单片机6第六章系统扩展讲解
单片机讲义1(第六章定时器计数器)
脚与T0的逻辑关系框图如下图所示。
定时器／计数器T0分为2 个独立的8位计数器：TL0和 TH0。 TL0使用T0的状态控制位 C/ T GATE、TR0、 INT0 ，而TH0被 固定为1个8位定时器（不能 为外部计数模式），并使用 定时器T1的状态控制位TR1 和TF1，同时占用定时器T1 的中断请求源TF1。
6.2.2 方式1
6.2.3 方式 2
6.2.4 方式 3
在方式3下，T1只作 波特率发生器。在这样 情况下，T1将TF1、TR1 资源出借给T0使用。因 此，在方式3下，T0可以 构成两个独立的计数器 结构，如图6－6（a）和 图6－6（b）所示。
TL0构成一个完整的8 位定时器／计数器，而 TH0则是一个仅能对 fOSC/12脉冲计数的8位 定时器。
（l）计算初值 初值的计算公式为： X 2 n
设：需要装入T0的初值为X，则有：
t f
osc
12
16
其中：n=13、16、8 （由计数器的的工作方 式来决定n 的取值）
∵X= 2
n
t . f osc 现 n 16 12
t 1 ms
f osc 6 M Hz
∴X= 2
∵ X= 2
n
t . f osc 12
现 n 16 f osc 6 M Hz t 100 ms
所以：X=15 536=3CB0H 因此：TH0=3CH， TL0=B0H
（3）10次计数的实现 对于中断10次计数，可使T0工作在定时方式，采用循环程序的方法实现。 （4）程序设计 ORG 0000H RESET：LJMP MAIN ；上电，转主程序入口MAIN 0RG 000BH ；T0的中断入口地址 LJMP IT0P ；转T0中断处理程序ITOP ORG 1000H MAIN： MOV SP，#60H ；设堆栈指针 M0V B，＃0AH ；设循环次数1０次
单片机教程 第6章-中断系统
TCON位功能:
TF0/TF1：定时器溢出中断申请标志位： =0：定时器未溢出； =1：定时器溢出申请中断,进中断后自动清零。
③ IE1 —— 外中断中断请求标志 当P3.3引脚信号有效时，IE1=1 ④ IE0 —— 外中断中断请求标志 当P3.2引脚信号有效时，IE0=1
IE0/IE1：外部中断申请标志位： =0：没有外部中断申请； =1：有外部中断申请。
=1：在INT0/INT1端申请中断的信号负跳变有效.
6.2
51单片机的中断系统
3、串行口中断设定
串行控制寄存器SCON控制字，字节地址：98H
SCON 位名称 位地址 功能 D7 D6 — — — — — — D5 — — — D4 — — — D3 — — — D2 — — — D1 TI 99H 串行发送 中断标志 D0 RI 98H 串行接收 中断标志
6.1
中断的概念
6.1.3 中断的分类 可分为三类： * 可屏蔽中断：由CPU的可屏蔽中断引脚INT引起的 中断。 * 非屏蔽中断：由CPU的非屏蔽中断引脚NMI引起的 中断（8086CPU）。 * 软件中断：由中断指令引起的中断（8086CPU）。 • 51单片机的中断可以分为：
①外部中断，由外部可屏蔽中断和外部计数器中断组成； ②内部中断，由内部定时器、串口传输中断等组成。
输入引脚。允许用户设定外部中断源以低电平或 者是负跳变方式触发。
6.2
51单片机的中断系统
②定时器溢出中断源：内部中断，51内部有两
个16位定时/计数器，它们由内部定时脉冲（主脉 冲12分频）或外部引脚T0、T1输入的外部计数脉 冲计数。当计数值溢出时，产生中断请求。这两 个16位定时/计数器的初值可由用户设定。
单片机系统的扩展技术
INC R0
INC DPTR
; 修改数据指针
DJNZ R7, AG
END
4.2.3 MCS-51对外部存储器的扩展
