单片机入门 必读 第三章

第三章：MCS-51单片机的系统扩展及应用,通过地址总线、数据总线和控制总线实现系统的扩展。定时器、串行口和A/D、D/A等应用场合下的硬件接口和软件编程。3.1：程序存储器的扩展3.2：数据存储器的扩展3.3：输入、输出口的扩展3.4：定时计数器的应用3.5：串行口的应用3.6：MCS-51与D/A转换器的接口3.7：MCS-51与A/D转换器的接口3.8：动态数码显示及键盘扫描电路,3.1：程序存储器ROM的扩展,1，在使用8031（无片内ROM）或大于4K程序存储器时，必须通过外接ROM来构成、扩充系统的程序存储区。2，当使用外部存储器来扩展系统时，必须占用单片机的P0、P2口作为外部电路的数据、地址总线。此时，P0、P2口就不能作为通用的I/O端口。3，在系统扩展时，外部电路与单片机连接的依据是单片机访问外部存储器的时序，所以正确的理解时序是硬件电路设计的关键。,MCS-51与32KROM的连接,P2.7:P2.0P0.7:P0.0ALE/EAPsen,CEA14:A8A7O7:A0O0OE,D7Q7D0Q0CP,2725632KROM,MCS-51,/CE=P2.7(A15),返回前一次,完整的地址信号,外部ROM的状态与地址线A15的关系表,访问外部程序存储器ROM的时序:,A15-A8(PC),A7-A0,OP,A7-A0,常数,存储器数据输出控制/Psen,地址总线（高八位）P2口,地址数据总线（低8位）P0口,S1,S2,S6,S5,S4,S3,373地址锁存信号ALE,A15-A8(DPTR+A),MOVCA,A+DPTR,AB,转电路图,返回前一次,（参考讲义70页）,片外存储器访问时序说明,P0、P2口作地址和数据总线。其中P0口作为地址和数据复用总线，前半部（A段）作地址总线，后半部（B段)作为数据总线。外部程序存储器ROM的操作步骤如下：1，单片机必须为其提供完整的（15位）地址信息；2，ROM芯片的/CE端=0，选中该芯片；3，在满足上述条件的基础上，当ROM的/OE=0时（B时间段），存储器输出数据的三态门打开，并将与输入地址相对应的存储单元中的指令（数据）向外输出，单片机通过P0口将指令送至CPU内部。74LS373锁存器:将A时间段P0口输出的低位地址进行保存，使ROM在B时间段仍然可以得到完整的地址信号。,转电路图,转时序图,外部ROM的容量扩展原理(一),如何使用两片32K的ROM芯片扩展为64K的存储阵列。,A15P2口MCS-51P0口ALE/EAPsen,/CE2A14A8A7A0/OE2O0O7,/CE1A14A8A7A0/OE1O0O7,74LS373,由两片32K的ROM构成64K存储阵列与A15的关系表,外部ROM的容量扩展原理(二),若需要对2片以上的芯片扩展，可以通过译码电路实现。,P2.7P2.6P2.5P2.4P2.0P0口ALEPsen,/CE0A12A8A78K8A0/OE1O0O7,74LS373,Cy7BA0y,/CE1A12A8A78K8A0/OE1O0O7,/CE7A12A8A78K8A0/OE1O0O7,MCS51,74LS138,采用LS138译码器实现ROM扩展示意表,小结：,1，单片机的P0、P2口作为地址数据总线；2，P0口为数据、地址复用总线，所以必须加入八位锁存器74LS373来锁存P0口的低八位地址。3，外接ROM是靠MOVC指令产生的Psen信号来打开数据三态门，使ROM中的指令通过P0口送入单片机内部。4，存储器的容量M与其地址线条数n的关系：M=2n5，当使用两片ROM扩展时，可以使用一个反向器实现容量的扩展，通过ROM芯片的/CE端实现。6，当使用2片以上的ROM芯片扩展时，就要使用译码器实现存储容量的扩展，译码器的输入与高位地址相连接，输出端分别与各ROM芯片的/CE连接（如图所示）。7，当外接ROM的高八位地址线与P2口高八位线没有完全用足时，要注意外存储的地址重叠问题。,返回,3.2：数据存储器RAM的扩展,与程序存储器扩展原理相同，数据存储器的扩展也是使用P0、P2口作为地址、数据总线。1，当使用MOVXRi指令时，系统使用P0口输出地址信号（P2口不用）；2，当使用MOVXDPTR指令时，P0口输出DPTR提供的低八位地址信号，P2口输出DPTR提供的高八位地址信号。3，不论哪种情况，P0口都是地址/数据复用总线，因此仍要使用74LS373来锁存P0口的地位地址信号。与ROM扩展不同：使用访问外部RAM指令MOVX时，在时序中将产生/RD或/WR信号，因此将此信号与外RAM的读（/RD)、写（/WR）控制端相连接就实现系统对外RAM的读写控制。,设外部RAM2000H单元中有一个数x,且DPTR中已存有该数地址2000H.