系統(tǒng)擴展學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1第一頁，共193頁。 5.1 概述概述 系統(tǒng)系統(tǒng)(xtng)擴展概念擴展概念 MCS-51單片機構(gòu)成的最小系統(tǒng)單片機構(gòu)成的最小系統(tǒng)(xtng)僅僅適于一些較簡單的應(yīng)用場合，當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)適于一些較簡單的應(yīng)用場合，當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)(xtng)較復(fù)雜時，單片機所具有的功能部較復(fù)雜時，單片機所具有的功能部件就不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)件就不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)(xtng)的要求，這的要求，這就需要在單片機片外連接一些其他功能的外就需要在單片機片外連接一些其他功能的外圍芯片來滿足系統(tǒng)圍芯片來滿足系統(tǒng)(xtng)要求，使得有關(guān)要求，使得有關(guān)功能得以擴充，這就是系統(tǒng)功能得以擴充，這就是系統(tǒng)(xtng)擴展（擴展（即系統(tǒng)即系

2、統(tǒng)(xtng)資源的擴充）。資源的擴充）。第1頁/共192頁第二頁，共193頁。擴展分類 系統(tǒng)擴展按外圍芯片功能分為：存 儲器擴展、輸入/輸出擴展、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn) 換器擴展、鍵盤和顯示電路的擴展等。按系統(tǒng)總 線的連接方式(fngsh)分為：并行擴展法和串行擴展法。 AT89S51單片機的系統(tǒng)擴展(kuzhn)結(jié)構(gòu)第2頁/共192頁第三頁，共193頁。系統(tǒng)擴展需要解決的問題 單片機與外圍芯片 的接口電路連接（即地址總線(zn xin)、數(shù)據(jù)總線(zn xin)、控制總線(zn xin)的連接）與編程。知識回顧： 接口單片機與外設(shè)之間在數(shù)據(jù)傳遞方面的聯(lián)系；每連一個外設(shè)，就需要1個I/O接口

3、，1個接口有不止1個端口。第3頁/共192頁第四頁，共193頁。5.1.1 總線總線(zn xin)第4頁/共192頁第五頁，共193頁?？梢詮腎/O端口送到單片機。第5頁/共192頁第六頁，共193頁。第6頁/共192頁第七頁，共193頁。 單片機擴展(kuzhn)系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)方式。按系統(tǒng)總線的連接方式分為：并行擴展(kuzhn)法和串行擴展(kuzhn)法。并行擴展(kuzhn)法 利用單片機提供的三總線（AB、DB、CB）進行擴展(kuzhn)。51單片機并沒有專門的對外地址總線和數(shù)據(jù)總線，由單片機的P0和P2端口提供。串行擴展(kuzhn)法 由于集成電路設(shè)計、工藝和結(jié)構(gòu)的發(fā)展，串

4、行總線得到很快的發(fā)展，其中SPI三線總線和I2C雙線總線等已獲取廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在常利用它們進行系統(tǒng)擴展(kuzhn)。5.2 系統(tǒng)總線擴展系統(tǒng)總線擴展(kuzhn)第7頁/共192頁第八頁，共193頁。 MCS-51系列總線型單片機的并行總線擴展法通常采用三總線結(jié)構(gòu)：地址總線（AB)、數(shù)據(jù)(shj)總線（DB）和控制總線（CB)。系統(tǒng)擴展中，外部芯片通過這三組總線與單片機連接。 由P0口做地址/數(shù)據(jù)(shj)復(fù)用口；P2口做地址線的高八位；P3口的RD、WR加上控制線EA、ALE、PSEN等組成控制總線。第8頁/共192頁第九頁，共193頁。 P2.0 P2.7 ALE P0.0 P0.7 80

5、51 PSEN RD WR 地址地址 鎖存器鎖存器 數(shù)據(jù)總線 地址總線 控制總線 A8A15 A0A7 D0D7 單片機三總線結(jié)構(gòu)圖單片機三總線結(jié)構(gòu)圖第9頁/共192頁第十頁，共193頁。第10頁/共192頁第十一頁，共193頁。第11頁/共192頁第十二頁，共193頁。數(shù)據(jù)總線（DB） 數(shù)據(jù)總線是由P0口提供的，用D0D7表示。P0為三態(tài)雙向口，系統(tǒng)擴展時單片機與外部擴展芯片之間的數(shù)據(jù)交換基本是通過(tnggu)P0口傳送的。 P0口在實際應(yīng)用時分時復(fù)用為地址/數(shù)據(jù)線，先把低8位地址送鎖存器暫存，由地址鎖存器給外部提供低8位地址，隨后把P0口線作為數(shù)據(jù)線使用。在RD、WR（PSEN)有效時，

6、P0口上出現(xiàn)數(shù)據(jù)(指令）信息。 第12頁/共192頁第十三頁，共193頁。第13頁/共192頁第十四頁，共193頁?？刂瓶偩€（CB） 系統(tǒng)擴展時，外部芯片的選通是由控制總線和片外選通信號共同決定(judng)的。一般，51單片機的控制總線有12根，既P3口的第二功能再加上RESET、EA、ALE和PSEN。實際應(yīng)用時常用控制信號如下：ALE-地址鎖存信號，鎖存P0口輸出的低8位地址。PSEN-片外程序存儲器的讀選通信號。EA-片內(nèi)、外程序存儲器的選擇信號。RD和WR-片外數(shù)據(jù)存儲器和I/O端口的讀、寫選通信 號。執(zhí)行MOVX指令時，這兩個信號分別自動 有效。 第14頁/共192頁第十五頁，共1

