任务分析-平顶山工业职业技术学院课件.ppt
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1、平顶山工业职业技术学院 单片机原理及应用任务七任务七地面中心站 井下分站 智能传感器 通信通信分站存储器扩展平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展2一、任务分析一、任务分析二、任务演示二、任务演示三、相关知识三、相关知识四、任务布置四、任务布置平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展3一、任务分析一、任务分析 1、查阅附录实训电路板原理图及芯片手册,初步认识51单片机扩展片外RAM所使用的芯片6264的管脚排列,以及与单片机的连接关系;初步分析8155与单片机的连接及三个I/O口与外部LED的关系。 2、将电路板与仿真器连接好。对片外RAM写入控制P1口的亮灭状态的程序,
2、汇编并调试运行,观察P1口发光二极管的亮灭状态。 3、编写程序,对8155初始化,使I/O口控制LED的显示情况。返回平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展4二、任务演示二、任务演示返回平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展5三、相关知识三、相关知识 (一)单片机应用系统的扩展方法 采用MCS-51系列单片机构成的应用系统,首先要考虑单片机所具有的各种功能能否满足应用系统的要求。对于片内无ROM(或EPROM)的8051单片机,其最小系统还应包括外接EPROM程序存储器、晶体振荡电路、复位电路和电源部分等。如仍不能满足功能要求时,则需扩展RAM、IO接口及其它外围,芯片
3、8051的系统扩展及接口结构如图7-1。返回平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展6图7-1 8051的系统扩展及接口结构平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展7 通常把单片机外部连线通过地址锁存器变为三总线结构形式,如图7-2所示,它由下面通道口的引线组成。 地址总线(AB):由于P0口是地址、数据分时使用的输入、输出口,所以P0提供的低8位地址线需由外加的地址锁存器进行锁存,一般用ALE正脉冲信号的下降沿,控制锁存地址输出。由P:口提供高8位地址线,此口具有输出锁存的功能。该16位地址线使得单片机具有64KB EPROM和64KB RAM的寻址范围。 数据总线(DB
4、):由P0口提供。P0口是双向三态控制输入输出口。控制总线(CB):为扩展系统时使用。 通常有地址锁存信号线ALE;片外程序存储器取指令信号线PSEN;数据存储器RAM和外围接口共用的读控制信号线RD和写控制信号线WR等。 系统扩展一般有以下几方面的内容: (1)外部程序存储器EPROM的扩展; (2)外部数据存储器RAM的扩展; (3)输入、输出接口的扩展,使单片机能与外设交换信息。平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展8 图7-2 8051单片机的三总线结构形式平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展9图7-3 8051 采用74LS373地址总线扩展电路 采用74L
5、S373作锁存器的地址总线扩展电路如图7-2所示。由8051 P0口送出的低8位有效地址信号是在ALE(地址锁存允许)信号变高的同时出现的,并在ALE由高变低时,将出现在P0口的地址信号锁存到外部地址锁存器74LS373中,直到下一次ALE变高时,地址才发生变化。平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展10 1、程序存储器的扩展 MCS-51单片机的程序存储器和数据存储器的地址空间是相互独立的,最大可扩展到64K字节,一般采用EPROM芯片,与单片机按如下方法相连。 (1)地址线的连接P0口(P0.00.7)-地址锁存器-EPROM低8位地址线A0A7;P2口(P2.02.7)-EP
6、ROM高8位地址线A8A15。 (2)数据线的连接P0口(P0.00.7)EPROM的8位数据输出线D0D7;单片机规定指令代码和数据都是由P0读入,数据位对应连接即可。 (3)控制线的连接 系统扩展时通常使用下列信号: PSEN(片外程序存储器取指信号)-OE(存储器输出允许信号); ALE(地址锁存允许信号)-地址锁存器的锁存端; EA为片内片外存储器选择信号,当采用8051时,EA接高电平。 图7-4为系统扩展一片2732A EPROM的连接关系 平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展11图7-4 2732A与8051的连接 各引脚含义如下:A11A0为地址线,A11为高位,
