第三章 MCS-51系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)

第三章MCS-51系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)3.1單片機(jī)擴(kuò)展的基本概念3.2單片機(jī)存儲器的擴(kuò)展

3.3單片機(jī)I/O接口擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)3.4單片機(jī)鍵盤接口技術(shù)3.5單片機(jī)LED顯示器接口技術(shù)

第一節(jié)單片機(jī)擴(kuò)展的基本概念一、單片機(jī)最小系統(tǒng)使單片機(jī)能運(yùn)行的最少器件構(gòu)成的系統(tǒng)，就是最小系統(tǒng)。無ROM芯片：(8031)必須擴(kuò)展ROM，復(fù)位、晶振電路。有ROM芯片：不必擴(kuò)展ROM，只須擴(kuò)展復(fù)位、晶振電路。2、P0、P2:地址總線

AB，P0為低8位，P2為高8位。1、P0:數(shù)據(jù)總線

DB。3、P3:控制總線

CB。二、單片機(jī)三總線構(gòu)成RD、WR、ALE、PSEN、EA讀、寫、地址鎖存、讀外部程序存儲器、控制內(nèi)外ROM第二節(jié)單片機(jī)存儲器的擴(kuò)展P0ALE8031P2PSENWRRDEAD0～D7A8～A15373LEOEA0～A7ABA0～A15DBD0～D7A15A14A13Vcc總線擴(kuò)展邏輯圖138Y7...Y1Y0ABCG1G2AG2B譯碼法DBD0～D7ABA0～A15A15A14A13Vcc138Y7...Y1Y0ABCG1G2AG2BCED0～D7A0～A122764CE1D0～D7A0～A126264PSENRDWR接8031OE存儲器擴(kuò)展OEWRP0ALE8031P2PSENWRRDEAD0~7A8～A15373LEOEA0～7ABA0～A15DBD0～D7D0～D72764CEOEA0～12D0～D72764CEOEA0～12線選法A15P0.7

P0.0ALE8031P2

PSENWRRDEA373LEOED0D7A0A7A8A15DBABAY0BY1C138G2BG2AG1Y7VccA15A14A13D0～D72764OECEA0～A12D0D7A0A12譯碼法電路圖接6264D0～D7WR6264OECE1A0～A12接8031RDWR接138Y1DBABD0D7A0A121、存儲器CPU

同步傳送，靠時鐘控制傳送速度。只需要地址線、數(shù)據(jù)線、讀寫線。2、外部設(shè)備 CPU

異步傳送，傳送速度不同，除地址線、數(shù)據(jù)線、讀寫線外，還需要應(yīng)答線。第三節(jié)I/O接口技術(shù)概述

一、接口電路（interfacecircuit）

數(shù)據(jù)傳送存儲器 CPU

外部設(shè)備 CPU外部設(shè)備情況復(fù)雜，導(dǎo)致外部設(shè)備與CPU不能同步。1）工作速度差別大;2）信號形式多樣:電壓、電流等模擬量、開關(guān)量；3）外部設(shè)備與CPU距離差別大：數(shù)米、數(shù)十米；4）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：電流轉(zhuǎn)電壓，D/A、A/D，并行轉(zhuǎn)串行，串行轉(zhuǎn)并行。接口電路的任務(wù)：1）協(xié)調(diào)速度，解決應(yīng)答信號問題；2）解決數(shù)據(jù)鎖存問題，輸出時外設(shè)與數(shù)據(jù)總線之間要有鎖存器；3）解決數(shù)據(jù)緩沖問題，輸入時外設(shè)與數(shù)據(jù)總線之間要有緩沖器；二、簡單I/O擴(kuò)展輸入：使用三態(tài)門（緩沖器） 74LS244 74LS245輸出：使用鎖存器 74LS273 74LS3731、輸入擴(kuò)展，使用2個74LS244輸入BCD碼： 存放在R4（低字節(jié)），個位、十位（244Ⅰ

