第4章 微机控制系统及接口设计ppt课件.ppt

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1、第五章微机控制系统及接口设计第四节接口设计第四节接口设计I/O接口与系统的连接I/O接口扩展模拟量的采样与处理输入/输出通道一、I/O接口与系统的连接计算机接口是CPU和外围设备之间的连接界面。典型的I/O接口和外部的连接如图5-25所示。I／O接口硬件电路主要由地址译码器、I／O读写译码和I／O接口芯片(如数据缓冲器和数据钡存器)组成。在设计I／O接口电路时必须考虑与之相连的外设硬件的电路特性，如驱动功率、电平匹配、干扰抑制等。图5-25典型的I/O接口与外部的连接图5-26Z80PIO与CPU和外设的连接图5-278255A与CPU和外设的连接图

2、5-288251A与CPU和外设的连接可编程串行通信接口8251A图5-26、图5-27和图5-28中，分别画出了典型的I/O接口芯片Z80PIO、8255A和8251A与CPU和外围设备的连接关系。由图5-26、图5-27和图5-28可见，接口芯片与CPU之间必要的连接信号有下列4类：（1）数据信号D0～D7。（2）读/写控制信号。（3）片选信号CS和地址线A１、A0。（4）时钟、复位、中断控制、联络信号等控制信号。§4.3Z80CPU微机的硬件结构特点及其应用Z80CPU的硬件结构特点表5-2TTL和MOS器件的输入/输出电流CPU的总线负载能力是很

3、有限的。一般情况下．Z80CPU总线在逻辑“1”时能带的负载电流为250μA；逻辑“0”时能带1.82mA。因而当总线上所挂芯片的数目较多时，必须加总线驱动器来提高总线的驱动能力，否则将使系统的可靠性大大降低，甚至不能正常工作。二、总线驱动器1数据总线驱动8216/82264位并行双向总线驱动器供8080CPU用作数据总线缓冲驱动器，输入负载电流最大为0.25mA，具有能驱动系统数据总线的高输出驱动能力，输出高电平为3.65V，可直接与8080CPU连接，三态输出，+5V电源，VCC和输出电压-0.5V-+7V，输入电压-1.0-+5.5V，工作电流130m

4、A，8226和8216除了输入输出互为反相外，其余均相同。2地址总线驱动82128位并行I/O接口8212用于数据传输，具有8位并行数据寄存器和缓冲器，有供产生中断用的服务请求触发器，输入负载电流小，最大为0.25mA，三态输出，最大输出电流15mA，输出高电平为3.65V，能直接与080A，8085ACPU相连接，寄存器异步清零，+5V电源，电源和输出电压-0.5-+7V，输入电压-0.5-+5.5V，工作电流130mA。3控制信号驱动74LS367 六同向三态缓冲器/线驱动器 其最大输出电流为32mA。三存储器1)RAMRAM是能够将程序和数据读出和写入

5、的存储器，可分为双极型和MOS型两大类。双极型的特点是取存速度快。但所需晶体管多、集成度低、容量小、功耗大。MOS型是由MOS器件组成的，它主要分为两种：静态RAM和动态RAM。由于上述电容器的体积很小，所以动态的信息量要比静态多。但是需要刷新。2)ROMROM主要可分为掩膜ROM和PROM两类。掩膜ROM在制造时就用掩膜工艺将存储内容一起制成，此后再也不能变更；而PROM则在制成芯片后，用户能将存储内容写入芯片。PROM分三种：一种为EPROM，PROM在写入内容后再也不能消去，而EPROM当需要擦除已写入的内容时，将芯片上有一个能通过紫外线的小窗口，小窗

6、口对着一定频谱的紫外光线光源照射一定时间(15min左右)，就可擦除写入的所有信息。另一种为EEPROM(E2PROM)，则用电气方法消去写入的内容。第三种为KEPROM。显然，后两种ROM能重复多次使用，便于控制系统软件的开发。E2PROM的使用比EPROM方便，但价格较贵。存储容量和存取时间(1)存储容量：LSI存储器的存储容量用单个芯片内能够存储信息的位数来表示。210＝l024宁节称为lK。现在多使用4K到64K存储器。需要指出的是由于存储器内部结构的不同，其芯片引脚亦不同，与CPU的连接方法也有很大差别。例如，同样是4K存储容量，有以下几种情况：1

7、根数据总线：1位x4096(地址线12根)4根数据总线：4位×1024(地址线l0根)8根数据总线：8位x512(地址线9根)在组成8位字长计算机内存时，前两种存储器各需8片和2片一组同时使用。(2)存取时间，从CPU将地址信息给予地址总线上开始，到存储内容出现在数据总线上为止的时间tA称为存取时间(图4—l3)。这个时间和存储容量一样是一个重要的参数。现在标准产品的存取时间是450ns(1ns＝10-9s)，最近出现了100ns以下的高速存储器。(3)由于与CPU一起使用的存储器不只一个，这就产生选片问题。一般采用译码器来选片。图4-14为3-8译码器74

8、Lsl38的引脚配置。该芯片有三个片选端G1、G2A