则CPU执行外部ROM中的指令:movxa,dptr;将外RAM的x送A,S1,S2,S6,S5,S4,S3,S1,S2,S6,S5,S4,S3,ALE,Psen,A15-A8(PC),A15-A8（DPH）,A7-A0,指令,A7-A0,数据,RD,P2口,P0口,选中外部RAM,读外部数据存储器RAM的指令时序,MCS-51与32KRAM的连接,P2.5P2.4:P2.0P0.7:P0.0ALERDWR,CEA12:A8A7O7:A0O0OEWE,D7Q7D0Q0CP,62648KRAM,MCS-51,/CE=P2.5(A12),思考题：,使用6264（8KRAM）芯片和2764（8KROM）芯片组成16KRAM和16KROM的外存储阵列（逻辑图）。采用74LS138和74LS373实现译码和锁存功能。根据设计的结果，写出RAM和ROM的地址范围。,返回,3.3：输入、输出口的扩展,如果系统使用了外部存储器时，P0、P2口被外存储器占用，留给用户的只有P1口。因此I/O端口的扩展是使用MCS-51作为嵌入式控制器进行硬件设计中经常遇到的问题:3.3.1,使用8243扩展I/O端口3.3.2,使用8155扩展I/O端口3.3.3,使用8255扩展I/O端口3.3.4,使用串行口扩展I/O端口,继续,3.3.1:使用8243扩展I/O端口,8243为4X4位的扩展口。,P4.0P4.1P2.0P4.2P2.1P4.3P2.2P2.3P5.0P5.1P5.2P5.3P6.0P6.1P6.2P6.3PROGP7.0/CEP7.1P7.2P7.3,接单片机,P2口:用于CPU与8243之间传送命令、数据。其中：命令码中含口地址（两位）、操作码（两位）。数据为四位。PROG:控制端。P4P7:4X4位具有锁存功能的双向I/O端口。,8243的时序,P4.0P4.1P2.0P4.2P2.1P4.3P2.2P2.3P5.0P5.1P5.2P5.3P6.0P6.1P6.2P6.3PROGP7.0/CEP7.1P7.2P7.3,操作码、口地址,数据（4位）,PROG,P2口,1，由高变低时，将P2口的命令（口地址、操作码）信息所存到8243。2，由低变高时：a,写操作时：8243将P2口上的数据写入对应的端口；b,读操作时：当操作码一译出，选中的端口的输入缓冲器与P2口接通，等待CPU读走。当PROG变高后，结束读操作。,1,2,8243应用举例1：使用51的P2口与8243连接，并从8243的P6口读入数据，51的P2.6P2.7留作输入。,P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7MCS-51,P4.0P4.1P2.0P4.2P2.1P4.3P2.2P2.3P5.0PROGP5.1/CEP5.2P5.3P6.0P6.1P6.2P6.3P7.0P7.1P7.2P7.38243,IN8243:MOVA,#11010010B;控制字MOVP2,A;输出控制字CLRP2.4;8243接收操作码MOVA,P2;读取P6口数据SETBP2.4;PROG=1结束读SETBP2.5;关闭8243RET【注意】:1，控制字11010010的含义；2，根据8243的时序，在使PROG变高前单片机必须读入P6口中的数据。,8243应用举例2：将R2寄存器的低4位写到P7口。P2.6P2.7留作输入,P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7,P4.0P4.1P2.0P4.2P2.1P4.3P2.2P2.3P5.0PROGP5.1/CEP5.2P5.3P6.0P6.1P6.2P6.3P7.0P7.1P7.2P7.3,OUT:MOVA,#11010111B;控制字MOVP2,A;输出控制字CLRP2.4;8243接收操作码MOVA,R2;读取R2数据ORLA,#11110000B;高4位置1低4位不变ORLP2,#00001111B;低4位置1高4位不变ANLP2,A;A送P2高4位不变SETBP2.4;PROG=1数据写入P7口SETBP2.5;关闭8243RET【注意】:第1条ORL是保证不影响P2口高4位；第2条ORL指令时保证下面ANL指令能够正确的将低4位数据写入P2口。,返回,3.3.2:使用8155扩展I/O端口,8155的简介1，8155的构成：2，CPU对8155的控制3，8155的工作方式4，8155内部定时器的使用5，8155应用与编程举例,继续,8155的简介,同8243一样，8155、8255等芯片都是美国Intel公司为8086系列微机开发出的系列通用可编程I/O接口芯片。