MCS-51单片机的系统扩展技术:在MCS-51单片机的的内部虽已集成了很多资源，但这类单片机属于一种“通用”的单片机，单片机内部的各种资源都是折衷配置的，如片内程序存储器、数据存储器的容量都不大，并行I/O端口的数量也不很多，此外，在有些应用中，片内定时器、中断、串行口等也显得不足，还有一些功能是基本型MCS-51单片机所没有的，比如A/D转换，D/A转换等等。实际应用中的要求是各种各样的，如果用到了MCS-51单片机内部所没有资源（如A/D，D/A等），或者单片机内部虽有，但却不够使用的资源，就要根据需要，对单片机进行扩展，以增加所需要的功能。MCS-51单片机所可能需要扩展的芯片种类非常多，但这里并不面面俱到，主要是通过对外扩程序存储器、数据存储器、I/O接口、A/D和D/A的介绍，使读者熟悉单片机接口的一般方法。实际上，如果对于这些常规的扩展芯片能够熟练地掌握和应用，并能理解其扩展的原理，拿到任何一块需要扩展的芯片，只要有这块芯片的数据手册或接口时序之类的资料，就能自行设计芯片的接口电路部份。1． MCS-51单片机扩展的原理MCS-51单片机被设计成具有通用计算机那样的外部总线结构，所以用MCS-51单片机进行扩展很方便，下面首先了解片外总线的工作原理。
上传时间： 2014-04-28
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一、实验目的１．掌握定时/计数器、输入/输出接口电路设计方法。 ２．掌握中断控制编程技术的方法和应用。３．掌握8086汇编语言程序设计方法。 二、实验内容与要求 微机灯光控制系统主要用于娱乐场所的彩灯控制。系统的彩灯共有12组，在实验时用12个发光二极管模拟。1. 基本要求：灯光控制共有8种模式，如12个灯依次点亮；12个灯同时闪烁等八种。系统可以通过键盘和显示屏的人机对话，将8种模式进行任意个数、任意次序的连接组合。系统不断重复执行输入的模式组合，直至键盘有任意一个键按下，退出灯光控制系统，返回DOS系统。2. 提高要求：音乐彩灯控制系统，根据音乐的变化控制彩灯的变化，主要有以下几种：第一种为音乐节奏控制彩灯，按音乐的节拍变换彩灯花样。第二种音律的强弱（信号幅度大小）控制彩灯。强音时，灯的亮度加大，且被点亮的数目增多。第三种按音调高低（信号频率高低）控制彩灯。低音时，某一部分灯点亮；高音时，另一部分点亮。 三、实验报告要求 １．设计目的和内容 ２．总体设计 ３．硬件设计：原理图（接线图）及简要说明 ４．软件设计框图及程序清单５．设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法） 四、设计原理我们以背景霓虹灯的一种显示效果为例，介绍控制霓虹灯显示的基本原理。设有一排 n 段水平排列的霓虹灯，某种显示方式为从左到右每0.2 秒逐个点亮。其控制过程如下： 若以“ 1 ”代表霓虹灯点亮，以“ 0 ”代表霓虹灯熄灭，则开始时刻， n 段霓虹灯的控制信号均为“ 0 ”，随后，控制器将一帧 n 个数据送至 n 段霓虹灯的控制端，其中，最左边的一段霓虹灯对应的控制数据为“ 1 ”，其余的数据均为零，即 1000 … 000 。当 n 个数据送完以后，控制器停止送数，保留这种状态（定时） 0.2 秒，此时，第 1 段霓虹灯被点亮，其余霓虹灯熄灭。随后，控制器又在极短的时间内将数据 1100 … 000 送至霓虹灯的控制端，并定时 0.2 秒，这段时间，前两段霓虹灯被点亮。由于送数据的过程很快，我们观测到的效果是第一段霓虹灯被点亮 0.2 秒后，第 2 段霓虹灯接着被点亮，即每隔 0.2 秒显示一帧图样。如此下去，最后控制器将数据 1111 … 111 送至 n 段霓虹灯的控制端，则 n 段霓虹灯被全部点亮。 只要改变送至每段霓虹灯的数据，即可改变霓虹灯的显示方式，显然，我们可以通过合理地组合数据（编程）来得到霓虹灯的不同显示方式。 五、总体方案论证分析系统设计思路如下：1) 采集8位开关输入信号，若输入数据为0时，将其修改为1。确定输入的硬件接口电路。采样输入开关量，并存入NUM的软件程序段。