）

R5（高字節(jié)），百位、千位（244Ⅱ

）

74LS244輸入端接外設(shè)（鍵），輸出端接數(shù)據(jù)總線。工作內(nèi)容：1.設(shè)計(jì)電路2.地址譯碼3.設(shè)計(jì)程序y0y7244Ⅰ1A12A4y0y7244Ⅱ1A12A4Vcc個位十位百位千位A0A1AY0Y1BY2139ⅠEY3RD或門Y7E000HE001HE000H1G2GDBAB1G2GE002HE003H編寫程序

由244Ⅰ

讀回數(shù)據(jù)（低字節(jié)）存放在R4

由244Ⅱ讀回數(shù)據(jù)（高字節(jié)）存放在R5MOV DPTR,#E000H;244（I）口地址送數(shù)據(jù)指針DPTRMOVXA,@DPTR;地址的內(nèi)容送累加器AMOV R4,A;個位、十位數(shù)據(jù)送R4INC DPTR ;數(shù)據(jù)指針加1，指向244（II）MOVXA,@DPTR;地址的內(nèi)容送累加器AMOV R5,A;百位、千位數(shù)據(jù)送R5

A12、輸出擴(kuò)展，使用2個74LS273輸出數(shù)據(jù)DBAB或門Y7E000HWRAY0BY1139ⅡED0D7273ICLKQ0Q7D0D7273IICLKQ0Q7E000HE001HE002HE003HA0編寫程序把#35H由273（I）送出，把#45H由273（II）送出。MOV DPTR,#E000H;273I口地址送數(shù)據(jù)指針DPTRMOV A,#35HMOVX@DPTR,A;累加器A的內(nèi)容送地址E000HINC DPTR ;數(shù)據(jù)指針加1

，指向273IIMOV A,#45HMOVX@DPTR,A;累加器A的內(nèi)容送地址E001H三、8155作51系列單片機(jī)可編程I/O擴(kuò)展1、8155可編程并行接口芯片結(jié)構(gòu)按芯片功能，8155由三部分組成：2）I/O接口： 端口A，8位I/O端口PA0-7。 端口B，8位I/O端口PB0-7。 端口C，6位I/O端口PC0-5。 命令寄存器，8位，只允許寫入。 狀態(tài)寄存器，8位，只允許讀出。3）計(jì)數(shù)器/定時器：一個14位的二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器/定時器。1）隨機(jī)存儲器RAM：256字節(jié)2、8155引腳及內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)

(P310)1 402 39...... . . .20 21256BRAM計(jì)數(shù)器ABCIO/MAD7~0CEALERDWRRESETTIMERINTIMEROUTPA7~0PB7~0PC5~0PC3PC4PC5PC0PC1PC2VccTIMERINRESETTIMEROUTIO/MCERDWRALEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7VssPB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0AD0～AD7： 地址/數(shù)據(jù)線ALE： 地址鎖存信號RD: 讀信號WR: 寫信號CE: 片選信號TIMERIN: 計(jì)時器輸入信號TIMEROUT: 計(jì)數(shù)器輸出信號RESET: 復(fù)位信號IO/M: 輸入“1”為I/O端口操作I/O、RAM操作選擇輸入“0”為片內(nèi)256BRAM讀寫操作PA0-7,PB0-7,PC0-5: 三個通用I/O端口3、I/O口工作方式（用軟件設(shè)置）

輸入

C口： 輸出 控制A口的應(yīng)答四種工作方式； 控制B口的應(yīng)答

A口：輸入、輸出兩種工作方式；B口：4、8155片內(nèi)RAM及I/O口地址2）I/O 口地址:00H命令/狀態(tài)寄存器地址

01H 端口A地址

02H 端口B地址

03H 端口C地址

04H 計(jì)數(shù)器低8位地址

05H 計(jì)數(shù)器高8位地址

以上地址均為8155芯片內(nèi)部的8位地址1）RAM地址：00H～FFH256B8155 MCS-51AD0~7 P0.0~0.7ALE ALERESET . RSTRD . RDWR . WR5、8155與51單片機(jī)連接8155與51單片機(jī)的許多信號兼容，可以直接連接。6、51單片機(jī)可編程I/O擴(kuò)展（譯碼法）ALERSTA8AD0AD1.AD7ALERESETIO/MCE138Y3B0~7A0~7C0~56000H~7FFFHDBABAD0AD7～1）I/O擴(kuò)展電路圖接803181552）擴(kuò)展后8155RAM及I/O口地址

