單片機(jī)原理及接口技術(shù)第7章AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展

1、第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 第第7章章 AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 7.1 AT89C51最小應(yīng)用系統(tǒng)最小應(yīng)用系統(tǒng) 7.2 AT89C51單片機(jī)的外部擴(kuò)展性能單片機(jī)的外部擴(kuò)展性能 7.3 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 7.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 7.5 I/O口的擴(kuò)展口的擴(kuò)展 7.6 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 習(xí)題與思考題習(xí)題與思考題 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 7.1 AT89C51最小應(yīng)用系統(tǒng)最小應(yīng)用系統(tǒng) 從本質(zhì)上講，單片機(jī)本身就是一個(gè)最小應(yīng)用系統(tǒng)。由于晶振、開(kāi)關(guān)等器件無(wú)法集成到芯

2、片內(nèi)部，這些器件又是單片機(jī)工作所必需的器件，因此，由單片機(jī)與晶振電路及由開(kāi)關(guān)、電阻、電容等構(gòu)成的復(fù)位電路就是單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)。如圖7-1所示，AT89C51片內(nèi)有Flash程序存儲(chǔ)器，由它構(gòu)成的最小應(yīng)用系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠。 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.73938373635343332212223242526272812345678XTAL2XTAL1RST101

3、11213141516171819931VCCAT89C51INT0 P3.2INT1 P3.3P3.0 RXDP3.1 TXDP3.4 T0P3.5 T1WR P3.6RD P3.7EAC1C21 k8.2 k10 F圖7-1 AT89C51最小應(yīng)用系統(tǒng)第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 7.2 AT89C51單片機(jī)的外部擴(kuò)展性能單片機(jī)的外部擴(kuò)展性能 1. 地址總線(AB) 地址總線用來(lái)傳送存儲(chǔ)單元或外部設(shè)備的地址。AT89C51由P0口提供低8位地址線。由于P0口同時(shí)又作為數(shù)據(jù)口，地址數(shù)據(jù)是分時(shí)控制輸出，所以低8位地址必須用鎖存器鎖存。 第第7 7章章

4、 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 2. 數(shù)據(jù)總線(DB) 數(shù)據(jù)總線用來(lái)傳送數(shù)據(jù)和指令碼，AT89C51由P0口提供數(shù)據(jù)線，其寬度為8位，該口為三態(tài)雙向口。單片機(jī)與外部交換數(shù)據(jù)、指令、信息幾乎都是由P0口傳送。 3. 控制總線(CB) 控制線用來(lái)傳送各種控制信息。AT89C51用于系統(tǒng)擴(kuò)展的控制線有 、 、 、ALE、EA。 WRRDPSEN第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 7.3 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 7.3.1 28C16程序存儲(chǔ)器概述 1. 并行EEPROM28C16的特點(diǎn) 28C16是一種采用CMOS工藝制成的

5、2 K8位可用電擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器。第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 其讀寫(xiě)不需要外加任何元器件。讀訪問(wèn)時(shí)間可為150250 ns，在寫(xiě)入之前自動(dòng)擦除；一個(gè)字節(jié)的擦除和寫(xiě)訪問(wèn)時(shí)間為200 ns1 ms；工作電流為30 mA，備用狀態(tài)時(shí)只有100 A；電源電壓為單一的+5 V；三態(tài)輸出，與TTL電平兼容。引腳圖見(jiàn)圖7-2。第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVCCA8A9A10D7D6D5D4D324232221201918171615141312345678910

6、1112WEOECE圖7-2 28C16引腳圖第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 2. 引腳說(shuō)明 (1) A0A10：地址線； (2) D0D7：數(shù)據(jù)線； (3) ：片選線(低電平有效)； =0，本芯片被選中工作，否則，本芯片不被選中工作； (4) ：寫(xiě)允許低(低電平有效)； (5) ：輸出允許(低電平有效)； (6) VCC：+5 V電源； (7) GND：接地端。CECEWEOE第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 3. 工作方式 28C16工作方式選擇如表7-1所示。 表7-1 28C16工作方式選擇 第第7 7章

7、章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 7.3.2 單片28C16的擴(kuò)展電路 圖7-3采用一片28C16的擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。由于89C51內(nèi)部有4 KB的程序存儲(chǔ)器，只有當(dāng)片內(nèi)4 KB存儲(chǔ)器不夠用時(shí)，才考慮擴(kuò)展片外程序存儲(chǔ)器。擴(kuò)展存儲(chǔ)器主要注意以下三個(gè)方面： (1) 地址總線的連接：28C16有2 KB的存儲(chǔ)空間11根地址線，而89C51有64 KB的尋址空間16根地址線。 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 (2) 數(shù)據(jù)總線的連接：28C16 與AT89C51的數(shù)據(jù)總線都是8位，所以從D0D7與89C51的P0.0P0.7依次對(duì)應(yīng)連接

