第六章CS51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展

第1頁(yè)第六章CS-51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展

片內(nèi)的資源如不滿(mǎn)足需要，需外擴(kuò)存儲(chǔ)器和I/O功能部件。系統(tǒng)擴(kuò)展主要內(nèi)容有：（1）外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展（外部RAM、ROM）（2）I/O接口部件的擴(kuò)展。第2頁(yè)6.1MCS-51單片機(jī)的最小系統(tǒng)6.1.18051/8751的最小系統(tǒng)XTAL1

XTAL2

8751

P0P1P2P3

8051

RESET

EA

GND

+5V

+5V8

8

88

6.1.28031最小應(yīng)用系統(tǒng)6.2存儲(chǔ)器擴(kuò)展6.2.1存儲(chǔ)器擴(kuò)展概述MCS-51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)：哈佛結(jié)構(gòu)。

MCS-51RAM和ROM的最大擴(kuò)展空間各為64KB。系統(tǒng)擴(kuò)展首先要構(gòu)造系統(tǒng)總線。按功能把系統(tǒng)總線分成三組：1.地址總線2.數(shù)據(jù)總線3.控制總線與總線有關(guān)的基本概念系統(tǒng)總線：是連接計(jì)算機(jī)各部件的一組公共信號(hào)線，MCS51的系統(tǒng)總線可分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。地址總線：它用來(lái)傳輸單片機(jī)所發(fā)出的地址信號(hào)，以便進(jìn)行存儲(chǔ)單元和I/O口的選擇。地址總線的數(shù)目決定可直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)單元及I/O口的數(shù)目。數(shù)據(jù)總線：?jiǎn)纹瑱C(jī)與存儲(chǔ)單元及I/O口之間傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。控制總線：是一組控制信號(hào)線，包括單片機(jī)發(fā)出的也包括從外部存儲(chǔ)單元或I/O口發(fā)送給單片機(jī)的。構(gòu)造系統(tǒng)總線地址鎖存器74LS373存儲(chǔ)器擴(kuò)展的讀寫(xiě)控制RAM芯片：讀寫(xiě)控制引腳OE和WE，與MCS51的RD和WR引腳相連。EPROM芯片：只有讀出引腳OE，與MCS51的PSEN引腳相連。常用EPROM芯片介紹典型芯片是27系列產(chǎn)品，如：2764