7、93頁。第15頁/共192頁第十六頁，共193頁。第16頁/共192頁第十七頁，共193頁。第17頁/共192頁第十八頁，共193頁。位地址線，位地址線，“片選片選”都是使用高位地址線。實際上，都是使用高位地址線。實際上，1616條地條地址線中的高、低位地址線的數(shù)目并不固定址線中的高、低位地址線的數(shù)目并不固定(gdng)(gdng)，只是習(xí)，只是習(xí)慣上把用于慣上把用于 “ “單元選擇單元選擇”的地址線，都稱為低位地址線，的地址線，都稱為低位地址線，其余的為高位地址線。其余的為高位地址線。 常用的存儲器地址空間分配方法有兩種：線性選擇法（常用的存儲器地址空間分配方法有兩種：線性選擇法（簡稱線選法

8、）和地址譯碼法（簡稱譯碼法），下面介紹。簡稱線選法）和地址譯碼法（簡稱譯碼法），下面介紹。1 1線選法線選法 是直接利用系統(tǒng)的某一高位地址線作為存儲器芯片（或是直接利用系統(tǒng)的某一高位地址線作為存儲器芯片（或I/OI/O接口芯片）的接口芯片）的“片選片選”控制信號。為此，只需要把用到控制信號。為此，只需要把用到的高位地址線與存儲器芯片的的高位地址線與存儲器芯片的“片選片選”端直接連接即可。端直接連接即可。第18頁/共192頁第十九頁，共193頁。v 線選法優(yōu)點是電路簡單，不需要另外增加地址譯碼器硬線選法優(yōu)點是電路簡單，不需要另外增加地址譯碼器硬件電路，體積小，成本低。缺點是可尋址的芯片數(shù)目受到限

9、件電路，體積小，成本低。缺點是可尋址的芯片數(shù)目受到限制。另外，地址空間制。另外，地址空間(kngjin)(kngjin)不連續(xù)，每個存儲單元的地不連續(xù)，每個存儲單元的地址不唯一，這會給程序設(shè)計帶來不便，只適用于外擴芯片數(shù)址不唯一，這會給程序設(shè)計帶來不便，只適用于外擴芯片數(shù)目不多的單片機系統(tǒng)的存儲器擴展。目不多的單片機系統(tǒng)的存儲器擴展。v2 2譯碼法譯碼法v 使用譯碼器對使用譯碼器對AT89S51AT89S51單片機的高位地址進行譯碼，譯單片機的高位地址進行譯碼，譯碼輸出作為存儲器芯片的片選信號。這種方法能夠有效地利碼輸出作為存儲器芯片的片選信號。這種方法能夠有效地利用存儲器空間用存儲器空間(k

10、ngjin)(kngjin)，適用于多芯片的存儲器擴展。常，適用于多芯片的存儲器擴展。常用的譯碼器芯片有用的譯碼器芯片有74LS13874LS138（3-83-8譯碼器）、譯碼器）、74LS13974LS139（雙（雙2-42-4譯碼器）和譯碼器）和74LS15474LS154（4-164-16譯碼器）。譯碼器）。第19頁/共192頁第二十頁，共193頁。v 若全部高位地址線都參加譯碼，稱全譯碼；僅部分高位地址線若全部高位地址線都參加譯碼，稱全譯碼；僅部分高位地址線參加譯碼，稱部分譯碼。部分譯碼存在著部分存儲器地址空間相重參加譯碼，稱部分譯碼。部分譯碼存在著部分存儲器地址空間相重疊的情況。疊的

11、情況。v 下面介紹下面介紹(jisho)常用的譯碼器芯片。常用的譯碼器芯片。v （1）74LS138v 3-8譯碼器，有譯碼器，有3個數(shù)據(jù)輸入端，經(jīng)譯碼產(chǎn)生個數(shù)據(jù)輸入端，經(jīng)譯碼產(chǎn)生8種狀態(tài)。引腳如圖種狀態(tài)。引腳如圖8-3，真值表如表，真值表如表8-1。由表。由表8-1見，當(dāng)譯碼器的輸入為某一固定編碼見，當(dāng)譯碼器的輸入為某一固定編碼時，其輸出僅有一個固定的引腳輸出為低電平，其余的為高電平。時，其輸出僅有一個固定的引腳輸出為低電平，其余的為高電平。輸出為低電平的引腳就作為某一存儲器芯片的片選信號。輸出為低電平的引腳就作為某一存儲器芯片的片選信號。第20頁/共192頁第二十一頁，共193頁。v （2

12、）74LS139v 雙雙2-4譯碼器。兩個譯碼器完全譯碼器。兩個譯碼器完全(wnqun)獨立，分別有各自獨立，分別有各自的數(shù)據(jù)輸入端、譯碼狀態(tài)輸出端以及數(shù)據(jù)輸入允許端，其的數(shù)據(jù)輸入端、譯碼狀態(tài)輸出端以及數(shù)據(jù)輸入允許端，其引腳如圖引腳如圖8-4，真值表如表，真值表如表8-2（只給出其中的一組）。（只給出其中的一組）。v 圖圖8-3 74LS138引腳圖引腳圖 圖圖8-4 74LS139引腳圖引腳圖第21頁/共192頁第二十二頁，共193頁。第22頁/共192頁第二十三頁，共193頁。 AT89S51 AT89S51發(fā)出的地址碼用于選擇某個存儲器單元，外擴多發(fā)出的地址碼用于選擇某個存儲器單元，外擴

13、多片存儲器芯片中，單片機必須進行兩種選擇：一是選中該存片存儲器芯片中，單片機必須進行兩種選擇：一是選中該存儲器芯片，這稱為儲器芯片，這稱為“片選片選”，未被選中的芯片不能被訪問。，未被選中的芯片不能被訪問。二是在二是在“片選片選”的基礎(chǔ)上再根據(jù)單片機發(fā)出的地址碼來對的基礎(chǔ)上再根據(jù)單片機發(fā)出的地址碼來對“選中選中” ” 芯片的某一單元進行訪問，即芯片的某一單元進行訪問，即“單元選擇單元選擇”。 為實現(xiàn)片選，存儲器芯片都有片選引腳。同時也都有多條為實現(xiàn)片選，存儲器芯片都有片選引腳。同時也都有多條地址線引腳，以便進行單元選擇。注意，地址線引腳，以便進行單元選擇。注意，“片選片選”和和“單元單元選擇選