8、即可。 (3) 存儲(chǔ)器片選端的連接：存儲(chǔ)器片選端的連接是非常重要的，如果單片機(jī)擴(kuò)展了多片存儲(chǔ)器，它的連接往往是單片機(jī)剩余的高位地址線，這樣就決定了各個(gè)存儲(chǔ)器在系統(tǒng)中的地址范圍。 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 P2.7(A15)P2.6(A14)P2.5(A13)P2.4(A12)P2.3(A11)P2.2(A10)P2.1(A9)P2.0(A8)P0.7(A7)P0.6(A6)P0.5(A5)P0.4(A4)P0.3(A3)P0.2(A2)P0.1(A1)P0.0(A0)3536373839302989C51D7D6D5D4D3D2D1D0Q7Q6Q

9、5Q4Q3Q2Q1Q0A7A6A5A4A3A2A1A0A10A9A8D7D6D5D4D3D2D1D01817141387431916151296523233342827262524232221678192223123451716151413111092128C1674HC373GEALE1111821VCCEAPSEN31OEOEWECE圖7-3 一片28C16程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展連接圖第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 7.3.3 多片28C16的擴(kuò)展方 1. 線選法 由于28C16是2 K個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)器，所以它的地址線是A0A10，共11根。 圖7-4就是采

10、用線選法用三片28C16擴(kuò)展存儲(chǔ)器的電路圖，按照未用地址線P2.3和P2.4以低電平“0”計(jì)算，三片28C16的地址范圍分別是：28C16(1)為C000HC7FFH，28C16(2)為A000HA7FFH，28C16(3)為6000H67FFH。 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 GOE74LS373A0A7 A8A1028C16(2)D0D7WEOECEA0A7 A8A1028C16(3)D0D7WEOECE1P2.7P2.6P2.5P2.2P2.0ALE74LS083888338889C51EAWEP0RDPSENA0A7 A8A1028C16(1

11、)D0D7WEOECED0D7Q0Q78圖7-4 線選法多片28C16程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展連接圖第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 2. 地址譯碼法 如果采用線選法擴(kuò)展存儲(chǔ)器，可用的高位地址線有限。用少量的高位地址線擴(kuò)展多片存儲(chǔ)器，常常采用地址譯碼法。地址譯碼法只需在線選法的基礎(chǔ)上加譯碼器就可以了。具體電路圖如圖7-6所示。 譯碼器芯片74LS138是3位選擇輸入線，8位譯碼輸出線。所以最多能接八個(gè)芯片的片選端。圖7-5是該芯片的引腳圖，表7-2是該芯片的真值表。 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 表7-2 74LS138

12、真值表第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 74LS13812345678161514131211109VCCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6ABCG2AG2BG1Y7GND圖7-5 74LS138引腳圖 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 在圖7-6中，28C16(1)的地址范圍是0000H07FFH，28C16(2)的地址范圍是0800H0FFFH，28C16(3)的地址范圍是1000H17FFH。從地址分配可以看出三片28C16的地址是連續(xù)的，沒(méi)有浪費(fèi)地址空間，可擴(kuò)展的芯片較多。第第7 7章章 AT89C51AT89C

13、51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 A0A7 A8A1028C16(3)D0 D7WEOECEA0A7 A8A1028C16(2)D0 D7WEOECEA0A7 A8A1028C16(1)D0 D7WEOECED0D7Q0Q7GCBAY0Y1Y2Y7G2AG2BG15 V1P2.5P2.4P2.3P2.2P2.0ALEP089C51WERDPSEN74LS0838388888883374LS37374LS138圖7-6 譯碼法程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展連接圖第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 7.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 7.4.1 并行傳送外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的

14、擴(kuò)展方法 單片機(jī)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的連接方法與程序存儲(chǔ)器的連接方法大致相同，主要區(qū)別在控制信號(hào)上。地址線、數(shù)據(jù)線均與程序存儲(chǔ)器的連接方法一致。因?yàn)閿?shù)據(jù)存儲(chǔ)器既要讀又要寫(xiě)，所以必須有控制讀寫(xiě)的信號(hào)線。 圖7-7是單片SRAM6116(2 K8位)的擴(kuò)展連接圖。 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0AT89C5174LS3731716232221D7D6D5D4D3D2D1D0Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0GEOE61163233343536373839191615129652

