《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課件第7章 單片機(jī)并行擴(kuò)展技術(shù)new

單片機(jī)并行擴(kuò)展技術(shù)重點(diǎn)講述編址方法，以及ROM、RAM、I/O擴(kuò)展的硬件電路，并在鍵盤(pán)和顯示的內(nèi)容上給出實(shí)際編程案例。單片機(jī)并行擴(kuò)展技術(shù)單片機(jī)的最小系統(tǒng)7.1總線(xiàn)擴(kuò)展及編址方法7.2存儲(chǔ)器的擴(kuò)展7.3并行IO口的應(yīng)用7.47.1單片機(jī)的最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)：是指能維持單片機(jī)運(yùn)行的最簡(jiǎn)單配置的系統(tǒng)。7.1.180C51/89C51最小應(yīng)用系統(tǒng)7.1單片機(jī)的最小系統(tǒng)7.1.28031最小應(yīng)用系統(tǒng)7.2總線(xiàn)擴(kuò)展及編址方法7.2.1MCS-51單片機(jī)外總線(xiàn)結(jié)構(gòu)7.2總線(xiàn)擴(kuò)展及編址方法1.地址總線(xiàn)寬度為16位，尋址范圍216＝64KB高8位地址由P2口提供，低8位地址由P0口提供P0口為數(shù)據(jù)/地址分時(shí)復(fù)用，ALE的下降沿將P0口輸出的地址鎖存入鎖存器中。2.數(shù)據(jù)總線(xiàn)由P0口提供，其寬度為8位。7.2總線(xiàn)擴(kuò)展及編址方法3.控制總線(xiàn)EA：內(nèi)部和外部程序存儲(chǔ)器的選擇控制信號(hào)，電平高低由用戶(hù)決定；EA=0：只訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器；EA=1：地址低于1000H時(shí)，訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)部ROM，否則，訪(fǎng)問(wèn)外部ROMALE：地址鎖存允許信號(hào)；PSEN：外部程序存儲(chǔ)器讀信號(hào)。WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)信號(hào)，執(zhí)行MOVX指令時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生。RD：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀信號(hào)，執(zhí)行MOVX指令時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生。7.2總線(xiàn)擴(kuò)展及編址方法7.2.2MCS-51單片機(jī)的擴(kuò)展能力片外可擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器最大容量為64KB，范圍：0000H~FFFFH。片外可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器最大容量為64KB，范圍：0000H~FFFFH。為了配置外圍設(shè)備而需要擴(kuò)展的I/O口與片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址，不再另外提供地址線(xiàn)。