2) 以12个灯依次点亮为例(即灯光控制模式M1)，考虑与其相应的灯光显示代码数据。确定显示代码数据输出的接口电路。输出一个同期显示代码的软件程序段（暂不考虑时隙的延时要求）。3) 应用定时中断服务和NUM数据，实现t＝N×50ms的方法。4) 实现某一种模式灯光显示控制中12个时隙一个周期，共重复四次的控制方法。要求在初始化时采样开关输入数据NUM，并以此控制每一时隙的延时时间；在每一时隙结束时，检查有无键按下，若是退出键按下，则结束灯光控制，返回DOS系统，若是其他键就返回主菜单，重新输入控制模式数据。5) 通过人机对话，输入8种灯光显示控制模式的任意个数、任意次序连接组合的控制模式数据串（以ENTER键结尾）。对输入的数据进行检查，若数据都在1 - 8之间，则存入INBUF；若有错误，则通过屏幕显示输入错误，准备重新输入灯光显示控制模式数据。6) 依次读取INBUF中的控制模式数据进行不同模式的灯光显示控制，在没有任意键按下的情况下，系统从第一个控制模式数据开始，顺序工作到最后一个控制模式数据后，又返回到第一个控制模式数据，不断重复循环进行灯光显示控制。7) 本系统的软件在总体上有两部份，即主程序（MAIN）和实时中断服务程序（INTT）。讨论以功能明确、相互界面分割清晰的软件程序模块化设计方法。即确定有关功能模块，并画出以功能模块表示的主程序（MAIN）流程框图和定时中断服务程序的流程框图。 六、硬件电路设计 以微机实验平台和PC机资源为硬件设计的基础,不需要外加电路。主要利用了以下的资源：1．8255并行口电路8255并行口电路主要负责数据的输入与输出，可以输出数据控制发光二极管的亮灭和读取乒乓开关的数据。实验时可以将8255的A口、B口和一组发光二极管相连，C口和乒乓开关相连。2．8253定时/计数器8253定时/计数器和8259中断控制器一起实现时隙定时。本设计的定时就是采用的t＝N×50ms的方法，50ms由8253定时/计数器的计数器0控制定时，N是在中断服务程序中软件计时。8253的OUT0接到IRQ2，产生中断请求信号。8253定时/计数器定时结束会发出中断信号，进入中断服务程序。3．PC机资源本设计除了利用PC机作为控制器之外，还利用了PC机的键盘和显示器。键盘主要是输入控制模式数据，显示器就是显示提示信息。 七、软件设计 软件主要分为主程序（MAIN）和中断服务程序（INTT），主程序包含系统初始化、读取乒乓开关、读取控制模式数据以及按键处理等模块。中断服务程序主要是定时时间到后根据控制模式数据点亮相应的发光二极管。1．主程序主程序的程序流程图如图1所示。
上传时间： 2014-04-05
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19-1. 单片机典型应用系统组成19-2.单片机应用系统实例19-3.单片机应用系统的开发过程单片机系统组成A/D接口：实现模拟信号的采集并行A/D串行A/DD/A接口：输出模拟量的控制信号并行D/A串行D/A开关量输入输出：实现开关信号的检测和控制步进电机、PWM控制的直流电机开关量输出的传感器（如光电、霍尔传感器等）通信接口：实现系统和外界（单片机或PC）的数据交换RS-232CRS-485人机界面：沟通用户和系统的渠道键盘、显示打印机
上传时间： 2013-11-08
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2.1 MCS-51 单片机并行口结构1.1.1 P0口结构 1.1.2 P1口结构 1.1.3 P2口结构 1.1.4 P3口结构2.2 MCS-51 单片机并行口应用在没有外扩任何芯片时，MCS-51单片机内部并行口可以作为输出口，直接与输出外设连接，常用的输出外设是发光二极管； MCS-51单片机内部并行口也可以作为输入口，直接与输入外设连接，常用的输入外设是开关。1.2.1 直接做输出口 1.2.2 直接做输入口2.3 七段LED显示器接口在单片机控制系统中显示器是必不可少的外设。常用的显示器有发光二极管，数码管和液晶显示器。本节介绍数码管接口。1.3.1 数码管简介 1.3.2 单个七段LED数码管的接口 1.3.3 多个七段LED数码管的接口2.4 键盘接口 键盘是单片机控制系统最常用、最简单的输入设备。用户可以通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机通信。 1.4.1 键盘类型 1.4.2 非编码键盘与单片机的接口 1.4.3 矩阵非编码键盘与单片机的接口
