第7章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展

1、第第7 7章章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)介紹單片機(jī)程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法介紹單片機(jī)程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法介紹單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法介紹單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法 介紹單片機(jī)介紹單片機(jī)I/O口的擴(kuò)展方法口的擴(kuò)展方法 學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求熟悉單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展能力熟悉單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展能力 掌握系統(tǒng)擴(kuò)展掌握系統(tǒng)擴(kuò)展EPROM,RAM,I/O口方法口方法 掌握地址譯碼及片選方法掌握地址譯碼及片選方法 了解單片機(jī)總線驅(qū)動(dòng)能力和擴(kuò)展方法了解單片機(jī)總線驅(qū)動(dòng)能力和擴(kuò)展方法 通常情況下，采用8051/8751/89C51的最小應(yīng)用系統(tǒng)最能發(fā)揮單片機(jī)體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。但在很

2、多情況下，構(gòu)成一個(gè)工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，考慮到傳感器接口、伺服控制接口以及人機(jī)對(duì)話接口等的需要，最小應(yīng)用系統(tǒng)常常不能滿足要求，因此，必須在片外擴(kuò)展相應(yīng)的外圍芯片，這就是系統(tǒng)擴(kuò)展。它包括程序存儲(chǔ)器(ROM)擴(kuò)展、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)擴(kuò)展、I/O口擴(kuò)展、定時(shí)/計(jì)數(shù)器擴(kuò)展、中斷系統(tǒng)擴(kuò)展以及其它特殊功能擴(kuò)展等。7.1 MCS-517.1 MCS-51系列單片機(jī)的外部擴(kuò)展性能系列單片機(jī)的外部擴(kuò)展性能 7.1.1 MCS-51系列單片機(jī)的片外總線結(jié)系列單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu)構(gòu) 為了滿足系統(tǒng)擴(kuò)展要求，MCS-51系列單片機(jī)的片外引腳可以構(gòu)成圖7-1所示的三總線結(jié)構(gòu)，即地址總線(AB)、數(shù)據(jù)總線(DB)和控制總線(C

3、B)。所有的外部芯片都是通過(guò)這三組總線進(jìn)行擴(kuò)展。圖圖7-1 單片機(jī)的片外三總線結(jié)構(gòu)單片機(jī)的片外三總線結(jié)構(gòu) 高8位地址 低8位地址 16位地址總線 8位數(shù)據(jù)總線 控制總線 P2口 ALE 8051 P0口 RDEA WR PSEN 地址鎖存器 1.地址總線地址總線(AB) 地址總線寬度為16位，因此可尋址范圍為216=64KB。地址總線由P0口提供低8位地址A7A0，由P2口提供高8位地址A15A8。 2.數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線(DB) 數(shù)據(jù)總線由P0口提供，其寬度為8位。 3.3.控制總線控制總線( (CB)CB) 控制總線包括片外系統(tǒng)擴(kuò)展用線和片外信號(hào)對(duì)單片機(jī)的控制線。 , ：用于片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(

4、RAM)的讀寫控制。當(dāng)執(zhí)行片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作指令MOVX時(shí)，這兩個(gè)信號(hào)自動(dòng)生效。 ：用于片外程序存儲(chǔ)器(EPROM)的讀數(shù)控制。 ALE：用于鎖存P0口輸出的低8位地址的控制線。通常，ALE在P0口輸出地址期間用其下降沿控制鎖存器鎖存地址數(shù)據(jù)。 ：用于選擇片內(nèi)或片外程序存儲(chǔ)器。當(dāng) =0時(shí)，只訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器，而不管片內(nèi)有無(wú)程序存儲(chǔ)器。因此，在擴(kuò)展并使用外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，必須將 接地。 WRRDPSENEAEAEA7.1.2 7.1.2 MCS-51MCS-51系列單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展能力系列單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展能力 根據(jù)地址總線寬度，MCS-51系列單片機(jī)在片外可擴(kuò)展的存儲(chǔ)器最大容量為64KB，地址

5、范圍為0000HFFFFH。 1.片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器的地址范圍一樣為64KB，地址也可重復(fù)，它們由單片機(jī)不同的指令和控制信號(hào)區(qū)分：讀片外程序存儲(chǔ)器的指令為MOVC,讀寫片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的指令為MOVX；讀片外程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào)為 ，讀寫片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的控制信號(hào)為 和 。 2.片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址可重復(fù)，但操作指令不同。對(duì)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀寫的指令為MOV，對(duì)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀寫的指令為MOVX。 3.為配置外圍設(shè)備而需要擴(kuò)展的I/O接口，如A/D、D/A等，與片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址， WRRDPSEN7.1.3 7.1.3 MCS-51MCS-51系列單片機(jī)的總線驅(qū)動(dòng)能力及

