《單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展》

單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展

在很多復(fù)雜的應(yīng)用情況下，單片機(jī)內(nèi)的RAM，ROM和I/O接口數(shù)量有限，不夠使用，這種情況下就需要進(jìn)行擴(kuò)展，以滿足應(yīng)用系統(tǒng)的需要。因此單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展主要是指外接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展、程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展或I/O接口擴(kuò)展等。本章主要介紹I/O擴(kuò)展和存儲(chǔ)器擴(kuò)展兩部分內(nèi)容，I/O口擴(kuò)展以可編程芯片8255A擴(kuò)展為主，存儲(chǔ)器擴(kuò)展有程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展。整理課件10.1系統(tǒng)擴(kuò)展概述

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，軟件的載體就是硬件中的程序存儲(chǔ)器。對(duì)于MCS-51系列8位單片機(jī)，對(duì)于沒有內(nèi)部ROM的單片機(jī)或者當(dāng)程序較長(zhǎng)、片內(nèi)ROM容量不夠時(shí)，用戶必須在單片機(jī)外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。MCS-51單片機(jī)片外有16條地址線，即P0口和P2口，因此最大尋址范圍為64KB（0000H~FFFFH）。整理課件10.28255A可編程接口芯片

8255A是常用的可編程并行接口芯片，廣泛應(yīng)用于單片機(jī)的并行擴(kuò)展。8255A有24條I/O線，分別為A、B、C共3個(gè)端口來使用；8條數(shù)據(jù)線，用于數(shù)據(jù)和控制命令傳輸；2條地址線，讀/寫時(shí)用于選擇片內(nèi)的控制寄存器A、B、C對(duì)應(yīng)的3個(gè)端口寄存器PA、PB、PC；讀/寫信號(hào)控制線各一根；還有復(fù)位信號(hào)、片選信號(hào)、電源等引腳。整理課件8255A的外形封裝如圖10.2.1所示。整理課件1、8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)整理課件PA,PB,PC口均為8位數(shù)據(jù)口，可做輸入輸出，但結(jié)構(gòu)上略有差別。A口有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出緩沖/鎖存器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖/鎖存器，B口和C口各由一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出緩沖/鎖存器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器組成（無輸入數(shù)據(jù)鎖存器，故B口不能在模式2下工作）。A、B組控制器對(duì)應(yīng)的控制字寄存器接收CPU送來的控制字，用來決定8255的工作方式數(shù)據(jù)總線緩沖器：實(shí)現(xiàn)8255與單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳送讀寫控制邏輯：接收CPU送來的讀寫控制信號(hào)和選口信號(hào)，控制對(duì)8255的讀寫整理課件2、8255的引腳8255有40個(gè)引腳1、數(shù)據(jù)總線8條D0-D7，用于傳送CPU和8255間的數(shù)據(jù)，命令和狀態(tài)字2、控制總線6條RESET：復(fù)位*CS：片選*RD，*WR：讀寫控制信號(hào)整理課件A1，A0：地址線，用于選擇PA，PB，PC口和控制字寄存器3、并行I/O口PA7—PA0：雙向I/O，傳輸I/O數(shù)據(jù)，可設(shè)定為輸入或輸出方式PB7—PB0：PC7—PC0：雙向數(shù)據(jù)/控制總線，用于傳輸I/O數(shù)據(jù)或控制/狀態(tài)信息4、電源線VCC+5VGND整理課件3、8255A的工作方式選擇8255A有3種工作方式：方式0，方式1和方式2。方式0：基本輸入/輸出方式。這種方式中3個(gè)端口被設(shè)置成輸入或輸出口，但不能既作為輸入又作為輸出。PC口分成兩部分：上半口（PC4~PC7）、下半口（PC0~PC3），兩部分可分別設(shè)置傳送方向。各個(gè)端口均可用于無條件數(shù)據(jù)傳送，也可以通過人為指定PC口的某些位作為PA口、PB口的狀態(tài)信號(hào)，進(jìn)行查詢方式傳送。整理課件方式1：選通輸入/輸出方式。這種方式下PA口和PB口通過編程設(shè)定為輸入口或輸出口，而PC口則分成兩部分，分別作用PA口和PB口的控制和同步信號(hào)，以便8255A和CPU之間傳送信息和中斷請(qǐng)求。這種聯(lián)絡(luò)信號(hào)由8255A內(nèi)部規(guī)定的，不是由使用者指定的。PC口的高4位服務(wù)于A口，稱A組。PC口的低4位服務(wù)于B口，稱B組。整理課件方式2：雙向總線方式。只有PA口可工作于此方式，這時(shí)PA口既可作輸入又可作輸出，PC口的PC3~PC7作輸入/輸出的同步控制信號(hào)。此時(shí)，PB口可以工作于方式0，但不能工作于方式1。整理課件4、8255A控制字8255A的控制字分為兩種類型控制字：方式控制字和C口置位/復(fù)位控制字。用戶通過程序可以把方式控制字寫入8255的控制寄存器，以設(shè)定8255A的工作方式和C口各個(gè)位狀態(tài)。整理課件（1）方式控制字方式控制字用于設(shè)定8255A的3個(gè)端口工作于什么方式，是輸入還是輸出方式A組B組D7D6D5D4D3D2D1D0方式標(biāo)示位1方式選擇A口C口高4位方式選擇B口C口低4位00：方式001：方式11X：方式20：輸出1：輸入0：輸出1：輸入0：方式01：方式10：輸出1：輸入0：輸出1：輸入整理課件（2）C口置位/復(fù)位控制字該控制字可以使C口的各位單獨(dú)置位或復(fù)位，以實(shí)現(xiàn)某些控制功能。