15、181714138743202119222312345678D7D6D5D4D3D2D1D0A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0ALE11 117161514131110931EARDWRCE3018OEWE圖7-7 AT89C51與6116接口連接圖第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 7.4.2 串行傳送數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法 1) 一般特性 AT24C01是一種采用CMOS工藝制成的1288位串行可電擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器，自動(dòng)擦除時(shí)間不超過(guò)10 ms，典型時(shí)間為5 ms。 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)

16、展 2) 引腳圖及說(shuō)明 AT24C01A引腳圖見(jiàn)圖7-8，各引腳功能如下： (1) SCL：串行時(shí)鐘端，用于對(duì)輸入和輸出數(shù)據(jù)的同步。 (2) SDA：串行數(shù)據(jù)地址輸入或輸出端，串行雙向數(shù)據(jù)輸入、輸出端。第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 8765A0A1A2VSS1234VCCWPSCLSDA圖7-8 AT24C01A引腳圖第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 (3) WP：寫(xiě)保護(hù)，硬件數(shù)據(jù)保護(hù)端接地時(shí)可對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)器進(jìn)行正常讀寫(xiě)，接電源時(shí)具有寫(xiě)保護(hù)功能。 (4) A0、A1、A2：片選輸入。 (5) VCC：電源端，接+

17、5 V電源。 (6) VSS：接地端。第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 3) 芯片操作 (1) 功能描述：AT24C01A支持I2C雙向二線制串行總線及其傳輸規(guī)約。在串行EEPROM系統(tǒng)中，必須有一片可以產(chǎn)生串行時(shí)鐘(SCL)的主器件控制，通常這個(gè)主器件就是單片機(jī)，控制其總線訪問(wèn)及產(chǎn)生“啟動(dòng)”和“停止”信號(hào)。 (2) 總線特性：I2C雙向二線制串行總線協(xié)議定義只有在總線處于“非忙”狀態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸才能被初始化。 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 SCLSDAABD啟動(dòng)信號(hào)#數(shù)據(jù)電平穩(wěn)定數(shù)據(jù)才有效#數(shù)據(jù)在此期間變化停

18、止信號(hào)DCA圖7-9 AT24C01A總線狀態(tài)圖 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 A段：總線非忙狀態(tài)，在此期間SDA、SCL都保持高電平。 B段：?jiǎn)?dòng)數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平變?yōu)榈碗娖降南陆笛乇徽J(rèn)為是“啟動(dòng)”信號(hào)，只有出現(xiàn)了啟動(dòng)信號(hào)后，其他命令才有效。 C段：停止數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)SCL為高電平時(shí)，SDA低電平的上升沿被認(rèn)為是“停止”信號(hào)。 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 D段：數(shù)據(jù)有效，在出現(xiàn)“啟動(dòng)”信號(hào)以后，SCL為高電平且數(shù)據(jù)線穩(wěn)定，這時(shí)數(shù)據(jù)線的狀態(tài)表示要傳送的數(shù)據(jù)。第第7 7章章 AT89

19、C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 1010A2 A1 A0WRD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0I2C總線特征碼芯片地址1：讀操作0：寫(xiě)操作圖7-10 AT24C01A控制字第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 (3) 芯片尋址：當(dāng)芯片接收到“啟動(dòng)”信號(hào)后，需要接收一個(gè)8位的控制字，控制字的格式如圖7-10所示。 A2、A1、A0三位地址與引腳上的A2、A1、A0的接法(接VCC=1，接VSS=0)相比較，如果一致，該芯片被選通。所以一個(gè)總線上總共可以掛八個(gè)AT24C01A。 (4) 字節(jié)編程方式：在這種方式下，微處理器發(fā)送EEP

20、ROM存儲(chǔ)單元地址和一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)至EEPROM。字節(jié)寫(xiě)入的幀格式見(jiàn)圖7-11。 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 S1010X X XSDA線主機(jī)啟動(dòng)控制字節(jié)應(yīng)答寫(xiě)存儲(chǔ)單元地址應(yīng)答數(shù)據(jù)應(yīng)答停止PWR/圖7-11 AT24C01A字節(jié)寫(xiě)入幀格式 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 (5) 讀操作：讀操作分三種情況，即讀當(dāng)前地址存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)，讀指定地址存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)，讀連續(xù)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)。 (6) AT89C51與AT24C01A接口電路：因?yàn)?9C51不帶I2C總線，所以必須用I/O口來(lái)模擬I2C總線的工作時(shí)序。硬件