7.2總線(xiàn)擴(kuò)展及編址方法7.2.3地址譯碼方式

CPU發(fā)出的地址信號(hào)必須實(shí)現(xiàn)兩種選擇：首先對(duì)存儲(chǔ)器芯片的選擇，使相關(guān)芯片的片選端為有效，這稱(chēng)為片選。然后在選中的芯片內(nèi)部再選擇某一存儲(chǔ)單元，這稱(chēng)為字選。連接方法：存儲(chǔ)器芯片的地址線(xiàn)和單片機(jī)的地址總線(xiàn)中的若干條低位地址線(xiàn)對(duì)應(yīng)相連，其余的地址線(xiàn)（通常是P2口的高位地址）通過(guò)地址譯碼來(lái)產(chǎn)生外部存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)。7.2總線(xiàn)擴(kuò)展及編址方法1.線(xiàn)選法：將多余的高位地址線(xiàn)中單獨(dú)的一根直接接到存儲(chǔ)器芯片使能端上。7.2總線(xiàn)擴(kuò)展及編址方法地址P2.7A15P2.6A14P2.5A13P2.4A12P2.3A11P2.2A10P2.1A9P2.0A8P0.7A7P0.6A6P0.5A5P0.4A4P0.3A3P0.2A2P0.1A1P0.0A02764（1）××110001010101010101010101010101首址末址2764（2）××001101010101010101010101010101首址末址6264（1）11110001010101010101010101010101首址末址6264（2）11001101010101010101010101010101首址末址8255001111××××××××××××××××××××××0101首址末址編址方法對(duì)存儲(chǔ)空間的使用是斷續(xù)的，不能充分有效地利用存儲(chǔ)空間，且擴(kuò)充存儲(chǔ)容量受限7.2總線(xiàn)擴(kuò)展及編址方法2.譯碼法：使用譯碼器對(duì)系統(tǒng)的高位地址進(jìn)行譯碼，譯碼輸出作為存儲(chǔ)芯片的片選信號(hào)。（1）完全譯碼法——地址譯碼器使用了全部高位地址線(xiàn)，地址與存儲(chǔ)單元一一對(duì)應(yīng)。（2）部分譯碼法——地址譯碼器僅對(duì)余下高位地址線(xiàn)的一部分進(jìn)行譯碼，地址重疊7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展7.3.1EPROM程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展1.EPROM芯片A0~Ai：地址線(xiàn)（不同容量芯片的地址線(xiàn)數(shù)目不同）；D0~D7：8位輸出數(shù)據(jù)線(xiàn)；CE：片選端；OE：輸出允許；Vpp：編程電壓；PGM：編程脈沖輸入。7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展2.EPROM基本擴(kuò)展法7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展【例7-1】用兩片2764EPROM芯片為803l單片機(jī)擴(kuò)展16KB的程序存儲(chǔ)器，試畫(huà)出線(xiàn)路連接圖。將2片2764芯片低8位地址線(xiàn)A0~A7都通過(guò)地址鎖存器與8031的P0口的P0.0~P0.7相連，高5位地址線(xiàn)A8~A12直接和P2口的P2.0~P2.4相連（片內(nèi)尋址）。2片2764的數(shù)據(jù)線(xiàn)D0~D7都直接接到P0口，作為數(shù)據(jù)總線(xiàn)。PSEN與2片2764的OE端直連剩余高地址線(xiàn)通過(guò)線(xiàn)選法或譯碼產(chǎn)生2片2764的片選信號(hào)連接方法：

7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展部分譯碼方式和線(xiàn)選法一樣同樣浪費(fèi)地址空間，出現(xiàn)地址重疊的情況。7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展3.片外ROM操作時(shí)序片內(nèi)片外ROM讀（產(chǎn)生PSEN信號(hào)）片外片外ROM選擇，用EA。片外ROM最大容量64K。讀外部ROM時(shí)序。7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展7.3.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及其擴(kuò)展1.RAM芯片簡(jiǎn)介A0~A12：13位地址線(xiàn)。D0~D7：8位輸出／輸人數(shù)據(jù)線(xiàn)。CE1，CE2：片選端。OE：輸出允許。WE：寫(xiě)允許信號(hào)。Vcc、Vss：+5V電源和接地端。7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展2.外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展【例7-2】用三片6264芯片為MCS-51單片機(jī)擴(kuò)展24KB的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，分別采用線(xiàn)選法、部分譯碼法和全譯碼法來(lái)實(shí)現(xiàn)，并給出各芯片的地址范圍，譯碼芯片不限。連接方法：

