中北大學(xué)MCS51單片機(jī)存儲(chǔ)器擴(kuò)展

1、1單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用1、單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的三總線結(jié)構(gòu)；、單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的三總線結(jié)構(gòu)；2、存儲(chǔ)器擴(kuò)展的、存儲(chǔ)器擴(kuò)展的 編址技術(shù)；編址技術(shù)；3、程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法。、程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法。4、I/O口擴(kuò)展方法口擴(kuò)展方法26.5 存儲(chǔ)器綜合擴(kuò)展存儲(chǔ)器綜合擴(kuò)展6.6 存儲(chǔ)器特點(diǎn)及使用存儲(chǔ)器特點(diǎn)及使用6.7 I/O口擴(kuò)展口擴(kuò)展6.1 單片機(jī)擴(kuò)展及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單片機(jī)擴(kuò)展及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6.2 存儲(chǔ)器擴(kuò)展編址技術(shù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展編址技術(shù)6.3 程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展6.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展3子系列子系列機(jī)機(jī) 型型片內(nèi)片內(nèi)ROM片內(nèi)片內(nèi)RAM可尋址可尋址ROM范圍范圍可

2、尋址可尋址RAM范圍范圍51子系列子系列8031無無128B64KB64KB80514KB128B64KB64KB87514KB128B64KB64KB52子系列子系列8032無無256B64KB64KB80528KB256B64KB64KB4單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用6.1 MCS-51單片機(jī)擴(kuò)展及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單片機(jī)擴(kuò)展及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)8051數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器程序程序存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器I/O接口接口I/O接口接口I/O設(shè)備設(shè)備I/O設(shè)備設(shè)備設(shè)設(shè)備備O/I地址總線地址總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線控制總線控制總線5地址總線是地址總線是單向單向的，從單片機(jī)發(fā)出。的，從單片機(jī)發(fā)出。數(shù)據(jù)總線是數(shù)據(jù)總線是雙向雙向的。

3、的。對(duì)于一條控制線，其傳送方向是對(duì)于一條控制線，其傳送方向是單向單向的。的。總線：總線：連接系統(tǒng)中各擴(kuò)展部件的一組公共信號(hào)線。連接系統(tǒng)中各擴(kuò)展部件的一組公共信號(hào)線。地址總線：地址總線：傳出單片機(jī)送出的地址信號(hào)，進(jìn)行存?zhèn)鞒鰡纹瑱C(jī)送出的地址信號(hào)，進(jìn)行存儲(chǔ)單元和儲(chǔ)單元和I/O端口的選擇。端口的選擇。數(shù)據(jù)總線：數(shù)據(jù)總線：單片機(jī)和存儲(chǔ)單元以及單片機(jī)和單片機(jī)和存儲(chǔ)單元以及單片機(jī)和I/O端端口之間傳輸數(shù)據(jù)?？谥g傳輸數(shù)據(jù)?？刂瓶偩€：控制總線：一組控制信號(hào)線的總稱。有單片機(jī)發(fā)一組控制信號(hào)線的總稱。有單片機(jī)發(fā)出的，也有從其他部件發(fā)向單片機(jī)的。出的，也有從其他部件發(fā)向單片機(jī)的。61、單片機(jī)擴(kuò)展的實(shí)現(xiàn)（總線構(gòu)造）、

4、單片機(jī)擴(kuò)展的實(shí)現(xiàn)（總線構(gòu)造）以以P0口口的的8位口線作位口線作地址地址/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)線（復(fù)用線）線（復(fù)用線）;以以P2口口的的8位口線作位口線作高高8位地址位地址線。線。MCS-51單片機(jī)尋址范圍為單片機(jī)尋址范圍為64K，需要，需要16根根地址線地址線:所謂復(fù)用：所謂復(fù)用：既可作既可作地址地址線（低線（低8位），又可作位），又可作數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)線。線。復(fù)用技術(shù)：復(fù)用技術(shù)：增加一個(gè)增加一個(gè)8位鎖存器，通過對(duì)鎖存器的控制位鎖存器，通過對(duì)鎖存器的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)地址（低實(shí)現(xiàn)對(duì)地址（低8位）和數(shù)據(jù)的分離位）和數(shù)據(jù)的分離72、擴(kuò)展時(shí)常用的控制信號(hào)、擴(kuò)展時(shí)常用的控制信號(hào)1）ALE：地址鎖存選通信號(hào)（高電平有效）。地址鎖存