7、A0为低位;O7O0数据线,O7为高位,O0低位;OEVpp为输出允许编程电源;CE为片选线,低电平有效。因系统中只扩展一片EPROM,无需片选控制,因此EPROM的片选端CE接地即可。地址锁存器采用74LSC373,其锁存信号下降沿有效,故ALE信号可直接接到它的控制端G上。 平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展12 2、外部数据存储器的扩展 MCS一51系列单片机的片内RAM只有128256B,在用于实时数据采集和处理时,仅使用片内RAM不能满足系统要求,通常要进行外部RAM扩展,一般采用静态RAM与MCS一51接口。 外部数据存储器(RAM)与单片机按如下方法相连。 (1)
8、地址线的连接 与程序存储器的连接方法相同。 (2)数据线的连接与程序存储器的连接方法相同。 (3)控制线的连接 系统扩展时,控制线使用RD、WR而不用PSEN,因而数据存储器与程序存储器地址可完全重迭,均为64KB。但数据存储器与IO接口及外围设备是统一编址的,即任何扩展的IO口及外围设备均占用数据存储器的地址。 MCS-51与RAM使用的信号连接如下: RD(读片外数据信号)-OE(RAM数据读允许信号); WR(写片外数据信号)-WE(RAM数据写允许信号); ALE(地址锁存允许信号)-地址锁存器的锁存端G平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展13各引脚含义如下:A12A0地
9、址线;IO7IO0为双向数据线;CE1为片选线 1;CE2片选线2;WE为写允许线;OE为读允许线。图7-5 8051扩展6264的连接关系 平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展14 3、并行IO口的扩展 在MCS一51单片机应用系统中,经常会遇到开关量、数字量(开关、拨盘、数码管)等外设。单片机从这些外设中读取信息或向它们发出信息,只要根据“输入三态,输出锁存”与P0总线相连的原则选择,、采用TTL或CMOS电路就能组成电路简单、成本低廉、配置灵活的IO扩展口。 (1)扩展8位并行输出接口 P0是数据总线口,通过P0扩展输出接口时,P0口只能分时使用。输出时,接口电路应选择带有
10、三态门控制的锁存器,并把该锁存器视为一个外部RAM的地址单元。输出的控制信号为WR。图7-5是一个带有锁存允许控制端(E)和时钟控制端(CP)的8D锁存器74LS377扩展输出口电路。当E=O时,通过CP端信号的上升沿将8位数据由D输入端打入锁存器,这时在Q输出端将保持D输入的8位数据。允许端E作为片选控制与单片机的地址选择线P2.7相连,其地址为7FFFH,输出操作程序如下:MOV DPTR, #7FFFH ;指向74LS377MOV A, #DATA ;输出的数据需通过累加器传送MOVX DPTR, A ;0口通过74LS377送出数据平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展15
11、 (2)扩展8位输入并行口 通过P0口扩展输入时,应视输入数据是常态还是暂态的不同,选用三态缓冲输入或锁存选通输入。 对于外围设备的暂态数据,要求向单片机输出时,由选通信号连接到74LS373的锁存端G上,在选通信号的下降沿时将数据锁存,同时向单片机发出中断申请,在中断服务程序中由P0口读取锁存器中的数据,如图7-6所示。74LS373的输出允许端由P2.6和RD相“或”控制,其地址为BFFFH,输入操作程序如下。 1)中断系统初始化INIT: SETB IT0 ;置INTo为下降沿触发方式 SETB EA ;允许CPU中断 SETB EX0 ;INT。中断入口地址 2)中断服务程序 ORG
12、0003H ;INT。中断入口地址INITl: AJMP INIT2 ;INIT2: MOV DPTR, #BFFFH;指向74LS373扩展输入口 MOVX A, DPT ;8051读入累加器 MOV 20H, A ;送入20H单元存储器 RETI ;中断返回平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展16图7-6 74LS373扩展8位并行输入接口电路 平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展17n 对于常态数据的输入,并行口的扩展较为简单,只需使用8位三态门控制电路即可。图7-7使用74LS244,通过P0口扩展8位并行输入接口,74LS244由P2.6和RD相“或”控制
13、,数据输入操作如下:n MOV DPTR, #BFFFH ;指向74LS244地址n MOVX A, DPTR ;读入数据图7-7 74LS244扩展8位并行输入接口电路平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展18(二)(二)KJ2007GKJ2007G分站分站( (频率型频率型) )1、主要功能及技术指标2007G分站(频率型)是一种白带防爆电源的分站,为爆炸性环境用防爆电气设备,既可用在煤矿井下具有煤尘、瓦斯的爆炸性气体环境中,也可用在地面工厂II B类爆炸性气体环境中。KJ2007G分站(频率型)是KJ2007系列产品中最重要的分站,特别适合配置在煤矿井下回采工作面、掘进工作面
