单片机原理与应用课件-第8章-MCS-51单片机系统的扩展技术PPT格式课件下载.ppt
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可分为并行扩展和串行扩展两大形式。
早期的单片机应用系统以采用并行扩展为多，近早期的单片机应用系统以采用并行扩展为多，近期的单片机应用系统以采用串行扩展为多。
期的单片机应用系统以采用串行扩展为多。
外部扩展的器件可以有外部扩展的器件可以有ROMROM、RAMRAM、I/OI/O口和其他口和其他一些功能器件，扩展器件大多是一些常规芯片，有典一些功能器件，扩展器件大多是一些常规芯片，有典型的扩展应用电路，可根据规范化电路来构成能满足型的扩展应用电路，可根据规范化电路来构成能满足要求的应用系统。
要求的应用系统。
44.1MCS-51单片机扩展概述单片机扩展概述单片机并行扩展时外部引线分为三组总线：
数据单片机并行扩展时外部引线分为三组总线：
数据线、地址线、控制线。
系统扩展就是将需要的外部资线、地址线、控制线。
系统扩展就是将需要的外部资源挂接到这三组总线上，使其能够与源挂接到这三组总线上，使其能够与CPU正确通信，正确通信，完成数据交换。
完成数据交换。
54.1.1MCS-51单片机外部扩展原理单片机外部扩展原理64.1.2MCS-51单片机系统地址分配单片机系统地址分配在单片微机应用系统中，为了唯一地选择片外在单片微机应用系统中，为了唯一地选择片外某一存储单元或某一存储单元或I/O端口，需要进行二次选择。
端口，需要进行二次选择。
一是必须先找到该存储单元或一是必须先找到该存储单元或I/O端口所在的端口所在的芯片，称为芯片，称为“片选片选”，二是通过对芯片本身所具，二是通过对芯片本身所具有的地址线进行译码，然后确定唯一的存储单元有的地址线进行译码，然后确定唯一的存储单元或或I/O端口，称为端口，称为“字选字选”。
“片选片选”保证每次读或写时，只选中某一片存保证每次读或写时，只选中某一片存储器芯片或储器芯片或I/O接口芯片。
常用的方法有三种：
接口芯片。
“线选法线选法”、“部分译码法部分译码法”、“全译码法全译码法”。
74.1.2MCS-51单片机系统地址分配单片机系统地址分配线选法线选法：
先将扩展芯片的地址线与单片机的：
先将扩展芯片的地址线与单片机的地址总线从低位开始顺次相连后，剩余的高位地地址总线从低位开始顺次相连后，剩余的高位地址线的一根或几根直接连接到各扩展芯片的片选址线的一根或几根直接连接到各扩展芯片的片选线上。
线上。
84.1.2MCS-51单片机系统地址分配单片机系统地址分配部分译码法和全译码法部分译码法和全译码法94.2存储器扩展存储器扩展存储器是计算机系统中的记忆装置，用来存放要运行的程序和程序运行所需要的数据。
单片机系统扩展的存储器通常使用半导体存储器，根据用途可以分为程序存储器（一般用ROM）和数据存储器（一般用RAM）两种类型。
104.2.1程序存储器程序存储器ROM扩展扩展114.2.2读写存储器读写存储器RAM扩展扩展124.2.3MCS-51对外部存储器的扩展对外部存储器的扩展134.34.3并行并行I/OI/O接口扩展接口扩展在单片机的I/O口线不够用的情况下，可以借助外部器件对I/O口进行扩展。
可供选用的器件很多，方案也有多种。
单片机并行单片机并行I/OI/O口扩展方法：
口扩展方法：
（1）并行总线扩展的方法
（2）串行口扩展方法（3）I/O端口模拟串行方法14并行总线扩展并行总线扩展I/OI/O接口接口访问扩展I/O口的方法与访问数据存储器完全相同，使用相同的指令，所有扩展的I/O口与片外数据存储器统一编址。
利用并行总线扩展的方法扩展外部并行I/O口时，必须注意P0,P2口的负载问题，若负载能力不够，必须进行总线驱动能力扩展。
扩展外部并行I/O口对外设的硬件具有依赖性（驱动功率、电平匹配、干扰抑制、隔离等）。
154.3.24.3.2普通并行普通并行I/OI/O口扩展口扩展利用TTL或CMOS电路的缓冲驱动器（74244、74245）和锁存器（74273、74373、74377），通过P0口构成各种类型的输入/输出口。
这些类型的芯片具有数据缓冲或锁存功能，但没有地址线和读写控制线，仅有数据输入/输出线和选通控制端。
因此这类芯片扩展并行I/O口的方法与扩展数据存储器不同。
其选通端选通端应由地址地址线和控制线线和控制线的组合控制。
16扩展并行输出口扩展并行输出口带数据使能端正边沿触发的高速带数据使能端正边沿触发的高速D触发器触发器7437717扩展并行输出口扩展并行输出口三态正边沿触发的高速三态正边沿触发的高速D触发器触发器7437418194.3.3可编程并行可编程并行I/O接口接口208255A应用实例应用实例218255A8255A各端口的地址各端口的地址wA口：
0111111111111100B7FFCHwB口：
0111111111111101B7FFDHwC口：
0111111111111110B7FFEHw控制：
0111111111111111B7FFFH2282558255的应用的应用例：
从8255A的A口读入数据，送到8255A的B口输出解：
MOVDPTR，#7FFFHMOVA，#90H；
MOVXDPTR，AMOVDPTR，#7FFCHMOVXA，DPTRMOVDPTR，#7FFDHMOVXDPTR，A234.6串行扩展总线接口技术串行扩展总线接口技术一、串行扩展特点：
