單片機并行接口擴展

單片機并行接口擴展第一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日第八章并行接口擴展但在有些應用中，片內(nèi)的這些硬件電路還不夠用，需要在單片機外增加新的電路（芯片），也就是所謂的擴展。單片機內(nèi)部的硬件電路已基本上構(gòu)成具有基本形式的微機系統(tǒng)，可以滿足許多控制場合的需要。這些電路包括定時器、中斷、串行接口、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器、外部程序存儲器等。例如，對于MP3來講，由于需要存儲大量的歌曲，僅僅使用128字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器是不夠用的，就需要在外部擴展數(shù)據(jù)存儲器。本章安排：

§8-1MCS-51單片機最小應用系統(tǒng)

§8-2MCS-51單片機的外部擴展性能

§8-3外部存儲器的擴展

§8-4并行I/O口的擴展第二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.1MCS-51單片機最小應用系統(tǒng)§8.1MCS-51單片機最小應用系統(tǒng)2.89S51單片機最小系統(tǒng)需要的外部電路:時鐘電路復位電路第三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.1MCS-51單片機最小應用系統(tǒng)第四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.1MCS-51單片機最小應用系統(tǒng)第五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日3.關于復位電路兩種復位電路上電復位按鍵復位復位電路在RESET引腳上產(chǎn)生10mS以上的高電平。復位電路目的PC指針指向程序存儲器的0000H單元SFR全部置固定的初始值SP07HP0FFHP1FFHP2FFHP3FFH其它00H8.1MCS-51單片機最小應用系統(tǒng)第六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日振蕩周期，大小由外接晶體決定。如外接晶體為12MHz,則振蕩頻率（fosc）為12MHz,振蕩周期約為83.3ns外接晶體及電容內(nèi)部振蕩電路內(nèi)部時鐘分頻電路狀態(tài)周期，由fosc二分頻獲得。如focs為12MHz,則狀態(tài)周期頻率為6MHz.振蕩周期約為167nsALE,地址鎖存信號由fosc六分頻得到。如focs為12MHz,則ALE腳輸出脈沖頻率為2MHz.脈沖周期為500ns機器周期，由fosc十二分頻獲得。如focs為12MHz,則機器周期頻率為1MHz.機器周期為1us4.關于時鐘電路8.1MCS-51單片機最小應用系統(tǒng)第七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日fosc兩個振蕩周期構(gòu)成一個狀態(tài)周期；六個狀態(tài)周期構(gòu)成一個機器周期。8.1MCS-51單片機最小應用系統(tǒng)第八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.2MCS-51單片機的外部擴展性能8.2MCS-51單片機的外部擴展性能第九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.2MCS-51單片機的外部擴展性能§8.2.1MCS-51單片機的外部并行總線第十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.2MCS-51單片機的外部擴展性能寫時序MOVA,#4FHMOVDPTR,#300DHMOVX@DPTR,A0DH30H4FH啟動寫操作結(jié)束寫操作寫入時間t指令-端口-時序第十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.2MCS-51單片機的外部擴展性能讀時序已知300DH單元內(nèi)數(shù)據(jù)為3FHMOVDPTR,#300DHMOVXA,@DPTR0DH30H外部RAM輸出300DH單元數(shù)據(jù)停止輸出數(shù)據(jù)指令-端口-時序第十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8D鎖存器74HC373§8.2.2地址鎖存(P0口地址數(shù)據(jù)復用信號的分離)8.2MCS-51單片機的外部擴展性能LE信號為高，輸入隨輸出變化；LE信號為低，輸出保持不變。什么是D鎖發(fā)器?第十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.2MCS-51單片機的外部擴展性能第十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日外部總線寫時序8.2MCS-51單片機的外部擴展性能第十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日§8.2.3擴展并行接口的片選方法（尋址方式）8.2MCS-51單片機的外部擴展性能62648KbyteA[12:0]62648KbyteA[12:0]62648KbyteA[12:0]62648KbyteA[12:0]/WR/RDA[15:0]D[7:0]/CS/CS/CS/CSIIIIIIIV第十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.2MCS-51單片機的外部擴展性能一線選法尋址直接將未使用的高位地址線連到芯片的片選信號上。該方法具有電路簡單的特點，僅適合簡單系統(tǒng)的擴展。A[15]/CS-IA[14]/CS-IIA[13]/CS-IIIA[12:0]芯片尋址空間片選地址011xI6000H-7FFFH6000H101xIIA000H-BFFFHA000H110xIIIC000H-DFFFHC000H在編排片選地址時,將未參與片選的地址線賦0。