21、接口見(jiàn)圖7-13。第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 S 1 0 1 0 X X XSDA線主機(jī)啟動(dòng)控制字應(yīng)答寫(xiě)存儲(chǔ)單元指定地址應(yīng)答數(shù)據(jù)非應(yīng)答停止P啟動(dòng)控制字應(yīng)答讀1WR/0WR/S 1 0 1 0 X X X圖7-12 讀AT24C01A指定地址存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)的幀格式第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 AT89C51X1X25 V5 VAT24C01AVCCSDASCLWPA2A1A0VSS5 V5 V5 V10 k10 k5673214P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7P0.0P0.1P

22、0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7RSTEAP1.0P1.18圖7-13 AT89C51與AT24C01A的硬件接口連接圖第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 軟件編程非常關(guān)鍵，一定要注意P1.0、P1.1的時(shí)序應(yīng)嚴(yán)格符合I2C總線時(shí)序，否則AT24C01A將不能正常工作。以下給出用單片機(jī)模擬I2C總線時(shí)序的程序，此程序向AT24C01A指定地址寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。30H單元放要寫(xiě)入AT24C01A數(shù)據(jù)的地址，R0放要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)。第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 程序如下：WROM：SETB P1.0 LCA

23、LL DELAYSETB P1.1 LCALL DELAYCLR P1.0LCALL DELAY CLR P1.1LCALL DELAYMOV R2，#08H ；送寫(xiě)控制字MOV A，#0A0H第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 WM2： LCALL WRITELCALL DELAYSETB P1.1LCALL DELAYCLR P1.1LCALL DELAYMOV R2，#08H ；送寫(xiě)入數(shù)據(jù)的首地址MOV A，30HLCALL WRITELCALL DELAY第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 SETB P1.1L

24、CALL DELAYCLR P1.1LCALL DELAYMOV R2，#08H ；連續(xù)放一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù) MOV A，R0LCALL WRITECLR P1.0 LCALL DELAYSETB P1.1LCALL DELAYCLR P1.1第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 LCALL DELAYWM：SETB P1.1 ；給出停止信號(hào)LCALL DELAYSETB P1.0LCALL DELAYRETWRITE：CLRC ；寫(xiě)入數(shù)據(jù)子程序第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 RLC A MOV P1.0，C LCALL

25、 DELAY SETB P1.1 DJNE R2，WRITE RETDELAY：MOV R3，#1FH ；延時(shí)子程序 DELY：DJNE R3，DELY RET第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 7.5 I/O口的擴(kuò)展口的擴(kuò)展 7.5.1 簡(jiǎn)單I/O口的擴(kuò)展 只要根據(jù)“輸入三態(tài)，輸出鎖存”的原則，選擇74系列的TTL電路或MOS電路就能組成簡(jiǎn)單的擴(kuò)展電路，如74LS244、74LS273、74LS373、74LS377等芯片都能組成輸入、輸出接口。第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 對(duì)于AT89C51單片機(jī)，外部I/O

26、接口和外部RAM是統(tǒng)一編址的，也就是說(shuō)它們共用64 K存儲(chǔ)空間。每個(gè)擴(kuò)展I/O接口相當(dāng)于一個(gè)擴(kuò)展的外部單元，因此，訪問(wèn)外部接口就如同訪問(wèn)外部RAM一樣，用的都是MOVX指令，MOVX指令產(chǎn)生的 、 信號(hào)可以對(duì)I/O口進(jìn)行讀寫(xiě)。圖7-14給出了一個(gè)用8位三態(tài)緩沖器74LS244作為輸入口和八D鎖存器74LS273作為輸出口組成的簡(jiǎn)單I/O口擴(kuò)展電路。RDWR第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 74LS273D0D1D2D3D4D5D6D7Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D0D1D2D3D4D5D6D774LS244Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7CLRCLK

27、11AT89C51GP2.0WRRD200 85 V5.1 k8OEP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7圖7-14 簡(jiǎn)單I/O口擴(kuò)展圖第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 在圖7-14中，輸出電路控制采用P2.0和的組合信號(hào)。當(dāng)P2.0和都為0時(shí)，或門(mén)輸出為0，將P0口數(shù)據(jù)鎖存到74LS273，其Q端控制發(fā)光二極管LED；當(dāng)某個(gè)Q端為0時(shí)，與其相連的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 按照?qǐng)D7-14，若讓某一個(gè)按鍵按下，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管亮，程序如下：LOOP：MOV DPTR