下 图 所 示 的 8031 扩 展 系 统 中 ， 外 扩 了 16KB 程 序 存 储 器 （ 使 用 两 片 2764芯片）和8KB数据存储器（使用一片6264芯片）。采用全地址译码方 式，用于控制2―4译码器的工作，参加译码，且无悬空地址线，无地址重 叠现象。1# 2764, 2# 2764, 3# 6264的地址范围分别为：0000H～1FFFH, 2000H～3FFFH, 4000～5FFFH。
4.2 存储器的扩展
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。
MCS-51单片机对外部存储器的扩展应考虑的问题：
（1）选择合适类型的存储器芯片
引脚符号的含义和功能如下：
D7～D0：三态数据总线； A0～Ai：地址输入线，i=12～15。2764的地址线为13位，i=12； 27512的地址线为16位，i=15； CE ：片选信号输入线； OE ：输出允许输入线；
CE
VPP：编程电源输入线； PGM ：编程脉冲输入线； VCC：电源； GND：接地； NC：空引脚。
8051扩展2764的电路连接方法：
数据线：P0口接EPROM的D0~D7 ；
地址线： 2764容量为8KB，213=8KB，需要A0～A12共13根地址线。P0口
经地址锁存器后接EPROM的A0~A7 ； 为了与片内存储器的空间地址衔 接，～接EPROM的A8~A11 ， 经非门后与A12连接。
单片机系统扩展技术
单片机系统扩展技术1. 引言单片机是一种集成了处理器、存储器和各种输入输出接口的微型计算机系统。
单片机系统的应用范围广泛，涵盖了从工业自动化到家电控制等多个领域。
然而，随着应用需求的不断增加，单片机系统的功能往往面临着限制。
为了满足更高的要求，需要使用扩展技术来增强单片机系统的功能。
本文将介绍一些常见的单片机系统扩展技术。
2. 外部存储器扩展技术在某些应用场景中，单片机的内部存储器容量可能不足以存储所有的数据和程序。
这时可以通过外部存储器扩展技术来扩大系统的存储容量。
常见的外部存储器包括SD卡、EEPROM和闪存等。
2.1 SD卡扩展SD卡是一种常用的便携式存储介质，具有容量大、速度快和易于移植的特点。
通过使用SD卡模块，可以将SD卡连接到单片机系统中，并使用相应的驱动程序实现对SD卡的读写操作。
这样可以使单片机系统具备更大的存储容量，以便存储更多的数据和程序。
2.2 EEPROM扩展EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）是一种可擦写的非易失性存储器。
通过使用外部连接的EEPROM芯片，可以在单片机系统中实现额外的存储容量。
EEPROM的读写速度相对较慢，但具有较高的可擦写次数和较低的功耗，适合存储一些需要长期保存的数据。
2.3 闪存扩展闪存是一种常见的存储介质，具有容量大、读写速度快和抗震动的特点。
通过使用外部连接的闪存芯片，可以在单片机系统中实现更大的存储容量。
闪存的读写速度相对较快，适合存储需要频繁读写的数据和程序。
3. 通信接口扩展技术在一些应用中，单片机系统需要与外部设备进行通信，例如传感器、执行器和其他单片机等。
为了实现与这些外部设备的通信，可以通过扩展通信接口来满足需求。
3.1 UART扩展UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种常见的串行通信接口。
第六章_单片机最小系统
2. 键盘的查询与中断
3. 键盘管理中的键输入与键操作
7.2.3 并行I/O口扩展的LED显示电路 1. LED 显示器及显示原理 (1)LED显示器结构 (2) 显示器原理与显示段码 2. LED显示器显示方式
7.3 并行总线外围扩展技术 7.3.1 并行总线扩展基本问题 1. 并行总线扩展电路设计
80C51单片机最小系统
1、最小系统概念 最小系统概念
