第六章CS51單片機系統(tǒng)擴展

第1頁第六章CS-51單片機系統(tǒng)擴展

片內的資源如不滿足需要，需外擴存儲器和I/O功能部件。系統(tǒng)擴展主要內容有：（1）外部存儲器的擴展（外部RAM、ROM）（2）I/O接口部件的擴展。第2頁6.1MCS-51單片機的最小系統(tǒng)6.1.18051/8751的最小系統(tǒng)XTAL1

XTAL2

8751

P0P1P2P3

8051

RESET

EA

GND

+5V

+5V8

8

88

6.1.28031最小應用系統(tǒng)6.2存儲器擴展6.2.1存儲器擴展概述MCS-51單片機外部存儲器結構：哈佛結構。

MCS-51RAM和ROM的最大擴展空間各為64KB。系統(tǒng)擴展首先要構造系統(tǒng)總線。按功能把系統(tǒng)總線分成三組：1.地址總線2.數據總線3.控制總線與總線有關的基本概念系統(tǒng)總線：是連接計算機各部件的一組公共信號線，MCS51的系統(tǒng)總線可分為地址總線、數據總線和控制總線。地址總線：它用來傳輸單片機所發(fā)出的地址信號，以便進行存儲單元和I/O口的選擇。地址總線的數目決定可直接訪問的存儲單元及I/O口的數目。數據總線：單片機與存儲單元及I/O口之間傳輸數據信號。控制總線：是一組控制信號線，包括單片機發(fā)出的也包括從外部存儲單元或I/O口發(fā)送給單片機的。構造系統(tǒng)總線地址鎖存器74LS373存儲器擴展的讀寫控制RAM芯片：讀寫控制引腳OE和WE，與MCS51的RD和WR引腳相連。EPROM芯片：只有讀出引腳OE，與MCS51的PSEN引腳相連。常用EPROM芯片介紹典型芯片是27系列產品，如：2764