6、擴(kuò)展方法系列單片機(jī)的總線驅(qū)動(dòng)能力及擴(kuò)展方法 一、總線的驅(qū)動(dòng)能力一、總線的驅(qū)動(dòng)能力 MCS-51系列單片機(jī)作為數(shù)據(jù)總線和低8位地址總線的P0口可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL電路，而P1、P2、P3只能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL電路。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)模過(guò)大時(shí)，可能造成負(fù)載過(guò)重，致使驅(qū)動(dòng)能力不夠，系統(tǒng)不能可靠地工作。 二、總線的擴(kuò)展概述二、總線的擴(kuò)展概述 在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件電路時(shí)，首先要估計(jì)總線的負(fù)載情況，以確定是否需要對(duì)總線的驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行擴(kuò)展。 地址總線和控制總線為單向的，可采用單向三態(tài)線驅(qū)動(dòng)器(如74LS244)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)能力的擴(kuò)展。數(shù)據(jù)總線為雙向的，必須采用雙向三態(tài)線驅(qū)動(dòng)器(如74LS245)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)能力的擴(kuò)展

7、。 7.2 7.2 MCS-51MCS-51系列單片機(jī)存儲(chǔ)器擴(kuò)展系列單片機(jī)存儲(chǔ)器擴(kuò)展 7.2.1程序儲(chǔ)存器擴(kuò)展程序儲(chǔ)存器擴(kuò)展 一、 儲(chǔ)存器擴(kuò)展概述 外部程序存儲(chǔ)器芯片與單片機(jī)可按如下方式連接： 1.地址線的連接 外部程序存儲(chǔ)器低8位地址線A0A7與P0口的口線P0.0P0.7對(duì)應(yīng)相連；外部程序存儲(chǔ)器高8位地址線A8A15與P2口的口線P2.0P2.7對(duì)應(yīng)相連。 2.數(shù)據(jù)線的連接 外部程序存儲(chǔ)器8位數(shù)據(jù)線D0D7與P0口的口線P0.0P0.7對(duì)應(yīng)相連。 3.控制線的連接 (片外程序存儲(chǔ)器取指信號(hào))和 (程序存儲(chǔ)器輸出允許信號(hào))相連；ALE(地址鎖存允許信號(hào))和 (地址鎖存器鎖存信號(hào))相連； (片

8、內(nèi)/片外程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào))，當(dāng)選用8031/8032時(shí)，應(yīng)接地；單片機(jī)的相關(guān)地址線經(jīng)過(guò)地址譯碼和程序存儲(chǔ)器的片選信號(hào) 相連。 由上面論述可以得到外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器的一般連接方法，見圖7-2所示。EACEPSENOEG圖圖7-2 單片機(jī)的外部程序存儲(chǔ)器一般連接方法單片機(jī)的外部程序存儲(chǔ)器一般連接方法 地址鎖存器 P2.7 P2.0 ALE 8031 P0.7P0.0 EA PSENA15 A8A7外部程序 A0存儲(chǔ)器D7D0 OE二、程序儲(chǔ)存器二、程序儲(chǔ)存器EPROM的擴(kuò)展的擴(kuò)展 1.使用單片使用單片EPROM的擴(kuò)展電路的擴(kuò)展電路 圖7-3為8031單片機(jī)外接一片EPROM 27256的擴(kuò)展電路

9、。圖圖7-3 8031單片機(jī)擴(kuò)展一片單片機(jī)擴(kuò)展一片27256的電路的電路 1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:11-Dec-2001Sheet of File:D:教 材 編 寫 電 路 圖 7-5.ddbDrawn By:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P272

10、8PSEN29ALE/P30TXD11RXD10 U18031A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122A1326A1427CE20OE22VPP1D011D112D213D315D416D517D618D719 U327256D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11 U274LS373Y6MHZC133PC233PC310uFR110KVccVcc 27256的 端是輸出使能端，與8031的 端相連,當(dāng) 有效時(shí)，把27256中的指令送上P0口線。由于只擴(kuò)展