I/O: 6100H 命令/狀態(tài)寄存器地址

6101H 端口A地址

6102H 端口B地址

6103H 端口C地址

6104H 計(jì)數(shù)器低

8位地址

6105H 計(jì)數(shù)器高

8位地址

IO/M

接地址線A8

RAM（M）:6000H~60FFH 共256B7、命令/狀態(tài)字1）命令字：8位寄存器，用來定義端口及計(jì)數(shù)器的工作方式， 對此寄存器只能寫，不能讀。格式：A口“0”輸入B口“1”輸出 “00”輸入C口 “11”輸出 “01”控制A口選通 “10”控制A、B口選通A口中斷B口中斷“1”允許中斷“0”不允許中斷計(jì)數(shù)器工作方式，四種：00、01、10、11。D7D6D5D4D3D2D1D0TM2TM1IEBIEAPC2PC1PBPA 00:無操作計(jì)數(shù)器工作方式: 01:停止計(jì)數(shù)

10:計(jì)數(shù)完成后停止

11:開始計(jì)數(shù)D7D6D5D4D3D2D1D0TM2TM1IEBIEAPC2PC1PBPA×D6D5D4D3D2D1D0格式：2）狀態(tài)字：8位寄存器，用低7位來寄存各端口及計(jì)時器的 工作狀態(tài)，對此寄存器只能讀，不能寫。INTRA:A口中斷請求ABF :A口緩沖器滿/空INTEA:A口空中斷允許INTRB:B口中斷請求BBF:B口緩沖器滿/空INTEB:B口中斷允許TIMER:計(jì)時器中斷8、8155計(jì)數(shù)器/定時器1）結(jié)構(gòu)：14位減法計(jì)數(shù)器，由兩個

8位寄存器組成M2M1T13T12T11T10T9T8D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0T7T6T5T4T3T2T1T0輸出方式計(jì)數(shù)器高

6位計(jì)數(shù)器低

8位05H04H00 單方波

01連續(xù)方波

10單脈沖

11連續(xù)脈沖開始計(jì)數(shù)終止計(jì)數(shù)2）M2M1：定義計(jì)數(shù)器輸出信號方式9、8155命令字,計(jì)數(shù)器/定時器應(yīng)用(初始化)

要求對計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行千分頻，并重新置數(shù)以產(chǎn)生連續(xù)方波。分頻的概念：二分頻：輸出頻率是輸入頻率的二分之一計(jì)數(shù)脈沖：輸入連續(xù)方波：輸出500500計(jì)數(shù)常數(shù):500輸入輸出A口:輸入B口:輸出

C口:輸入AB口:禁止中斷TM2TM1命令字：1100001

0輸出連續(xù)方波：M2M1＝01；計(jì)數(shù)常數(shù):5000100000

11111010

0計(jì)數(shù)器低8位計(jì)數(shù)器高8位計(jì)數(shù)初值為：41F4H0C2H2）5002）25002）125 02）62 12）31 02）15 12）7 12）3 12）1 12）0 1高低111110100000000011111010014位計(jì)數(shù)常數(shù)

500轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)：“除2取余”01F4H高低2）0 0命令字：

0C2H , 地址：6100H計(jì)數(shù)初值為：41F4H,地址：6104H存放

0F4H 6105H存放

41H8155初始化程序：MOV DPTR, #6100HMOV A , #0C2HMOVX @DPTR, AMOV DPTR, #6104HMOV A , #0F4HMOVX @DPTR, AINC DPTR MOV A , #41HMOVX @DPTR, A寫入命令字裝入計(jì)數(shù)初值第四節(jié)

單片機(jī)鍵盤接口技術(shù)