上传时间： 2013-10-15
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并行接口电路：微处理器与I/O设备进行数据传输时均需经过接口电路实现系统与设备互连的匹配。并行接口电路中每个信息位有自己的传输线，一个数据字节各位可并行传送，速度快，控制简单。由于电气特性的限制，传输距离不能太长。8255A是通用的可编程并行接口芯片，功能强，使用灵活。适合一些并行输入/输出设备的使用。8255A并行接口逻辑框图三个独立的8位I/O端口,口A、口B、口C。口A有输入、输出锁存器及输出缓冲器。口B与口C有输入、输出缓冲器及输出锁存器。在实现高级的传输协议时，口C的8条线分为两组，每组4条线，分别作为口A与口B在传输时的控制信号线。口C的8条线可独立进行置1/置0的操作。口A、口B、口C及控制字口共占4个设备号。8255A并行接口的控制字工作模式选择控制字：口A有三种工作模式，口B有二种工作模式。口C独立使用时只有一个工作模式，与口A、口B配合使用时，作为控制信号线。三种工作模式命名为：模式0、模式1及模式2。模式 0 为基本I/O端口，模式1为带选通的I/O端口，模式 2 为带选通的双向I/O端口。口A可工作在三种模式下，口B可工作在模式 0与模式 1下，口C可工作在模式0下或作为控制线配合口A、口B工作。
上传时间： 2013-11-07
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摘 要：单片机多机通讯一般采用串行总线方式，但在通讯距离短，通讯数据量大，通讯速率高的场合也会用到多机并行通讯。本文介绍一种采用简单逻辑电路实现单片机多机并行通讯的方法。关键词：并行通讯，三态缓冲寄存器，双端口存储器，总线隔离1、 简介本文介绍的单片机多机并行通讯系统，使用89C51作为主机，多片89C2051作为从机。（89C2051为20脚300MIL封装，带有2K FLASH E2PROM的单片机，除了少了两个并口外，具备MCS-51系列单片机所有功能。因为其体积小，功能强，必将在单片机应用领域内广泛使用）。这种并行通讯方法适用于在多站点，多层次的检测和控制系统中充当通信控制器的角色；也适合于用作单片机串行口扩充电路。
上传时间： 2013-10-31
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C51单片机是我们生活中最常用的系列,MCS-51系列单片机有4个并行口(P0,P1,P2,P3口),但对一个稍微复杂的应用系统来说,真正可供用户使用的并行口,只有P1口可用,况且常常因扩展I2C和SPI的器件需占用某些P1口,迫使用户不得不扩展并行口以满足实际的需要。习惯上,常用的并行口接口芯片有8255、8155,这两种芯片功能比较齐全,可以使用在相对比较复杂的系统中,但如是对一般的系统而言,这些功能往往闲置不用。那么就可以选用一些本来闲置不用的口线作为选通信号来进行并行口的扩展,这样就能充分利用单片机有限的I/O资源,在本设计中是将P1口扩展成一个或几个8位并行口,在每一个八位口上接入8个发光二极管做为输出,二极管是做开关量来使用的,在这里设计了跑马灯和流水灯程序,做到对开关量的开断控制;配合开关量的控制笔者设计了一个共阳LED数码管,用来显示当前发光二极管发亮的序号,做到更加直观的双重控制效果,然后再将P0口通过D/A转换器和一放大器输出一个模拟信号,其结果可以通过示波器看出。这样整个系统即有了数字信号输出和模拟信号输出,也有数码管显示功能,实用性能大提高了。