將3片6264芯片低8位地址線(xiàn)A0~A7都通過(guò)地址鎖存器與8031的P0口的P0.0~P0.7相連，高5位地址線(xiàn)A8~A12直接和P2口的P2.0~P2.4相連（片內(nèi)尋址）。3片6264的數(shù)據(jù)線(xiàn)D0~D7都直接接到P0口，作為數(shù)據(jù)總線(xiàn)。RD與3片6264的OE端相連，WR與3片6264的WE端相連剩余高地址線(xiàn)通過(guò)線(xiàn)選法或譯碼產(chǎn)生3片6264的片選信號(hào)7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展線(xiàn)選法：P2.5＝0、P2.6=1和P2.7=1時(shí)，選中第一個(gè)RAM，地址范圍為：0C000H~0DFFFHP2.5＝1、P2.6=0和P2.7=1時(shí)，選中第二個(gè)RAM，地址范圍為：0A000H~0BFFFHP2.5＝1、P2.6=1和P2.7=0時(shí)，選中第三個(gè)RAM。地址范圍為：06000H~07FFFH顯然，用線(xiàn)選法會(huì)使存儲(chǔ)空間不連續(xù)，同時(shí)不能充分有效地利用存儲(chǔ)空間，擴(kuò)充存儲(chǔ)容量受限。7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展部分譯碼法：用P2.6~P2.7與2-4譯碼器直連，我們用其中的三個(gè)輸出信號(hào)（假設(shè)為Y0、Y1、Y2）與三片存儲(chǔ)器的/CE端相連，則：第一個(gè)RAM的地址范圍為：0000H~1FFFH和2000H~3FFFH第二個(gè)RAM的地址范圍為：4000H~5FFFH和6000H~7FFFH第三個(gè)RAM的地址范圍為：8000H~9FFFH和A000H~BFFFH每個(gè)芯片占用了16K的地址空間，而每個(gè)芯片實(shí)際的容量是8K，原因是地址線(xiàn)P2.5沒(méi)有參與譯碼，這種部分譯碼方式也存在地址空間浪費(fèi)的情況。7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展譯碼器換成74LS138，則A13（P2.5）也參與了譯碼，這種全譯碼（所有剩余高地址線(xiàn)都參與譯碼）方式不存在地址空間浪費(fèi)。3.讀操作時(shí)序【例】若（DPTR）=2030H，片外RAM單元2030H內(nèi)容為55H，指令MOVXA，@DPTR（該指令代碼為E0H）所在片外ROM的地址為2314H。

7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展4.寫(xiě)操作時(shí)序【例】若（DPTR）=1040H，（A）=88H，指令MOVX@DPTR，A（該指令代碼為F0H）所在片外ROM的地址為2218H。

7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展例：請(qǐng)擴(kuò)展1片8KB的RAM和1片8KB的EPROM，并分別寫(xiě)出2個(gè)芯片的地址空間。7.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展7.4并行口擴(kuò)展MCS-51系列單片機(jī)的外部RAM和I/O口是統(tǒng)一編址的，單片機(jī)就可以像訪(fǎng)問(wèn)外部RAM存儲(chǔ)器那樣訪(fǎng)問(wèn)外部接口芯片。7.4.1I/O口的簡(jiǎn)單擴(kuò)展【例7-3】編寫(xiě)一段程序，功能是按下任意鍵，使對(duì)應(yīng)的LED發(fā)光。7.4并行口擴(kuò)展 ORG0000 LJMPSTART ORG1000HSTART:MOVDPTR，#0FEFFHMOVXA，@DPTR；通過(guò)74LS244讀開(kāi)關(guān)狀態(tài)

MOVX@DPTR，A；通過(guò)74LS273控制燈亮滅

LJMPSTATREND分析：74LS244是8路緩沖線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器（三態(tài)輸出），G1、G2為低電平時(shí)，信息輸入到P0口的數(shù)據(jù)總線(xiàn)上，G1、G2為高電平時(shí)，呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。74LS273是8D觸發(fā)器，CP下降沿將P0口輸出的數(shù)據(jù)鎖存到輸出端。7.4并行口擴(kuò)展7.4.2LED顯示接口1.LED數(shù)碼管顯示器的結(jié)構(gòu)共陽(yáng)極：8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極全部連接在一起組成公共端，8個(gè)發(fā)光二極管的陰極則單獨(dú)引出。共陰極：8個(gè)發(fā)光二極管的陰極全部連接在一起組成公共端，8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極則單獨(dú)引出。7.4并行口擴(kuò)展2.LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)方法（1）靜態(tài)顯示法當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。占用硬件多，一般用于顯示器位數(shù)較小的場(chǎng)合。

7.4并行口擴(kuò)展【例7-4】試將RAM緩沖區(qū)40H、41H中的單BCD碼通過(guò)74LS164并行輸出并顯示到兩位LED數(shù)碼管，如圖所示。假設(shè)LED數(shù)碼管是共陽(yáng)的。7.4并行口擴(kuò)展