5、選通信號(hào)（高電平有效）。2）PSEN ：擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器（外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器（外部ROM）讀選通信）讀選通信號(hào)（低電平有效）。號(hào)（低電平有效）。3）EA：內(nèi)外程序存儲(chǔ)器的選擇信號(hào)。內(nèi)外程序存儲(chǔ)器的選擇信號(hào)。4）RD和和WR：擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）的讀、）的讀、寫選通信號(hào)（低電平有效）。寫選通信號(hào)（低電平有效）。8單片機(jī)總線擴(kuò)展結(jié)構(gòu)圖單片機(jī)總線擴(kuò)展結(jié)構(gòu)圖ALE0P2PPSENRDWREA8031鎖鎖存存器器返返 回回9單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用6.2 MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器擴(kuò)展編址技術(shù)單片機(jī)存儲(chǔ)器擴(kuò)展編址技術(shù)MCS-51系列單片機(jī)存儲(chǔ)器有四個(gè)部分：系列單片機(jī)存儲(chǔ)器

6、有四個(gè)部分：1）片內(nèi)）片內(nèi)ROM（部分有，（部分有，8031無片內(nèi)無片內(nèi)ROM）；）；2）片外）片外ROM（可擴(kuò)展到（可擴(kuò)展到64KB）；）；3）片內(nèi)）片內(nèi)RAM（51系列單片機(jī)都有，系列單片機(jī)都有，256字節(jié)）；字節(jié)）；4）片外）片外RAM（可擴(kuò)展到（可擴(kuò)展到64KB,獨(dú)立）獨(dú)立）一、一、MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)單片機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)RAM、ROM都可以擴(kuò)展至都可以擴(kuò)展至64K。64KB64KB10程序存儲(chǔ)器映象程序存儲(chǔ)器映象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器映象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器映象11單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用二、單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器編址及映像二、單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器編址及映像存儲(chǔ)器編址技術(shù)：存儲(chǔ)器編址技術(shù)：以系統(tǒng)的以系統(tǒng)

7、的高位地址高位地址作為存儲(chǔ)器的作為存儲(chǔ)器的片選片選信號(hào)。信號(hào)。直接將直接將地址線地址線連接到存儲(chǔ)芯片連接到存儲(chǔ)芯片片選片選端。端。將地址線進(jìn)行適當(dāng)連接，使得存儲(chǔ)器中每一個(gè)存將地址線進(jìn)行適當(dāng)連接，使得存儲(chǔ)器中每一個(gè)存儲(chǔ)單元可唯一地對(duì)應(yīng)一個(gè)編址。儲(chǔ)單元可唯一地對(duì)應(yīng)一個(gè)編址。1、線選法、線選法122、譯碼法譯碼法能有效地利用存儲(chǔ)空間，能有效地利用存儲(chǔ)空間，最常用的存儲(chǔ)器編址方法。最常用的存儲(chǔ)器編址方法。通過譯碼器對(duì)系統(tǒng)的通過譯碼器對(duì)系統(tǒng)的高位地址高位地址進(jìn)行進(jìn)行譯碼譯碼，以譯，以譯碼輸出作為存儲(chǔ)芯片的片選信號(hào)。碼輸出作為存儲(chǔ)芯片的片選信號(hào)。常用譯碼器：常用譯碼器： 74LS139：雙：雙24譯碼器；

8、譯碼器； 74LS138：38譯碼器譯碼器131）74LS139：雙：雙24譯碼器譯碼器87654321910111213141516GNDY1Y1Y1Y1B1A1G13210139LS743210Y2Y2Y2Y2B2A2G2Vcc輸入端輸入端輸出端輸出端選擇選擇使能使能GBA000011100 1010 111011101110111011110Y1Y2Y3Y有效譯碼輸出信號(hào)，低電平譯碼輸入；、使能端，低電平有效；:,:3210YYYYBAG142）74LS138：3-8譯碼器譯碼器87654321910111213141516GNDYEEECBA7321138LS746543210YYYY

9、YYYVcc輸入端輸入端輸出端CBA0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y11110000110011001010101011111110111111011111101111110111111011111101111110111111011111111E2E3E&EN使能控制使能控制1E0EE312 153）74LS138作譯碼器的連接作譯碼器的連接7 . 2P6 . 2P5 . 2PV5 3E2E1EABCccV138LS74GND70YY8051V5 返返 回回16單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用6.3 程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展掩膜掩膜ROM可編程可編程ROM（PROM）：內(nèi)容只能寫一次；）

10、：內(nèi)容只能寫一次；可改寫可改寫ROM（EPROM）：紫外線擦除；）：紫外線擦除；可改寫可改寫ROM（EEPROM）：電擦除；）：電擦除；快擦寫快擦寫ROM：flashROM一、只讀存儲(chǔ)器（一、只讀存儲(chǔ)器（ROM）17單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用二、典型只讀存儲(chǔ)器芯片二、典型只讀存儲(chǔ)器芯片2716 INTEL公司公司27系列系列產(chǎn)品（加電編程、紫外線擦除產(chǎn)品（加電編程、紫外線擦除EPROM），系列產(chǎn)品還有），系列產(chǎn)品還有2716、2732、2764、27128等。等。存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)容量：2k 8(位位)、4k 8(位位)、 8k 8(位位)、 16k 8(位位)芯片引腳：芯片引腳：12111