28、，#0FEFFH；置I/O口地址 MOVX A，DPTR ；產(chǎn)生 讀入鍵值 MOVX DPTR，A ；產(chǎn)生 輸出信號(hào) AJMP LOOP ；循環(huán)RDWR第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 7.5.2 可編程I/O口的擴(kuò)展 18255的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8255是一個(gè)可編程并行I/O口芯片，由以下四個(gè)邏輯結(jié)構(gòu)組成，邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖7-15所示。第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)讀/寫(xiě)控制邏輯A組控制B組控制A組A口A 組A 口A 組C 口B 組C 口B 組B 口PA7PA0PC7PC4PC4PC0PB7PB08448

29、D7D0RDWRCSA1A0RESET圖7-15 8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 (1) 數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)器：具有雙向三態(tài)的8位驅(qū)動(dòng)器，用于和單片機(jī)數(shù)據(jù)總線相連，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與8255數(shù)據(jù)的傳送。 (2) 并行I/O端口：共有三個(gè)并行端口，分別是A口、B口、C口。 (4) A組、B組控制塊：用于接收來(lái)自讀、寫(xiě)控制邏輯命令和內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的控制字，并向?qū)?yīng)口發(fā)出操作命令。 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 28255的引腳介紹 8255是一個(gè)具有40個(gè)引腳的DIP封裝的芯片，引腳圖見(jiàn)圖7-16。第第

30、7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VCCPB7PB6PB5PB4PB3PA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC0PC1PC2PC3PB0PB1PB2圖7-16 8255引腳圖第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 引腳功能介紹如下： (1) PA0PA7：A口，具有8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器

31、/緩沖器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 (2) PB0PB7：B口，具有8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器和8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器(不鎖存)。 (3) PC0PC7：C口，具有8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器和8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器(不鎖存)，該口可分為兩個(gè)4位口使用，它除了作為輸入/輸出口外，還可以作為A口、B口選通工作方式操作時(shí)的狀態(tài)控制信號(hào)。 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 (4) ：讀控制端，低電平有效，允許從8255讀取數(shù)據(jù)或狀態(tài)字。 (5) ：寫(xiě)控制端，低電平有效，允許向8255寫(xiě)入數(shù)據(jù)或控制字。 (6) ：片選端，低電平有效。 (7) A0、A1：口地址選擇端，通

32、過(guò)A0、A1可選中8255的四個(gè)寄存器，每個(gè)寄存器口地址見(jiàn)表7-3。 (8) RESET：復(fù)位控制端，當(dāng)RESET=1時(shí)，8255復(fù)位，通常與單片機(jī)的復(fù)位端直接相連。 RDWRSC第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 38255的操作方式 8255的全部工作狀態(tài)是通過(guò)讀/寫(xiě)控制邏輯和工作方式選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 1) 讀/寫(xiě)控制邏輯操作選擇 由單片機(jī)輸出的地址線A0、A1及 、 、 來(lái)選擇口的操作狀態(tài)，具體說(shuō)明如表7-3所示。RDWRSC第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 表7-3 8255A 控制信號(hào)功能表第第7 7章章 A

33、T89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 2) 8255三種工作方式的功能 8255有三種工作方式，分別是方式0、方式1和方式2，它們是通過(guò)程序?qū)刂瓶谒涂刂谱謥?lái)選擇的，下面分別介紹三種工作方式： (1) 方式0：基本I/O方式。 (2) 方式1：?jiǎn)蜗蜻x通I/O方式。 (3) 方式2：雙向總線方式。 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 3) 8255的編程選擇控制字 8255的傳輸方式和工作方式的選擇是通過(guò)對(duì)控制口輸入控制字的方式實(shí)現(xiàn)的。8255的控制字有兩種：方式選擇

34、控制字和C口位操作控制字。 方式選擇控制字為8位，每一位都有固定含義，用于選擇每個(gè)口的工作方式和數(shù)據(jù)傳輸方向，具體定義見(jiàn)圖7-17。第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 B組C口的低4位1：輸入0：輸出B口1：輸入0：輸出工作方式選擇0：方式01：方式1A組C口的高4位1：輸入0：輸出A口1：輸入0：輸出工作方式選擇00：方式001：方式11X：方式2工作方式標(biāo)志1：有效D7D6D5D4D3D2D1D0圖7-17 8255方式選擇控制字第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 位控制字用于對(duì)C口進(jìn)行位操作。C口不僅在方式0下具