ORG0000H MOVR7，#02H MOVR0，#40HLOOP：

MOVA，@R0MOVDPTR，#TAB MOVCA，@A+DPTR MOV@R0，A INCR0DJNZR7，LOOP MOVR7，#02HMOVR0，#40H SETBP1.0LCALLDISPCLRP1.0LJMP$

DISP： NOP MOVSCON，#00HSEND： MOVA，@R0MOVSBUF，A WAIT： JNBTI，WAITCLRTIINCR0DJNZR7，SEND RETTAB： DB0C0H，0F9H，0A4H，DB0B0H，99H，92H，

DB82H，0F8H，80H，90H END7.4并行口擴(kuò)展（2）動(dòng)態(tài)顯示法一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器，對(duì)于每一位顯示器來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次，調(diào)整電流和顯示時(shí)間間隔，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。7.4并行口擴(kuò)展【例7-5】下圖為用單片機(jī)P2口和P1口構(gòu)成的動(dòng)態(tài)顯示的電路，共有6個(gè)共陽(yáng)極LED數(shù)碼顯示器，P2口為字段口，輸出字形碼，P2.0~P2.7分別與“a、b、c、d、e、f、g、dp”對(duì)應(yīng)相連，P1口為字位口，輸出位碼。編寫(xiě)程序，使下圖的動(dòng)態(tài)掃描顯示電路從左到右顯示1、2、3、4、5、6共6個(gè)字符，設(shè)晶振頻率12MHz。7.4并行口擴(kuò)展分析：在第一時(shí)刻從P2口輸出1的字形碼，從P1口輸出00100000（20H），使最左邊的LED點(diǎn)亮；延時(shí)一段時(shí)間后，從P2口輸出2的字形碼，從P1口輸出00010000B（10H），使左邊第二個(gè)LED點(diǎn)亮；依次循環(huán)......最后從P2口輸出6的字形碼，從P1口輸出0000001B（01H），使最右邊的LED點(diǎn)亮。再回過(guò)頭從左邊第一個(gè)開(kāi)始。獲取字形碼采用查表方式，將字形碼以表格的形式按順序存儲(chǔ)到ROM當(dāng)中，將表格首地址取到DPTR中，將要顯示的數(shù)字送給累加器A，執(zhí)行“MOVCA，@A+DPTR”指令獲取字形碼。7.4并行口擴(kuò)展參考程序1：

ORG0000HSTART：MOVR0，#06HMOVR1，#00HMOVR2，#20HDISP:MOVDPTR，#TABMOVA，R1MOVCA，@A+DPTR

INCR1MOVP2，A

MOVA，R2MOVP1，ARRAMOVR2，ALCALLDELAY

DJNZR0，DISPLJMPSTARTTAB:DB0F9H，0A4H，0B0H，

DB99H，92H，82HDELAY:MOVR7，#40；若延時(shí)10msDEL1:MOVR6，#123NOPDJNZR6，$DJNZR7，DEL1RETEND7.4并行口擴(kuò)展參考程序2：

ORG0000H LJMP START ORG000BH LJMP TIMESTART： MOVR0，#06H MOVR1，#00H MOVR2，#20H MOVTMOD，#01H MOVTL0，#3CH MOVTH0，#0F6H SETBET0 SETB EA SETB TR0 LJMP $TIME： MOVDPTR，#TAB MOVA，R1 MOVCA，@A+DPTR INCR1 MOVP2，A MOVA，R2 MOVP1，A RRA MOVR2，A DJNZR0，T10 MOVR0，#06H MOVR1，#00H MOVR2，#20HT10： MOVTL0，#3CH MOVTH0，#0F6H RETITAB： DB0F9H，0A4H，0B0H，99H，