8155不仅可以提供三个并行的I/O端口，在其内部还集成有256个字节的RAM存储空间、一个14位的定时/计数器，因此非常适合与MCS-51单片机连接实现系统功能的扩展。由于8155的特殊性，这里将主要介绍其结构和使用、编程方法。,返回本节目录,1，8155的构成：,1，双向数据总线缓冲器：传送CPU与RAM之间的数据。2，地址锁存器：用于锁存CPU送来得RAM或端口地址。3，地址译码(a)和读写控制(b)：a,接收地址锁存器的低三位地址，确定命令/状态存存器、定时/计数器和A、B、C口中的某个工作。b,读写控制用于接收/RD或/WR上的信息实现CPU与8155之间的信息控制4，256个字节的RAM数据存储器。5，I/O寄存器：A,B和C双向通用I/O端口。6，命令寄存器：用来存放CPU送来得命令字。7，定时/计数器：二进制的14位减一计数器，可做分频器。,8155的内部结构简图,I/O寄存器A口,256字节RAM,双向数据缓冲器,地址锁存器,定时计数器（14位）,读/写控制器,地址译码,I/O寄存器B口,I/O寄存器C口,状态命令寄存器,AD7-AD0,/CEIO/MALE/RD/WRREST,T/INT/OUT,8155引脚说明,AD7-AD0:数据/地址总线。与MCS-51的P0口连接，分时传送地址和数据信息，是连接两者的通道。I/O口线：PA7-0、PB7-0和PC5-0为8155的A、B和C口。其中A、B口为8为的通用I/O口；C口：在“通用I/O模式”下作I/O口；在“选通I/O模式”下作命令/状态口。REST、/CE和IO/M:复位、片选和I/O端口/RAM选择线。/RD、/WR:读写控制线。ALE:8155的地址锁存信号。ALE=1时，信号进入地址锁存器，ALE=0时，锁存器处于“封锁”状态，将ALE=1时的地址锁存到地址锁存器中。T/IN、T/OUT:计数器的脉冲输入线和输出线，输出波形与工作方式有关。,返回本节目录,2，CPU对8155的控制,8155的A、B和C口的数据传送是由CPU发出的命令字控制的。（1）8155内部的7个寄存器地址,（2）8155的命令字,PB、PA:A、B口工作方式：0输入；1输出。PC2、PC1:C口工作方式：00ALT1（输入）01ALT2（输出）10ALT3（选通方式）11ALT4（选通方式）IEBIEA:A、B口中断允许位：0禁止中断；1允许中断。TM2TM1:计数器工作方式：00无操作；01停止计数；10计满后停止；11开始计数。,上一次,（3）8155的状态字表征8155的状态,INTRa：A中断请求标志。0无中断；1有中断。ABF：A口缓冲器状态。0空；1满。INTEa：A口中断允许位。0禁止；1允许。INTRb：B中断请求标志。0无中断；1有中断。BBF：B口缓冲器状态。0空；1满。INTEb：B口中断允许位。0禁止；1允许。TIMER:定时器中断。0读状态字后或硬件复位后。1有定时器中断时。,状态字存在于8155的状态寄存器中，其地址与命令口地址一样都是000B，可以用MOVXA,Ri指令来读取8155的状态。状态字寄存器与命令寄存器是靠输入、输出来自动区分的。,返回本节目录,3，8155的工作方式,（1）存储方式：若IO/M=0、CE=0时，8155处于存储器模式，此时单片机通过AD7-AD0与8155的RAM单元进行读写数据。（2）I/O方式：若IO/M=1,CE=0时，8155处于I/O状态。a,通用I/O方式：A,B,C都是通用的数据端口；b,选通I/O方式：A,B为通用I/O方式，C口作为A,B口的联络控制线。选通方式是一种较为特殊的数据传输方式，它不同于一般并行口的I/O操作。它主要用于高速CPU与低速外设之间的数据交换。这里只作基本介绍。,C口在四种工作方式下的各位定义,选通I/O数据输入操作,当外设准备好数据并送PA口时，发出低电平的选通信号ASTB;8155接收到ASTB后：1，将PA上的数据装入A口寄存器2，使A口数据满ABF置位以通知外设数据已收到。8155在ASTB的上升沿使PC0的AINTR标志置位，以通知单片机数据已收到。CPU响应中断执行服务程序，当执行到从A口读取输入的数据（MOVX）时，/RD的上升沿将PC0的INTEA清零并使PC1的ABF变低,通知外设输入下一个数据。,P0INT0,PAPD0-7/RDPC1PC2PC0,D7-0,C口为ALT3模式PC0:A口中断AINTR标志输出,送单片机；PC1:A口缓冲器满ABF标志输出，送外设。PC2:A口选通输入ASTB，,ASTB,ABF,MCS-518155外设,AINTR,选通I/O数据输出操作,CPU执行MOVX指令将数据送PA口，8155收到数据后ABF变高通知外设数据已到达PA口。