11、0987654321131415161718192021222324GNDOOOAAAAAAAA21001234567345671098OOOOOPGM/CEAOEVppAAVcc2716PGM/CEOEA10A0：11位地址；位地址；O7O0：數(shù)據(jù)線；：數(shù)據(jù)線； ：片選：片選/編程控制信號(hào)；正編程控制信號(hào)；正常使用片選（低電平有效），編程時(shí)，常使用片選（低電平有效），編程時(shí)，引入編程脈沖；引入編程脈沖； ：輸出允許信號(hào)，低電平有效。：輸出允許信號(hào)，低電平有效。185種工作方式：種工作方式：1）讀方式讀方式： 均為低電平，被尋址單元均為低電平，被尋址單元內(nèi)容經(jīng)數(shù)據(jù)線讀出；內(nèi)容經(jīng)數(shù)據(jù)線讀出；OE

12、,CE2）未選中方式未選中方式： 為高電平，數(shù)據(jù)線輸出呈為高電平，數(shù)據(jù)線輸出呈高阻狀態(tài)；高阻狀態(tài)；CE3）編程方式編程方式：Vpp加加25V電壓，電壓， 加加TTL高電平。高電平。進(jìn)行數(shù)據(jù)重新寫入；進(jìn)行數(shù)據(jù)重新寫入；4）程序檢驗(yàn)方式程序檢驗(yàn)方式：Vpp=25V， 均為低電平均為低電平OE,CE5）編程禁止編程禁止CE19單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用三、程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展示例三、程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展示例1、線選法編址擴(kuò)展示例、線選法編址擴(kuò)展示例373LS7407AA07OOPSENOE7 . 2P2 . 2P1 . 2P0 . 2P10A9A8ACE27168031EAALEG0P202716是是2K

13、 8（位）（位）EPROM，11根地址線根地址線示例中，示例中，2716的地址范圍是：的地址范圍是：最低地址最低地址：A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 1000，0000，0000，0000（8000H）最高地址最高地址：A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 1000，0111，1111，1111（87FFH）A14A13A12A11（P2.6P2.3)的狀態(tài)與芯片尋址無關(guān)，的狀態(tài)與芯片尋址無關(guān)， A14A13A12A11的所有的所有16種種組合（組合（00001111）都不會(huì)影響該芯片的尋址，即）都不會(huì)影響該

14、芯片的尋址，即1， 000，0000，0000 1 ， 111，1111，1111因此，因此，8000H87FFH、88008FFFH、F800HFFFFH都是都是該芯片的尋址范圍。該芯片的尋址范圍。該該2716有有16個(gè)地址映像區(qū)個(gè)地址映像區(qū)，在這些地址范圍內(nèi)都能訪問該芯片。，在這些地址范圍內(nèi)都能訪問該芯片。212、多芯片存儲(chǔ)器擴(kuò)展、多芯片存儲(chǔ)器擴(kuò)展PSEN7.2P8031EAALE0.24.2PPOEOE812A812A07A07A07O07OCECE37374 LSG當(dāng)當(dāng)P2.7=0時(shí)，選中時(shí)，選中1片，地址為：片，地址為：B1111,1111,1111, 10B0000,0000,00

15、00, 00 FFFH1H0000即即當(dāng)當(dāng)P2.7=1時(shí)，選中時(shí)，選中2片，地址為：片，地址為：B1111,1111,1111, 11B0000,0000,0000, 01 FFFH9H8000即即12764227640P223、譯碼法編址示例、譯碼法編址示例ABC7 . 2P6 . 2P5 . 2P07A07A07A07O07O07O812A812A812A373LS740 . 07 . 0P0 . 24 . 2PPSENCECECEOEOEOE0Y1Y7Y13812764027647276421EE3EV5 2327640地址范圍：地址范圍：0000H1FFFH0000,0000,0000

16、,0000 0001,1111,1111,111127641地址范圍地址范圍：2000H3FFFH0010,0000,0000,0000 0011,1111,1111,111127642地址范圍地址范圍：4000H5FFFH0100,0000,0000,0000 0101,1111,1111,111127647地址范圍地址范圍：E000HFFFFH1110,0000,0000,0000 1111,1111,1111,1111 . . .返返 回回24單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用6.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展靜態(tài)靜態(tài)RAM（SRAM）：）：加電即可保存信息；加電即可保存信息；動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)R

17、AM（DRAM）：）：加電，不斷進(jìn)行周期性加電，不斷進(jìn)行周期性刷新（再生），才可保存信息。刷新（再生），才可保存信息。一、隨機(jī)存儲(chǔ)器概述一、隨機(jī)存儲(chǔ)器概述隨機(jī)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM（Random Access Memory），），可以進(jìn)行可以進(jìn)行讀讀、寫寫兩種操作，分為靜態(tài)（兩種操作，分為靜態(tài)（SRAM）和動(dòng)態(tài)（和動(dòng)態(tài)（DRAM）兩種。）兩種。25單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用二、典型隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片二、典型隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片6116(2KB)121110987654321131415161718192021222324GNDDDDAAAAAAAA21001234567345671098DDDDD