2、 基于89C51的系统硬件设计2.1 并行口的扩展的电路设计 众所周知,C51系列的单片机都有四个I/O口(P0、P1、P2、P3),那么AT89C51也不例外,但我们通常仅仅使用P1口作为并行口,而令其余口(P2、P3)处于闲置状态,所以这次设计,我们就是使用闲置不用的P3口做为选能信号线来将P1口进行并行口扩展。 (1) 种方式的并行口扩展优点 连线简单; 不占用存储器空间; (2) 编程也方便灵活。但也有很大的缺点 并行口扩展能力有限,(如使用74LS573(74LS373)且不进行驱动处理,则最多可扩展4个同样类型的并行输出端口,当然还需要与之对应的四个选通信号。) 如扩展较多,选通信号占用并行口位数太多,例如欲扩展8个并行输出端口,则需要8个选能信号,此时,仅选能信号就占用了一个8位并行口,这对在I/O端口线有限的单片机系统中,如此浪费资源的现象是不能容忍的。在本次的设计中,采用芯片74HC573(带三态输出的八进制透明D型锁存器)对P1口进行了一个8位并行口的扩展,选通信号选用P3口的P3.3引脚。原理图如图1所示:
上传时间： 2013-11-18
上传用户：dbs012280
摘要：设计并实现了一个USB/EPP 转接系统，给出其硬件设计方案并讨论了相关技术细节， 使其实现USB 接口到EPP接口的相互数据转发。使仅具有EPP 接口的传统仪器设备借助于USB/EPP 转接系统拥有USB 总线所提供的即插即用和设备插架特性， 方便其通过USB 接口灵活接入同时拥有多个外设的计算机主机系统。关键词：USB；EPP；转接系统中图分类号：TP368.3 文献标识码：A文章编号:1008- 0570(2005)11- 2- 0166- 03 在传统的I/O 模式中，计算机外设通常映射为CPU 中固定I/O 地址，要求由主机分配一个指定的IRQ 中断请求。由于PC 机的端口和中断资源有限，因而使外设的可扩展性受到局限；同时，随着电脑应用的拓展，PC 机的外设接口越来越多，外设对系统资源的独占性也容易导致系统资源冲突。由于各种外部设备不断增加，容易导致各种I/O 冲突。由Intel、Compaq、Microsoft、IBM等厂商所提出的USB 总线标准，基于即插即用和设备插架技术，设备接入时不影响应用程序的运行，具有良好的可扩充性和扩展的方便性。目前USB 协议已经发展到了最新的2.0 版本，可支持峰值传输速率为480Mbps 的高速外设，可提供4～8 个USB 2.0 接口，同时通过USB 集线器（HUB）的扩展还可以支持多达127 个外设同时连接，基本上解决了各种外设同时存在同时使用的所有问题。基于USB 接口的上述优点，目前的计算机，特别是笔记本计算机基本上都只配备USB 接口，而取消了传统的串口和并口，这对那些以前购置的需要与计算机进行通信而只有串口或并口的各种仪器的继续使用造成了极大的障碍。 针对传统的数字化仪器与计算机通信中存在的接口不足的问题，本文设计了一个USB/EPP 转接系统，使其能够从计算机的USB 接口接收数据，经过格式转换，从USB/EPP 转接系统的并行接口EPP 发送给传统的仪器设备；同时也能够从USB/EPP 转接系统的并行接口EPP 接收数据，将其转化为USB 帧格式，并发送到计算机的USB 接口。从而使仅具有EPP 接口的传统仪器设备借助于USB/EPP 转接系统，可以继续正常使用。2 USB 总线2.1 USB 系统描述及总线协议USB 是一种电缆总线，支持在主机和各种即插即用外设之间进行数据传输。由主机预定的标准协议使各种设备分享USB 带宽，当其它设备和主机在运行时，总线允许添加、设置、使用以及拆除外设，这为多个仪器设备共享同一个主计算机提供了可能。USB 协议采用了管道模型的软硬件协议，摒弃了一般外设协议的端口映射方式，从而有效地避免了计算机应用系统I/O 端口地址冲突。根据功能划分，一个USB 系统由三个部分组成：即USB 互连、USB 主机和USB 设备。图1 给出了USB系统的通用拓扑结构。
上传时间： 2013-10-09