单片机最小系统,或者称为最小应用系统 是指用最少的元 单片机最小系统 或者称为最小应用系统,是指用最少的元 或者称为最小应用系统 件组成的单片机可以工作的系统.最小系统结构与单片机的 件组成的单片机可以工作的系统 最小系统结构与单片机的 类型有关。 类型有关。 对51系列单片机来说 最小系统一般应该包括 单片机、晶 系列单片机来说,最小系统一般应该包括 单片机、 系列单片机来说 最小系统一般应该包括:单片机 振电路、复位电路、按键输入、显示输出等。 振电路、复位电路、按键输入、显示输出等。
外部时钟 XTAL1 XTAL2
XTAL2
15～45pf× 15～45pf×2
1～12MHz（MCS-51） 12MHz（MCS-51） 24MHz（Atmel-89C） 0～24MHz（Atmel-89C）
(1)片内时钟振荡器与外部谐振电路 片内振荡器与外部谐振叫路构成了一个并联谐振的时钟 振荡电路。PD端可由内部软件编程来控制振荡电路的 启停。
(4) 电源监测复位 4. 应用系统中多复位要求的处理
第7章
• 单片机的并行扩展技术
7.1 并行外围扩展方式 有I/O方式和总线方式 7.1.1 并行I/O口与并行扩展总线 1. 两种扩展方式
2. 扩展方式选择 主要由所选择的外围器件决定。 3. 并行总线的I/O虚拟 通过I/O口虚拟总线时序及操作控制方式来扩展并 行总线接口。 7.1.2 并行I/O的扩展特性 输出锁存、握手交互、指令控制实现的时序协议 7.1.3 并行总线扩展特性 三态输出、时序交互、总线协议的CPU的时序自 动运行
单片机教案(讲稿)
单片机教案(讲稿)第一章：单片机概述1.1 单片机的定义与发展历程介绍单片机的概念及其发展历程讲解单片机在我国的应用与发展现状1.2 单片机的组成与结构介绍单片机的组成结构，包括CPU、存储器、输入/输出接口等讲解单片机的硬件系统设计与应用1.3 单片机的特点与分类讲解单片机的主要特点，如体积小、成本低、功耗低等介绍单片机的分类及应用领域第二章：单片机编程基础2.1 计算机组成原理与数制转换讲解计算机组成原理，包括二进制、八进制、十六进制等数制转换方法介绍ASCII码、GB2312等字符编码标准2.2 单片机指令系统与编程语法讲解单片机的指令系统，包括数据传输、逻辑运算、算术运算等指令介绍单片机编程语法，如寄存器、立即寻址、间接寻址等2.3 程序设计方法与技巧讲解程序设计方法，包括顺序结构、分支结构、循环结构等介绍编程技巧，如变量命名、代码优化、模块化设计等第三章：单片机接口技术3.1 并行接口设计与应用讲解并行接口的原理与设计方法介绍并行接口在单片机中的应用案例，如键盘、LED显示等3.2 串行接口设计与应用讲解串行接口的原理与设计方法介绍串行接口在单片机中的应用案例，如串口通信、USB接口等3.3 其他接口技术介绍讲解ADC、DAC、PWM等接口技术的原理与应用介绍这些接口技术在单片机中的应用案例第四章：单片机应用系统设计4.1 系统设计流程与方法讲解单片机应用系统设计的流程，包括需求分析、硬件选型、软件设计等介绍系统设计方法，如模块化设计、层次化设计等4.2 硬件系统设计与调试讲解硬件系统设计的方法与技巧介绍硬件调试工具与方法，如示波器、逻辑分析仪等4.3 软件系统设计与调试讲解软件系统设计的方法与技巧介绍软件调试工具与方法，如调试器、仿真器等第五章：单片机项目实践5.1 项目实践概述讲解项目实践的目的与意义介绍项目实践的内容与要求5.2 项目实践案例一：温度控制系统讲解温度控制系统的原理与设计方法介绍使用单片机实现温度控制的具体步骤与技巧5.3 项目实践案例二：智能家居系统讲解智能家居系统的原理与设计方法介绍使用单片机实现智能家居的具体步骤与技巧5.4 项目实践案例三：小型讲解小型的原理与设计方法介绍使用单片机控制小型的具体步骤与技巧展望单片机技术在未来的发展趋势与应用前景第六章：单片机中断与定时器/计数器6.1 中断系统讲解单片机的中断系统概念、类型及优先级介绍中断服务程序的编写方法与中断响应过程6.2 