14、擇”都是單片機通過地址線一次發(fā)出的地址信號來完成選都是單片機通過地址線一次發(fā)出的地址信號來完成選擇。擇。 通常通常(tngchng)(tngchng)把單片機系統(tǒng)的地址線籠統(tǒng)地分為低位把單片機系統(tǒng)的地址線籠統(tǒng)地分為低位地址線和高地址線和高第23頁/共192頁第二十四頁，共193頁。需的低位地址線進行片外存儲單元、I/O端口尋址。線選法編址簡單，無需另加譯碼電路，成本低；但也會浪費(lngfi)大量的存儲空間，因此只適用于存儲量較小的小規(guī)模單片機系統(tǒng)。第24頁/共192頁第二十五頁，共193頁。第25頁/共192頁第二十六頁，共193頁。譯碼法分為完全(wnqun)譯碼和部分譯碼：完全(wnqu

15、n)譯碼 地址譯碼器使用了全部地址線，地址與存儲單元一一對應(yīng)，即一個存儲單元只占用一個唯一的地址。部分譯碼 地址譯碼器僅使用部分地址線，地址和存儲單元不是一一對應(yīng)，而是一個存儲單元占用幾個地址第26頁/共192頁第二十七頁，共193頁。A15A15A14A14A13A13A12A12A11A11A10A10A9A9A8A8A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0. .0 01 10 00 0 x xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx x第27頁/共192頁第二十八頁，共193頁。碼線各占用的地址線條數(shù)；系統(tǒng)所占用的全部地址范圍。第28頁/共192頁

16、第二十九頁，共193頁。A15A15A14A14A13A13A12A12A11A11A10A10A9A9A8A8A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0. .0 01 10 00 0 x xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx x0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1地址分析： A15為”.“，表示(biosh)部分譯碼，一個單元占用2個地址

17、；片內(nèi)譯碼線11條，片外譯碼線4條；地址范圍如下：第29頁/共192頁第三十頁，共193頁。 存儲器是用來存放程序代碼或常數(shù)表格的。MCS-51系列單片機片內(nèi)已集成了4KB程序存儲器和128B的數(shù)據(jù)存儲器。 若容量不夠的話，用戶可以(ky)在片外擴展，最大可擴展范圍達到64KB。用戶可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求選擇存儲器芯片的型號和數(shù)量，再選用若干條地址線接至存儲器芯片的地址輸入線，其余的地址線（通常是P2口高位地址）可用來產(chǎn)生外部存儲器的片選信號CE。 5.3 存儲器的擴展存儲器的擴展(kuzhn) 5.3.1 存儲器擴展存儲器擴展(kuzhn)概述概述第30頁/共192頁第三十一頁，共193頁?？删?/p>

18、程ROM（PROM） 芯片出廠時沒有(mi yu)任何程序信息，用獨立編程器寫入。但PROM只能寫一次，寫入內(nèi)容后，就不能再修改。第31頁/共192頁第三十二頁，共193頁。EPROM 用紫外線擦除，用電信號編程。在芯片外殼(wi k)的中間位置有一個圓形窗口，對該窗口照射紫外線就可擦除原有的信息。使用編程器可將調(diào)試完畢的程序?qū)懭?。E2PROM（EEPROM） 一種用電信號編程，也用電信號擦除的ROM芯片(xn pin)。對E2PROM的讀寫操作與RAM存儲器幾乎沒有什么差別，只是寫入速度慢一些，但斷電后仍能保存信息。第32頁/共192頁第三十三頁，共193頁。Flash ROM 又稱閃爍存儲

19、器（簡稱閃存），是電擦除型只讀存儲器。特點是可快速在線(zi xin)修改其存儲單元中的數(shù)據(jù)，改寫次數(shù)可達1萬次，其讀寫速度很快，存取時間可達70ns，而成本比E2PROM低得多，大有取代E2PROM的趨勢。 目前許多公司生產(chǎn)的8051內(nèi)核的單片機，在芯片(xn pin)內(nèi)部大多集成了數(shù)量不等的Flash ROM。如:AT89S5x，片內(nèi)有不同容量的Flash ROM。在片內(nèi)的Flash ROM滿足要求下，擴展外部程序存儲器可省去。第33頁/共192頁第三十四頁，共193頁。第34頁/共192頁第三十五頁，共193頁。P2A15A8A7A0D7D0P0ALE地址鎖存器PSENOEEAMCU程序

20、存儲器程序存儲器與單片機的一般連接方式程序存儲器與單片機的一般連接方式第35頁/共192頁第三十六頁，共193頁。第36頁/共192頁第三十七頁，共193頁。第37頁/共192頁第三十八頁，共193頁。2764引腳功能：A0A12：13根地址輸入線D0D7： 三態(tài)數(shù)據(jù)線CE: 片選線，低電平有效OE: 讀出選通線，低電平有效PGM： 編程脈沖輸入VPP： 編程電壓端VCC: +5V電源(dinyun)GND: 接地端NC： 空端未用V VPPPPA12A12A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0D0D0D1D1D2D2GNDGNDVccVccPGMPGMN.CN.CA

21、8A8A9A9A11A11OEOEA10A10CECED7D7D6D6D5D5D4D4D3D327642764 8K EPROM第38頁/共192頁第三十九頁，共193頁。D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0G G74LS37374LS373GND+5V+5VE EQ7Q7Q6Q6Q5Q5Q4Q4Q3Q3Q2Q2Q1Q1Q0Q074LS373引腳含義：引腳含義：G:使能（輸入選通端）使能（輸入選通端）E:輸出輸出(shch)允許允許D7D0：數(shù)據(jù)輸入端：數(shù)據(jù)輸入端Q7Q0：數(shù)據(jù)輸出：數(shù)據(jù)輸出(shch)端端74LS37374LS373的功能：的功能：當(dāng)當(dāng)E=0E=0