上传用户：半熟1994
随着 微 电 子技术的飞速发展，电子产品越来越微型化，集成化，自动化，低廉化，进而推动着其它许多产业的发展。特别进人21世纪以来，生物技术与电子技术的结合，成为高科技领域的研究热点。199()年由瑞士的Manz和Widmer首先提出的“微全分析系统”〔’〕(microto talan alysissy stems，即ptTAS)，通俗地称为“建在芯片上的实验室”(Lab on a chip)或简称芯片实验室(Lab chip)，主要组成部分为电泳芯片，同时是进样，分离和检测为一体的微型装置，其在电泳实验中的高效检测性能为生物化学分析仪器发展提供了一种借鉴。p.TAS广泛应用于生物医学、环境检测、食品卫生、科学以及国防等众多领域。目前 应 用 的大多为多通道的毛细管电泳芯片，这也是芯片发展的一个必然趋势。这不仅对电泳芯片本身的设计和制作提出了更高的要求，也对传感器和数据处理技术提出了新的挑战。考虑成本，集成度，控制能力以及可靠性方面的因素，本系统采用单片机作为实时数据处理、控制以及通讯的硬件平台。如果系统中既有实时的通信任务，同时又有其他实时任务，采用一个廉价的单片机，资源会比较紧张，不仅实现困难，结构复杂，而且效果可能不满意。而采用高性能的处理器，又浪费了其有效资源，所以本系统采用两个MCU协同工作，以并行/分布式多机的思想，构成了电泳芯 片核心的双单片机系统结构。微全 分 析 系 统 进行的多项实时任务，可以划分为以下 几个模块:①采集模块。负责对外围检验设备进行控 制以及对传送过来的信号进行采集和分析;②交互模 块。通过液晶显示，键盘扫描，以及打印等实现实验人 员对前端采集电路的交互操作;③双单片机控制和通 信模块。协调双单片机之间的数据传输和指令传输 ;④网络传输模块。其中一个单片机通过以太网发送接 收数据到上位机。本文提出一种实时多任务的双单片 机控制和通信系统[31的设计，一个MCU基于TCP /IP网络模块的实现。
上传时间： 2013-11-15
上传用户：wangdean1101
本章主要介绍51系列单片机系统扩展问题，在本章中要研究较多的硬件方面及硬软结合方面的问题，本章与第一章关系密切，在学习本章内容之前，要先明确51系列单片机本身的系统资源，可先复习一下前面几章的有关单片机硬件组成方面的内容。 本章将介绍以下具体内容： 系统扩展的含义、单片机的地址总线和数据总线、常见系统扩展电路举例。§7.0 前言 1.系统扩展的含义 单片机中虽然已经集成了CPU、I/O口、定时器、中断系统、存储器等计算机的基本部件（即系统资源），但是对一些较复杂应用系统来说有时感到以上资源中的一种或几种不够用，这就需要在单片机芯片外加相应的芯片、电路，使得有关功能得以扩充，我们称为系统扩展（即系统资源的扩充）。 2.系统扩展分类----单一功能的扩展 综合功能的扩展3.系统扩展需要解决的问题---- 单片机与相应芯片的接口电路连接（即地址总线、数据总线、控制总线的连接）与编程。4.单片机的地址总线和数据总线 51系列单片机没有专用的对外地址总线和数据总线，其P0口和P2口既是通用I/O口，同时P0口还是分时复用的双向数据总线和低8位地址总线（一般需要加一级锁存器），而P2口则是高8位地址总线5.常见系统扩展电路（1）单一功能的系统扩展 存储器的扩展（程序存储器、数据存储器、E2PROM ） 外部中断源的扩展（简单门电路） 并行口的扩展（8155）（2）综合功能的扩展 外部RAM、定时器、并行口扩展（8155） 存储器、并行口、定时器扩展（多芯片）7.1.1 程序存储器的扩展.程序存储器的作用----存放程序代码或常数表格 .扩展时所用芯片----一般用只读型存储器芯片（可以是EPROM、E2PROM、 FLASH芯片等）。 .扩展电路连接 ---- 用EPROM 2764扩展程序存储器。 .存储器地址分析----究竟单片机输出什么地址值时，可以指向存储器中的某一单元。
上传时间： 2013-10-19
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