定时器/计数器原理讲解定时器/计数器的结构、工作模式及编程方法介绍定时器/计数器在工业控制中的应用案例6.3 中断与定时器/计数器应用实例结合具体案例，讲解中断与定时器/计数器在实际项目中的应用第七章：单片机串行通信技术7.1 串行通信基础讲解串行通信的概念、分类及标准介绍串行通信的物理层、数据链路层及网络层协议7.2 单片机串行通信接口讲解单片机串行通信接口的原理与编程方法介绍单片机串行通信在各种应用场景中的案例7.3 串行通信技术应用实例结合具体案例，讲解串行通信技术在实际项目中的应用第八章：单片机接口扩展技术8.1 并行扩展技术讲解并行扩展芯片的选型及接口设计方法介绍并行扩展在存储器、IO接口等方面的应用8.2 串行扩展技术讲解串行扩展芯片的选型及接口设计方法介绍串行扩展在ADC、DAC、显示模块等方面的应用8.3 接口扩展技术应用实例结合具体案例，讲解接口扩展技术在实际项目中的应用第九章：单片机嵌入式系统设计9.1 嵌入式系统概述讲解嵌入式系统的概念、特点及分类介绍嵌入式系统的设计流程与方法9.2 嵌入式操作系统讲解嵌入式操作系统的概念、特点及分类介绍常见的嵌入式操作系统及其应用案例9.3 嵌入式系统设计实例结合具体案例，讲解嵌入式系统在实际项目中的应用第十章：单片机技术发展趋势与应用前景10.1 单片机技术发展趋势讲解单片机技术的发展趋势，如性能提升、集成度增加等介绍新兴的单片机技术，如片上系统（SoC）、物联网（IoT）等10.2 单片机应用前景探讨单片机技术在各个领域的应用前景，如工业控制、智能家居、医疗设备等分析单片机技术对我国经济社会发展的重要意义重点和难点解析重点环节一：单片机的定义与发展历程单片机作为微控制器的核心，其定义和发展历程是理解微控制器应用的基础。
n第6章80C51单片机的系统扩展
第六章80C51单片机的系统扩展
系统扩展是指单片机内部各功能部件不 能满足应用系统要求时，在片外连接相应的外 围芯片以满足应用系统要求。80C5l系列单片 机有很强的外部扩展能力，外围扩展电路芯片 大多是一些常规芯片，扩展电路及扩展方法较 典型、规范。用户很容易通过标准扩展电路来 构成较大规模的应用系统。 80C51系列单片机的系统扩展有程序存 储器(ROM)扩展、数据存储器(RAM)扩展、I/O 口扩展、中断系统扩展以及其它特殊功能扩展
第六章80C51单片机的系统扩展
6.1.2外部串行扩展性能 1 80C51系列单片机的串行总线结构 80C51系列单片机的串行总线包括： SPI（Serial Peripheral Interface）三线总线 和I2C公用双总线两种。 • (1) SPI三线总线结构 SPI三线总线结构是一个同步外围接口，允 许MCU与各种外围设备以串行方式进行通信。 一个完整的SPI系统有如下的特性：
第六章80C51单片机的系统扩展
(2) I2C公用二总线结构
在器件（IC为集成电路芯片）之间， 使用两根信号线（SDA和SCL）串行的 方法进行信息传送的并允许若干兼容器 件共享的二线总线，称为I2C总线。I2C 总线系统的示意图见图6-4。SDA线称 为串行数据线，其上传输双向的数据； SCL线称为串行时钟线，其上传输时钟 信号，用来同步串行数据线上的数据。
第六章80C51单片机的系统扩展
通常情况下，采用80C51/87C51的 最小应用系统最能发挥单片机体积小、 成本低的优点。但在许多情况下，构成 一个工业测控系统时，考虑到传感器接 口、伺服控制接口以及人机对话接口等 的需要，最小应用系统常常不能满足要 求，因此，系统扩展是单片机应用系统 硬件设计中最常遇到的问题。
第6章 MCS-51单片机系统扩展技术
6.3 数据存储器扩展
6.3.1 静态RAM扩展电路
6.3.2 动态RAM扩展电路
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6.3.1 静态RAM扩展电路