22、，G=1G=1時，時， 輸出輸出(shch)Q=(shch)Q=輸入輸入D(D(直直通通) )；當(dāng)當(dāng)E=0E=0，G=0G=0時，時， 輸出輸出(shch)Q(shch)Q端不變端不變（鎖存）（鎖存）當(dāng)當(dāng)E=1E=1，輸出，輸出(shch)(shch)高阻高阻態(tài)態(tài)第39頁/共192頁第四十頁，共193頁。 程序ROM擴展電路圖單片機單片機 8051P2.0:.A8.ALEPSEN74LS373G2764A7.A0D0D0. . .D7D7P0.0P0.0 :P0.7P0.7OECEQ0.Q7D0.D7A12P2.4第40頁/共192頁第四十一頁，共193頁。 8051 2764數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線

23、(zn xin)的連接：的連接：P0.0-P0.7（數(shù)據(jù)總線（數(shù)據(jù)總線(zn xin)） -D0-D7地址總線地址總線(zn xin)的連接：的連接：P0.0-P0.7（地址總線（地址總線(zn xin)低低8位位 ） -A0-A7P2.0-P2.4（地址總線（地址總線(zn xin)高高8位中的位中的5位）位）-A8-A12P2.5-P2.7 -可作為片選信號可作為片選信號控制總線控制總線(zn xin)的連接：的連接： PSEN（程序存儲器允許，即讀指令）（程序存儲器允許，即讀指令） -OE ALE（地址鎖存允許）（地址鎖存允許） -接接373的使能端的使能端G 經(jīng)過經(jīng)過(jnggu)鎖存

24、器鎖存器373 硬件電路(dinl)連接：第41頁/共192頁第四十二頁，共193頁。 從外部(wib)ROM取指令時序圖ALEALEPSENPSEN地址地址A8A15地址地址A8A15A0A7A0A7指令碼指令碼指令碼指令碼一個機器周期P P2 2P0P0第42頁/共192頁第四十三頁，共193頁。存儲器地址分析(fnx)-單片機輸出地址時，指向存儲器中的哪一單元。 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7P0.0 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

25、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 當(dāng)單片機輸出地址0000H1FFFH時，選中2764的08K-1號單元，即按照(nzho)上面電路擴展存儲器的地址范圍是0000H1FFFH（共8K字節(jié)）。 字選字選CE片選信號(xnho)由它們產(chǎn)生第43頁/共192頁第四十四頁，共193頁。第44頁/共192頁第四十五頁，共193頁。A15A15A14A14A13A13A12A12A11A11A10A10A9A9A8A8A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A01 1. .x xx xx xx xx xx xx

26、 xx xx xx xx xx xx xx x0 0. .x xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx x. .1 1x xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx x. .0 0 x x x xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx x 27C128是16K的，即214個存儲單元(cn ch dn yun)，占用14根地址線A0A13;8000HBFFFH(A14=“0”)-第一行地址(dzh)范圍C000HFFFFH(A14=“1”)-第一行地址(dzh)范圍第45頁/共192頁第四十六頁，

27、共193頁。. .擴展時所用芯片擴展時所用芯片. .數(shù)據(jù)存儲器的作用數(shù)據(jù)存儲器的作用. .擴展電路連接擴展電路連接. .存儲器地址分析存儲器地址分析數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器的擴展的擴展第46頁/共192頁第四十七頁，共193頁。第47頁/共192頁第四十八頁，共193頁。6264引腳功能(gngnng):6264-8K SRAM6264-8K SRAMN.CA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccWECSA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D362642、靜態(tài)(jngti)RAMA A0 0AA1212地址線地址線I/OI/O0 0I/OI/O7 7雙向數(shù)據(jù)線雙向數(shù)據(jù)

28、線CE1CE1片選線片選線1 1CE2CE2片選線片選線2 2WEWE寫允許線寫允許線OEOE讀允許線讀允許線第48頁/共192頁第四十九頁，共193頁。硬件(yn jin)連接：第49頁/共192頁第五十頁，共193頁。相連；第50頁/共192頁第五十一頁，共193頁。第51頁/共192頁第五十二頁，共193頁。A86264P2.0:.ALEALE74LS74LS373373GA7.A0P0P0口口 Q0Q0.Q7Q7D0D0. .D7D7A12P2.4OEOED7D0D7D0P2.7P2.7P2.6P2.6RDRDWRWRCE1CE1CE2CE2OEOEWEWE第52頁/共192頁第五十三

29、頁，共193頁。經(jīng)過(jnggu)373 8031803162646264第53頁/共192頁第五十四頁，共193頁。擴展的一片6264其所占用的地址(dzh)如下：第一組：4000H5FFFH（A13=0，A14=0，A15=0)第二組：6000H7FFFH（A13=1，A14=0，A15=0)第54頁/共192頁第五十五頁，共193頁。一個機器(j q)周期ALEPSENP2P0地址(dzh)A8A15A0A7三態(tài)三態(tài)數(shù)據(jù)(shj)D0D7入 讀外部數(shù)據(jù)RAM時序圖RD第55頁/共192頁第五十六頁，共193頁。第56頁/共192頁第五十七頁，共193頁。第57頁/共192頁第五十八頁，共

30、193頁。擴展外設(shè)就比較復(fù)雜，因為存在高速CPU與低速外設(shè)的連接，以及CPU與外設(shè)數(shù)據(jù)傳送距離等因素，因此在設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)時，要考慮(kol)在CPU和外設(shè)之間提供接口電路，通過接口電路對CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送進行協(xié)調(diào)。第58頁/共192頁第五十九頁，共193頁。第59頁/共192頁第六十頁，共193頁。第60頁/共192頁第六十一頁，共193頁。第61頁/共192頁第六十二頁，共193頁。 并行口擴展(kuzhn)常用的方法： 利用TTL、CMOS集成電路進行并行口簡單擴展(kuzhn) 利用可編程并行接口芯片進行擴展(kuzhn) 利用單片機串口擴展(kuzhn)并行接口第62頁/共19