11、一片EPROM，27256的片選端 可直接接地。27256的編程電壓端VPP接電源。 當(dāng)用戶熟悉了其它EPROM芯片后，很容易改成其它容量EPROM的單片擴(kuò)展電路：擴(kuò)展27128時(shí)，去掉P2.7引出線，將27128的27腳接Vcc；擴(kuò)展2764時(shí)，去掉P2.6、P2.5引出線，并將2764的27腳接Vcc，26腳不接；擴(kuò)展2732時(shí)，去掉P2.6、P2.5和P2.4引出線；擴(kuò)展2716時(shí)，去掉P2.6、P2.5、P2.4和P2.3引出線，并將2764的Vpp接Vcc即可。OEPSENPSENCE 3.使用多片使用多片EPROM的擴(kuò)展電路的擴(kuò)展電路 在擴(kuò)展多片EPROM時(shí)，所有芯片的片選端都必須

12、按照地址線進(jìn)行選擇。芯片的片選是在保證對(duì)EPROM片內(nèi)存儲(chǔ)空間尋址條件下，使用剩余的地址線進(jìn)行的，分為線選法和譯碼法?，F(xiàn)以擴(kuò)展多片2764 EPROM為例來(lái)說(shuō)明這兩種片選法： 2764的片內(nèi)地址為8K，因此片內(nèi)尋址需占用A12A0的13根地址線，尚剩余3根地址線A13、A14、A15，采用線選法時(shí)，剩余的三根地址線每根可接一個(gè)芯片的片選信號(hào)，則只能擴(kuò)展3片2764，見圖7-4（a）所示；采用譯碼法時(shí)，剩余三根地址線經(jīng)過(guò)3-8譯碼得到8根片選信號(hào)，可擴(kuò)展8片2764，見圖7-4（b）所示。圖圖7-4(a) 線選法擴(kuò)展三片線選法擴(kuò)展三片2764的電路的電路 1234ABCD4321DCBATitl

13、eNumberRevisionSizeA4Date:12-Dec-2001Sheet of File:D:劉 電 霆 教 材 編 寫 圖 7-5.ddbDrawn By:EA/VP31X119X218RESET9RD17W R16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U18031D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39

14、D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U274LS373A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CE20OE22PGM27VPP1D011D112D213D315D416D517D618D719U32764A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CE20OE22PGM27VPP1D011D112D213D315D416D517D618D719U42764A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122C

15、E20OE22PGM27VPP1D011D112D213D315D416D517D618D719U52764Y 6M HZC1 33pC2 33pC310uR110KVcc數(shù)據(jù)總線地址總線AB0AB1AB2AB3AB4AB5AB6AB7AB0AB1AB2AB3AB4AB5AB6AB7A8A9A10A11A12A13A14A15A0A1A2A3A4A5A6A7A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12D

16、0D1D2D3D4D5D6D7VccVccA13A14A15圖圖7-4(b) 譯碼法擴(kuò)展三片譯碼法擴(kuò)展三片2764的電路的電路 1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:12-Dec-2001Sheet of File:D:劉 電 霆 教 材 編 寫 圖 7-5.ddbDrawn By:EA/VP31X119X218RESET9RD17W R16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P212

17、2P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U18031D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U274LS373A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CE20OE22PGM27VPP1D011D112D213D315D416D517D618D719U32764A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CE20OE22PGM27VPP1D0

18、11D112D213D315D416D517D618D719U42764A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CE20OE22PGM27VPP1D011D112D213D315D416D517D618D719U52764Y 6MHZC1 33pC2 33pC310uR110KVcc數(shù)據(jù)總線地址總線AB0AB1AB2AB3AB4AB5AB6AB7AB0AB1AB2AB3AB4AB5AB6AB7A8A9A10A11A12A13A14A15A0A1A2A3A4A5A6A7A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12D0D1D2D3

19、D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12D0D1D2D3D4D5D6D7VccVccA1B2C3E14E25E36Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U674LS138VccA13A14A15Y0Y1Y2Y1Y2Y3 目前，隨著大容量EPROM的出現(xiàn)，像圖7-4(b)這種多片地址譯碼的方法已不太常用，它完全可以用兩片27256代替。對(duì)于擴(kuò)展兩片27256 EPROM的電路如圖7-5所示，它是帶反相器的線選法：用一根地址線，使它不經(jīng)反相器和經(jīng)反向器后

20、分別連接到兩個(gè)EPROM的片選。圖圖7-5 兩片兩片27256的擴(kuò)展電路的擴(kuò)展電路 1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:12-Dec-2001Sheet of File:D:劉 電 霆 教 材 編 寫 圖 7-5.ddbDrawn By:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2