常用的静态RAM芯片有6116，6264，62256等，其 管脚配置如图6-13所示。
1．6264静态RAM扩展 额定功耗200mW，典型存取时间200ns，28脚双列直插 式封装。表6-1给出了6264的操作方式，图6-14为6264静 态RAM扩展电路。
图 6 9
A EEPROM
28 17
扩 展 电 路
写入数据
不是指令
查询 中断 延时
2．2864A EEPROM 扩展
2864A有四种工作方式： （1）维持方式 （2）写入方式 （3）读出方式 （4）数据查询方式
图 6 12
28 64
返回本节
A EEPROM
扩 展 电 路
串行E2PROM简介 串行E2PROM占用引线少、接线简单，适用于作为数据存储 器且保存信息量不大的场合。 以AT93C46／56／57／66为例，它是三线串行接口E2PROM， 能提供128×8、256×8、512×8或64×16、128×16、256×16 位，具有高可靠性、能重复擦写100，000次、保存数据100年 不丢失的特点，采用8脚封装。
第6章 MCS-51单片机系统扩展技术
6.1 MCS-51单片机系统扩展的基本概念
6.2 程序存储器扩展技术
6.3 数据存储器扩展 6.4 输入/输出口扩展技术
T0 T1
时钟电路
ROM
RAM
定时计数器
CPU
并行接口 串行接口 中断系统
P0 P1 P2 P3
TXD RXD
INT0 INT1
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ALE 80C51
LE VCC Q0
74HC373 ~ Q7
OE D0~D7
2732
8 A0~A7 CE
EA上拉到+5 V PC小于0FFFH时，
P0 GND PSEN
88
O0~O7 GND OE
访问片内程序存储器；
PC大于0FFFH时， 访问片外程序存储器2732。
2732的地址范围 1000H~1FFFH
EA：访问内部或外部程序存储器选择信号。EA=1，访问 内部程序存储器，当PC超过片内存储器空间，自动转向外 部；EA=0，访问外部程序存储器。
二、外部串行扩展性能（略）
6.2 单片机的外部并行扩展
一、外部程序存储器的扩展
单片微机的内外程序存储器最大可扩展至64KB 扩展芯片可采用EPROM 1、扩展的基本方法 地址线、数据线对应相连 单片机的PSEN线与扩展芯片的MEMR（OE）线相连 扩展芯片的片选线可接地或与线性选择线或译码输出线相连 ALE与地址锁存器选通相连 EA接地或接+5V
扩展片外数据存储器的硬件电路
静态数据存储器（6116）
常用的静态数据存储器： 6116（2K＊8）； 6264（8K＊8）
静态数据存储器的特点： 1）无需考虑保持数据而设置的刷新电路，扩展电路简单 2）通过有源电路来保持存储器中的数据，消耗较多功率 3）价格高
操作方式
6116，采用CMOS工艺制作，单一＋5V电源，额定功耗 160mw，典型存取时间为200ns，24线双列直插式封装。
80C31扩展两片8 K×8位片外程序存储器
2764地址范围 P2.5=0, 选中片1：0000H～1FFFH P2.5=1, 选中片2：2000H～3FFFH
二、外部数据存储器扩展
1、扩展概述 最大可扩展64K字节，连接方法与程序存储器连接方 法大致相同
地址线、数据线对应相连 存储器读输入RD与单片机读输出RD（P3·7）相连 存储器写输入WR与单片机写输出WR（P3·6）相连 ALE连接方法同程序存储器
机器周期1
机器周期2
s1 s2 s3 s4 s5 s6 s1 s2 s3 s4 s5 s6
XTAL1
ALE PSEN
P2
PCH
P2口锁存器内容
P0
PCL 指令 Ri
数据输入
RD
P0
PCL 指令 Ri
数据输出
WR
2、扩展片外数据存储器的硬件电路