18、CSAOEWEAAVcc6116A10A0：地址線：地址線D7D0：數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)線 ：片選信號(hào)：片選信號(hào) ：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào) ：寫選通信號(hào)：寫選通信號(hào)CSOEWE266116工作方式工作方式寫入寫入讀出讀出禁止禁止未選中未選中狀態(tài)狀態(tài)0001CS101OE 011WE 數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù)讀出高阻高阻高阻高阻07DD27單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用三、線選法三、線選法RAM擴(kuò)展舉例擴(kuò)展舉例07A07D810AOEWECS07A07D810AOEWECS373LS74RDWR0 . 22 . 2P0PALE3 . 2P4 . 2P(1)6116)2(61162861

19、161尋址范圍：尋址范圍： 0001,0000,0000,0000 000 1,0111,1111,1111即：即：1000H17FFH61162尋址范圍：尋址范圍： 0000,1000,0000,0000 000 0,1111,1111,1111即：即：0800H0FFFH291、單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的三總線結(jié)構(gòu)；、單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的三總線結(jié)構(gòu)； 2、程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法。、程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法。存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)的地址譯碼、分配與計(jì)算。存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)的地址譯碼、分配與計(jì)算。306.5 存儲(chǔ)器綜合擴(kuò)展存儲(chǔ)器綜合擴(kuò)展6.5.1 同時(shí)擴(kuò)展同時(shí)擴(kuò)展ROM和和RAM07A07D812AOE0

20、7A07D812AOEWECS373LS74RDWR0 . 24 . 2P0PALE地地址址譯譯碼碼信信號(hào)號(hào)27646264地地址址譯譯碼碼信信號(hào)號(hào)PSENEA8031CE31如果采用線選法選擇芯片如果采用線選法選擇芯片2764（ROM）接P2.7 地址范圍：00，0000，0000，0000（0000H） 到 0 1，1111，1111，1111（1FFFH）6264（RAM）接P2.6地址范圍： 0 0，0000，0000，0000（0000H） 到 0 1，1111，1111，1111（1FFFH） 兩組地址可能重合，如何理解。兩組地址可能重合，如何理解。32如圖所示，如圖所示，8031

21、外同時(shí)擴(kuò)展外同時(shí)擴(kuò)展ROM和和RAM，請，請分別寫出兩片芯片的地址范圍？地址范圍是否分別寫出兩片芯片的地址范圍？地址范圍是否會(huì)重合？如何理解？會(huì)重合？如何理解？07A07D812AOECS07A07D812AOEWECS373LS74RDWR0 . 24 . 2P0PALE地址譯碼信號(hào)27646264地址譯碼信號(hào)PSENEA8031P2.7P2.6336.5.2 擴(kuò)展即可讀又可寫的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展即可讀又可寫的程序存儲(chǔ)器一般地，單片機(jī)系統(tǒng)是ROM、RAM并存。ROM只能運(yùn)行程序，不能修改程序；RAM可以修改程序，但又不能運(yùn)行程序。有些情況下，如單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)、程序仿真、實(shí)驗(yàn)需要，希望有既能運(yùn)行程

22、序，又能修改程序的存儲(chǔ)器，這就是所謂的既可讀又可寫的程序存儲(chǔ)器。將將RAM芯片經(jīng)過特殊連接實(shí)現(xiàn)芯片經(jīng)過特殊連接實(shí)現(xiàn)34PSENRD&OEOEWEWR812A812A07D07D07A07A3730P04 . 2P7 . 2PCE27646264開發(fā)開發(fā)應(yīng)用應(yīng)用CS35RAM的讀選通信號(hào)：&PSENRD開關(guān)扳“調(diào)試”2764（第一片）首地址0000H，存放監(jiān)控程序；6264（第二片）首地址8000H，存放用戶調(diào)試程序。系統(tǒng)啟動(dòng)，自動(dòng)進(jìn)入監(jiān)控程序，然后進(jìn)入用戶應(yīng)用程序調(diào)試。將開關(guān)扳“應(yīng)用”，6264首地址0000H（2764拔去），系統(tǒng)復(fù)位后，用戶應(yīng)用程序自動(dòng)執(zhí)行。366.6 MCS-51單片機(jī)存