14、、机电硐室、装煤点和运输巷道。用户可以根据井下各台传感器的实测地点,合理配置该型分站,使整个监测、监控系统获得最高的性能价格比。平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展19 2、作为普通监测分站的功能(1)可以监测低浓瓦斯、高浓瓦斯、一氧化碳、风速、温度、压力等环境参数,以及风门、风筒等开关参数,并能监测煤仓煤位、水位、电压、电流以及机电设备开停等生产参数。(2)每台分站受中心站控制,执行中心站的各种命令,并将分站的各种监测参数和工作状态传送给中心站。平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展20(3)分站本身具有死机自动复位功能。(4)电源箱提供分站部分及外接传感器的工作电
15、源。(5)当交流电源停电时,备用蓄电池自动投入工作。(6)当分站主板关掉其工作电源时,蓄电池能自动断开。(7)当分站主板给出断电控制信号时,电源箱能实现一路(非本安)控制(断电)功能。(8)用于地面工厂IIB类环境时,可以监测烟雾、可燃气体等参 数。平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展213、作为甲烷风电闭锁装置或甲烷断电仪的功能作为甲烷风电闭锁装置或甲烷断电仪使用时(不接中心站),具有以下功能: (1)具有作为普通分站时的全部功能。 (2)第1、2路输入固定为模拟量(频率型),第3、4路输入固定为开关量。平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展22(3)第1路监测掘进
16、面迎头5米处瓦斯浓度,报警门限1.OC心,断电门限15CH4,复电门限10CH4,断电范围为掘进巷道内全部非本安电气设备。第2路监测回风流处瓦斯浓度,报警门限10CH4,断电门限10CH4,复电门限10CH4,断电范围为掘进巷道内全部非本安电气设备。第3、4路开关量输入监测风机开停状态。当停风区甲烷浓度达到3096且西个风机都停止运转时,切断风机电源并闭锁;若有一个风机在开的状态时,不切断电源。 平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展23(4)第5、6、7、8路可以作为另一个掘进面的甲烷风电闭锁装置,或者根据用户需要,监控回采工作面等。这时各路的具体定义参数,应在订货时列出清单,以
17、便在出厂前能根据用户要求初始化分站。平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展24 1)分站容量 频率量输入:x个 200Hz-lOOOHz (X8): 开关量输入:7-X个(X:频率量信号接入数)触点型和电流 型传感器均可使用 控制量输出:3个(其中一路在电源箱中); 2)频率量输入检测精度:1(不包括传感器); 3)数据通信传输速率:2400bps或1200bps; 4)LED显示模拟量实时值,精确到4位有效数字; 5)分站总消耗电流:+12V电源:450mA; 6)模拟量输入信号类型:200Hz-lOOOHz频率信号; 7)断电控制能力:3路输出,(其中一路经电源箱,为非本安 输
18、出); 平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展25 8)分站通信部分主要参数 a接收部分 逻辑“0” 频率: f=2.5KHz 逻辑“1” 频率: f=4.1KHz 调制解调器中心频率: f=3.3KHz 中心站发送给分站的通信信号幅度:200 mV-16V(峰值) b发送部分 逻辑“0” 频率: f=2.5KHz 逻辑“1” 频率: f=4.1KHz 分站发送给中心站的通信信号幅度:16V(Vp-p) 9)传输距离 从分站到地面中心站:不小于20Km 从分站到传感器:不小于2Km平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展26 4、作为风电瓦斯闭锁分站 (1)分站容量 频率
19、量输入X个(X6) 200Hz-1000Hz; 开关量输入 (7一X)个触点型和电流型传感器均可使用,X为频率量输入的个数; 控制量输出3个(其中一路在电源箱中)触点型或电平型(通过跳线选择)。 (2)其他指标与普通分站相同。平顶山工业职业技术学院 任务七任务七分站存储器扩展27 5、电源箱部分 (1)电源电压:AC36V、ACl27V、AC220V、AC380V、AC660V、 50Hz任选其一; (2)电源电压波动范围:+10-20; (3)本安输出电压:+12V01v DC一组稳压精度O5;+21VO1V DC两组(开路电压); 本安输出电流:045A (+12V) 额定值;O26 A(
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