31、2頁第六十三頁，共193頁。第63頁/共192頁第六十四頁，共193頁。入接口電路圖。該電路使用線選法實現(xiàn)片選信號選擇：當(dāng)P2.4=0和RD為低電平時，在選通脈沖的有效電平期間，鎖存器將數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)線并傳給單片機的P0口。第64頁/共192頁第六十五頁，共193頁。P0P2.4RD1Q7Q0D7D0OEG74LS373INT080C51輸入選通脈沖用74LS373擴展8位并行(bngxng)輸入口的電路圖MOV DPTR, #FEFFH ;P2.4=0MOVX A, DPTR ;RD=0第65頁/共192頁第六十六頁，共193頁。利用P2.6和RD組成或門來選擇兩個(lin )芯片之一的數(shù)據(jù)輸

32、入到單片機的P0口。第66頁/共192頁第六十七頁，共193頁。用74LS244擴展(kuzhn)8位并行輸入接口的電路圖P011Q7Q01G2GD7D074LS244(0)Q7Q01G2GD7D074LS244(1)1P2.6RD輸入輸入80C51第67頁/共192頁第六十八頁，共193頁。74LS377作為輸出口。下圖電路采用線選法，利用P2.7來選擇2個74LS377芯片，P0口把要輸出的數(shù)據(jù)都送到2個鎖存器上，但哪個鎖存器輸出則由P2.7的狀態(tài)決定。第68頁/共192頁第六十九頁，共193頁。P0D7D0G74LS377(0)D7D0G74LS377(1)1P2.7WRCLKCLK80

33、C51輸出(shch)輸出(shch)用74LS377擴展8位并行(bngxng)輸出接口的電路圖第69頁/共192頁第七十頁，共193頁。第70頁/共192頁第七十一頁，共193頁。圖5.13 簡單(jindn)I/O口的擴展電路圖第71頁/共192頁第七十二頁，共193頁。第72頁/共192頁第七十三頁，共193頁。第73頁/共192頁第七十四頁，共193頁。型號芯片功能8155/8156256X8位RAM、14位定時器、2個可編程I/O口、1個6位可編程I/O口82121個8位I/O接口8251A可編程通信接口82533個16位可編程定時器8255A3個8位可編程I/O口8279可編程鍵

34、盤/顯示接口（64鍵）83552KX8位ROM，2個通用8位I/O接口8755A2KX8位EPROM，2個通用8位I/O接口表5.1 常用(chn yn)的可編程芯片第74頁/共192頁第七十五頁，共193頁。2、可編程芯片(xn pin)8155 8155是一種通用多功能可編程RAM/IO擴展集成電路?？删幊淌侵钙涔δ芸捎捎嬎銠C的指令來改變的。8155256字節(jié)字節(jié)(z ji)RAM三個可編程并行口三個可編程并行口PA口，口，8位位PB口，口，8位位PC口，口，6位位14位二進制減法位二進制減法(jinf)計數(shù)器計數(shù)器 8155常用作單片機的外部擴展接口，與鍵盤、顯示器等外圍設(shè)備連接。第75

35、頁/共192頁第七十六頁，共193頁。8155芯片(xn pin)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（1） 8155的結(jié)構(gòu)(jigu)及引腳256B靜態(tài)靜態(tài)RAM A 定時器定時器B C 口APA0PA7口BPB0PB7PC0PC5口CIO/ MAD0AD7CEALERDWRRESET定時器輸入定時器輸出接單片機接外設(shè)接外設(shè)接外設(shè)命令命令/ /狀態(tài)狀態(tài)寄存器寄存器第76頁/共192頁第七十七頁，共193頁。內(nèi)含一個地址公用、物理空間獨立的命令/狀態(tài)(zhungti)寄存器。內(nèi)部有地址鎖存器、地址/數(shù)據(jù)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)。第77頁/共192頁第七十八頁，共193頁。8155引腳功能(gngnng)：PC3PC4 PC5 I

36、O/ MCERDWRALEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7VssVccPC2PC1PC0PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA08155TIMER INRESETTIMER OUTPA0-PA7PA0-PA7：端口：端口A A的的I/OI/O線線（8 8位，接外設(shè)）位，接外設(shè)）PB0-PB7PB0-PB7：端口：端口B B的的I/OI/O線線（8 8位，接外設(shè)）位，接外設(shè)）PC0-PC5PC0-PC5：端口：端口C C的的I/OI/O線線（6 6位，接外設(shè)）位，接外設(shè)）VCC:+5VVCC:+5V電源電源GND:GND:接

37、地接地(jid)(jid)CE:CE:片選信號線，低電平有片選信號線，低電平有效。由效。由ALEALE信號的下降沿鎖信號的下降沿鎖存到存到81558155內(nèi)部鎖存器。內(nèi)部鎖存器。第78頁/共192頁第七十九頁，共193頁。第79頁/共192頁第八十頁，共193頁。第80頁/共192頁第八十一頁，共193頁。的命令控制字來決定的。PAPBPC1PC2IEAIEBTM1TM2第81頁/共192頁第八十二頁，共193頁。PBPB、PAPAA A口、口、B B口數(shù)據(jù)傳送方向口數(shù)據(jù)傳送方向0 0輸入輸入1 1輸出輸出00=ALT1C00=ALT1C口輸入，口輸入，A A、B B口基本口基本(jbn)I/

38、O(jbn)I/O方式方式11=ALT2C11=ALT2C口輸出，口輸出，A A、B B口基本口基本(jbn)I/O(jbn)I/O方式方式01=ALT3PC3-PC501=ALT3PC3-PC5輸出，輸出，A A口選通方式，口選通方式，B B口基本口基本(jbn)I/O(jbn)I/O方式方式10=ALT4A10=ALT4A、B B口選通方式口選通方式PC2PC2、PC1CPC1C口數(shù)據(jù)傳送口數(shù)據(jù)傳送(chun sn)(chun sn)方向及方向及A A、B B口工作方式口工作方式IEAIEA、IEB IEB A A、B B口中斷允許控制口中斷允許控制0 0- 禁止禁止1 1允許允許TM1T

