【大学课件】单片机系统扩展.pptVIP

**********************单片机系统扩展本课件将深入探讨单片机系统的扩展技术，包括常见的扩展方式、设计原则和应用案例分析，帮助您掌握单片机系统扩展的知识和技能，设计更加复杂、功能强大的单片机系统。单片机系统的局限性资源有限单片机芯片的资源有限，例如内存、IO口、中断等，可能不足以满足复杂应用的需求。功能局限单片机芯片的内部功能可能无法满足所有应用场景，例如缺乏某些特殊外设，如高精度ADC、DAC等。扩展系统的必要性1功能扩展通过扩展，可以增加单片机系统的功能，满足更复杂的应用需求，例如添加通信功能、外部存储器等。2性能提升扩展可以提高单片机系统的性能，例如使用高速存储器、高性能外设等，提升系统速度和效率。3系统优化通过扩展，可以对单片机系统进行优化，例如使用专门的模块进行数据采集、控制等，提高系统的可维护性和扩展性。扩展系统的常见方式并行扩展使用并行接口，直接连接外部设备，实现高速数据传输。串行扩展使用串行接口，利用串行通信协议，扩展外设，减少连接线的数量，提高系统灵活性。中断扩展使用中断机制，提高系统响应速度，及时处理外部事件，实现更高效的操作。存储系统扩展使用外部存储器，例如ROM、RAM、EEPROM等，扩大单片机的存储空间，满足更多数据存储需求。并行输入/输出扩展并行输入使用并行输入端口，将多个外部信号同时输入到单片机。并行输出使用并行输出端口，将单片机内部数据同时输出到多个外部设备。串行输入/输出扩展1UART使用通用异步串行接收/发送器(UART)，实现异步串行通信，广泛应用于低速通信场合。2SPI使用串行外设接口(SPI)，实现同步串行通信，适用于高速数据传输。3I2C使用两线串行总线(I2C)，实现同步串行通信，适用于连接多个外设，节省连接线。中断系统扩展外部中断由外部事件触发，例如按键按下、传感器检测等，扩展单片机的响应能力。定时器/计数器中断由定时器/计数器溢出或匹配事件触发，实现周期性任务调度。定时器/计数器系统扩展1基本定时实现延时、计时等基本功能。2脉冲计数对外部脉冲进行计数，实现频率测量、速度测量等功能。3事件计时测量外部事件的发生时间，例如按键按下、传感器检测等，实现更精确的控制。存储系统扩展1ROM只读存储器，用于存储程序代码和常量数据。2RAM随机存取存储器，用于存储程序运行过程中的变量和数据。3EEPROM电可擦除可编程只读存储器，用于存储系统参数和用户配置信息。ADC扩展1单通道ADC只允许一次转换一个模拟信号，适合简单应用。2多通道ADC允许同时转换多个模拟信号，提高数据采集效率。3Sigma-DeltaADC采用Sigma-Delta调制技术，具有高精度和低噪声的特点，适合高精度测量应用。DAC扩展单通道DAC只允许输出一个模拟信号，适用于控制单个模拟设备。多通道DAC允许输出多个模拟信号，适合控制多个模拟设备，例如电机、LED等。键盘扩展数码管扩展静态显示使用多个IO口控制每个数码管的段，显示速度慢，但成本低。动态显示使用少量IO口，通过时间片轮流控制多个数码管，显示速度快，但需要额外的驱动电路。LCD扩展1字符型LCD只能显示字符，适用于简单的信息显示，成本低。2图形型LCD可以显示图形和图像，适用于更复杂的信息展示，成本相对较高。3触摸屏LCD具有触摸功能，可以实现人机交互，适用于需要用户输入的应用。闪存扩展NOR闪存具有低延迟的特点，适合存储程序代码。NAND闪存具有高容量和低成本的特点，适合存储大量数据。RTC扩展时间校准可以精确地校准系统时间，确保时间同步。时间计数可以记录时间，用于计时、日期记录等功能。通信接口扩展RS-232异步串行通信接口，适用于短距离通信。RS-485差分串行通信接口，适用于长距离通信，具有抗干扰能力强。CAN控制器局域网络，适用于工业自动化控制领域，具有实时性高、可靠性强。网络通信扩展无线网络通过无线网络连接到互联网，实现远程数据传输和控制。有线网络通过网线连接到互联网，实现高速数据传输。音频/视频扩展1音频采集通过ADC芯片采集音频信号，用于语音识别、音频处理等应用。2视频采集通过摄像头或其他视频采集设备采集视频信号，用于图像处理、视频监控等应用。3音频/视频输出通过DAC芯片或其他音频/视频输出设备，将数字信号转换为模拟信号，输出到扬声器、显示器等设备。控制系统扩展1电机控制通过PWM信号控制电机速度、方向等，实现电