21、627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U18031D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U274LS373Y 6MHZC133pC233pC310uR110KVcc數(shù)據(jù)總線地址總線AB0AB1AB2AB3AB4AB5AB6AB7AB0AB1AB2AB3AB4AB5AB6AB7A8A9A10A11A12A13A14A15A0A1A2A3A4A5A6A7A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A

22、3A4A5A6A7A8A9A10A11A12VccA13A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122A1326A1427CE20OE22VPP1D011D112D213D315D416D517D618D719U327256A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122A1326A1427CE20OE22VPP1D011D112D213D315D416D517D618D719U427256A14A13A14Vcc12U5A74LS04 三、作為程序儲(chǔ)存器三、作為程序儲(chǔ)存器EEPROM的擴(kuò)展的擴(kuò)展 電

23、擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM(Electrically Erasable PROM)具有能在應(yīng)用系統(tǒng)中進(jìn)行在線改寫、并可在斷電情況下保存數(shù)據(jù)而不需保護(hù)電源等優(yōu)點(diǎn)，在智能儀表、控制裝置、分布式監(jiān)控系統(tǒng)子站以及開發(fā)裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。 圖7-6為8031單片機(jī)的EEPROM 28C16的擴(kuò)展電路，圖中使用了控制線 、 、 。圖中 線是 由 和 相“與”后提供，無(wú)論 有效還是 有效都能使28C16的輸出允許端有效，這種聯(lián)接方法是把EEPROM既作為程序存儲(chǔ)器，也作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用；28C16的 與8031的 相連，單片機(jī)可以向28C16寫指令數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)、表格；28C16的 與8031的P2.7

24、進(jìn)行線選，當(dāng)系統(tǒng)中有其它程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，要統(tǒng)一考慮地址選擇。WRRDOERDRDWEWRPSENPSENPSENCE7.2.27.2.2數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器擴(kuò)展數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器擴(kuò)展 一、一、 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器擴(kuò)展概述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器擴(kuò)展概述外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片與單片機(jī)可按如下方式連接： 1.地址線的連接地址線的連接外部程序存儲(chǔ)器低8位地址線A0A7與P0口的口線P0.0P0.7對(duì)應(yīng)相連；外部程序存儲(chǔ)器高8位地址線A8A15與P2口的口線P2.0P2.7對(duì)應(yīng)相連。2.數(shù)據(jù)線的連接數(shù)據(jù)線的連接外部程序存儲(chǔ)器8位數(shù)據(jù)線D0D7與P0口的口線P0.0P0.7對(duì)應(yīng)相連。3.控制線的連接控制線的連接 (單片機(jī)片外數(shù)據(jù)讀信號(hào))

25、和 (數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀信號(hào))相連；ALE(單片機(jī)地址鎖存允許信號(hào))和G(地址鎖存器鎖存信號(hào))相連； (單片機(jī)片外數(shù)據(jù)寫信號(hào))和 (數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫信號(hào))相連；單片機(jī)的相關(guān)地址線經(jīng)過(guò)線譯碼或地址譯碼和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的片選信號(hào) 相連。由上面論述可以得到外部擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的一般連接方法，見圖7-6所示。 RDRDWEWRCE圖圖7-6 單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一般連接方法單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一般連接方法 地址鎖存器 P2.7 P2.0 ALE 8031 P0.7P0.0EA WR RDA15 CE A8A7A0 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器D7D.0 WE RD 訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)區(qū)可只采用低8位地址線尋址，這時(shí)可尋址空間為25

26、6B，采用下面讀、寫指令來(lái)訪問(wèn)此數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)： MOVX A，Ri (i=0,1) MOVX Ri，A (i=0,1) 由于8位尋址指令所占字節(jié)少，指令執(zhí)行速度快，故在數(shù)據(jù)量不大的情況下，應(yīng)盡可能采用這種8位尋址指令。在單片機(jī)系統(tǒng)中通常選用8155外圍芯片，其內(nèi)部的256B就可以作為外部擴(kuò)展RAM使用。 也可以采用16位地址線尋址外部數(shù)據(jù)區(qū)，這時(shí)可尋址空間為64KB，采用下面8位尋址指令來(lái)讀、寫此數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)： MOVX A,DPTR MOVX DPTR,A 當(dāng)外部RAM容量較大(大于256B)時(shí),采用此尋址方法。 二、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器靜態(tài)二、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器靜態(tài)RAM的擴(kuò)展的擴(kuò)展 由于單片機(jī)是面向測(cè)、控為主

