"单片机应用系统设计:第8章 单片机系统功能扩展"
在单片机应用系统设计中,系统功能扩展是至关重要的一个环节,特别是当单片机内部的资源不能满足实际应用需求时。本章主要探讨了如何通过扩展来提升单片机系统的性能和功能。下面将详细解析各个知识点。
首先,我们来看**系统扩展概述**。当单片机的片内存储器和I/O口不足以应对复杂任务时,就需要进行扩展。系统扩展主要包括外部存储器(外部程序存储器和外部数据存储器)和I/O接口部件的扩展。扩展通常涉及三总线结构,即地址总线、数据总线和控制总线。
在**三总线结构**中,8051单片机的地址总线由P2.7到P2.0(高八位)和P0.7到P0.0(低八位)组成,数据总线同样使用P0.7到P0.0,但同时与低八位地址总线复用。控制总线包括ALE、/PSEN、/RD和/WR四个关键信号,分别用于锁存低八位地址、外部程序存储器读取、外部数据存储器读取和写入。
**系统扩展的内容与方法**主要包括:
1. **外部程序存储器扩展**,用于存储执行的程序代码。
2. **外部数据存储器扩展**,增加数据存储空间。
3. **I/O接口扩展**,增加输入/输出通道,以支持更多的外设。
4. **管理功能器件的扩展**,例如定时器/计数器、键盘/显示器、中断优先级编码器等,增强系统功能。
在**常用扩展器件**中,8D锁存器74LS373常用于地址锁存,确保地址信号的稳定;3-8译码器74LS138则常用于地址解码,选择不同的存储器或I/O设备。
在**存储器扩展**部分,理解存储器芯片的控制线和数据线至关重要。ALE用于锁存低八位地址,/PSEN对于程序存储器读取,/RD和/WR则用于数据存储器的读写操作。扩展存储器时,需要确保地址线、数据线和控制线与单片机的三总线正确对接,并遵循相应的工作时序。
**I/O扩展**涉及到增加输入输出通道的数量,这可以通过并行或串行方式实现。串行标准接口的扩展如UART、SPI、I2C等,可以节省硬件资源,但传输速度相对较慢。
**按键、键盘及其接口**的设计是人机交互的重要部分,需要考虑按键扫描、编码和中断处理。
**显示及显示器接口**,如液晶显示器(LCD)或七段数码管,它们的接口设计涉及驱动电路、数据传输协议以及显示控制逻辑。
总结来说,单片机系统功能扩展涵盖了多个方面,从存储器到I/O接口,再到人机交互界面,都需要根据实际需求进行合理的扩展设计,以提升单片机系统的功能和性能。理解和掌握这些知识点,对于进行高效的单片机应用系统设计至关重要。