展8KB數(shù)據(jù)存儲器并在Proteus中仿真。,選取元器件：AT89C52:單片機(jī)；RES：電阻；CRYSTAL：晶振；CAP、CAP-ELEC：電容、電解電容；74LS373：鎖存器；6264:靜態(tài)RAM。,地址空間為：0000000000000000B0001111111111111B=0000H1FFFH,15,數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展,在Proteus中仿真,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,編制程序如下：#includevoidmain(void)unsignedinti;for(i=0;i=0X3FF;i+)XBYTEi=i%256;while(1);,16,程序存儲器的擴(kuò)展,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,根據(jù)編程方式的不同，ROM可分為掩膜只讀存儲器ROM(MaskProgrammableROM)可編程只讀存儲器PROM(ProgrammableROM)可擦除編程只讀存儲EPROM(ErasablePROM)閃速存儲器FEPROM(FlashEPROM),17,程序存儲器的擴(kuò)展,Intel公司的27系列UVEPROM芯片,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,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,數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展,Intel公司的62系列靜態(tài)RAM芯片,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,Proteus中的EPROM芯片模型的引腳圖,19,數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展,Intel公司的62系列靜態(tài)RAM芯片,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,Proteus中的E2PROM芯片模型的引腳圖,20,程序存儲器的擴(kuò)展,程序存儲器訪問時(shí)序,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,AT89C52訪問外部程序存儲器的時(shí)序圖,21,程序存儲器的擴(kuò)展,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,程序存儲器擴(kuò)展實(shí)例,AT89C52用一片2764芯片擴(kuò)展8KB程序存儲器。,地址空間為：0000000000000000B0001111111111111B=0000H1FFFH,選取元器件：AT89C52:單片機(jī)；RES：電阻；CRYSTAL：晶振；CAP、CAP-ELEC：電容、電解電容；74LS373：鎖存器；2764:ROM。,22,數(shù)據(jù)和程序存儲器的同時(shí)擴(kuò)展,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,存儲器同時(shí)擴(kuò)展實(shí)例,AT89C52用兩片6264和兩片2764擴(kuò)展16KB數(shù)據(jù)存儲器和16KB程序存儲器。,(1)線選法。選取元器件：AT89C52:單片機(jī)；RES：電阻；CRYSTAL：晶振；CAP、CAP-ELEC：電容、電解電容；74LS373：鎖存器；74LS04：非門芯片；6264:靜態(tài)RAM；2764：ROM。,23,數(shù)據(jù)和程序存儲器的同時(shí)擴(kuò)展,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,存儲器同時(shí)擴(kuò)展實(shí)例,線選法,24,數(shù)據(jù)和程序存儲器的同時(shí)擴(kuò)展,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,存儲器同時(shí)擴(kuò)展實(shí)例,AT89C52用兩片6264和兩片2764擴(kuò)展16KB數(shù)據(jù)存儲器和16KB程序存儲器。,選取元器件(譯碼法)：AT89C52:單片機(jī)；RES：電阻；CRYSTAL：晶振；CAP、CAP-ELEC：電容、電解電容；74LS373：鎖存器；74LS138：3-8譯碼器；6264:靜態(tài)RAM；2764：ROM。,25,數(shù)據(jù)和程序存儲器的同時(shí)擴(kuò)展,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,存儲器同時(shí)擴(kuò)展實(shí)例,譯碼法,8.2I/O接口的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,可編程并行接口芯片8255A8255A的應(yīng)用及仿真,27,可編程并行接口芯片8255A,8255A的引腳圖,8.2I/O接口的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,28,可編程并行接口芯片8255A,8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu),8.2I/O接口的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