23、儲(chǔ)器系統(tǒng)特點(diǎn)和使用單片機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)特點(diǎn)和使用6.6.1 MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)特點(diǎn)單片機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)特點(diǎn)程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器同時(shí)存在并截然分開，各有各的地址空間、存取指令、和控制信號(hào)；內(nèi)外存儲(chǔ)器同時(shí)存在，分為4個(gè)物理空間；存儲(chǔ)器地址空間重疊和連續(xù)程序存儲(chǔ)器：內(nèi)外連續(xù)編址形成完整地址空間（最大64K）。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：內(nèi)外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開各自編址，都從0單元開始。37三個(gè)邏輯存儲(chǔ)空間三個(gè)邏輯存儲(chǔ)空間：片內(nèi)外統(tǒng)一編址的64K字節(jié)程序存儲(chǔ)器空間；256字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間；64K字節(jié)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器內(nèi)部外部指令指令MOV選通選通指令指令WR,RDMOVX

24、1EAMOVC 指指令令0EAPSENMOVC 選選通通指指令令386.6.2 MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器的使用單片機(jī)存儲(chǔ)器的使用存儲(chǔ)空間的區(qū)分存儲(chǔ)空間的區(qū)分內(nèi)部RAM和內(nèi)部ROM的區(qū)分：內(nèi)部RAM訪問用MOV指令；內(nèi)部ROM訪問用MOVC指令。外部RAM和外部ROM的區(qū)分：外部RAM訪問用MOVX指令；外部ROM訪問用MOVC指令。內(nèi)部RAM和外部RAM的前256個(gè)單元重疊內(nèi)部RAM訪問用MOV指令；外部RAM訪問用MOVX指令。39內(nèi)外程序存儲(chǔ)器的銜接內(nèi)外程序存儲(chǔ)器的銜接ROM內(nèi)部內(nèi)部ROM外部外部FFFH0H0000H1000FFFH0FFFFH01EA 0EA 401234CSCSCSC

25、S138LS74CBA4 . 2P3 . 2P2 . 2P1 . 2P0 . 2P1k 8位存儲(chǔ)器位存儲(chǔ)器片片4：0,0000,0000,0000 0,0011,1111,1111即即0000H01FFH片片3：0,0100,0000,0000 0,0111,1111,1111即即0400H07FFH片片2：0,1000,0000,0000 0,1011,1111,1111即即0800H0BFFH片片1：0,1100,0000,0000 0,1111,1111,1111即即0C00H0FFFH41說明下圖各存儲(chǔ)器地址范圍說明下圖各存儲(chǔ)器地址范圍CBA321EEECBA321EEE7654321

26、0CEOECEOECEOE)1(2732)2(2732)3(2732WEOE)1(4118OE)2(4118WERDWRCSCS6 . 25 . 24 . 2PPP765432107 . 2P2 . 2P3 . 2PV5138LS74138LS74PSEN422732：4k 8位位EPROM，12根地址線根地址線2732（1）：0000，0000，0000，00000000，1111，1111，1111即0000H0FFFH2732（2）：0001，0000，0000，00000001，1111，1111，1111即1000H1FFFH2732（3）：0010，0000，0000，000000

27、10，1111，1111，1111即2000H2FFFH434118：1k 8位位EPROM，10根地址線根地址線4118（1）：0100，0100，0000，00000110，0111，1111，1111即4400H47FFH4118（2）：0100，0000，0000，00000110，0011，1111，1111即4000H43FFH446.7 I/O 擴(kuò)擴(kuò) 展展6.7.1 I/O口擴(kuò)展概述口擴(kuò)展概述 1MCS-51單片機(jī)單片機(jī)I/O口擴(kuò)展性能口擴(kuò)展性能 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的I/O口擴(kuò)展方法與單片機(jī)的I/O口擴(kuò)展性能有關(guān)。 (1) 在MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,擴(kuò)展的I/O口采取與數(shù)據(jù)存

28、儲(chǔ)器相同的尋址方法。所有擴(kuò)展的I/O口或通過擴(kuò)展I/O口連接的外圍設(shè)備均與片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址。任何一個(gè)擴(kuò)展I/O口，根據(jù)地址線的選擇方式不同，占用一個(gè)片外RAM地址，而與外部程序存儲(chǔ)器無關(guān)。45 (2) 利用串行口的移位寄存器工作方式(方式0)，也可擴(kuò)展I/O口，這時(shí)所擴(kuò)展的I/O口不占用片外RAM地址。 (3) 擴(kuò)展 I/O口的硬件相依性。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，I/O口的擴(kuò)展不是目的，而是為外部通道及設(shè)備提供一個(gè)輸入、輸出通道。因此，I/O口的擴(kuò)展總是為了實(shí)現(xiàn)某一測控及管理功能而進(jìn)行的。例如連接鍵盤、顯示器、驅(qū)動(dòng)開關(guān)控制、開關(guān)量監(jiān)測等。這樣，在I/O口擴(kuò)展時(shí)，必須考慮與之相連的外部硬件電路