外设接收到ABF的高电平后：1，从D7-0上接收数据；2，使ASTB变低，通知8155外设已接收到数据。当8155监测到ASTB回到高电平时，使PC0D的AINTR变为高电平，向单片机申请中断。单片机在中断服务程序中巴下一个数据送到A口，进行下一个数据的输出。,P0INT0,PAPD0-7PC1PC2PC0,D7-0,ASTB,ABF,MCS-518155外设,C口为ALT3模式，控制字：00011001BPC0:A口中断AINTR标志输出,送单片机；PC1:A口缓冲器满ABF标志输出，送外设。PC2:A口选通输入ASTB，,AINTR,4，8155内部定时器的使用,严格的将，8155的定时器应当称为计数器，因为定时器的计数脉冲来自外部的T/IN引脚的输入脉冲,所以8155的定时器非常适合做1/n的分频器(如图）。定时器共有4中工作方式,由计数器高8位中的最高两位M2、M1来确定。不同的工作方式对应着不同的T/OUT波形。,8155T/INT/OUT,由8155作1/5分频器,MCS-51,控制字,8155内部定时器的4种工作方式,1，M1M2=00时:定时器在计数的后半周期在T/OUT线上输出低电平，如果计数初值为奇数，则高电平持续时间比低电平多一个计数脉冲；2，M2M1=01时:同上一方式，差别为当计数器“减1”到“全0”时，自动装入计数初值，所以在T/OUT上为连续波形；3，M2M1=10时:当计数器“减1”到“全0”时，在T/OUT线上输出一个单脉冲；4，M2M1=11时:当计数器“减1”到“全0”时，在T/OUT线上输出一个单脉冲，且自动重装计数初值，所以在T/OUT线上输出连续的波形。,控制字,8155定时器工作方式与T/OUT波形,计数器高8位（101B）,计数器低8位（100B）,1个计数周期T,T/INM2M1=00时T/OUTM2M1=01时T/OUTM2M1=10时T/OUTM2M1=11时T/OUT,思考题：哪种工作方式可以使8155完成1/n分频器的功能？这种分频器与普通数字电路中的“计数器分频”有何不同？（返回）,5，8155应用与编程举例,充分利用8155的内部资源可以简化单片机系统的设计。无论是8155或其它外围电路与MCS-51的连接可分为两种方式：最小化连接；按照外部RAM地址统一编址。前者适用于较小的系统，后者用于较复杂的系统。这里采用前者，目的是使大家掌握8155最基本的编程方法。8155在I/O工作方式中我们选择“通用I/O方式”为例。,返回本节目录,8155与MCS-51的最小化连接,P2.7P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ALE/RD/WR,/CEIO/MPAAD7AD6AD5PBAD4AD3AD2AD1PCAD0ALET/OUT/RD/WRT/IN,MCS-518155,最小系统对8155内部各寄存器的地址分配,设定：PA口输入,PB口输出,输入脉冲进行16分频。,ORG1000HSTRAT:MOVDPTR,#7F04H;指向定时器低8位MOVA,#10H;计数初值16MOVXDPTR,A;装入初值INCDPTR;指向定时器高8位MOVA,#40H;设定为连续方波MOVXDPTR,A;装入定时器高8位MOVDPTR,#7F00H;指向命令口MOVA,#0C2H;控制字：（A输入B输出启动定时器）MOVXDPTR,A;装入控制字并启动定时器INPUT:MOVDPTR,#7F01H;指向PA口MOVXA,DPTR;从PA口输入数据OUT:MOVDPTR,#7F02H;指向PB口MOVXDPTR,A;从PB口输出数据END【思考题】：如何将PA口输入的数据存到8155内部RAM的某一单元？,控制字,MOVXDPTR,A或MOVXA,DPTR的时序,S1,S2,S6,S5,S4,S3,S1,S2,S6,S5,S4,S3,ALE,Psen,A15-A8(PC),A15-A8（DPH）,A7-A0,指令,（DPL）,数据,RD,P2口,P0口,选中外部RAM,第一个阶段：取MOVX指令,第二阶段：执行MOVX（从外部读取数据）,3.3.3:使用8255扩展I/O端口,1，8255的内部结构和引脚功能2，8255的控制字和状态字（一）“方式控制字”（二）“C口单一置位复位控制字”（三）8255A的状态字1，8255A在模式1时的状态字2，8255A在模式2时的状态字3，8255的工作模式4，8255A应用举例,继续,8255的内部结构图,A口,C口高四位,B口,C口低四位,A组控制器,B组控制器,数缓冲据器,读制写逻控辑,PA7-0,PB7-0,PC7-4,PC3-0,D7-D0,/RD/WRA0A1RESE/CS,返回前一次,1，8255的内部结构和引脚功能,（一）：内部结构:由四部分组成。