0XXXD3D2D1D0標(biāo)志位0000：PC0

001：PC1010：PC2011：PC3100：PC4101：PC5110：PC6111：PC70：復(fù)位1：置位整理課件5、8255A的初始化編程8255A是一種可編程的I/O的接口芯片，使用時(shí)首先要由單片機(jī)對(duì)8522A寫入控制字。8255A的各種方式都要由控制字來設(shè)定，這個(gè)設(shè)置過程稱為“初始化”。若寫入的控制字的最高位D7=1，則是方式控制字；若寫入的控制字D7=0，則是C口的按位置位/復(fù)位按制字整理課件10.38255A應(yīng)用實(shí)例

10.3.1設(shè)計(jì)要求應(yīng)用8255A擴(kuò)展單片機(jī)的I/O口，將8255A的A口設(shè)置為輸出方式，B口設(shè)置為輸入方式，實(shí)現(xiàn)通過B口的開關(guān)控制A口的發(fā)光二極管亮/滅的功能。整理課件圖10.3.18255A應(yīng)用原理圖整理課件10.4系統(tǒng)存儲(chǔ)器擴(kuò)展

單片機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展主要包括：程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展比較方便，一般都是擴(kuò)展一片并行接口的EPROM（27系列芯片）、EEPROM（28系列芯片）或Flash（29系列芯片），如常用的EPROM芯片有27C64（8KB）、27C256（32KB）和27C512（64KB）；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展按芯片采用的接口技術(shù)不同，可分為并行接口的芯片和串行接口的芯片擴(kuò)展。因串行接口芯片具有引腳少，集成度高，功耗低等特點(diǎn)，是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展的發(fā)展方向。整理課件10.4.1單片機(jī)系統(tǒng)總線及總線信號(hào)

（1）地址總線(AB)（2）數(shù)據(jù)總線(DB)（3）控制總線(CB)整理課件（4）系統(tǒng)擴(kuò)展的連線原則系統(tǒng)的擴(kuò)展歸結(jié)為三總線的連接，連接的方法很簡(jiǎn)單，連線時(shí)應(yīng)遵守下列原則：①連接的雙方數(shù)據(jù)線連數(shù)據(jù)線，地址線連地址線，控制線連控制線。要特別注意的是：程序存儲(chǔ)器接；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接和。②控制線相同的地址線不能相同，地址線相同的控制線不能相同。③片選信號(hào)有效時(shí)芯片才選中工作，當(dāng)一類芯片僅一片時(shí)片選端可接地，當(dāng)同類芯片多片時(shí)片選端可通過線譯碼、部分譯碼、全譯碼接地址線（通常是高位地址線），在單片機(jī)中多采用線選法。整理課件10.4.2擴(kuò)展存儲(chǔ)器編址技術(shù)

（1）線選法：用地址線直接作為存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)的片選譯碼方法，稱為線選法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是連線簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是地址資源浪費(fèi)嚴(yán)重，地址映像不唯一，當(dāng)系統(tǒng)的地址資源比較緊張時(shí)不宜采用。整理課件圖10.4.1單片程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展舉例

整理課件2）譯碼法：通過對(duì)系統(tǒng)的高8位地址線譯碼產(chǎn)生系統(tǒng)擴(kuò)展芯片的片選信號(hào)的譯碼方法，稱為譯碼法。譯碼法又可以分為部分譯碼和全譯碼。多片存儲(chǔ)器擴(kuò)展連接圖，如圖10.4.2所示。整理課件（3）存儲(chǔ)器的綜合擴(kuò)展在同一個(gè)系統(tǒng)中同時(shí)擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，如圖10.4.3所示。整理課件10.5RAM62256擴(kuò)展應(yīng)用實(shí)例

10.5.1設(shè)計(jì)要求將20個(gè)數(shù)字分別存入RAM62256中，然后從RAM62256中讀出剛才存入的數(shù)字，并將其全部相加求和，在單片機(jī)的數(shù)碼管上顯示所求得的和的值。整理課件圖10.5.1RAM擴(kuò)展原理圖整理課件10.6小結(jié)

本章的重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容是可編程芯片8255A的擴(kuò)展和KeilC中讀取外部數(shù)據(jù)的方法。熟練應(yīng)用8255A，可