39、M1、TM2TM2定時器定時器/ /計數(shù)器控制計數(shù)器控制(kngzh)(kngzh)00 00 空操作空操作0101 停止定時器停止定時器1010 記滿回零，停止計數(shù)記滿回零，停止計數(shù)1111 啟動啟動命令控制字含義：命令控制字含義：第82頁/共192頁第八十三頁，共193頁。ALT1ALT2ALT3ALT4PC0輸入輸出AINTR(A口中斷）AINTR(A口中斷）PC1ABF（A口緩沖器滿）ABF（A口緩沖器滿）PC2ASTB（A口選通）ASTB（A口選通）PC3輸出BINTR(B口中斷）PC4BBF（B口緩沖器滿）PC5BSTB（B口選通）A口基本I/O基本I/OA口選通I/OA、B口選通

40、I/OB口基本I/O表5.2 8155各種( zhn)ALT方式下A、B、C口的工作方式第83頁/共192頁第八十四頁，共193頁。第84頁/共192頁第八十五頁，共193頁。通過8155進行(jnxng)I/O擴展示意圖8155輸入設(shè)備輸出設(shè)備STBBFINTRP0AD0-AD7INT0(1)擴展口擴展口RDWR第85頁/共192頁第八十六頁，共193頁。第86頁/共192頁第八十七頁，共193頁。xTIMER INTEBBBFINTRB INTEAABFINTRAB口緩沖器滿/空A口緩沖器滿/空A口中斷(zhngdun)允許/不允許B口有/無中斷請求B口中斷允許/不允許A口有/無中斷請求T

41、中斷，溢出時為“1”,讀出狀態(tài)字或硬件復(fù)位時為“0”第87頁/共192頁第八十八頁，共193頁。IO/M是8155內(nèi)部RAM和I/O端口選擇信號。當(dāng)IO/M=“0”時，選中8155片內(nèi)RAM，此時AD0-AD7上得到的地址值是指8155的某一RAM單元的地址，地址范圍是：0000 0000-1111 1111分別(fnbi)指向8155 RAM 的256個存儲單元。當(dāng)IO/M=“1”時，對8155I/O端口尋址，共有A口、B口、C口、命令/狀態(tài)寄存器、定時器低8位和和高8位共6個端口。此時AD0-AD7 （僅用到低三位AD2、AD1、AD0）上得到的地址值是指8155的某一I/O口的地址，具體

42、端口地址分配是：3）8155的RAM單元(dnyun)和I/O端口尋址第88頁/共192頁第八十九頁，共193頁。AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0I/O端口 0 0 0命令/狀態(tài)口 0 0 1A口 0 1 0B口 0 1 1C口 1 0 0計數(shù)器低8位 1 0 1計數(shù)器高6位表5.3 8155的端口地址分配(fnpi) 第89頁/共192頁第九十頁，共193頁。注意8155的使用分二種情況(qngkung)：片內(nèi)RAM的使用以及各端口的使用。8155內(nèi)RAM的使用： 與一般外部數(shù)據(jù)存儲器的使用基本一樣，唯一區(qū)別是事先要使IO/ M 為低電平。8155各端口（包括定

43、時器）的使用： A、B、C各端口可工作于不同的工作方式，使用前要進行初始化（寫命令字到命令口）。第90頁/共192頁第九十一頁，共193頁。4）定時器/計數(shù)器 第91頁/共192頁第九十二頁，共193頁。M2 M1輸出方式00單次方波01連續(xù)方波10單次脈沖11連續(xù)脈沖表5.5 定時器的輸出(shch)方式位D7 D6D5D4D3D2D1 D0端口地址TLT7 T6T5T4T3T2T1 T0XXXXX100BTHM2 M1 T13T12T11 T10 T9 T8XXXXX101B表5.4 定時器端口地址T13T8為高6位計數(shù)器T7T0為低8位計數(shù)器14位計數(shù)器第92頁/共192頁第九十三頁，共

44、193頁。3、8155與單片機的連接(linji)方法第93頁/共192頁第九十四頁，共193頁。80C518155RESETRESETRDRDWRWRALEALEP2.6P2.6P2.7P2.7P0.0P0.0P0.1P0.1P0.2P0.2P0.3P0.3P0.4P0.4P0.5P0.5P0.6P0.6P0.7P0.7RESETRESETRDRDWRWRALEALEIO/MIO/MCECEAD0AD0AD1AD1AD2AD2AD3AD3AD4AD4AD5AD5AD6AD6AD7AD7口口APA0PA7PA0PA7口口BPB0PB7PB0PB7PC0PC5PC0PC5口口C圖5.17 815

45、5與80C51的連接(linji)圖第94頁/共192頁第九十五頁，共193頁。P2.7 P2.6P0.0P0.7片內(nèi)RAM或I/O端口、寄存器地址0 000HFFH片內(nèi)RAM0000H00FFH0 1XXXXX000命令/狀態(tài)寄存器4000H0 1XXXXX001A口4001H0 1XXXXX010B口4002H0 1XXXXX011C口4003H0 1XXXXX100定時器低8位4004H0 1XXXXX101定時器高8位4005H CE IO/M第95頁/共192頁第九十六頁，共193頁。【例5.3】結(jié)合(jih)圖5.17，將8155片內(nèi)RAM中0050H單元的數(shù)據(jù)送至8155的A口輸

