片機的擴展應用與仿真

8單片機的擴展應用與仿真,2,教學目的,了解數據存儲器的分類和特點了解單片機常用的數據存儲器和數據存儲器理解存儲器擴展時三總線的構成方法掌握存儲器擴展時地址空間的分配了解可編程并行接口芯片8255A的功能特點理解8255A的工作方式并掌握其設定方法了解I2C總線和SPI總線的特點等基本概念掌握I2C總線和SPI總線的使用方法,3,本章內容,存儲器的擴展實例與仿真I/O接口的擴展實例與仿真I2C與SPI總線實例與仿真,8.1存儲器的擴展實例與仿真,數據存儲器的擴展程序存儲器的擴展數據和程序存儲器的同時擴展,5,存儲器的分類,按信息存放方式分為隨機存儲器RAM(ReadAccessMemory)只讀存儲器ROM(ReadOnlyMemory),8.1存儲器的擴展實例與仿真,單片機的程序存儲器屬于ROM，數據存儲器屬于RAM。,6,數據存儲器的擴展,隨機存儲器RAM,8.1存儲器的擴展實例與仿真,隨機存儲器RAM是在程序運行期間可以隨時進行寫入或者讀出操作的存儲器。失電后存儲內容隨即丟失，因此，一般作為數據存儲器。單片機常用的RAM可以分為靜態(tài)隨機存儲器(SRAM:StaticRAM)和動態(tài)隨機存儲器(DRAM:DynamicRAM)。單片機系統(tǒng)主要使用的是SRAM。,特點,分類,7,數據存儲器的擴展,Intel公司的62系列靜態(tài)RAM芯片,8.1存儲器的擴展實例與仿真,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,數據存儲器的擴展,Intel公司的62系列靜態(tài)RAM芯片,8.1存儲器的擴展實例與仿真,Proteus中的靜態(tài)RAM芯片模型的引腳圖,9,數據存儲器的擴展,8.1存儲器的擴展實例與仿真,存儲器擴展時三總線地址總線(AddressBus)數據總線(DataBus)控制總線(ControlBus),地址總線：16位，單向。P0口和P2口的第二功能構成了擴展總線的8位數據線和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,數據存儲器的擴展,8.1存儲器的擴展實例與仿真,存儲器擴展時三總線地址總線(AddressBus)數據總線(DataBus)控制總線(ControlBus),數據總線：雙向。P0口提供8位數據線。,11,數據存儲器的擴展,8.1存儲器的擴展實例與仿真,存儲器擴展時三總線地址總線(AddressBus)數據總線(DataBus)控制總線(ControlBus),控制總線：讀、寫控制。由ALE、PSEN*、EA*,RD*、WR*組成。數據存儲器擴展時用到ALE*、RD*、WR*。程序存儲器擴展時用到ALE、PSEN*、EA*。,12,數據存儲器的擴展,8.1存儲器的擴展實例與仿真,數據存儲器訪問時序,AT89C52訪問外部數據存儲器讀周期時序圖,13,數據存儲器的擴展,數據存儲器擴展時時序,8.1存儲器的擴展實例與仿真,AT89C52訪問外部數據存儲器寫周期時序圖,14,數據存儲器的擴展,8.1存儲器的擴展實例與仿真,存儲器擴展實例,AT89C52用一片6264芯片擴展8KB數據存儲器并在Proteus中仿真。,選取元器件：AT89C52:單片機；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,數據存儲器的擴展,在Proteus中仿真,8.1存儲器的擴展實例與仿真,編制程序如下：#includevoidmain(void)unsignedinti;for(i=0;i=0X3FF;i+)XBYTEi=i%256;while(1);,16,程序存儲器的擴展,8.1存儲器的擴展實例與仿真,根據編程方式的不同，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,程序存儲器的擴展,Intel公司的27系列UVEPROM芯片,8.1存儲器的擴展實例與仿真,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,數據存儲器的擴展,Intel公司的62系列靜態(tài)RAM芯片,8.1存儲器的擴展實例與仿真,Proteus中的EPROM芯片模型的引腳圖,19,數據存儲器的擴展,Intel公司的62系列靜態(tài)RAM芯片,8.1存儲器的擴展實例與仿真,Proteus中的E2PROM芯片模型的引腳圖,20,程序存儲器的擴展,程序存儲器訪問時序,8.1存儲器的擴展實例與仿真,AT89C52訪問外部程序存儲器的時序圖,21,程序存儲器的擴展,8.1存儲器的擴展實例與仿真,程序存儲器擴展實例,AT89C52用一片2764芯片擴展8KB程序存儲器。,地址空間為：0000000000000000B0001111111111111B=0000H1FFFH,選取元器件：AT89C52:單片機；RES：電阻；CRYSTAL：晶振；CAP、CAP-ELEC：電容、電解電容；74LS373：鎖存器；2764:ROM。,22,數據和程序存儲器的同時擴展,8.1存儲器的擴展實例與仿真,存儲器同時擴展實例,AT89C52用兩片6264和兩片2764擴展16KB數據存儲器和16KB程序存儲器。