1，A口，B口和C口；2，A组控制器，B组控制器；3，数据缓冲器；4，读写控制器。A口。8位数据输出缓冲/锁存，输入缓冲/锁存的I/O端口。B,C口。8位数据输出缓冲/锁存，输入缓冲的I/O端口。A组控制器，B组控制器。接收CPU发送的控制字并确定8255的工作模式,其中A组控制器控制A口和C口的高4位;B组控制器控制B口和C口的低4位。数据缓冲器。双向8位，用于传送CPU与8255之间的数据和控制字。读写控制逻辑。接收CPU送来的读（/RD）,写（/WR）和片选（/CS）等信号，用于对8255的读写控制。,（二）引脚功能：40脚DIP封装。1，数据总线D7D0,与内部数据缓冲器连接，用来传送CPU与8255之间的数据字、控制字。2，控制总线：RESET:复位线，高电平有效；/CS:片选信号，低电平有效；/RD,/WR读写命令线:低电平有效；A0,A1:地址输入线,用于选中A口,B口,C口和控制寄存器。3，并行I/O总线（24条）：PA7PA0:双向I/O总线，可由控制字设定为输入、输出或输入输出双向方式；PB7PB0:双向I/O总线,可由控制字设定为输入或输出方式；PC7PC0:双向I/O总线,可以设定为传送I/O数据（模式0）或控制/状态信息（模式1，2）；4，电源线：Vcc和GND.,8255控制信号功能、地址表（设/CS=C0H）,返回本节目录,转8255框图,2，8255的控制字和状态字,8255有两个控制字：“方式控制字”和“C口置复位控制字”。两者以控制字的D7=1或D7=0来区别。（一）“方式控制字”:用于确定三个端口的输入或输出等；D7:控制字标志位。=1表明为“方式控制字”,=0表明为C口置复位控制字；D6,D5:A组方式选择位。00：模式0，01：模式1，1X：模式2。D4:A口输入/输出控制位。=0时A口用于输出;=1时A口用于输入。D3:C口高4位输入/输出控制位。=0时C口高4位用于输出;=0用于输入。D2:B组方式选择位。D2=0时，B组设定为模式0；=1时,设定为模式1。D1:B口输入/输出控制。D1=0时，B口用于输出；=1时,B口用于输入。D0:C口低4位输入/输出控制。=0时用于输出；=1时，用于输入。,标志位A组方式选择A口、C口高4B组方式B口、C口低4,返回前次,（二）“C口单一置位复位控制字”:使C口各位在模式1，2时单独置位或复位，以实现某些控制功能。如：设置或清除A口、B口的中断允许位等。D7:控制字标志位。=0表明为“C口单一支复位控制字”。D6-D4:不用。D3D1:C口选择位。三位二进制数（000111），确定C口中8个位（D7D0）中的某一位。D0:置复位控制位。D0=0时，复位；D0=1时，置位。,标志位=0D6-D4位不用C口位选择位置复位控制位,举例,若8255的控制寄存器选口地址为FBH,试写出令PC3先置“1”，后置“0”的程序。【解】：MOVR0,#0FBH;设定8255的控制口MOVA,#07H;令PC3置“1”的控制字送AMOVXR0,A;令PC3=1MOVA,#06H;PC3置“0”的控制字送AMOVXR0,A;令PC3置“0”:END,标志位=0D6-D4位不用C口位选择位置复位控制位,（三）8255A的状态字当8255A设定为模式1、模式2时，可以通过读C口获得相应的“状态字”，以便了解8255A的工作状态。1，8255A在模式1时的状态字：（I/O为引脚的电平信号）,C口各位,输入口用时,输出口用时,输入口用时,输出口用时,返回前一次,PC7PC6PC5PC4PC3PC2PC1PC0,PC7PC6PC5PC4PC3PC2PC1PC0,2，8255A在模式2时的状态字,/OBFa:A口“输出缓冲器满”标志。INTE1:A口与输出相关的中断允许位，软件置位。IBFa:A口“输入缓冲器满”标志。INTE2:A口与输入相关的中断允许位，软件置位。INTRa:A口中断请求信号，高电平有效。INTEb:B口中断允许位，软件置位。IBFb:B口“输入缓冲器满”标志。INTRb:B口中断请求信号，高电平有效。,C口各位：D7D6D5D4D3D2D1D0,返回上一次,A组模式2（输入、输出）B组模式1输出（或输入）,3，8255的工作模式,8255A有三种工作模式：模式0，模式1，和模式2。用户可以通过“8255A方式控制字”来设定所需的工作模式。（1）模式0:基本的输入/输出方式（2）模式1:选通输入、选通输出方式A口、B口作为输入或输出，C口做联络线（3）模式2:A口的双向选通（输入/输出）方式,标志位A组方式选择A口、C口高4B组方式B口、C口低4,（1）模式0:基本的输入/输出方式,A口、B口和C口均可设定为此种模式。