27、的，實(shí)際所需要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展容量不會(huì)很大，所以在擴(kuò)展時(shí)為了電路的簡(jiǎn)單，一般使用靜態(tài)RAM，如6116和6264。 圖7-7為擴(kuò)展單片6116時(shí)的電路。前面講過(guò)，擴(kuò)展單片程序存儲(chǔ)器時(shí)，片選端直接接地即可，因?yàn)橄到y(tǒng)中不會(huì)再有其它程序存儲(chǔ)器芯片。但擴(kuò)展單片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，其片選端能否直接接地則還要考慮應(yīng)用系統(tǒng)中有無(wú)I/O口及外圍設(shè)備擴(kuò)展，如果有，則要統(tǒng)一進(jìn)行片選選擇。圖圖7-7 6116的擴(kuò)展電路的擴(kuò)展電路 1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:27-Dec-2001Sheet of File:D:劉 電 霆 教 材 編 寫 圖 7-7,8.D

28、DBDrawn By:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U18031D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U274LS373Y 6MHZC133pC233pC310uR110KV

29、cc數(shù)據(jù)總線地址總線AB0AB1AB2AB3AB4AB5AB6AB7AB0AB1AB2AB3AB4AB5AB6AB7A8A9A10A11A12A13A14A15A0A1A2A3A4A5A6A7D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A08A17A26A35A44A53A62A71A823A922A1019E18G20W21D09D110D211D313D414D515D616D717U36116A10A15 三、作為數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器三、作為數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器EEPROM的擴(kuò)展的擴(kuò)展 EEPROM兼有程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的特點(diǎn)，故在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中既可作為程序存儲(chǔ)器，又可作為

30、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。作為程序存儲(chǔ)器，其操作主要是程序運(yùn)行操作，必須嚴(yán)格按照程序存儲(chǔ)器的地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線的聯(lián)接方式。而將EEPROM作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，與單片機(jī)的接口較靈活，既可直接將EEPROM作為片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展，也可以作為一般外圍設(shè)備電路擴(kuò)展，而不影響數(shù)據(jù)的存取。 圖7-8為并行EEPROM的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路。圖中2816A可按照典型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路聯(lián)接方式，如2814A(1)芯片。也可以作為外設(shè)電路，通過(guò)擴(kuò)I/O口8255連接，如2816A(2)?？梢钥闯?，作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)其電路連接較為靈活。2816A(2)工作時(shí)，要使8255進(jìn)入工作狀態(tài)(P2.7使8255有效)，2816A

31、所需的地址采用通過(guò)8255用MOVX指令送入。圖圖7-8 28C16作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路 1234ABCD4321DCBATitleNumberR evisionSizeA4Date:28-Dec-2001Sheet of File:D:劉 電 霆 教 材 編 寫 圖 7-7,8.DDBDrawn B y:EA/VP31X119X218R ESET9R D17W R16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P21

32、22P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11R XD10U18031D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U274LS373Y 6M HZC 133pC 233pC 310uR 110KVcc數(shù)據(jù)總線地址總線AB 0AB 1AB 2AB 3AB 4AB 5AB 6AB 7AB 0AB 1AB 2AB 3AB 4AB 5AB 6AB 7A8A9A10A11A12A13A14A15A0A1A2A3A4A5A6A7D0D1D2D3D4D5D6D7A71A62

33、A53A44A35A26A17A08DQ09DQ110DQ211DQ313DQ414DQ515DQ616DQ717C E18A1019OE20W E21A922A823U328C 16A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A14W RR DD034D133D232D331D430D529D628D727PA04PA13PA22PA31PA440PA539PA638PA737PB 018PB 119PB 220PB 321PB 422PB 523PB 624PB 725PC 014PC 115PC 216PC 317PC 413PC 512PC 611PC 710R D5W R36A09

34、A18R ESET35C S6U58255R DW RA71A62A53A44A35A26A17A08DQ09DQ110DQ211DQ313DQ414DQ515DQ616DQ717C E18A1019OE20W E21A922A823U428C 16D0D1D2D3D4D5D6D7W RR DA0A1A15A13W RR DPA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PC 0PC 1PC 2PC 3PC 4PC 5PC 6PC 7PC 0PC 1PC 27.3 MCS-517.3 MCS-51系列單片機(jī)系列單片機(jī)I/OI/O口擴(kuò)展口擴(kuò)展 MC