29、特性，如驅(qū)動(dòng)功率、電平、干擾抑制及隔離等。 (4) 擴(kuò)展I/O口的軟件相依性。根據(jù)選用不同的I/O口擴(kuò)展芯片或外部設(shè)備時(shí)，擴(kuò)展I/O口的操作方式不同，因而應(yīng)用程序應(yīng)有不同，如入口地址、初始化狀態(tài)設(shè)置、工作方式選擇等。46 2I/O口擴(kuò)展用芯片口擴(kuò)展用芯片 MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中I/O口擴(kuò)展用芯片主要有通用I/O口芯片和TTL、CMOS鎖存器、緩沖器電路芯片兩大類。 通用I/O口芯片選用Intel公司的芯片，其接口最為簡捷可靠，如8255、8155等。 采用TTL或CMOS鎖存器、三態(tài)門電路作為I/O擴(kuò)展芯片，也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中經(jīng)常采用的方法。這些I/O口擴(kuò)展用芯片具有體積小、成本低、配

30、置靈活的特點(diǎn)。一般在擴(kuò)展8位輸入或輸出口時(shí)十分方便。可以作為I/O擴(kuò)展的TTL芯片有74LS373、74LS277、74LS244、74LS273、74LS367等。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)芯片特點(diǎn)及輸入、輸出量的特征，應(yīng)選擇合適的擴(kuò)展芯片。47 3I/O口擴(kuò)展方法口擴(kuò)展方法 根據(jù)擴(kuò)展并行I/O口時(shí)數(shù)據(jù)線的連接方式，I/O口擴(kuò)展可分為總線擴(kuò)展方法、串行口擴(kuò)展方法和I/O口擴(kuò)展方法。 (1) 總線擴(kuò)展方法。擴(kuò)展的并行I/O芯片，其并行數(shù)據(jù)輸入線取自MCS-51單片機(jī)的P0口。這種擴(kuò)展方法只分時(shí)占用P0口，并不影響P0口與其它擴(kuò)展芯片的連接操作，不會(huì)造成單片機(jī)硬件的額外開銷。因此，在MCS-51單片機(jī)應(yīng)

31、用系統(tǒng)的I/O擴(kuò)展中廣泛采用這種擴(kuò)展方法。48 (2) 串行口擴(kuò)展方法。這是MCS-51單片機(jī)串行口在方式0工作狀態(tài)下所提供的I/O口擴(kuò)展功能。串行口方式0為移位寄存器工作方式，因此接上串入并出的移位寄存器可以擴(kuò)展并行輸出口，而接上并入串出的移位寄存器則可擴(kuò)展并行輸入口。這種擴(kuò)展方法只占用串行口，而且通過移位寄存器的級(jí)聯(lián)方法可以擴(kuò)展多數(shù)量的并行I/O口。對(duì)于不使用串行口的應(yīng)用系統(tǒng)，可使用這種方法。但由于數(shù)據(jù)的輸入輸出采用串行移位的方法，傳輸速度較慢。49 (3) 通過單片機(jī)片內(nèi)I/O口的擴(kuò)展方法。這種擴(kuò)展方法的特征是擴(kuò)展芯片的輸入輸出數(shù)據(jù)線不通過P0口，而是通過其它片內(nèi)I/O口。即擴(kuò)展片外I/

32、O口的同時(shí)也占用片內(nèi)I/O口，所以使用較少，但在MCS-51單片機(jī)擴(kuò)展8243時(shí)，為了模擬8243的操作時(shí)序，不得不使用這種方法。506.7.2 簡單簡單I/O接口擴(kuò)展接口擴(kuò)展 在MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，采用TTL或CMOS鎖存器、三態(tài)門芯片，通過P0口可以擴(kuò)展各種類型的簡單輸入/輸出口。P0口是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線口，通過P0口擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口只能分時(shí)使用，故輸出時(shí)接口應(yīng)有鎖存功能；輸入時(shí)，視數(shù)據(jù)是常態(tài)還是暫態(tài)的不同，接口應(yīng)能三態(tài)緩沖，或鎖存選通。 不論是鎖存器，還是三態(tài)門芯片，都只具有數(shù)據(jù)線和鎖存允許及輸出允許控制線，而無地址線和片選信號(hào)線。而擴(kuò)展一個(gè)I/O口，相當(dāng)于一個(gè)片外存儲(chǔ)單元

33、。CPU對(duì)I/O口的訪問，要以確定的地址，用MOVX指令來進(jìn)行。511用鎖存器擴(kuò)展輸出口用鎖存器擴(kuò)展輸出口圖4.31 用74LS377擴(kuò)展輸出口 52 74LS377是帶有輸出允許控制端的8D鎖存器，有8個(gè)輸入端(1D8D)，8個(gè)輸出端(1Q8Q)，1個(gè)時(shí)鐘控制端CLK，1個(gè)鎖存允許端E。當(dāng)E=0時(shí)，CLK的上升沿將8位D輸入端的數(shù)據(jù)打入鎖存器，這時(shí)鎖存器將保持D端輸入的8位數(shù)據(jù)。在圖中CLK與WR相連，作為寫(輸出)控制端；E與單片機(jī)的地址選擇線P2.7相連，作為尋址端。如此連接的輸出口地址是P2.7=0的任何16位地址。7FFFH可作為該口地址。對(duì)該口的輸出操作如下：MOV DPTR，#7