在80C51的扩展系统中，片外数据存储器一般由随机存取 存储器组成，最大可扩展64 KB 由于面向控制，实际上扩展的容量都不会太大，一般采用 静态RAM，如6116（2 K×8位）和6264（8 K×8位） 地址锁存器与扩展程序存储器时一样，采用8D锁存器 74HC273或锁存缓冲器74HC373
操作方式
写 读 未选中 写
CE OE WE
IO0－－IO7
L
H
L
Din
L
L
H
Dout
H
任意 任意
高阻
L
L
L
Din
6116引脚及逻辑符号A71ຫໍສະໝຸດ 24A6A5
A4 A3 A2
A1 A0 IO0
IO1
IO2
GND
12
13
ACC
A8
A9
11
A10 CE
WE OE
A0 OE
A10
WE 8 IO7
CE
VCC 5V
一、80C51的总线结构
当单片机进行外部并行扩展时，其外部连线就成为一 般微型机的三总线结构形式
80C51总线结构
控制总线作用简述
ALE：当访问外部存储器时，ALE信号的负跳变将P0口 上的低8位地址送入地址锁存器
PSEN：在访问外部程序存储器读取指令码时，每个机器 周期产生两次PSEN信号，与地址信号配合，选通相应的 外部程序存储单元，读取指令码，指令码从P0口输入 WR、RD：外部数据存储器读、写选通，低电平有效。由 MOVX指令产生
单片机原理及应用
北京化工大学 信息科学与技术学院 主讲教师：郭青
E-mail: guoqing@
第六章 单片机系统的扩展
第六章 单片机系统的扩展
对于简单的应用场合，80C51的最小系统就能满足要求； 对于复杂的应用场合，就需要利用单片机的扩展功能，构 成功能强，规模较大的系统。
XTAL1
ALE PSEN
P2
PCH
PCH
PCH
P0
PCL 指令 PCL 指令 PCL 指令
P2口连续输出PC高8位地址，剩余位线不能再作为I/O口使用
80C51扩展2732为程序存储器+5V
2732
VCC
4K×8位EPROM
EA
12位地址线
P2.0~P2.3
+5V
4
A8~A11
VCC +5V
8位数据线 片选线CE 输出允许端OE
系统扩展是指单片机内部各功能部件不能满足应用系统要 求时，在片外连接相应的外围芯片以满足应用系统要求。
扩展内容
外部程序存储器ROM / EPROM的扩展 外部数据存储器RAM的扩展 I/O接口的扩展 中断系统扩展 其它特殊功能扩展
6.1 概述
扩展方法
并行扩展 串行扩展
利用三总线结构 利用SPI三线总线和I2C双总线
MOVX A, @DPTR 和 MOVX @DPTR,A 操作时序
机器周期1
机器周期2
s1 s2 s3 s4 s5 s6 s1 s2 s3 s4 s5 s6
XTAL1
ALE PSEN
P2
PCH
DPH
P0
PCL 指令 DPL
数据输入
RD
P0
PCL 指令 DPL
WR
数据输出
MOVX A, @Ri 和 MOVX @Ri, A 操作时序
IO7
IO0 GND
IO6
IO5 IO4
IO3
扩展2K＊8位片外数据存储器
静态数据存储器6264
6264 ， 采 用 CMOS 工 艺 制 作 ， 单 一 ＋ 5V 电 源 ， 额 定 功 耗 200mw，典型存取时间为200ns，增加了两根地址线，28线 双列直插式封装。
操作方式 CE1 CE2
写
LH
写
L
H
读
L
H
未选中 H 任意
未选中 任意 L
输出禁止 L
H
OE H L L
任意 任意
H
WE IO0－－IO7
L
Din
L
Din
H 任意
Dout 高阻
程序存储器扩展框图
EA接地，外部程序存储器地址从0000H开始
2、锁存器
74HC373：锁存缓冲器
D0 ~ D7：数据输入 Q0 ~ Q7：数据输出 LE：锁存允许端
OE ：输出允许端
74HC373真值表 74HC373逻辑图
单片机外部程序存储器取指 操作时序
机器周期1
机器周期2
s1 s2 s3 s4 s5 s6 s1 s2 s3 s4 s5 s6