35、S-51單片機(jī)共有四個(gè)8位并行I/O口，但這些I/O口并不能完全提供給用戶使用。只有對(duì)于片內(nèi)有ROM/EPROM/FLASH-RAM單片機(jī)8051/8751/89C51，在不使用外部擴(kuò)展時(shí)，才允許這四個(gè)I/O口作為用戶I/O口使用。然而對(duì)于大多數(shù)使用8031以及使用8051/8751/89C51需外部擴(kuò)展時(shí)，MCS-51單片機(jī)可提供給用戶使用的I/O只有P1口和部分P3口線。因此，在大部分的MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中都不可避免地要進(jìn)行I/O口的擴(kuò)展。 擴(kuò)展I/O口可以通過(guò)MCS-51單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線進(jìn)行，也可以利用移位寄存器通過(guò)MCS-51單片機(jī)的串行口進(jìn)行。 7.3.17.3.1通過(guò)數(shù)

36、據(jù)總線擴(kuò)展通過(guò)數(shù)據(jù)總線擴(kuò)展 通過(guò)數(shù)據(jù)總線擴(kuò)展I/O口，是采用外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器映射方式進(jìn)行輸入、輸出的，與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展在方法上是基本相同的。從功能上看，通過(guò)數(shù)據(jù)總線擴(kuò)展的I/O口有兩種基本類型：簡(jiǎn)單I/O口擴(kuò)展和可編程I/O口的擴(kuò)展。 一、采用簡(jiǎn)單并行一、采用簡(jiǎn)單并行I/O接口芯片擴(kuò)展接口芯片擴(kuò)展 P0口是數(shù)據(jù)總線口，通過(guò)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 電 路 應(yīng) 具 有 鎖 存 功 能 ， 如 采 用 8 D 鎖 存 器74LS273,74LS373,74LS377組成輸出口；輸入時(shí)，接口電路應(yīng)能三態(tài)緩沖，如采用8位三態(tài)緩沖器74LS244組成輸入口

37、。 1用三態(tài)門擴(kuò)展用三態(tài)門擴(kuò)展8位輸入并行口位輸入并行口 圖7-9是用74LS244通過(guò)P0口擴(kuò)展的8位并行輸入接口。74LS244由兩組4位三態(tài)緩沖器組成，分別由選通端和控制。當(dāng)它們?yōu)榈碗娖綍r(shí)，這兩組緩沖器被選通，數(shù)據(jù)從輸入端A送到輸出端Y。 和 同時(shí)由P2.7和相或后控制，由此可知74LS244的地址為7FFFH，其數(shù)據(jù)的輸入使用以下幾條指令即可： MOVX DPTR,#7FFFH ；數(shù)據(jù)指針指向74LS244口地 址 MOVX A,DPTR ；讀入數(shù)據(jù)G1G2圖圖7-9 簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單I/O口的擴(kuò)展電路口的擴(kuò)展電路 1234ABCD4321DCBATitleNumberR evisionSiz

38、eA4Date:29-Dec-2001Sheet of File:D:劉 電 霆 教 材 編 寫 圖 7-7,8.DDBDrawn B y:1A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G12G19U274LS244D13Q12D24Q25D37Q36D48Q49D513Q512D614Q615D717Q716D818Q819C LK11C LR1U374LS273EA/VP31X119X218R ESET9R D17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P13

39、4P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11R XD10U18031Y 6M HZC 133pC 233pC 310uR 110KVccVC C123U4A74LS32456U4B74LS32D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7 2用鎖存器擴(kuò)展簡(jiǎn)單的用鎖存器擴(kuò)展簡(jiǎn)單的8位輸出口位輸出口 圖7-9是用74LS273通過(guò)P0口擴(kuò)展的8位并行輸出接口。74L

40、S273是帶三態(tài)門控的鎖存器，CLR為數(shù)據(jù)清零端，其為低電平時(shí)有效，故此處應(yīng)接高電平。CLK為鎖存時(shí)鐘端，由P2.7和相或后控制，當(dāng)同時(shí)為低電平時(shí)，將P0口的數(shù)據(jù)鎖存到74LS273。因此74LS273的地址為7FFFH，和輸入口地址相同，但由于它們分別由和信號(hào)控制，仍然不會(huì)發(fā)生沖突。其數(shù)據(jù)的輸出使用以下幾條指令即可： MOVX DPTR,#7FFFH；數(shù)據(jù)指針指向 74LS273口地址 MOVX A,#data；輸出數(shù)據(jù)要通過(guò)累加器傳送 MOVX DPTR，A；P0口通過(guò)74LS273輸出數(shù)據(jù) 當(dāng)要擴(kuò)展多個(gè)簡(jiǎn)單的8位輸入口和輸出口，多個(gè)74LS244的選通端和和多個(gè)74LS273的鎖存時(shí)鐘C

