单片机原理第10章.ppt

1 第 10 章 MCS－51单片机与PC机接口技术 在复杂控制系统中，主从式控制是常用方式： 用PC机作管理/后台机，完成海量数据存储、复杂计算和提供良好的人机界面； MCS－51单片机作控制/前端机，完成实时控制。 主从式控制系统可充分发挥两种机型的优势，由于PC机的介入，可实现管控一体化，甚至可接入网络，实现更高级和复杂的应用功能。 要实现主从式控制，必须解决PC机和单片机之间的数据通讯问题 10.1 PC机ISA总线简介 ISA总线（工业标准架构：Industry Standard Architecture ）是IBM－PC系列微机及其兼容机的一种基本总线， 它是8/16位系统总线，最大传输速率为8MB/s，允许多个CPU共享系统资源且具有良好的兼容性， 传输速率低、CPU占用率高、占用硬件中断资源等是它的不足之处 。 ISA总线相对简单，能满足大多数控制系统的需要，在工控机中至今仍是主流总线，在PC直接控制系统或基于PC机的主从式控制系统中，使用非常广泛 。 ISA总线的每个插槽由一个长槽和一个短槽组成。 长槽每列有31个引脚，编号为A1－A31和B1－B31，提供低8位数据总线和20位地址总线及基本的控制信号； 短槽每列有18个引脚，编号为C1－C18和D1－D18，提供高8位数据总线和LA23-LA17闩锁地址线以及相应的控制信号。 联合使用长、短槽信号，可达到16位数据宽度和16MB的存储器寻址能力， 对于与MCS－51单片机的接口需求，长槽信号已足够 ISA总线信号 OSC：输出信号，输出14.318MHz对称方波。 CLK：输出信号，是OSC经3分频形成的4.77MHz基本时钟信号。 RESETDRV：输出信号，在系统复位时输出，高电平有效，可用于对外部设备初始化。 A0～A19：地址线，访问存储器时，使用全部20位地址；但用于I/O接口寻址时只能使用低10位。 D0～D7：双向数据总线。 ISA总线信号 ALE：“地址锁存”控制信号，与MCS－51单片机的ALE信号类似。 /IOCHECK：扩充板上的存储器或I/O接口产生奇偶校验错误时，可以通过该引脚向CPU报错。 /IOREDAY：如果外部设备在正常机器周期内不能完成操作，可向该引脚提供一低电平，通知CPU外部设备“未准备好”，CPU检测到该信号后，将使机器周期延长数个时钟周期，从而实现CPU与外部低速设备在时间上的同步。 ISA总线信号 /IOR ：执行读外部I/O口的IN指令时CPU发出该信号，可利用这个信号将外设数据送入CPU。 /IOW：执行写外部I/O口的OUT指令时CPU发出该信号，可利用这个信号控制外设接收CPU送到数据总线上的数据。 /MEMR?：存储器读控制信号，低电平有效。 /MEMW：存储器写控制信号，低电平有效。 AEN：在DMA操作期间，该信号为高；执行I/O口读写操作时为低。开发PC机I/O接口时，一般用该信号和地址信号配合，进行I/O接口地址译码。 ISA总线信号排列图 PC系统 I∕O地址分配 8086系列CPU的I/O寻址能力达64K，但PC机主板只用低10位（A0～A9）地址线进行I/O译码，而高6位（A10～A15）地址线闲置未用，因此PC机的I/O地址空间只有0000H～03FFH共1K区间。 需要特别注意的是，在这1K范围内，有若干地址单元已被主板占用，新开发I/O接口时，不得使用这些地址单元， PC系统 I∕O地址分配 10.2 基于ISA总线的 PC/MCS－51接口技术 10.2.1 PC机I/O接口的地址译码原则 I/O接口的地址译码时，必须选用主板未用的I/O地址单元， 另外，PC机系统的ISA总线上很可能还扩展有或者将要扩展其它I/O卡，且具体使用哪些单元是不可预测的。 因此，在进行I/O接口地址译码时，必须保证所设计接口的地址不与主板设备和新增设备的I/O地址单元冲突 “浮动译码”方法是实现这些要求的常用方法 浮动译码的核心芯片 浮动译码电路 74688的P组分别接8个拨动开关K1～K8，Q组接PC机地址线A2～A9。通过设置K1～K8不同的闭合/断开的组合，就可以得到不同的地址译码输出。 例如，将K8～K1设置“1”代表断开；“0”代表闭合），则P7～P0引脚的输出信号就当PC机访×单元，即300H～303H单元时，74688端的输出为“0”。因此，可将K8～K1作上述设置，从而得到300H～303H单元地址译码信号。 10.2.2 I/O接口实例 孔位测量系统接口电路 10.3 单片机与PC机串行接口技术 10.3.1 串口逻辑电平转换 单片机串口的逻辑电平为TTL电平，而PC