（8KB*8）27128（16KB*8）27256（32KB*8）27512（64KB*8）27后面的數字表示其位存儲容量6.2.2程序存儲器擴展存儲器擴展方法擴展存儲器即分配地址空間給每個芯片，注意要避免地址和數據的沖突芯片的片選端口為避免數據的沖突提供了方便，如何通過MCS51的地址線產生片選信號是避免地址沖突的有效途徑。片選控制線選法適用于系統(tǒng)芯片數目較少利用高端地址線（未用到的地址線）直接作為外擴芯片的片選線，線路簡單地址空間有重疊，即同一存儲空間可能對應多個地址譯碼選通法適用于多片存儲器擴展高端地址線經譯碼器譯碼后作為存儲器片選線，線路需加譯碼器芯片地址空間連線，存儲芯片空間對應地址唯一芯片譯碼選通法的分類全譯碼方式：所有片選地址線（高端地址線）全部參加譯碼；部分譯碼方式：片選地址線（高端地址線）部分參加譯碼，剩下部分懸空；鎖存器的應用74LS138譯碼器芯片應用EPROM2764的相關總線介紹一．單片程序存儲器的擴展P2.6P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P2.7P2.5P0.0ALEVcc8031PSENEAVss+5VA12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D5D4D3D2D1D0OED6CEGNDVff+5V8D7D6D5D4D3D2D1DGOE8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1QVcc74LS373其8個重疊的地址范圍為如下：0000000000000000~0001111111111111，即0000H~1FFFH；0010000000000000~0011111111111111，即2000H~3FFFH；0100000000000000~0101111111111111，即4000H~5FFFH；0110000000000000~0111111111111111，即6000H~7FFFH；1000000000000000~1001111111111111，即8000H~9FFFH；1010000000000000~1011111111111111，即A000H~BFFFH；1100000000000000~1101111111111111，即C000H~DFFFH；1110000000000000~1111111111111111，即E000H~FFFFH。第18頁二．多片程序存儲器的擴展P2.6P2.5P2.4～P2.0ALE8031PSENEAGP2.774LS373OEA0～A7A8～A12CED0～D7OE2764(1)A0～A7A8～A12CE2764(2)D0～D7OEP0588885885線選法其兩片的地址空間分別為：第一片：00000000000000000~0001111111111111，即0000H~1FFFH；00100000000000000~0011111111111111，即2000H~3FFFH；01000000000000000~0101111111111111，即4000H~5FFFH；01100000000000000~0111111111111111，即6000H~7FFFH；第二片：10000000000000000~1001111111111111，即8000H~9FFFH；10100000000000000~1011111111111111，即A000H~BFFFH；11000000000000000~1101111111111111，即C000H~DFFFH；11100000000000000~1111111111111111，即E000H~FFFFH。P2.6P2.5P2.4～P2.0ALE8031PSENEAGP2.774LS373OEA0～A7A8～A12CED0～D7OE2764(1)A0～A7A8～A12CE2764(2)OEP0588885885CBAD0～D7GG1G2AG2BY3Y2Y1Y08D0～D7OE2764(3)A0～A7A8～A12CE8D0～D7OECEA8～A12A0～A72764(4)8585Vcc74LS138全譯碼法第21頁由于采用全譯碼，每片2764的地址空間都是唯一的。它們分別是：00000000000000000~0001111111111111，即0000H~1FFFH；00100000000000000~0011111111111111，即2000H~3FFFH；01000000000000000~0101111111111111，即4000H~5FFFH；01100000000000000~0111111111111111，即6000H~7FFFH。P2.6P2.5P2.4~P2.0ALE8051RDEAGP2.774LS373OEA0~A7A8~A12CE1D0~D7OE6264(1)A0~A7A8~A12CE16264(2)D0~D7OEP058885885WRWEWE88CE2CE2P2.7為低電平0，兩片6264芯片的地址空間為：第一片：01000000000000000~0101111111111111，即4000H~5FFFH；第二片：00100000000000000~0011111111111111，即2000H~3FFFH；P2.7為高電平1，兩片6264芯片的地址空間為：第一片：11000000000000000~1101111111111111，即C000H~DFFFH；第二片：10100000000000000~1011111111111111，即A000H~BFFFH；6.2.3數據存儲器擴展6.3輸入/輸出口擴展6.3.1簡單I/O口擴展簡單I/O口的擴展主要由74系列的電路進行擴展；在許多情況下，有些開關量或并行數據需直接輸出或輸入。經常用8位鎖存器和三態(tài)驅動門等進行擴展。（74LS373,74LS244）P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.08051WRD0D1D2D3D4D5D6D7GOEQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q774LS373P2.0RDQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q71G2G74LS244++L1L2L3L4L5L6L7L0+5VD0D1D2D3D4D5D6D7K1K2K3K4K5K6K7K0圖中，擴展的輸入口接了K0~K78個開關，擴展的輸出口接了L0~L78個發(fā)光二極管，如果要實現K0~K7開關的狀態(tài)通過L0~L7發(fā)光二極管顯示，則相應的匯編程序為：LOOP：MOVDPTR，#0FEFFHMOVXA，@DPTRMOVX@DPTR，ASJMPLOOP如果用C語言編程，相應程序段為：#include<absacc.h>//定義絕對地址訪問#defineucharunsignedchar……uchari;i=XBYTE[0xfeff];XBYTE[0xfeff]=i;……第26頁輸入/輸出口擴展的小結:原因:MCS-51單片機本身提供的口線不多(P1,P3)方法:MCS-51單片機將外擴I/O和外部數據存儲器統(tǒng)一編址,用戶可以把一部分外部數據存儲器的空間(64K)做為I/O地址,通過MOVX指令完成對外擴口的輸入輸出.實現:采用專門的外圍接口芯片8155,8255等采用一般的TTL芯片74LS377,74LS3736.3.2可編程I/O擴展(8255A)一．8255A的結構與功能數據總線緩沖器讀/寫控制部件雙向數據總線D0~D7RDWRA1A0RESETCSB組控制部件A組控制部件A組端口AA組端口CB組端口CB組端口BA組B組PA7~PA0PC7~PC4PC3~PC0PB7~PB08位內部總線CSA1A0RDWRI/O操作00001讀A口寄存器內容到數據總線00101讀B口寄存器內容到數據總線01001讀C口寄存器內容到數據總線00010數據總線上內容寫到A口寄存器00110數據總線上內容寫到B口寄存器01010數據總線上內容寫到C口寄存器01110數據總線上內容寫到控制口寄存器8255A的端口選擇第29頁二．8255A的引腳信號8255A共40引腳，采用雙列直插式封裝，如下圖所示：RESET：復位信號線。VCC：+5V電源線。GND：地信號線。8255A12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221PA3PA2PA1RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC0PC1PC2PC3PB0PB1PB2PA0PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VccPB7PB6PB5PB4PB3三．8255A的控制字8255A有兩個控制字：工作方式控制字和C口按位置位/復位控制字。