DB92H，82HEND7.4并行口擴(kuò)展7.4.3鍵盤(pán)接口1.非編碼鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)必須解決以下問(wèn)題：（1）判定是否有鍵按下。（2）若有鍵按下，判定是哪個(gè)鍵按下，確定被按鍵的“鍵值”。（3）除抖動(dòng)。（4）準(zhǔn)確得出按鍵值（或鍵號(hào)），以滿(mǎn)足跳轉(zhuǎn)指令要求。（5）同一按鍵長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)按下。（6）處理同時(shí)按鍵。7.4并行口擴(kuò)展2.單片機(jī)對(duì)非編碼鍵盤(pán)的控制方式（1）程序查詢(xún)方式

CPU時(shí)刻處于鍵盤(pán)檢測(cè)狀態(tài)，不能干別的事情，效率低下，很少用。

（2）定時(shí)掃描方式在定時(shí)中斷中，調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序，查詢(xún)按鍵狀態(tài)，此方法常用。（3）中斷掃描方式當(dāng)鍵盤(pán)有鍵閉合時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷，執(zhí)行服務(wù)程序，判斷鍵號(hào)，做相應(yīng)處理，效率最高。7.4并行口擴(kuò)展3.獨(dú)立式按鍵接口電路軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于應(yīng)用系統(tǒng)中的鍵較少的場(chǎng)合?！纠?-6】根據(jù)圖7-22表示的獨(dú)立式按鍵電路，給出查詢(xún)方式的鍵盤(pán)處理子程序。7.4并行口擴(kuò)展參考程序1：RDKEY：MOV P3，#0FFH

MOV A，P3 JNB ACC.4，S4 JNB ACC.5，S5 JNB ACC.6，S6 JNB ACC.7，S7 DONE：RETS4： LJMP PROM4S5： LJMP PROM5S6： LJMP PROM6S7： LJMPPROM7

PROM4：…… LJMPDONEPROM5：…… LJMPDONEPROM6：…… LJMPDONEPROM7：…… LJMPDONE7.4并行口擴(kuò)展參考程序2：RDKEY：MOVP3,#0FFH MOVA，P3 MOVB，#00H RRCA RRCA RRCA RRCARD10： RRCA JNCRD20 INCB LJMPRD10RD20： MOVA，#03H MULAB MOVDPTR，#TAB JMP@A+DPTRDONE： RETTAB： LJMPPROM4 LJMPPROM5 LJMPPROM6 LJMPPROM7PROM4：…… LJMPDONEPROM5：…… LJMPDONEPROM6：…… LJMPDONEPROM7： …… LJMPDONE7.4并行口擴(kuò)展4.矩陣式鍵盤(pán)鍵盤(pán)掃描程序應(yīng)包括以下內(nèi)容：檢測(cè)當(dāng)前是否有鍵按下有鍵閉合時(shí)，消除抖動(dòng)。依次給每一條行線(xiàn)送出0信號(hào)，其余各行線(xiàn)均為1，并相繼檢測(cè)每一次掃描時(shí)所對(duì)應(yīng)的列狀態(tài)。若各列全為1，表示為0的這一行上沒(méi)有鍵閉合；否則為0的這一行上有鍵閉合，且閉合鍵所在的列就是列狀態(tài)為0的列。判斷閉合鍵是否釋放，如沒(méi)釋放繼續(xù)等待。用查表法或計(jì)算法得到鍵值，送A然后轉(zhuǎn)向相應(yīng)的處理程序。7.4并行口擴(kuò)展【例7-7】如圖所示矩陣式鍵盤(pán)，編寫(xiě)鍵值獲取子程序，規(guī)定：S1~S16鍵對(duì)應(yīng)的鍵值為0～15，如果有鍵按下，鍵值存入A，以便用散轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)移到不同的處理程序上去。如果沒(méi)有鍵按下，則A中的值為FFH。7.4并行口擴(kuò)展KEYP:MOVP3，#0F0HMOVA，P3ANLA，#0F0HCJNEA，#0F0H，L0

LJMPDONEL0:LCALLDELAY；延時(shí)

MOVA，P3ANLA，#0F0HCJNEA，#0F0H，L1

LJMPDONEL1:MOVR2，#04H