一、串行扩展特点：
最大程度发挥最小系统的资源功能最大程度发挥最小系统的资源功能。
简化连接线路，缩小印板面积简化连接线路，缩小印板面积。
扩展性好，可简化系统的设计扩展性好，可简化系统的设计。
串行扩展的缺点串行扩展的缺点:
数据吞吐容量较小，信号传输速度较慢，但数据吞吐容量较小，信号传输速度较慢，但随着随着CPUCPU芯片工作频率的提高，以及串行扩展芯片芯片工作频率的提高，以及串行扩展芯片功能的增强，这些缺点将逐步淡化。
功能的增强，这些缺点将逐步淡化。
244.6串行扩展总线接口技术串行扩展总线接口技术二、串行扩展方式分类：
二、串行扩展方式分类：
11、一线制一线制一线制的典型代表为一线制的典型代表为DallasDallas公司推出的单总线（公司推出的单总线（1-1-wirewire）。
）。
254.6串行扩展总线接口技术串行扩展总线接口技术22、二线制：
二线制：
二线制的典型代表为二线制的典型代表为philipsphilips公司推出的公司推出的II22CC总线（总线（SMBusSMBus）。
264.6串行扩展总线接口技术串行扩展总线接口技术由由MotoralaMotorala公司推出的公司推出的SPISPI（SerialSerialperipheralInterfaceperipheralInterface）；
）；
由由NSNS公司推出的公司推出的Microwire/PLUSMicrowire/PLUS。
33、三线制三线制274.6串行扩展总线接口技术串行扩展总线接口技术44、MCS-51MCS-51移位寄存器串行扩展移位寄存器串行扩展MCS-51MCS-51的的UART（UART（UniversalAsynohronousUniversalAsynohronousReceiver/Transmitter）Receiver/Transmitter）有有44种工作方式，其中种工作方式，其中方式方式00为同步移位寄存器工作方式，通过移位为同步移位寄存器工作方式，通过移位寄存方式，可将串行数据并行输出，也可以将寄存方式，可将串行数据并行输出，也可以将并行数据串行输入。
并行数据串行输入。
284.6串行扩展总线接口技术串行扩展总线接口技术虚拟串行扩展概念虚拟串行扩展概念:
用通用用通用I/OI/O口来模拟串行接口，构成虚拟口来模拟串行接口，构成虚拟的串行扩展接口。
的串行扩展接口。
只要严格控制模拟同步信只要严格控制模拟同步信号，并满足串行同步数据传送的时序要求，号，并满足串行同步数据传送的时序要求，就可满足串行数据传送的可靠性要求。
就可满足串行数据传送的可靠性要求。
294.6.3I2C总线总线wI2C总线是一种具有自动寻址、高低速设备同步和仲裁等功能的高性能串行总线，能够实现完善的全双工数据传输。
wI2C总线只有两根信号线：
数据线SDA和时钟线SCL。
w各节点供电可以不同，但需共地，另外SDA和SCL需分别接上拉电阻。
uI2C总线传输速率为100kb/s（改进后的规范为400kb/s），总线驱动能力为400pF。
304.6.3I2C总线总线31一、一、II22CC总线的接口电路结构总线的接口电路结构I2C总线由数据线SDA和时钟线SCL构成。
SDA和SCL都是双向传输线，平时均处于高电平备用状态，只有当需要关闭I2C总线时，SCL线才会箝位在低电平。
32二、二、II22CC总线信号定义总线信号定义33三、三、II22CC总线的数据传送总线的数据传送34三、三、II22CC总线的数据传送总线的数据传送应答信号在第9个时钟位上出现，接收器在SDA线上输出低电平为应答信号（A），输出高电平为非应答信号（A）。
35三、三、II22CC总线的数据传送总线的数据传送当主控器作为接收器接收被控器送来的最后一个数据时，必须给被控器发送一个非应答信号（A），令被控器释放SDA线，以便主控器可以发送停止信号来结束数据的传输。
I2C总线上的应答信号是比较重要的，在编制程序时应该着重考虑。
36四、四、II22CC总线数据传输协议总线数据传输协议总线节点的寻址字节：
总线节点的寻址字节：
主机产生起始信号后，发送的第一个字节为寻址字节。
该字节的头7位（高7位）为从机地址，最后位（LSB）决定了报文的方向：
0表示主机写信息到从机，1表示主机读从机中的信息。
当发送了一个地址后，系统中每个器件都将头7位与自己的地址比较，如果一样器件会应答主机的寻址，至于是接收还是发送由R/W位决定。
37四、四、II22CC总线数据传输协议总线数据传输协议从机地址由一组固定位和一组可编程位部分构从机地址由一组固定位和一组可编程位部分构成。
例如，某些器件有成。
例如，某些器件有44个固定的位（高个固定的位（高44位）和位）和33个可编程的地址位（低个可编程的地址位（低33位），那么同一总线上共位），那么同一总线上共可以连接可以连接88个相同的器件。
个相同的器件。
器件地址SLAR/WA0A1A2DA0DA1DA2DA3D7D0从机地址和从机地址和11位方向位构成了位方向位构成了II22CC总线器件的总线器件的寻址字节寻址字节SLASLA。
引脚地址38II22CC总线数据传输协议总线数据传输协
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