選擇芯片選擇單元第十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日二譯碼法8.2MCS-51單片機的外部擴展性能將未使用的高位地址進行譯碼，以其譯碼輸出作為擴展芯片的片選信號片的片選信號上。該方法是最常用的尋址方法，能有效地利用存儲空間，適用于大容量、多芯片系統(tǒng)的擴展。譯碼器？3-8譯碼器74HC138第十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日74HC138真值表：8.2MCS-51單片機的外部擴展性能第十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.2MCS-51單片機的外部擴展性能CBA 芯片 片選地址 尋址空間111 /CS-IVE000H (E000H-FFFF)110 /CS-IIIC000H (C000H-DFFF)101 /CS-IIA000H (A000H-BFFF)100 /CS-I8000H (8000H-9FFF)/CS-I/CS-II/CS-III/CS-IV第二十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.3外部存儲器的擴展§8.3.1存儲器分類靜態(tài)隨機存儲器SRAM，可寫可讀，掉電數(shù)據(jù)丟失6116,6264,62256…動態(tài)隨機存儲器DRAM，可寫可讀，需要動態(tài)刷新，掉電數(shù)據(jù)丟失掩膜只讀存儲器ROM，數(shù)據(jù)由半導體工廠寫入,定制一次可編程只讀存儲器OTP，只允許寫入一次可擦除可編程只讀存儲器EPROM，可寫入，需要紫外線擦除2716，2732，2764，27256…電可擦除可編程只讀存儲器EEPROM，可寫入，可擦除2816,2817,2864…閃存FLASHROM，可寫入，可擦除AT29C010,SST39F080，SST39F016第二十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.3外部存儲器的擴展隨機存儲器RAMRandomAccessMemory只讀存儲器ROMReadOnlyMemory靜態(tài)隨機存儲器SRAMStaticRAM動態(tài)隨機存儲器DRAMDynamicRAMEPROMErasableProgrammableROMEEROMElectricallyErasableProgrammableROM閃速存儲器FlashROM表:存儲器常用術(shù)語第二十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.3外部存儲器的擴展§8.3.2外部數(shù)據(jù)存儲器的擴展一.SRAM芯片6264只要保持芯片通電,存儲的內(nèi)容就永久保持斷電，存儲的內(nèi)容丟失存儲容量8KByte13根地址線，A[12：0]尋址空間0000H-1FFFH8位數(shù)據(jù)線，D[7：0]4根控制線/CS1：片選信號1CS2:片選信號2/WE：寫信號/OE：讀信號第二十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日二.擴展6264的電路連接8.3外部存儲器的擴展第二十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.3外部存儲器的擴展線選法C000H-DFFFHA000H-BFFFH第二十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.3外部存儲器的擴展片選地址:Y0:0000HY1:2000HY2:4000HY3:6000HY4:8000HY5:A000HY6:C000HY7:E000H譯碼法0000H-1FFFH2000H-3FFFH第二十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日§8.3.3外部程序存儲器的擴展8.3外部存儲器的擴展一.EPROM芯片2725615根地址線，A[14：0]尋址空間0000H-7FFFH8位數(shù)據(jù)線，D[7：0]2根控制線/CE：片選信號/OE：讀信號需要專用編程器燒寫程序;程序擦除需要專用紫外線燈照射;掉電數(shù)據(jù)不會丟失;單片機只能對EPROM進行讀操作;存儲容量32KByte.第二十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日二.擴展27256的電路連接8.3外部存儲器的擴展第二十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.3外部存儲器的擴展§8.3.4存儲器小結(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器00H-FFHMOV指令外部數(shù)據(jù)存儲器0000H-FFFFHMOVX指令用/WR、/RD選通內(nèi)部程序存儲器0000H-FFFFHMOVC指令/EA接高電平外部程序存儲器0000H-FFFFHMOVC指令/EA接低電平用/PSEN選通第二十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.4并行I/O口的擴展8.4并行I/O口的擴展對于功能復用引腳，一旦用作第二功能，該引腳就不能再用做第一功能。