34、FFFH ；使DPTR指向74LS377輸出口MOV A，#data ；輸出的數(shù)據(jù)要通過累加器A傳送MOVX DPTR，A ；向74LS377擴(kuò)展口輸出數(shù)據(jù)532用鎖存器擴(kuò)展輸入口用鎖存器擴(kuò)展輸入口圖4.32 用74LS373擴(kuò)展輸入口 54中斷系統(tǒng)初始化程序：PINT： SETB IT0 ；外部中斷0選擇為下降沿觸發(fā)方式 SETB EA ；開系統(tǒng)中斷 MOV R0，#50H ；R0作地址指針，指向數(shù)據(jù)區(qū)首址 SETB EX0 ；外部中斷0中斷允許 中斷服務(wù)程序： ORG 0003HPINT0：AJMP INT0 INT0： MOV DPTR，#0BFFFH ；使DPTR指向74LS373擴(kuò)展

35、輸入口 MOVX A，DPTR ；從74LS373擴(kuò)展輸入口輸入數(shù)據(jù) MOV R0，A ；輸入數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)區(qū) INC R0 RETI553用三態(tài)門擴(kuò)展輸入口用三態(tài)門擴(kuò)展輸入口圖4.33 用74LS244擴(kuò)展輸入口 564擴(kuò)展多個(gè)輸入、輸出口舉例擴(kuò)展多個(gè)輸入、輸出口舉例 圖圖4.34 擴(kuò)展多個(gè)輸入口和輸出口的連接擴(kuò)展多個(gè)輸入口和輸出口的連接 576.7.3 8255可編程并行接口擴(kuò)展可編程并行接口擴(kuò)展 所謂可編程的接口芯片是指其功能可由單片機(jī)的指令來加以改變，通過編程，可以使接口芯片執(zhí)行不同的接口功能。 8255A是Intel公司為單片機(jī)配套的通用可編程并行接口芯片， 8255A接口芯片有3個(gè)8位

36、并行輸入/輸出端口，可利用編程方法設(shè)置3個(gè)端口是作為輸入端口還是作為輸出端口。 6.7.3.1 Intel 8255A的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能 Intel 8255A是一個(gè)40引腳雙列直插的芯片，其引腳如圖6-9 所示。 1、8255A的引腳 1)、與單片機(jī)相連的引腳 D7D0：數(shù)據(jù)線，雙向、三態(tài)。 RD：讀信號(hào)，輸入、低電平有效。 WR：寫信號(hào)，輸入、低電平有效信號(hào)。 CS：片選信號(hào)，輸入、低電平有效。 A1、A0：地址線，輸出。 A1、A0與8255內(nèi)部寄存器的關(guān)系如表6-3所示。圖6-9 8255A引腳 58592)、與外設(shè)相連的引腳 PA7PA0：A端口數(shù)據(jù)信號(hào)引腳 PB7PB0：B端

37、口數(shù)據(jù)信號(hào)引腳。 PC7PC0：C端口數(shù)據(jù)信號(hào)引腳。3)、其它引腳 RESET：復(fù)位信號(hào)，輸入、高電平有效。 VCC、GND：電源+5V和接地引腳。2、8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-10所示。它包括四個(gè)部分： 數(shù)據(jù)總線緩沖器； 讀寫控制邏輯； A組控制； B組控制。 端口A和端口C的高4位（PC7PC4）構(gòu)成A組，由A組控制部件來對(duì)它進(jìn)行控制； 端口B和端口C的低4位（PC3PC0）構(gòu)成B組，由B組控制部件對(duì)它進(jìn)行控制。60圖6-10 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)616.7.3.2 Intel 8255A的控制字的控制字 8255A是可編程接口芯片，要使825

38、5A工作，必須把工作命令控制字寫入8255A的控制字寄存器。8255A共有兩種控制字: -工作方式選擇控制字； -對(duì)端口C置位/復(fù)位控制字。 1、方式選擇控制字 8255A的選擇工作方式的控制字格式和各位的含義如圖6-11所示。小結(jié): (1)、端口A可以工作于方式0、方式1、方式2共三種工作方 式，可以作為輸入端口或輸出端口； (2)、端口B可以工作于方式0、方式1兩種工作方式，可以作 為輸入端口或輸出端口； (3)、端口C分成高4位(PC7PC4)和低4位(PC3PC0)，可 分別設(shè)置成輸入端口或輸出端口；端口C的高4位與端 口A配合組成A組，端口C的低4位與端口B配合組成B組 (4)、D7

