《單片機(jī)原理及應(yīng)用教程》第8章：MCS-51單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展

1、大學(xué)課件1MCS-51 單片機(jī)原理及應(yīng)用教程單片機(jī)原理及應(yīng)用教程 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社劉迎春劉迎春 主編主編第第8章章 MCS-51單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展u程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展u數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展u外部I/O的擴(kuò)展8.1 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展8.1.1 外部程序存儲(chǔ)器的操作時(shí)序外部程序存儲(chǔ)器的操作時(shí)序MCS-51系列單片機(jī)擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器的硬件電路如圖8.1所示。高8位地址低8位地址鎖存器P0PSENP2ALEOE地址程序指令EPROMEEPROMMCS-51EAS1S2S3S4S5S6S1S2S3S4S5S6ALEPSENP2P0RD第一個(gè)機(jī)器周期第二個(gè)機(jī)器周期PC

2、H輸出PCH輸出PCH輸出PCH輸出數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)采樣PCL輸出PCL輸出PCL輸出PCL輸出圖8.2 單片機(jī)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器的時(shí)序圖8.1.2 地址鎖存器及地址鎖存器及EPROM,EEPROM芯片介紹芯片介紹1. 地址鎖存器圖8.3為幾種常用的地址鎖存器的管腳圖。圖8.4是這幾種常用的鎖存器與單片機(jī)的連接圖。2. EPROM與EEPROM擴(kuò)展電路紫外線擦除電可編程只讀存儲(chǔ)器EPROM，以前常用作MCS-51系列單片機(jī)的外部程序存儲(chǔ)器，常見(jiàn)的型號(hào)有：2764(8K8)，27128(16K8)，27256(32K8)，27512(64K8)等。管腳分布如圖8.5所示 。V

3、ppA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2VssVccPGMNCA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D3圖8.6 27C64與單片機(jī)的連線圖 圖8.8 MCS-51單片機(jī)與EEPROM 28C17的連接圖 8.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 8.2.1 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作時(shí)序外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作時(shí)序如圖8.9所示為單片機(jī)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀時(shí)序 。P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2S1S2S3S4S5S6ALEPSENRDP2P0地址A15-A8指令輸入懸空A7-A0懸空數(shù)據(jù)輸入懸空如圖8.10所示為單片機(jī)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫時(shí)序。P1P2P1P2P1P2

4、P1P2P1P2P1P2S1S2S3S4S5S6ALEPSENP2P0指令輸入懸空數(shù)據(jù)輸出A7-A0地址A15-A8WR8.2.2 常用的單片機(jī)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器常用的單片機(jī)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器常用的單片機(jī)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有6116(2K8)、6264(8K8)、62256(32K8位)、62512(64K8)及628128(128K8)等多種，圖8.11為6116和6264的管腳圖。A12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2VssVccA8A9A11OEA10D7D6D5D4D3NCWECE2CE1A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2VssA8A9OEA10D7D6D5D4D3VCCWE

5、CE61166264下面的程序?yàn)橄?116內(nèi)寫入00FFH的數(shù)據(jù)。 ORG 0000H ;單片機(jī)上電復(fù)位地址 AJMP MAIN ;轉(zhuǎn)移至以MAIN為標(biāo)記的地址 ORG 0040H ;以MAIN為標(biāo)志的程序段放在的起始地址MAIN: MOV SP, #60H ;程序內(nèi)容，將堆棧首地址設(shè)置為60H單元 MOV DPTR, #0000H ;給外部數(shù)據(jù)指針DPTR賦首地址0000H MOV R2, #0FFH ;設(shè)置循環(huán)次數(shù) MOV A, #00H ;給A賦初值00HLOOP: MOVX DPTR, A ;(DPTR)(A) INC DPTR ;外部數(shù)據(jù)指針地址加1 INC A ;A內(nèi)的數(shù)據(jù)加1 D

6、JNZ R2, LOOP ;R2是否為零？否，轉(zhuǎn)向LOOP END ;否則程序停止以上程序段是將數(shù)據(jù)寫入外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的例程，如將數(shù)據(jù)讀出單片機(jī)外，只需將： LOOP: MOVX DPTR, A改寫為：LOOP: MOVX A, DPTR8.3 外部外部I/O的擴(kuò)展的擴(kuò)展8.3.1 I/O口擴(kuò)展概述口擴(kuò)展概述常用的單片機(jī)外圍器件有：82C55、81C55、82C53、82C54、82C52、8279等芯片。 8.3.2 I/O口地址譯碼方法口地址譯碼方法1. 線選法圖8.13為采用線選法的實(shí)例。611682558155DAC083282C53ADC1674CECECECECECEA0A0A0

7、A1AD7AD0A1A10P2.2P2.4P2.3P2.5P2.6P2.7P2.18051IO/M 線選法的優(yōu)點(diǎn)是硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要應(yīng)用譯碼芯片，但由于所用片選線都是位于P2口的高位線，它們的權(quán)值較大，地址空間沒(méi)有充分地利用，造成單片機(jī)地址資源的浪費(fèi)，并且芯片之間的地址也不連續(xù)。2. 全地址譯碼法它將低位地址作為芯片的片內(nèi)地址，而用譯碼器對(duì)高位地址線進(jìn)行譯碼，譯出的信號(hào)作為片選線。一般采用74LS138(3-8)，74LS154(4-16)，或CPLD等來(lái)實(shí)現(xiàn)譯碼。下面以74LS138為例來(lái)講述其應(yīng)用方法。611682558155DAC083282C53ADC1674CECECECECECE