【例如】：设定A口和C口的高4位为模式0的输出方式，B口和C口的低4位为模式0的输入方式。MOVR0,#0FBH;控制寄存器地址送R0MOVA,#10000011B;方式控制字83H送AMOVR0,A;控制字83H送控制寄存器在模式0时，CPU可以对8255A无条件的进行I/O数据传送，数据可以在8255A对应的锁存器中锁存。同样，外设的I/O数据同样可以送到各端口得到锁存或缓冲。也可以将某些位设定为外设的状态输入位，CPU通过查询状态与外设进行异步I/O数据传送。,转控制字,（2）模式1:选通输入、选通输出方式,A口、B口均可独立的设置为这种工作模式。在这种模式下，A口、B口通常用于传送与它们相连外设的I/O数据。而此时，C口作为A口、B口与外设之间的联络握手信号，可以实现CPU与外设之间以“中断”的方式进行异步I/O数据传送。,标志位A组方式选择A口、C口高4B组方式B口、C口低4,转8255逻辑图,模式1下C口各位定义如下,INTR:8255A发出的中断请求信号，经反相后送单片机。IBF:8255A发出“输入缓冲器满”信号。/OBF:输出缓冲器满信号/STB:外设发出的“选通信号”，用于8255A的数据锁存用。/ACK:外设发出通知8255A的“已接收到数据”的应答信号。,（1）8255的模式1：选通输入方式（口）,1，当外设输入数据到PA口时,自动的向/STBa发出一个低电平选通信号;2，8255A收到/STBa上的负脉冲后作两件事:一是将数据存入A口输入缓冲/锁存器中；二是输入“缓冲器满”的IBFa高电平信号，通知外设已收到数据。3，8255A检测到/STBa变为高电时，若Qibfa高电平，Qintra高电平时，将INTRa变高向CPU申请中断（Qintra可由用户对PC4进行单一置复位控制字控制，参见模式一时的状态字）。4，CPU响应中断后，从A口读取数据，并在读走数据后8255A撤掉INTRa信号，并使/STBa变低通知外设送下一个字节的数据。,P08031/INT0,D7-D0PAPC4PC5PC3,D7-D0输入设备,INTEa,/STBa,IBFa,INTRa,1,2,转符号说明,（2）8255的模式1：选通输出方式（口）,P08031/INT0,D7-D0PBPC1PC2PC0,D7-D0输入设备,INTEb,/OBFb,/ACKb,INTRb,1,3,1，CPU通过MOVXRi,A指令将数据送到B口输出锁存器，8255A收到数据后便令“输出缓冲器满”/OBFb变为低电平,通知外设准备接收。2，外设接到/OBFb的低电平后作两件事情：一，从PB上取走数据；二，使/ACKb线变低，通知8255A:外设已收到数据。3，8255A接收到/ACKb线变低后，就对/OBFb，/ACKb和Qinteb的状态进行检测，当它们皆为“1”时，INTRb变为高电平向CPU发终端申请。4，CPU响应中断后，通过中断服务程序将下一个数据送到8255A的B口，同时撤掉INTRb信号。,2,模式一时的状态字,（3）模式2:A口的双向（输入/输出）方式,只有A口具有模式2方式。此时，PA口为双向I/O总线。1，当PA作输入口时,由/STBa和IBFa信号控制,过程同模式1的输入操作。2，当PA作输出口时,由/OBFa和/ACKa控制,工作过程同模式1的输出操作。模式2非常适应像终端一类的外设，如键盘、显示器等设备。,P08031/INT0,D7-D0PA,D7-D0输入设备,PC7,INTE1,/OBFa,/ACKa,INTRa,PC6,PC4,PC5,PC3,IBFa,/STBa,+,INTE2,返回本节目录,模式2状态字,4，8255A应用举例（方式0）,/RD/WRP0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ALE89C51,D7Q7D6Q6D5Q5D4Q4D3Q3D2Q2D1Q1D0Q074LS373G/E,/RD/WRRESET/CSPC口8255AA1A0PB口D7D6D5D4D3D2PA口D1D0,设8255A工作在方式0，且A口输入，B、C口输出。,/CS=FF7XH,A口：FF7CHB口:FF7DH,C口:FF7EH,控制口：FF7FH,程序清单,ORG0100HSTART:MOVA,#90H;方式0，A口输入，B口、C口输出MOVDPTR,#0FF7FH;8255A控制口地址送指针MOVXDPTR,A;控制字送8255A控制寄存器MOVDPTR,#0FF7C;A口地址送指针MOVXA,DPTR;从A口输入数据到AMOVDPTR,#0FF7DH;B口地址送指针MOVA,DATA1;从内存DATA1单元中取数X1到AMOVXDPTR,A;数据从B口输出MOVDPTR,#0FF7EH;C口地址送指针MOVA,DATA2;从内存DATA2单元中取数X2到AMOVXDPTR,A;数据从C口输出,标志位A组方式选择A口、C口高4B组方式B口、C口低4,返回本节目录,3.3.4,使用串行口扩展I/O端口,在MCS-51单片机串行口的4种工作模式中模式0（同步移位模式）可以用来实现系统并行I/O端口的扩展。