39、1表明是設(shè)定方式選擇控制字。 62圖6-11 8255A的方式選擇控制字63例6.5: 設(shè)8255A的控制字寄存器端口地址為3003H，使端口A、端口B都工作于方式0，端口A、端口B、端口C都作為輸入端口，則控制字為10011011B，設(shè)置8255A控制字的程序段如下： MOV DPTR ,#3003H MOV A ,#9BH MOVX DPTR,A2、端口C按位置位/復(fù)位控制字 端口C可以按位進(jìn)行置位/復(fù)位操作，也就是使端口C的各位分別設(shè)置為1或0?？刂谱值母袷饺鐖D6-12所示。 控制字中，D70（特征位），表示是端口C按位置位/復(fù)位控制字。D3、D2、D1選擇端口C要進(jìn)行置位/復(fù)位操作的位

40、。 64圖6-12端口C按位置位/復(fù)位控制字65v控制字中，D70（特征位），表示是端口C按位置位/復(fù)位控制字。D3、D2、D1選擇端口C要進(jìn)行置位/復(fù)位操作的位。 v【例6-6】 設(shè)8255A的控制字寄存器的端口地址為3003H，要設(shè)置PC31，則按位置位/復(fù)位控制字為00000111B，設(shè)置8255A置位/復(fù)位控制字的程序段如下所示。vMOV DPTR ,#3003HvMOV A ,#07HvMOVX DPTR ,A666.7.3.3 Intel 8255A的工作方式的工作方式 1、方式、方式0 方式0也被稱為基本輸入/輸出工作方式，不需要應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)。端口A、端口B和端口C的高4位及低4

41、位都可以作為輸入或輸出端口。 2、方式、方式1 方式1是一種選通輸入/輸出方式，也稱為應(yīng)答方式。在這種工作方式下，端口A和端口B作為輸入或輸出數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)端口。端口C的某些位作為聯(lián)絡(luò)信號(hào)，配合端口A和端口B工作。端口C聯(lián)絡(luò)信號(hào)如表6-4所示。 3、方式、方式2 方式2也被稱為雙向選通輸入/輸出方式，只有端口A可以工作于這種方式。在這種方式下，利用端口A既可以進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。輸入或輸出的數(shù)據(jù)都被鎖存。端口B仍可獨(dú)立工作于方式0或方式1。8255A工作于方式2時(shí)，端口C的PC3PC7作為方式2的控制和狀態(tài)信息，端口C聯(lián)絡(luò)信號(hào)如表6-4所示。67686.7.3.4 8255A可編程并

42、行接口擴(kuò)展應(yīng)用實(shí)例可編程并行接口擴(kuò)展應(yīng)用實(shí)例v8255A在使用前必須進(jìn)行初始化，8255A初始化編程基本包括兩個(gè)步驟:首先根據(jù)問題要求寫出方式選擇控制字，然后編寫初始化程序，把方式選擇控制字寫入控制字寄存器。v【例6-7】 如圖6-13所示，在8255的B口接有8個(gè)按鍵，A口接有8個(gè)發(fā)光二極管，按下某一按鍵，相應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光，試設(shè)計(jì)程序完成這一功能。69圖6-13 8255的B口接按鍵，A口接發(fā)光二極管解解：根據(jù)電路圖6-13所示，可確定8255A的端口地址為：0001H0003H。70參考程序如下：參考程序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0200H MAIN: M

43、OV DPTR，#0003H ；指向8255的控制口 MOV A，#83H MOVX DPTR, A ;向控制口寫控制字，A口輸出，B口輸入 MOV DPTR，#0001H ；指向8255的B口 LOOP: MOVX A, DPTR ；檢測按鍵，將按鍵狀態(tài)讀入A累加器 MOV DPTR，#0000H ；指向8255的A口 MOVX DPTR, A ；驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光 SJMP LOOP ；循環(huán) END71圖圖4.23 8255的擴(kuò)展連接圖的擴(kuò)展連接圖 28031與與8255的接口方法的接口方法72 例例 試對(duì)圖4.23中的8255A編程，使其各口工作于方式0，A口作輸入，B口作輸出，C口高4位作輸出，C口的低4位作輸入。 由方式選擇控制字的格式與 定義可確定出滿足要求的方式控制字應(yīng)為91H(10010001B)。對(duì)8255A編寫程序?qū)?1H寫入它的控制寄存器，初始化程序?yàn)镸OV DPTR，#FF7FH ；DPTR作地址指針，指向控制口MOV A，91H MOVX DPTR，A 因?yàn)閳D4.23擴(kuò)展電路未使用高位地址線，所以端口地址也可使用8位。73 例例 試按圖4.23擴(kuò)展電路，寫出自8255A的B口輸出單片機(jī)中R7內(nèi)容與自8255的A口輸入數(shù)據(jù)到單片機(jī)R3的程序。 使用8位地址，8255A的A、B、C口及控制口地址分別為7CH、7DH、