第三十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.4并行I/O口的擴展§8.4.1簡單并行I/O口擴展第三十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.4并行I/O口的擴展口地址口地址第三十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.4并行I/O口的擴展74HC02引腳圖、邏輯圖、真值表第三十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日74HC32引腳圖、邏輯圖、真值表8.4并行I/O口的擴展第三十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.4并行I/O口的擴展§8.4.2可編程I/O口的擴展常用可編程外圍擴展芯片：型號名稱說明8155可編程RAM/IO擴展接口22個I/O口,256B的SRAM，14位定時器/計數(shù)器8255可編程外圍并行接口24個I/O口8251可編程串行通訊接口擴展異步串行接口8253可編程定時/計數(shù)器擴展定時器8279可編程鍵盤/顯示接口擴展鍵盤和顯示接口第三十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日1.8155內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳8.4并行I/O口的擴展第三十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日AD7~AD0：地址數(shù)據(jù)線（地址數(shù)據(jù)復用）/CE：片選信號，低電平選中/WR：寫信號，低電平有效/RD：讀信號，低電平有效ALE：地址鎖存信號IO/M：IO接口與SRAM選擇信號 1選擇IO接口，0選擇SRAMPA7~PA0：端口APB7~PB0：端口BPC5~PC0：端口CRESET：復位信號VCC：電源+5VVSS：地8.4并行I/O口的擴展第三十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.4并行I/O口的擴展2.8155與MCS-51單片機的連接第三十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.4并行I/O口的擴展3.8155芯片內(nèi)SRAM的使用(前提為片選按照前頁的電路連接)256字節(jié)片內(nèi)SRAM端口地址：/CE腳接/Y5,高3位參與譯碼的地址為101；IO/M接A8，應該為低電平；因此,片選地址為101x_xxx0_xxxx_xxxxB,A000H；前提為片選按照前頁的電路連接?？蓪ぶ房臻g256字節(jié)：101x_xxx0_0000_0000B~~~101x_xxx0_1111_1111BA000H~A0FFH前提為片選按照前頁的電路連接。例5.1將立即數(shù)32H存入8155中SRAM的第5FH單元中。MOVDPTR，----- ；★字節(jié)地址？MOVA，#32HMOVX@DPTR，A第三十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.4并行I/O口的擴展4.8155芯片內(nèi)IO口的使用（前提為電路按照前頁的電路連接）端口地址/CE接/Y5，因此高3位參與譯碼的地址為101；IO/M接A8，應該為高電平；因此片選地址為101x_xxx1_xxxx_xxxxB,A100H，可尋址空間256字節(jié)：A100H~A1FFH實際使用空間A100H~A105H，分別對應6個寄存器如下表所示。AD7~AD0寄存器口地址A7A6A5A4A3A2A1A0xxxxx000命令寄存器A100H：101x_xxx1_xxxx_x000xxxxx001A口（PA7~PA0）A101H：101x_xxx1_xxxx_x001xxxxx010B口（PB7~PB0）A102H：101x_xxx1_xxxx_x010xxxxx011C口（PC5~PC0）A103H：101x_xxx1_xxxx_x011xxxxx100定時器低8位---xxxxx101定時器高6位---如何確定口地址？第四十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.4并行I/O口的擴展命令寄存器定義：TM2TM1IEBIEAC2C1BAD7D0A：定義PA口方向，0定義PA口輸入，1定義PA口輸出；B：定義PB口方向，0定義PB口輸入，1定義PB口輸出；C2C1：定義PC口方向，00定義PC口輸入，11定義PC口輸出， 01和10定義PC口為其它功能。第四十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.4并行I/O口的擴展A口寄存器與引腳對應關系PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0D7D0B口寄存器與引腳對應關系PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0D7D0C口寄存器與引腳對應關系------PC5PC4PC3PC2PC1PC0D7D0第四十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日8.4并行I/O口的擴展例5.2假定選擇8155的PA口為輸出口，PB口為輸入口，PC口為輸出口，電路連接如下圖所示。（1）寫出命令寄存器、PA口、PB口、PC口的口地址；（2）寫出命令寄存器的命令字及初始化子程序；（3）編寫子程序，將立即數(shù)53H輸出到PA口，立即數(shù)2CH輸出到PC口，將PB口的狀態(tài)讀入并存放到外部數(shù)據(jù)存儲器的E000H單元中。第四十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日（2）命令字為0000_1101B,PA口輸出,PB口輸入，PC口輸出 ;子程序1：8155初始化程序 ;占用資源：AINIT8155:MOVDPTR,#0F000H;指針指向8155命令寄存器 MOVA,#0DH;命令字 MOVX @DPTR,A;初始化命令寄存器 RET8.4并行I/O口的擴展（1）F000H，F(xiàn)001H，F(xiàn)002H，F(xiàn)003H命令寄存器：1111_xxxx_xxxx_x000BPA口：1111_xxxx_xxxx_x001BPB口：1111_xxxx_xxxx_x010BPC口：1111_xxxx_xxxx_x011B第四十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期日（3）8155OPR: MOVDPTR，#F001H；指針指向PA口 MOVA，#53H MOVX@DPTR,A