非編碼：用軟件產(chǎn)生鍵碼，單片機(jī)用。鍵盤分為兩種編碼法:用硬件產(chǎn)生鍵碼。鍵盤（矩陣）鍵機(jī)械開關(guān)列線行線一、51單片機(jī)鍵盤結(jié)構(gòu)（在前述擴(kuò)展電路中使用）PA0PA1PA2...PA7PC0PC1PC2PC3+5V5.1K×40行1行2行3行0列1列2列3列4列5列6列7列01234567816232431結(jié)構(gòu)81559ABCDEF鍵識別鍵測試有鍵按下否？去抖動行掃描鍵值計(jì)算鍵值送A等待鍵釋放JMP@A＋DPTR0鍵處理子程序1鍵處理子程序n鍵處理子程序......N二、對鍵盤的識別流程Y1、鍵測試先把輸出口每位送“0”；再讀輸入口 全為“1”時無鍵按下； 不全為“1”時有鍵按下；2、去抖動延時法：采用延時躲過抖動；比較法：讀幾次進(jìn)行比較；鍵按下鍵穩(wěn)定前抖動后抖動鍵測試3、鍵掃描使用逐行掃描法確定被按鍵所在行的位置（行號）：先使一條列線為“0”，逐行進(jìn)行掃描，如果此列線上無鍵按下，則各行線都為“1”。如果此列線上有鍵按下，則對應(yīng)行線為“0”。通過行號與列號計(jì)算被按鍵的鍵值（位置）。4、鍵值計(jì)算鍵值的定義原則：計(jì)算方便按圖示定義鍵值：K=行號×8＋列號行：0，1，2，3共4行；列：0，1，2，……7共8列；鍵值逐行掃描D01D11D21D3100000000D7D6D5D4D3D2D1D0+5V有鍵按下懸空鍵測試A口:輸出C口:輸入鍵測試D01D11D21D31D7D6D5D4D3D2D1D0+5V有鍵按下懸空11111110A口:輸出C口:輸入逐行掃描逐行掃描D01D11D21D31D7D6D5D4D3D2D1D0+5V有鍵按下懸空11111011A口:輸出C口:輸入逐行掃描鍵掃描三、鍵盤程序設(shè)計(jì)A口:列輸出，地址為6101H;C口:行輸入，地址為6103H1、鍵識別子程序:KS1KS1: MOVDPTR,#6101H; MOVA,#00H; 各列送“0” MOVX@DPTR,A; INC DPTR ; INCDPTR; 指向C口

MOVXA,@DPTR; 讀C口狀態(tài)

CLP A ；C口數(shù)據(jù)取反“××××1110” “××××0001” ANL A,#0FH;屏蔽高四位00001111 RET 000000012、鍵盤掃描程序LEY1: ACALL KS1 ; JZ RET1;A的內(nèi)容為零時轉(zhuǎn)移到“RET1”子程序LK0:ACALL DIR ;調(diào)用延時子程序DIR ACALL DIR ;延時去抖動

ACALL KS1 JZ RET1 ;A的內(nèi)容為零時轉(zhuǎn)移到“RET1”子程序LK2: MOV R2,#80H;列輸出寄存器賦初值

MOV R7,#0FFH;列號計(jì)數(shù)器賦初值

MOV R6,#08H;列輸出變更計(jì)數(shù)器賦初值

LK1: MOV A, R2 ; INC R7 ; RL A ; MOV R2, A ; MOV DPTR,#6101H; CPL A ; MOVX@DPTR,A; INC DPTR INC DPTR ;MOVX A,@DPTR ; CPL A ANL A,#0FH JNZ LKP DJNZ R6,LK1 ; AJMP RET1 ;LKP: CLR C ; MOV R2,#00H ; MOV R6,#04H ;NEXT:RRCA ; JC LKP1 ; INC R2 ; DJNZR6,NEXT ; AJMPRET1 ;

LKP1:MOV A,R2 ; RL A RL A RL A ADD A,R7 ; PUSHACC ;LK3: ACALLDIR ; ACALLKS1 ; JNZ LK3 ; POP ACC ; RETRET1:ACALLDIR ; MOV A,#0FFH ; RETad0

bd1cd2dd3ed4fd5gd6dpd7第五節(jié)

單片機(jī)LED顯示器接口技術(shù)一、發(fā)光二極管顯示