,29,可編程并行接口芯片8255A,控制信號和端口工作狀態(tài),8.2I/O接口的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,30,可編程并行接口芯片8255A,工作方式的定義和總線接口,8.2I/O接口的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,31,可編程并行接口芯片8255A,工作方式控制字的格式,8.2I/O接口的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,32,可編程并行接口芯片8255A,端口C置位/復(fù)位控制字的格式,8.2I/O接口的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,33,可編程并行接口芯片8255A,8.1存儲器的擴(kuò)展實(shí)例與仿真,8255A的應(yīng)用及仿真,AT89C52通過8255A并行擴(kuò)展，模擬交通燈控制并在Proteus中仿真,選取元器件：AT89C52:單片機(jī)；RES：電阻；CRYSTAL：晶振；CAP、CAP-ELEC：電容、電解電容；74LS373：鎖存器；8255A:并行接口芯片，74LS07：驅(qū)動器；LED-RED、LED_GREEN、LED_YELLOW：紅、綠、黃色LED。,8.3I2C與SPI總線實(shí)例與仿真,I2C總線、實(shí)例與仿真SPI總線實(shí)例與仿真,35,I2C總線、實(shí)例與仿真,I2C總線I2C(Inter-IntegratedCircuit)總線是Philips公司開發(fā)的兩線式串行總線，是一種集成電路芯片間的總線。有三種模式：標(biāo)準(zhǔn)模式(S-mode：Standard-mode，最高傳輸速率100Kbit/s)、快速模式(F-mode：Fast-mode，最高傳輸速率可達(dá)400Kbit/s)和高速模式(Hs-mode:High-speedmode，最高傳輸速率可達(dá)3.4Mbit/s)。I2C總線只有兩條總線線路：串行數(shù)據(jù)線(SDA：SerialData)和串行時(shí)鐘線(SCL：SerialClock)。掛接在總線上的器件都通過SDA和SCL傳輸信息，簡少了印刷電路板上的走線，提高了系統(tǒng)的可靠性。,8.3I2C與SPI總線實(shí)例與仿真,36,I2C總線、實(shí)例與仿真,I2C總線,8.3I2C與SPI總線實(shí)例與仿真,標(biāo)準(zhǔn)模式與快速模式的I2C總線器件連接圖,37,I2C總線、實(shí)例與仿真,I2C總線,8.3I2C與SPI總線實(shí)例與仿真,總線上數(shù)據(jù)的傳輸,38,I2C總線、實(shí)例與仿真,I2C總線,8.3I2C與SPI總線實(shí)例與仿真,一個(gè)完整的數(shù)據(jù)傳輸,39,I2C總線、實(shí)例與仿真,I2C總線實(shí)例與仿真AT89C52模擬總線并掛接兩片24C02C，并在Proteus中仿真。元器件選取：AT89C52:單片機(jī)；RES：電阻；CRYSTAL：晶振；CAP、CAP-ELEC：電容、電解電容；74LS07：驅(qū)動器；24C02C:串行存儲器；PULLUP：上拉電阻；LED-RED：紅色LED。,8.3I2C與SPI總線實(shí)例與仿真,40,I2C總線、實(shí)例與仿真,I2C總線實(shí)例與仿真,8.3I2C與SPI總線實(shí)例與仿真,AT89C52模擬總線并掛接兩片24C02C，并在Proteus中仿真。,41,I2C總線、實(shí)例與仿真,I2C總線實(shí)例與仿真,8.3I2C與SPI總線實(shí)例與仿真,修改24C02C的“DataWriteTime”后運(yùn)行結(jié)果,42,SPI總線、實(shí)例與仿真,SPI總線SPI(SerialPeripheralInterface)是Motorola公司推出的串行總線。SPI總線由三條信號線組成：串行時(shí)鐘線SCLK(Serial-Clock)、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO(MasterInSlaveOut)、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI(MasterOutSlaveIn)。主從設(shè)備間可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信。當(dāng)有多個(gè)從設(shè)備時(shí)，還需要從機(jī)選擇信號線。與并行擴(kuò)展相比，SPI總線擴(kuò)展方法信號線少，簡少了印刷電路板上的走線，提高了系統(tǒng)的可靠性。而AT89C52并沒有SPI硬件接口，可以用軟件進(jìn)行模擬。,8.3I2C與SPI總線實(shí)例與仿真,43,SPI總線、實(shí)例與仿真,SPI接口的顯示驅(qū)動芯片MAX7221能夠同時(shí)驅(qū)動8位LED數(shù)碼管或64個(gè)獨(dú)立的LED，通過級聯(lián)可以驅(qū)動更多。具有SPI等串行接口，與單片機(jī)相連僅需三根線：時(shí)鐘線CLK、串行數(shù)據(jù)輸入線DIN和片選線。MAX7221可以工作于BCD譯碼方式和非譯碼方式，片內(nèi)8個(gè)數(shù)位寄存器(8B8位的靜態(tài)RAM)存儲8個(gè)數(shù)碼，可以直接尋址，可以對單個(gè)數(shù)位進(jìn)行更新，具有模擬和數(shù)字雙重亮度控制；關(guān)閉模式(省電模式)下，MAX7221的耗電僅150uA。,8.3I