1．工作方式控制字端口A0:輸出1:輸入端口C高4位0:輸出1:輸入端口B0:輸出1:輸入特征位1A組工作方式位00:方式001:方式11X:方式2B組工作方式位0:方式01:方式1端口C低4位0:輸出1:輸入D7D6D5D4D3D2D1D0D7位為特征位。D7=1表示為工作方式控制字。D6、D5用于設定A組的工作方式。D4、D3用于設定A口和C口的高4位是輸入還是輸出。D2用于設定B組的工作方式。D1、D0用于設定B口和C口的低4位是輸入還是輸出。2．C口按位置位/復位控制字特征位0這三位不用位選擇位000:C口0位001:C口1位……111：C口7位0：復位1：置位D7D6D5D4D3D2D1D0D7位為特征位。D7=0表示為C口按位置位/復位控制字。D6、D5、D4這三位不用D3、D2、D1這三位用于選擇C口當中的某一位。D0用于置位/復位設置，D0=0則復位，D0=1則置位。四．8255A的工作方式1．方式0（基本的輸入/輸出方式）方式0特點如下：（1）具有兩個8位端口（A、B）和兩個4位端口（C口的高4位和C口的低4位）。（2）任何一個端口都可以設定為輸入或者輸出。（3）每一個端口輸出時是鎖存的，輸入是不鎖存的。

方式0輸入/輸出時沒有專門的應答信號，通常用于無條件傳送。例如：下圖是8255A工作于方式0的例子，其中A口輸入，B口輸出。8051系統(tǒng)總線8255APA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7+5V+5VK0K7L0L72．方式1(選通輸入/輸出方式)方式1輸入：

無論是A口輸入還是B口輸入，都用C口的三位作應答信號，一位作中斷允許控制位。INTE&PC4PC5PC3PC6、PC7PA0~PA7STBAIBFAI/OINTRAB口輸入INTE&A口輸入PC2PC1PC088IBFBSTBBPB0~PB7INTRB各應答信號含義如下：STB：選通輸入，是由輸入外設送來的輸入信號,低電平有效。IBF：輸入緩沖器滿，高電平有效，表示數據已送入8255A的輸入鎖存器，它由STB信號的下降沿置位，由信號的上升沿使其復位。INTR：8255A送給CPU的“中斷請求”信號，高電平有效。INTEA：A口

中斷允許，由PC4的置位/復位控制。INTEB：B口

中斷允許，由PC2的置位/復位控制。PB口作為方式1的輸入方式1輸出：應答信號含義如下：OBF：

輸出緩沖器滿信號，8255A送給外設的聯絡信號，外設可以將數據取走。ACK：外設的“應答”信號，外設已將數據取走。INTR：8255A送給CPU的“中斷請求”信號，高電平有效。INTEA：A口

中斷允許，由PC6的置位/復位控制。INTEB：B口

中斷允許，由PC2的置位/復位控制。PB口作為方式1輸出3．方式2只有A口才能設定為方式2。方式2下，PA0~PA7為雙向I/O總線當輸入時，PA0~PA7受STBA和IBFA控制，其工作過程和方式1輸入相同。當輸出時，PA0~PA7受OBFA和ACKA控制，其工作過程和方式1輸出相同。&INTE1INTE2&