46、出。解：首先分析各端口地址 命令狀態(tài)(zhungti)口地址為4000H ，A口地址為4001H 8155的控制字為01H：PAPBPC1PC2IEAIEBTM1TM2 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1第96頁/共192頁第九十七頁，共193頁。第97頁/共192頁第九十八頁，共193頁。發(fā)光。 LED顯示器常見的有發(fā)光二極管、點陣LED管、7段LED管和米字形LED管，后三種是發(fā)光二極管的不同組合結(jié)構(gòu)。第98頁/共192頁第九十九頁，共193頁。第99頁/共192頁第一百頁，共193頁。第100頁/共192頁第一百零一頁，共193頁。5.5.1 5.5.1 顯示

47、器及接口顯示器及接口(ji ku)(ji ku)DpgfedcbaD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0+5VDp g f e d c b a共陽極Dp g f e d c b a共陰極1、 LED結(jié)構(gòu)(jigu)與顯示編碼方式abcdefgdpdp第101頁/共192頁第一百零二頁，共193頁。第102頁/共192頁第一百零三頁，共193頁。管字型顯示代碼表（段碼表）如下頁表5.7所示。數(shù)碼管顯示字型的編碼方式：采用外接譯碼器采用軟件譯碼方式第103頁/共192頁第一百零四頁，共193頁。顯示數(shù)字共陰極Dp g f e d c b a十六進制顯示代碼00 0 1 1 1 1 1 1

48、3FH10 0 0 0 0 1 1 106H20 1 0 1 1 0 1 1 5BH30 1 0 0 1 1 1 14FH40 1 1 0 0 1 1 066H50 1 1 0 1 1 0 16DH60 1 1 1 1 1 0 17DH70 0 0 0 0 1 1 107H80 1 1 1 1 1 1 17FH90 1 1 0 1 1 1 16FH第104頁/共192頁第一百零五頁，共193頁。第105頁/共192頁第一百零六頁，共193頁。第106頁/共192頁第一百零七頁，共193頁。8031 WR P2.7 P2.6aDp373P0aDp3731111 并行輸出的靜態(tài)(jngti)顯示電

49、路第107頁/共192頁第一百零八頁，共193頁。第108頁/共192頁第一百零九頁，共193頁。常見常見(chn jin)動態(tài)顯示電路結(jié)構(gòu)圖動態(tài)顯示電路結(jié)構(gòu)圖8155同相驅(qū)動反向驅(qū)動C5C4C3C2C1C0PB0PB1. .PB7PA0PA1.PA5共陰極數(shù)碼管字型鎖存器字型鎖存器字位鎖存器字位鎖存器段選碼位選碼第109頁/共192頁第一百一十頁，共193頁。第110頁/共192頁第一百一十一頁，共193頁。圖5.21 共陰極(ynj)動態(tài)顯示電路圖Dp g f e d c b aY0Y0Y1Y1Y2Y2Y3Y3Y4Y4Y5Y5Y6Y6Y7Y7G1G1G2AG2AG2BG2BA AB BC

50、CP1.P1.0 0P1.P1.1 1P1.P1.2 274LS13874LS138P2.7P2.7WRWRP0P0E ECLKCLKD0-D7D0-D774LS37774LS377Q0-Q0-Q7Q780C51+5V位碼段碼 3動態(tài)顯示電路示例第111頁/共192頁第一百一十二頁，共193頁。第112頁/共192頁第一百一十三頁，共193頁。第113頁/共192頁第一百一十四頁，共193頁。第114頁/共192頁第一百一十五頁，共193頁。第115頁/共192頁第一百一十六頁，共193頁。第116頁/共192頁第一百一十七頁，共193頁。第117頁/共192頁第一百一十八頁，共193頁。1、

51、鍵盤(jinpn)連接方式 在應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中，根據(jù)使用在單片機外圍鍵盤(jinpn)的按鍵的連接方式可將單片機的按鍵連接方式分為兩類： 獨立式鍵盤(jinpn) 矩陣式鍵盤(jinpn)5.6.1 鍵盤(jinpn)接口的工作原理第118頁/共192頁第一百一十九頁，共193頁。第119頁/共192頁第一百二十頁，共193頁。A圖 查詢方式(fngsh)按鍵連接電路圖8051+5VP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7R8按鍵第120頁/共192頁第一百二十一頁，共193頁。第121頁/共192頁第一百二十二頁，共193頁。B圖 中斷方式(fngsh)按鍵連接電路圖+

52、5VP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7R8按鍵與門電路INT0第122頁/共192頁第一百二十三頁，共193頁。+5V MCS-51P1.0P1.1P1,2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.75.1K4行0行1行2行3列0 列1 列2 列3輸入輸入輸出輸出圖5.24 4x4矩陣式鍵盤(jinpn)結(jié)構(gòu)圖關(guān)鍵關(guān)鍵: :如何判如何判斷鍵號？斷鍵號？第123頁/共192頁第一百二十四頁，共193頁。同電平（行線狀態(tài)高電平，列線狀態(tài)為低電平）；當(dāng)有鍵按下時，某一行線與某一列線接通，從而(cng r)改變行線的信號狀態(tài)，即可通過循環(huán)判決的方式來判斷是哪個鍵被按下。矩陣式

53、鍵盤的特點：節(jié)省I/O口線第124頁/共192頁第一百二十五頁，共193頁。前沿抖動前沿抖動后沿抖動后沿抖動鍵按下鍵按下閉合穩(wěn)定閉合穩(wěn)定鍵釋放鍵釋放2.鍵盤消抖處理 按鍵一般是由彈簧片構(gòu)成。按鍵被接入單片機，當(dāng)按鍵被按下時，簧片總是存在抖動現(xiàn)象，抖動一段時間才能和觸點完全接觸(jich)好。鍵的抖動時間一般為510ms,而抖動現(xiàn)象一般會引起CPU對一次按鍵操作進行多次處理，從而產(chǎn)生誤判。 第125頁/共192頁第一百二十六頁，共193頁。 為保證CPU對按鍵的每次閉合（或斷開）僅作一次鍵輸入處理，消除按鍵在閉合或斷開瞬間的抖動帶來的誤判，就需要采取消抖措施。常見的消抖方式(fngsh)有2種：