（8KB*8）27128（16KB*8）27256（32KB*8）27512（64KB*8）27后面的數(shù)字表示其位存儲(chǔ)容量6.2.2程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展存儲(chǔ)器擴(kuò)展方法擴(kuò)展存儲(chǔ)器即分配地址空間給每個(gè)芯片，注意要避免地址和數(shù)據(jù)的沖突芯片的片選端口為避免數(shù)據(jù)的沖突提供了方便，如何通過(guò)MCS51的地址線產(chǎn)生片選信號(hào)是避免地址沖突的有效途徑。片選控制線選法適用于系統(tǒng)芯片數(shù)目較少利用高端地址線（未用到的地址線）直接作為外擴(kuò)芯片的片選線，線路簡(jiǎn)單地址空間有重疊，即同一存儲(chǔ)空間可能對(duì)應(yīng)多個(gè)地址譯碼選通法適用于多片存儲(chǔ)器擴(kuò)展高端地址線經(jīng)譯碼器譯碼后作為存儲(chǔ)器片選線，線路需加譯碼器芯片地址空間連線，存儲(chǔ)芯片空間對(duì)應(yīng)地址唯一芯片譯碼選通法的分類(lèi)全譯碼方式：所有片選地址線（高端地址線）全部參加譯碼；部分譯碼方式：片選地址線（高端地址線）部分參加譯碼，剩下部分懸空；鎖存器的應(yīng)用74LS138譯碼器芯片應(yīng)用EPROM2764的相關(guān)總線介紹一．單片程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展P2.6P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P2.7P2.5P0.0ALEVcc8031PSENEAVss+5VA12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D5D4D3D2D1D0OED6CEGNDVff+5V8D7D6D5D4D3D2D1DGOE8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1QVcc74LS373其8個(gè)重疊的地址范圍為如下：0000000000000000~0001111111111111，即0000H~1FFFH；0010000000000000~0011111111111111，即2000H~3FFFH；0100000000000000~0101111111111111，即4000H~5FFFH；0110000000000000~0111111111111111，即6000H~7FFFH；1000000000000000~1001111111111111，即8000H~9FFFH；1010000000000000~1011111111111111，即A000H~BFFFH；1100000000000000~1101111111111111，即C000H~DFFFH；1110000000000000~1111111111111111，即E000H~FFFFH。第18頁(yè)二．多片程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展P2.6P2.5P2.4～P2.0ALE8031PSENEAGP2.774LS373OEA0～A7A8～A12CED0～D7OE2764(1)A0～A7A8～A12CE2764(2)D0～D7OEP0588885885線選法其兩片的地址空間分別為：第一片：00000000000000000~0001111111111111，即0000H~1FFFH；00100000000000000~0011111111111111，即2000H~3FFFH；01000000000000000~0101111111111111，即4000H~5FFFH；01100000000000000~0111111111111111，即6000H~7FFFH；第二片：10000000000000000~1001111111111111，即8000H~9FFFH；10100000000000000~1011111111111111，即A000H~BFFFH；11000000000000000~1101111111111111，即C000H~DFFFH；11100000000000000~1111111111111111，即E000H~FFFFH。P2.6P2.5P2.4～P2.0ALE8031PSENEAGP2.774LS373OEA0～A7A8～A12CED0～D7OE2764(1)A0～A7A8～A12CE2764(2)OEP0588885885CBAD0～D7GG1G2AG2BY3Y2Y1Y08D0～D7OE2764(3)A0～A7A8～A12CE8D0～D7OECEA8～A12A0～A72764(4)8585Vcc74LS138全譯碼法第21頁(yè)由于采用全譯碼，每片2764的地址空間都是唯一的。它們分別是：00000000000000000~0001111111111111，即0000H~1FFFH；00100000000000000~0011111111111111，即2000H~3FFFH；01000000000000000~0101111111111111，即4000H~5FFFH；01100000000000000~0111111111111111，即6000H~7FFFH。P2.6P2.5P2.4~P2.0ALE8051RDEAGP2.774LS373OEA0~A7A8~A12CE1D0~D7OE6264(1)A0~A7A8~A12CE16264(2)D0~D7OEP058885885WRWEWE88CE2CE2P2.7為低電平0，兩片6264芯片的地址空間為：第一片：01000000000000000~0101111111111111，即4000H~5FFFH；第二片：00100000000000000~0011111111111111，即2000H~3FFFH；P2.7為高電平1，兩片6264芯片的地址空間為：第一片：11000000000000000~1101111111111111，即C000H~DFFFH；第二片：10100000000000000~1011111111111111，即A000H~BFFFH；6.2.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展6.3輸入/輸出口擴(kuò)展6.3.1簡(jiǎn)單I/O口擴(kuò)展簡(jiǎn)單I/O口的擴(kuò)展主要由74系列的電路進(jìn)行擴(kuò)展；在許多情況下，有些開(kāi)關(guān)量或并行數(shù)據(jù)需直接輸出或輸入。經(jīng)常用8位鎖存器和三態(tài)驅(qū)動(dòng)門(mén)等進(jìn)行擴(kuò)展。（74LS373,74LS244）P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.08051WRD0D1D2D3D4D5D6D7GOEQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q774LS373P2.0RDQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q71G2G74LS244++L1L2L3L4L5L6L7L0+5VD0D1D2D3D4D5D6D7K1K2K3K4K5K6K7K0圖中，擴(kuò)展的輸入口接了K0~K78個(gè)開(kāi)關(guān)，擴(kuò)展的輸出口接了L0~L78個(gè)發(fā)光二極管，如果要實(shí)現(xiàn)K0~K7開(kāi)關(guān)的狀態(tài)通過(guò)L0~L7發(fā)光二極管顯示，則相應(yīng)的匯編程序?yàn)椋篖OOP：MOVDPTR，#0FEFFHMOVXA，@DPTRMOVX@DPTR，ASJMPLOOP如果用C語(yǔ)言編程，相應(yīng)程序段為：#include<absacc.h>//定義絕對(duì)地址訪問(wèn)#defineucharunsignedchar……uchari;i=XBYTE[0xfeff];XBYTE[0xfeff]=i;……第26頁(yè)輸入/輸出口擴(kuò)展的小結(jié):原因:MCS-51單片機(jī)本身提供的口線不多(P1,P3)方法:MCS-51單片機(jī)將外擴(kuò)I/O和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址,用戶(hù)可以把一部分外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的空間(64K)做為I/O地址,通過(guò)MOVX指令完成對(duì)外擴(kuò)口的輸入輸出.實(shí)現(xiàn):采用專(zhuān)門(mén)的外圍接口芯片8155,8255等采用一般的TTL芯片74LS377,74LS3736.3.2可編程I/O擴(kuò)展(8255A)一．8255A的結(jié)構(gòu)與功能數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫(xiě)控制部件雙向數(shù)據(jù)總線D0~D7RDWRA1A0RESETCSB組控制部件A組控制部件A組端口AA組端口CB組端口CB組端口BA組B組PA7~PA0PC7~PC4PC3~PC0PB7~PB08位內(nèi)部總線CSA1A0RDWRI/O操作00001讀A口寄存器內(nèi)容到數(shù)據(jù)總線00101讀B口寄存器內(nèi)容到數(shù)據(jù)總線01001讀C口寄存器內(nèi)容到數(shù)據(jù)總線00010數(shù)據(jù)總線上內(nèi)容寫(xiě)到A口寄存器00110數(shù)據(jù)總線上內(nèi)容寫(xiě)到B口寄存器01010數(shù)據(jù)總線上內(nèi)容寫(xiě)到C口寄存器01110數(shù)據(jù)總線上內(nèi)容寫(xiě)到控制口寄存器8255A的端口選擇第29頁(yè)二．8255A的引腳信號(hào)8255A共40引腳，采用雙列直插式封裝，如下圖所示：RESET：復(fù)位信號(hào)線。VCC：+5V電源線。GND：地信號(hào)線。8255A12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221PA3PA2PA1RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC0PC1PC2PC3PB0PB1PB2PA0PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VccPB7PB6PB5PB4PB3三．8255A的控制字8255A有兩個(gè)控制字：工作方式控制字和C口按位置位/復(fù)位控制字。