使用这种方式的特点：扩展I/O端口数量可以不受限制（N*8位）；扩展端口与单片机之间的连线少（23条）；扩展口与单片机之间的数据交换时间较长；需要使用外部的“并入串出”或“串入并出”移位寄存器。,MCS-51RXDTXD,移位寄存器,移位寄存器,同步移位脉冲,由MCS-51的串口与两个8位移位寄存器（74LS164）构成的16位并行输出口,数据线,串行口0模式,特点：同步移位方式。8位数据移位，低位在先；波特率固定为fosc/12；数据由RXD（P3.0）出入，同步移位脉冲由TXD发出。与串行口模式0相关的寄存器SBUF。用来装载接收或待传送数据的缓冲器；SCON。设定工作模式,存放相关标志的串口控制寄存器。设定串口模式：00000000B模式0时发送机的控制字；00010000B模式0时接收机的控制字。【注意】:在接收或发送前必须将对应的标志RI或TI清零！只要REN=1便开始启动接收。,使用2片74LS165构成的16位输入扩展口,MCS-51P3.0P3.1P1.0,HGFEDCBAQH74LS165SINS/LCLK,HGFEDCBAQH74LS165SINS/LCLK,RXD,TXD,16位并行I/O端口,74LS165:AH:8位并行数据输入端；并入串出移位寄存器SIN:串行数据输入端；QH:串行数据输出端；S/L:=0时锁存并行数据，=1时允许串行移位。,编程举例：读入20个字节的数据并送入内部RAM单元,MOVR7,#14H;字节数20送计数器R7MOVR0,#20H;内部数据区指针R0赋初值SETBF0;设置“读入字节数奇偶数”标志RCV0:CLRP1.0;并行置入数据SETBP1.0;允许串行移位RCV1:MOVSCON,#00010000B;设定模式0并启动接收(REN=1)LOOP:JNBRI,$;等待接收结束CLRRI;首先清RI准备下一次接收MOVA,SBUF;将接收的数据送AMOVR0,A;数据送内存INCR0CPLF0;标志取反JBF0,RCV2;接收偶次后重新置入数据DECR7;接收奇次时要再接收一帧SJMPRCV1;转RCV1再接收一帧数据RCV2:DJNZR7,RCV0;是否完成20个字节的输入【注意】：F0的作用和程序根据F0的状态转移到RCV1、RCV0的区别。,思考题：编一个在下面的电路中读入20个字节的数据的程序,MCS-51P3.0P3.1P1.0,HGFEDCBAQH74LS165SINS/LCLK,RXD,TXD,使用2片74LS164构成的16位输出扩展口,MCS-51P3.0P3.1P1.0,QAQHA,B74LS164/CLRCLK,QAQHA,B74LS164/CLRCLK,RXD,TXD,共阳极LED数码管.gfedcba,共阳极LED数码管.gfedcba,+5V,编程：利用静态数码管显示电路，显示RAM中的数据,数据存RAM的20H开始的单元，以BCD码的形式存储（高4位为0）；再送数码管显示前必须事先利用查表程序将BCD码转换为共阳极的字符码。,abcdefgdp,+VCC,a,b,c,d,e,f,g,dp,ORG2000HDISP:MOVR7,02H;设置显示位数MOVR0,#20H;设置数据区指针MOVSCON,#00H;设串行口为模式0MOVDPTR,#TABLE;设置字符表指针DISP0:MOVA,R0;取数据到AMOVCA,A+DPTR;从表中取与A对应的字符到AMOVSBUF,A;字符向外传送LOOP:JNBTI,$;等待传送结束CLRTI;清除标志TIINCR0;指向下一个数据DJNZR7,DISP0;未完时转DISP0继续RETTABLE:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H;0,1,2,3,4的字符码DB92H,82H,0F8H,80H,98H;5,6,7,8,9的字符码END,返回,3.4：定时计数器的应用,3.4.1:定时计数器的四种工作模式3.4.2:定时器相关的寄存器3.4.3:定时器模式1电路3.4.4:定时计数器的初始化3.4.5:定时器方式1应用举例（一）3.4.6:定时器方式1应用举例（二）3.4.7:定时器门控位GATE的应用,继续,3.4.1：定时计数器的四种工作模式,模式0、模式1：基本相同，区别在于模式0计数器的长度为13位；模式1时计数器长度为16位；模式2：主要用于单片机的串行通讯时的“波特率”发生器，将在下一节“串行口应用中介绍”。