54、硬件和軟件消抖方式(fngsh)。 硬件去抖 硬件消抖電路實現(xiàn) 軟件去抖 采用延時程序延時10ms20ms后再次判 斷(常用)消抖，沒有硬件代價 按鍵的處理除了消抖，還有重鍵、鍵值確定等，都也是在程序中去處理，解決。第126頁/共192頁第一百二十七頁，共193頁。5.6.2 鍵盤接口(ji ku)電路圖圖5.27 5.27 采用中斷申請采用中斷申請(shnqng)(shnqng)方式的矩陣方式的矩陣式鍵盤式鍵盤+5V MCS-51P1.0P1.1P1,2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.75.1K4行0行1行2行3列0 列1 列2 列3輸入輸入輸出輸出INT0&第127頁/共19

55、2頁第一百二十八頁，共193頁。第128頁/共192頁第一百二十九頁，共193頁。第129頁/共192頁第一百三十頁，共193頁。 鍵盤掃描程序的編制方法有2種：一種是獨立式鍵盤掃描程序；另一種是矩陣式鍵盤掃描程序。1、獨立式鍵盤掃描程序 當(dāng)任何(rnh)一個鍵被按下時，與其相連的輸入線被置成 “0”，平時該線為“1”。5.6.3 鍵盤掃描程序及接口(ji ku)實例第130頁/共192頁第一百三十一頁，共193頁。第131頁/共192頁第一百三十二頁，共193頁。第132頁/共192頁第一百三十三頁，共193頁。2、矩陣式鍵盤(jinpn)掃描程序第133頁/共192頁第一百三十四頁，共19

56、3頁。過程：先判斷(pndun)有無鍵按下 列線輸出0000，然后輸入行線狀態(tài)， 若沒有鍵按下，則行線狀態(tài)為全1（ 1111 ）； 若有任一鍵按下，則行線狀態(tài)不為全1（1111）；再確認哪個鍵被按下列線逐行輸出0（如1110），然后輸入行線狀態(tài)，若沒有鍵按下，則行線狀態(tài)為全1（ 1111 ）；若有任一鍵按下，則行線狀態(tài)不為全為1（如0111，說明(shumng)右上角那個鍵被按下）確定(qudng)被按下鍵的鍵值鍵值=行首鍵號+列號=行號X4+列號第134頁/共192頁第一百三十五頁，共193頁。圖5.30 用P1口擴展的矩陣式鍵盤(jinpn)接口電路+5V MCS-51P1.0P1.1P1

57、,2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.75.1K4行0行1行2行3列0 列1 列2 列3輸入輸入輸出輸出INT0&第135頁/共192頁第一百三十六頁，共193頁。程序由主程序和鍵盤掃描中斷子程序組成。第136頁/共192頁第一百三十七頁，共193頁。第137頁/共192頁第一百三十八頁，共193頁。第138頁/共192頁第一百三十九頁，共193頁。 MOV R3，#03H ；置循環(huán)次數(shù)第139頁/共192頁第一百四十頁，共193頁。PINT03： RRC A ；依次右移入C JC PINT04 ；C=1，該行有鍵按下，行號存R4 INC R2 ；C=0，無鍵按下，修正(xizhn

58、g)行線編號 DJNZ R3，PINT03；判斷循環(huán)結(jié)束否 PINT04：MOV A,R2 ；取行線編號 CLR C RLC A ；行編號X2 RLC A ；行編號X2 ADD A,R1 ；鍵值=行編號X4+列編號 MOV 30H,A ；存按鍵編號 RETI END第140頁/共192頁第一百四十一頁，共193頁。第141頁/共192頁第一百四十二頁，共193頁。 D/A轉(zhuǎn)換器按接口方式可分為：轉(zhuǎn)換器按接口方式可分為： 并行接口并行接口 串行接口串行接口 D/A轉(zhuǎn)換器按輸出形式可分為：轉(zhuǎn)換器按輸出形式可分為： 電壓輸出形式電壓輸出形式 輸入：二進制數(shù)或輸入：二進制數(shù)或BCD碼數(shù)碼數(shù) 輸出：電壓

59、輸出：電壓 電流輸出形式電流輸出形式 輸入：二進制數(shù)或輸入：二進制數(shù)或BCD碼數(shù)碼數(shù) 輸出：電流輸出：電流 D/A轉(zhuǎn)換器按其內(nèi)部轉(zhuǎn)換器按其內(nèi)部(nib)是否含有鎖存器可分為：是否含有鎖存器可分為： 內(nèi)部內(nèi)部(nib)無數(shù)據(jù)鎖存器的無數(shù)據(jù)鎖存器的D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 內(nèi)部內(nèi)部(nib)有數(shù)據(jù)鎖存器的有數(shù)據(jù)鎖存器的D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 第142頁/共192頁第一百四十三頁，共193頁。權(quán)電流型權(quán)電流型第143頁/共192頁第一百四十四頁，共193頁。 在在D/A轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換芯片(xn pin)中要有解碼網(wǎng)絡(luò)：中要有解碼網(wǎng)絡(luò)： 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò) T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)出模擬信號(VO)的極性與參考電

60、壓(VREF)極性相反。第144頁/共192頁第一百四十五頁，共193頁。第145頁/共192頁第一百四十六頁，共193頁。5.8.1 D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)轉(zhuǎn)換器的技術(shù)(jsh)性能指標性能指標第146頁/共192頁第一百四十七頁，共193頁。10位、12位三種。例如8位數(shù)的分辨率為1/2560.004，10位數(shù)分辨率為1/1024，約等于0.001。由此可見數(shù)字量位數(shù)越多，分辨率也就越高。第147頁/共192頁第一百四十八頁，共193頁。第148頁/共192頁第一百四十九頁，共193頁。5.8.2 典型典型D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換(zhunhun)芯片芯片-DAC0832CSWR1AGNDDI3DI2DI1DI0VREFRF