35、有并行數(shù)據(jù)傳輸功能，還可以進(jìn)行位操作。把一個(gè)置“1”或置“0”的控制字送入8255的控制口，就能把C口的某一位置1或清0而不影響其他位的狀態(tài)，位操作控制字格式見(jiàn)圖7-18。第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 置位或復(fù)位0：復(fù)位1：置位D7D6D5D4D3D2D1D0位選擇D3D2D1C口000001010011100101110111PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7控制選擇0：位操作沒(méi)用圖7-18 8255 C口置/復(fù)位控制字第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 4AT89C51與8255的接口電路 在8

36、9C51單片機(jī)的I/O口上擴(kuò)展8255芯片，硬件連接圖比較簡(jiǎn)單。在圖7-19中，8255的片選及口地址選擇線A0、A1分別由單片機(jī)的P0.7、P0.0、P0.1經(jīng)地址鎖存后提供，故8255的A、B、C口及控制口的地址分別為FF7CH、FF7DH、FF7EH、FF7FH(當(dāng)然這不是惟一的連接方法，與單片機(jī)不同的地址線相連，8255的口地址也不會(huì)相同)。數(shù)據(jù)線直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)線相連， 、 也直接連在單片機(jī)的 、 端。RDWRRDWR第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 89C5174LS3738255PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7PB0PB1

37、PB2PB3PB4PB5PB6PB7PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7GOEALEWRRDWRRDRESETA1A0P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7CS圖7-19 8255與AT89C51連接圖第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 例7.1 如圖7-19所示，用8255擴(kuò)展單片機(jī)并行I/O口并讀、寫(xiě)數(shù)據(jù)。要求8255工作在方式0，且A口作為輸入，B口、C口作為輸出。 分析：從圖7-19可知，8255的A、B、C、控制口

38、的地址分別為FF7CH、FF7DH、FF7EH、FF7FH。編程時(shí)，應(yīng)先按題目要求對(duì)8255初始化設(shè)置每個(gè)口的工作方式，然后再使數(shù)據(jù)輸入、輸出。程序如下：第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 MOV A，#90H ；A、B、C口方式0，A口輸入，B口、C口輸出MOV DPTR，#0FF7FH；MOVX DPTR，A ；方式控制字控制寄存器MOV DPTR，#0FF7CHMOVX A，DPTR ；從A口讀取數(shù)據(jù)MOV DPTR，#0FF7DHMOV A，#DATA1 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 MOVX DPTR，

39、A；將數(shù)據(jù)DATA1從B口輸出MOV DPTR，#0FF7EHMOV A，#DATA2MOVX DPTR，A；將數(shù)據(jù)DATA2從C口輸出第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 例7.2 對(duì)C口的位操作，把PC5置1，再把PC5復(fù)位，程序如下： MOV DPTR，#0FF7FH ；控制口地址DPTR MOV A，#0BH ；PC5置1的控制字A第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 MOVX DPTR，A ；控制字控制口，PC5=1MOV A，#0AH；PC5復(fù)位的控制字AMOVX DPTR，A ；控制字控制口，PC5=0第第7

40、 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 7.6 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1) 學(xué)會(huì)使用AT89C51擴(kuò)展口。 (2) 了解可編程接口芯片的各種功能，掌握各種工作方式的編程和使用方法。第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和器材 (1) AT89C51開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)備一臺(tái)。(2) 8255A芯片一塊。(3) 開(kāi)關(guān)八個(gè)。(4) 10 k與300 k電阻各八個(gè)。(5) 發(fā)光二極管八個(gè)。 (6) 連接導(dǎo)線若干。 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 3. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 1) 硬件連接

41、本實(shí)驗(yàn)用A口作為輸入口，連接八個(gè)開(kāi)關(guān)，B口作為輸出口，去點(diǎn)亮發(fā)光二極管。編程實(shí)現(xiàn)用A口開(kāi)關(guān)的狀態(tài)(閉合、斷開(kāi))去控制發(fā)光二極管的亮、滅。連接圖如圖7-20所示。 第第7 7章章 AT89C51AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 AT89C51825574LS377D0D1D2D3D4D5D6D7Q0Q1OE323334353637383918171413874311272829309831323334356365G5 V31928161730251ALEP27EAD0D1D2D3D4D5D6D7A0A1PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7RDWRRSET