41、LK，應(yīng)采用類似前面所講述的多片EPROM擴(kuò)展時(shí)的片選方法。但要注意8031的I/O口驅(qū)動(dòng)能力，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要根據(jù)負(fù)載的大小適當(dāng)增設(shè)驅(qū)動(dòng)電路。 二、采用可編程并行二、采用可編程并行I/O接口芯片擴(kuò)展接口芯片擴(kuò)展 在單片機(jī)接口中，常使用一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的接口芯片，以完成各種復(fù)雜的操作。這類芯片一般具有多種功能，在使用前，必須由CPU對(duì)其編程，以確定其工作方式，之后才能使芯片按設(shè)定的方式進(jìn)行操作，這就是可編程接口。下面將通過(guò)使用8255擴(kuò)展并行I/O口重點(diǎn)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。 1. 8255的初始化的初始化 使用8255時(shí)，首先要由CPU對(duì)8255寫入控制命令字，有兩種控制命令字：一個(gè)是方式選擇控制字，另

42、一個(gè)是C口按位置位/復(fù)位控制字，8255的各種工作方式都要由控制命令字來(lái)設(shè)定，這個(gè)設(shè)置過(guò)程稱為“初始化”。 (1)方式選擇控制字方式選擇控制字(D7=1) D0D2三位用來(lái)對(duì)B組的端口進(jìn)行工作方式設(shè)定。D2設(shè)置B口的工作方式，D2=1為方式1；D2=0為方式0。D1位設(shè)定B口的輸入或輸出，D1=1為輸入；D1=0為輸出。D0位設(shè)定C口的低半部，D0=1為輸入，D0=0為輸出。 D3D6四位用來(lái)對(duì)A組的端口進(jìn)行設(shè)定。D6D5組合起來(lái)設(shè)定A口工作方式，D6D5=00，為方式0；D6D5=01為方式1；D6D5=10和11都為方式2。D4位用來(lái)設(shè)定A口的輸入或輸出。D3位用來(lái)設(shè)定C口上半部的輸入或輸

43、出，D3=1為輸入，D3=0為輸出。 (2) C口按位置口按位置/復(fù)位控制字復(fù)位控制字(D7=0) 因?yàn)镃口共有8個(gè)二進(jìn)制位，要確定對(duì)其中某一位進(jìn)行操作，就要在控制字中指定該位的編號(hào)。圖中用了D3D2D1三位的編碼與C口的某一位相對(duì)應(yīng)，對(duì)指定位進(jìn)行的操作則由D0確定，如D0=1時(shí)，將指定位置“1”。D0=0則將指定位置“0”。 2. 8255和和8031的接口方法的接口方法 MCS-51單片機(jī)與8255的接口邏輯簡(jiǎn)單，其接口電路如圖7-10所示。圖中，8255的片選信號(hào)及口地址選擇線A0、A1分別由8031的P0.7和P0.0、P0.1經(jīng)地址鎖存后提供。故8255的A、B、C口及控制口地址分別

44、為FF7CH、FF7DH、FF7EH、FF7FH。8255的復(fù)位端與8031的復(fù)位端相連，都接到8031的復(fù)位電路上。 1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:3-Jan-2002 Sheet of File:D:劉 電 霆 教 材 編 寫 圖 7-7,8.DDBDrawn By:D034D133D232D331D430D529D628D727PA04PA13PA22PA31PA440PA539PA638PA737PB018PB119PB220PB321PB422PB523PB624PB725PC014PC115PC216PC317PC413

45、PC512PC611PC710RD5WR36A09A18RESET35CS6U38255EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U18031D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U27

46、4LS373Y 6MHZC133pC233pC310uR110KVcc數(shù)據(jù)總線地址總線AB0AB1AB2AB3AB4AB5AB6AB7AB0AB1AB2AB3AB4AB5AB6AB7A8A9A10A11A12A13A14A15A0A1A2A3A4A5A6A7D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A7圖圖7-10 8031與與8255接口電路接口電路7.3.27.3.2通過(guò)串行口擴(kuò)展通過(guò)串行口擴(kuò)展 一、用并入串出移位寄存器擴(kuò)展并行輸入口一、用并入串出移位寄存器擴(kuò)展并行輸入口 圖7-11是利用兩片74LS165擴(kuò)展2個(gè)8位并行輸入口的電路。74LS165是8位并行輸入串行輸出移位寄存器，單片機(jī)的