,(1)線選法。選取元器件：AT89C52:單片機；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,數據和程序存儲器的同時擴展,8.1存儲器的擴展實例與仿真,存儲器同時擴展實例,線選法,24,數據和程序存儲器的同時擴展,8.1存儲器的擴展實例與仿真,存儲器同時擴展實例,AT89C52用兩片6264和兩片2764擴展16KB數據存儲器和16KB程序存儲器。,選取元器件(譯碼法)：AT89C52:單片機；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,數據和程序存儲器的同時擴展,8.1存儲器的擴展實例與仿真,存儲器同時擴展實例,譯碼法,8.2I/O接口的擴展實例與仿真,可編程并行接口芯片8255A8255A的應用及仿真,27,可編程并行接口芯片8255A,8255A的引腳圖,8.2I/O接口的擴展實例與仿真,28,可編程并行接口芯片8255A,8255A的內部結構,8.2I/O接口的擴展實例與仿真,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接口的擴展實例與仿真,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接口的擴展實例與仿真,31,可編程并行接口芯片8255A,工作方式控制字的格式,8.2I/O接口的擴展實例與仿真,32,可編程并行接口芯片8255A,端口C置位/復位控制字的格式,8.2I/O接口的擴展實例與仿真,33,可編程并行接口芯片8255A,8.1存儲器的擴展實例與仿真,8255A的應用及仿真,AT89C52通過8255A并行擴展，模擬交通燈控制并在Proteus中仿真,選取元器件：AT89C52:單片機；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：驅動器；LED-RED、LED_GREEN、LED_YELLOW：紅、綠、黃色LED。,8.3I2C與SPI總線實例與仿真,I2C總線、實例與仿真SPI總線實例與仿真,35,I2C總線、實例與仿真,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：標準模式(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400Kbit/s)和高速模式(Hs-mode:High-speedmode，最高傳輸速率可達3.4Mbit/s)。I2C總線只有兩條總線線路：串行數據線(SDA：SerialData)和串行時鐘線(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總線實例與仿真,36,I2C總線、實例與仿真,I2C總線,8.3I2C與SPI總線實例與仿真,標準模式與快速模式的I2C總線器件連接圖,37,I2C總線、實例與仿真,I2C總線,8.3I2C與SPI總線實例與仿真,總線上數據的傳輸,38,I2C總線、實例與仿真,I2C總線,8.3I2C與SPI總線實例與仿真,一個完整的數據傳輸,39,I2C總線、實例與仿真,I2C總線實例與仿真AT89C52模擬總線并掛接兩片24C02C，并在Proteus中仿真。元器件選?。篈T89C52:單片機；RES：電阻；CRYSTAL：晶振；CAP、CAP-ELEC：電容、電解電容；74LS07：驅動器；24C02C:串行存儲器；PULLUP：上拉電阻；LED-RED：紅色LED。,8.3I2C與SPI總線實例與仿真,40,I2C總線、實例與仿真,I2C總線實例與仿真,8.3I2C與SPI總線實例與仿真,AT89C52模擬總線并掛接兩片24C02C，并在Proteus中仿真。,41,I2C總線、實例與仿真,I2C總線實例與仿真,8.3I2C與SPI總線實例與仿真,修改24C02C的“DataWriteTime”后運行結果,42,SPI總線、實例與仿真,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：串行時鐘線SCLK(Serial-Clock)、主機輸入/從機輸出數據線MISO(MasterInSlaveOut)、主機輸出/從機輸入數據線MOSI(MasterOutSlaveIn)。主從設備間可以實現全雙工通信。當有多個從設備時，還需要從機選擇信號線。與并行擴展相比，SPI總線擴展方法信號線少，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，可以用軟件進行模擬。,8.3I2C與SPI總線實例與仿真,43,SPI總線、實例與仿真,SPI接口的顯示驅動芯片MAX7221能夠同時驅動8位LED數碼管或64個獨立的LED，通過級聯可以驅動更多。具有SPI等串行接口，與單片機相連僅需三根線：時鐘線CLK、串行數據輸入線DIN和片選線。MAX7221可以工作于BCD譯碼方式和非譯碼方式，片內8個數位寄存器(8B8位的靜態(tài)RAM)存儲8個數碼，可以直接尋址，可以對單個數位進行更新，具有模擬和數字雙重亮度控制；關閉模式(省電模式)下，MAX7221的耗電僅150uA。,8.3I