1．工作方式控制字端口A0:輸出1:輸入端口C高4位0:輸出1:輸入端口B0:輸出1:輸入特征位1A組工作方式位00:方式001:方式11X:方式2B組工作方式位0:方式01:方式1端口C低4位0:輸出1:輸入D7D6D5D4D3D2D1D0D7位為特征位。D7=1表示為工作方式控制字。D6、D5用于設(shè)定A組的工作方式。D4、D3用于設(shè)定A口和C口的高4位是輸入還是輸出。D2用于設(shè)定B組的工作方式。D1、D0用于設(shè)定B口和C口的低4位是輸入還是輸出。2．C口按位置位/復(fù)位控制字特征位0這三位不用位選擇位000:C口0位001:C口1位……111：C口7位0：復(fù)位1：置位D7D6D5D4D3D2D1D0D7位為特征位。D7=0表示為C口按位置位/復(fù)位控制字。D6、D5、D4這三位不用D3、D2、D1這三位用于選擇C口當(dāng)中的某一位。D0用于置位/復(fù)位設(shè)置，D0=0則復(fù)位，D0=1則置位。四．8255A的工作方式1．方式0（基本的輸入/輸出方式）方式0特點(diǎn)如下：（1）具有兩個(gè)8位端口（A、B）和兩個(gè)4位端口（C口的高4位和C口的低4位）。（2）任何一個(gè)端口都可以設(shè)定為輸入或者輸出。（3）每一個(gè)端口輸出時(shí)是鎖存的，輸入是不鎖存的。

方式0輸入/輸出時(shí)沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的應(yīng)答信號(hào)，通常用于無(wú)條件傳送。例如：下圖是8255A工作于方式0的例子，其中A口輸入，B口輸出。8051系統(tǒng)總線8255APA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7+5V+5VK0K7L0L72．方式1(選通輸入/輸出方式)方式1輸入：

無(wú)論是A口輸入還是B口輸入，都用C口的三位作應(yīng)答信號(hào)，一位作中斷允許控制位。INTE&PC4PC5PC3PC6、PC7PA0~PA7STBAIBFAI/OINTRAB口輸入INTE&A口輸入PC2PC1PC088IBFBSTBBPB0~PB7INTRB各應(yīng)答信號(hào)含義如下：STB：選通輸入，是由輸入外設(shè)送來(lái)的輸入信號(hào),低電平有效。IBF：輸入緩沖器滿(mǎn)，高電平有效，表示數(shù)據(jù)已送入8255A的輸入鎖存器，它由STB信號(hào)的下降沿置位，由信號(hào)的上升沿使其復(fù)位。INTR：8255A送給CPU的“中斷請(qǐng)求”信號(hào)，高電平有效。INTEA：A口

中斷允許，由PC4的置位/復(fù)位控制。INTEB：B口

中斷允許，由PC2的置位/復(fù)位控制。PB口作為方式1的輸入方式1輸出：應(yīng)答信號(hào)含義如下：OBF：

輸出緩沖器滿(mǎn)信號(hào)，8255A送給外設(shè)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，外設(shè)可以將數(shù)據(jù)取走。ACK：外設(shè)的“應(yīng)答”信號(hào)，外設(shè)已將數(shù)據(jù)取走。INTR：8255A送給CPU的“中斷請(qǐng)求”信號(hào)，高電平有效。INTEA：A口

中斷允許，由PC6的置位/復(fù)位控制。INTEB：B口

中斷允許，由PC2的置位/復(fù)位控制。PB口作為方式1輸出3．方式2只有A口才能設(shè)定為方式2。方式2下，PA0~PA7為雙向I/O總線當(dāng)輸入時(shí)，PA0~PA7受STBA和IBFA控制，其工作過(guò)程和方式1輸入相同。當(dāng)輸出時(shí)，PA0~PA7受OBFA和ACKA控制，其工作過(guò)程和方式1輸出相同。&INTE1INTE2&