8、A0A0A0 A1AD7AD0A1A108051P2.5P2.6P2.7ABCG2AG2BG1616+5VY1Y0Y2Y3Y4Y5IO/MP2.0 8.3.3 82C55可編程并行可編程并行I/O口口1. 82C55芯片介紹82C55的管腳圖如圖8.15所示，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8.16所示。PA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC0PC1PC2PC3PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7VCCD7D6D5D4D3D2D1D0RESETPA4PA5PA6PA7WRA 組控制A 組控制A 組控制A組端口C上半部B組端口C上半部讀/寫邏輯數(shù)據(jù)總線緩沖器D0-D

9、7RDA1A0WRRESETCSA 組控制PA0PA7PB0PB7PC0PC3PC4PC7表8.4 82C55內(nèi)部的單元地址A1 A082C55內(nèi)部寄存器0 00 11 01 1端口A端口B端口C控制寄存器A組端 口 A1:輸 入0:輸 出方 式 選 擇00:方 式 001:方 式 11X:方 式 2D7 置 方 式 標(biāo) 志1:有 效B組端 口 B1:輸 入0:輸 出端 口 CPC0PC31:輸 入0:輸 出方 式 選 擇0:方 式 01:方 式 1端 口 CPC4PC71:輸 入0:輸 出D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 82C55 控制字格式 D7位：置位/復(fù)位1：置位 0：復(fù)位1

10、0234567000000000000111111111111位：置位/復(fù)位標(biāo)志 0：有效不用D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0圖8.18 82C55 C口位操作控制字82C55的三種工作模式：l工作模式0l工作模式1l工作模式22. 8051與82C55的接口舉例在8051單片機(jī)的I/O上擴(kuò)展82C55芯片，其接口邏輯相當(dāng)簡(jiǎn)單，如圖8.25所示。 WRP2.0RDCSWRRDQ1A1Q0A0P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1ALEGE888PA07PB07PC07805182C5574LS373例程如下： ORG 0

11、000H ;上電復(fù)位程序入口 AJMP MAIN ;轉(zhuǎn)移到以MAIN為標(biāo)號(hào)的程序入口； ORG 0040H ;主程序存放在以0040H單元開(kāi)始的空間內(nèi)MAIN: MOV SP, #60H ;將堆棧調(diào)至60H單元處 MOV DPTR, #0FEFFH ;將82C55的控制字節(jié)地址賦給數(shù)據(jù)指針 MOV A, #8BH ;將數(shù)據(jù)8BH傳送給A MOVX DPTR, A ;由A將8BH這個(gè)控制字寫入82C55的控制單元 MOV DPTR, #0FEFCH ;數(shù)據(jù)指針指向A端口 MOV A, #3FH ;將3FH這個(gè)數(shù)傳送給A MOVX DPTR, A ;由A將數(shù)據(jù)傳送到DPTR制定的字節(jié)地址 MOV

12、DPTR, #0FEFDH ;將B口的地址傳送給數(shù)據(jù)指針 MOVX A, DPTR ;將B口的數(shù)據(jù)傳送給A MOV 30H, A ;通過(guò)A將B口內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到30H單元內(nèi) MOV DPTR, #0FEFEH ;把端口C的地址賦予數(shù)據(jù)指針 MOVX A, DPTR ;把C內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送給A MOV 31H, A ;通過(guò)A把數(shù)據(jù)傳送到31H單元內(nèi) END ;整個(gè)程序結(jié)束8.3.4 81C55可編程并行可編程并行I/O口口 1. 81C55芯片簡(jiǎn)介圖8.26為81C55芯片的管腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。VCCPC3PC4TIMERINRESETPC5TIMEROUTRDWRALEAD0AD1AD2AD3AD

13、4AD5AD6AD7VSSCEIO/MPC2PC1PC0PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0815512345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940控制邏輯定時(shí)器A2568RAMIO/MBCPA0PA7PB0PB7AD0AD7CEALERDWRRESET定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)器溢出PC0PC5VCCVSS2. 8051與81C55的接口舉例圖8.29描述了一個(gè)8051與81C55連接的電路圖。 P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0

14、.6P0.7P2.0P2.7ALEWRRDRESETAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7IO/MALEWRRDRESETCETIMER INTIMEROUTPA0PA7PB0PB7PC0PC581C558051設(shè)通過(guò)8051向81C55中RAM的第30H單元送入數(shù)87H，則例程如下。 ORG0000H AJMPMAIN ORG0040HMAIN: MOVSP, #60H MOVDPTR, #7E30H MOVA, #78H MOVX DPTR, A END8.4 思考練習(xí)題思考練習(xí)題(1)簡(jiǎn)述單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的基本原則和實(shí)現(xiàn)方法。(2)什么是RAM？有什么特點(diǎn)？(3)線選法和全地址譯碼法有什么區(qū)別？(4)在一個(gè)8051應(yīng)用系統(tǒng)中擴(kuò)展64K EPROM，并擴(kuò)展兩片82C55和一片6264，試畫