47、RXD(P3.0)作為串行數(shù)據(jù)輸入端與74LS165的串行輸出端Q7相連；單片機(jī)的TXD(P3.1)為移位脈沖輸出端，與所有的74LS164芯片的移位脈沖輸入端CLK相連；用1根I/O線(P1.0)與74LS165的移位/置位端相連，來(lái)控制其移位與置位。當(dāng) 為低電平時(shí)，并行數(shù)據(jù)置入74LS165的寄存器；當(dāng) 為高電平時(shí)，開始串行移位。當(dāng)擴(kuò)展多個(gè)8位輸入口時(shí)，相鄰兩芯片的首尾(串行輸出端Q7與串行輸入端SER)相連。 串行接收時(shí)，由RI引起中斷或?qū)I查詢來(lái)決定何時(shí)接受下一個(gè)字符(在采用查詢方式時(shí)，也需預(yù)先關(guān)閉中斷)。 PLPL圖圖7-11 利用串行口擴(kuò)展并行輸入口利用串行口擴(kuò)展并行輸入口 12

48、34ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:30-Dec-2001Sheet of File:D:劉 電 霆 教 材 編 寫 圖 7-7,8.DDBDrawn By:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U18031Y 6MH

49、ZC133pC233pC310uR110KVccSER10P011P112P213P314P43P54P65P76CLK12CLK215PL1Q79Q77U274LS165SER10P011P112P213P314P43P54P65P76CLK12CLK215PL1Q79Q77U374LS165 下面程序?yàn)槔脠D下面程序?yàn)槔脠D7-11讀入讀入16位數(shù)據(jù)并存入位數(shù)據(jù)并存入8031的的片內(nèi)片內(nèi)RAM30H和和31H兩個(gè)端單元中：兩個(gè)端單元中：MOVR0,#30H；建立指針MOVR7,#02H；字節(jié)計(jì)數(shù)初值CLRP1.0；=0，并置入數(shù)據(jù)SETBP1.0；=1，允許串行移位LOOP：MOVSCON

50、,#10H；置串行口方式0，REN=1,RI=0NBRI,$；等待一幀數(shù)據(jù)接受完MOVA,SBUF；讀接受數(shù)據(jù)MOVR0,A；存入RAM緩沖區(qū)INCR0；調(diào)整指針DJNZR7,LOOP；數(shù)據(jù)未接受完，繼續(xù)CLRRI；清接收標(biāo)志 二、采用串入并出移位寄存器擴(kuò)展并行輸出口二、采用串入并出移位寄存器擴(kuò)展并行輸出口 圖7-12是利用兩片74LS164擴(kuò)展2個(gè)2位輸出口的接口電路。 74LS164是8位串入并出移位寄存器，單片機(jī)的RXD(P3.0)為串行輸出與74LS164數(shù)據(jù)輸入端(1,2)相連；TXD(P3.1)為移位脈沖輸出，與74LS164的時(shí)鐘脈沖輸出端(8)相連;由P1.0口線控制74LS1

51、64的清除端 (9)。當(dāng) 為低電平時(shí)，清除74LS165中的數(shù)據(jù)；當(dāng) 為高電平時(shí)，開始串行移位。當(dāng)擴(kuò)展多個(gè)8位輸入口時(shí)，相鄰兩芯片的首尾(串行輸出端Q7與串行輸入端A、B)相連。MRMRMR圖圖7-12 利用串行口擴(kuò)展并行輸出口利用串行口擴(kuò)展并行輸出口 1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:30-Dec-2001Sheet of File:D:劉 電 霆 教 材 編 寫 圖 7-7,8.DDBDrawn By:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P

52、145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U18031Y 6MHZC133pC233pC310uR110KVccA1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U274LS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U374LS164 下面程序?yàn)槔脠D下面程序?yàn)槔脠D7-12擴(kuò)展一個(gè)擴(kuò)展一個(gè)16位并行輸出口，位并行輸出口，將將8031的片內(nèi)的片內(nèi)RAM30H和和31H兩個(gè)單元中的數(shù)據(jù)通過(guò)兩個(gè)單元中的數(shù)據(jù)通過(guò)兩片兩片74LS164輸出：輸出：MOVR0,#30H；建立指針MOVR7,#02H