本节主要介绍模式1的应用。,返回本节目录,3.4.2:定时器相关的寄存器,定时/计数器1,定时/计数器0,1，模式控制寄存器TMOD(SFR89H),2,控制寄存器TCON(SFR地址:88H),返回本节目录,T0、T1的启动TR和溢出标志TF外部中断标志IE和触发极性选择IT,3.4.3:定时器模式1电路,TL1,TH1,震荡器,1/12,(8位),(8位),TF1,中断,控制,T1引脚,TR1,GATE,INT1,C/T=0,C/T=1,返回本节目录,3.4.4：定时计数器的初始化,（一）初始化的步骤：1，根据需要，设定工作方式（C/T位）计数或定时；2，确定定时或计数初值；3，设置相应的中断参数、优先级别；4，送命令字，启动定时、计数器。（二）定时、计数初值的计算：TC为计数初值；1，计数初值计算公式：TC=M-C其中M为计数器的模；C为计数值；【举例】：在方式0时，每接收100个外部事件，要求产生一个中断，确定计数初值。TC=8192-100=8092=1F9CH,1FH,9CH,THi=FCHTLi=1CH,2，定时器初值计算公式：TC=M-T/T计数（其中：M计数模；T定时时间；T计数系统时钟周期的12倍）设系统时钟为12MHZ,则T计数=1。定时器4种模式的最大定时时间与M有关。,【举例】：请计算定时50ms所需要的定时初值。1，确定模式.。选择模式12，计算定时初值。Tc=65536-50ms/1=65536-50000=15536=3CB0H既THi=3CH;TLi=B0H,返回本节目录,3.4.5：定时器方式1应用举例（一）,利用单片机的P1.0产生一个频率为50HZ的对称方波。【解】：使用T0。首先确定工作方式、工作模式和定时初值。1，选定时方式（C/T=0）；2，模式1（M2M1=01)，3，TC=65536-10ms/1us=55536=D8F0H，既TH=D8H,TL=F0H。,20ms,10ms,10ms,TMOD00000001,ORG1000HSTRAT:MOVTMOD,#01H;设定时器为定时，模式1SETBTR0;启动定时器T0LOOP:MOVTH0,#0D8H;设定时初值MOVTL0,#0F0HJNBTF0,$;定时时间到？CLRTF0;清T0标志CPLP1.0;P1.0取反SJMPLOOP;循环继续END,程序清单,返回本节目录,3.4.6:定时器方式1应用举例（二）,利用P1.0口线输出周期为2S的方波。【解】如何产生1S（1000ms）的定时？1000ms的定时由50ms累计20次。1,设定T0为定时方式，模式1。2,TC=65535-50ms/1us=3CB0H3,TMOD控制字为：00000001B=01H4,T0采用中断方式,既每50ms产生一次中断，中断20次便是1S。,软件重装初值,R0=0？,N,Y,CPLP1.0,2S,1S,1S,P1.0,20R0,R0-1R0,RETI,BRT0,中断服务程序,ORG1000HSTART:MOVTMOD,#01H；设0为定时方式，模式1MOVTH0,#3CH；50mS定时初值MOVTL0,#0B0HMOVIE,#82H；开中断（T0）SETBTR0；启动定时器T0MOVR0,#14H；计数器R0赋初值20LOOP:SJMP$；等待T0中断ORG000BHAJMP0080HORG0080HBRT0:DJNZR0,NEXT；T0中断服务程序CPLP1.0；P1.0输出取反MOVR0,#14H；计数器R0重赋初值20NEXT:MOVTH0,#3CH；软件重装初值MOVTL0,#0B0HRETI；中断返回END,返回本节目录,3.4.7:定时器门控位GATE的应用,在通常，在TMOD中GATE=0时，只要TR=1便启动定时器开始计数。如果GATE=1时,TR=1电路是否计数取决于/INT0：/INTE0=1时开始计数；/INTE0=0,电路不计数。利用这一特点，可以实现测量外部脉冲的宽度。,计数器,震荡器,1/12,TF0,中断,计数控制,T0引脚,TR0,GATE,INT0,C/T=0,C/T=1,MCS-51INTE0,解题步骤：将外部脉冲接到P3.2（/INT0）上，使用T0且C/T=1；计数器TH0、TL0原始初值为00H,且设为模式1(16位)；在/INT0=0时启动T0计数器（TR0=1);当/INT0=1时，定时器T0开始计数；当/INT0=0时计数停止，此时TH0、TL0中的计数值就是与脉冲宽度相对应得数据。,MCS-51INT0,启动T0T0开始计数计数停止（TR0=1）（/INT0=1）（/INT0=0）,外部脉冲,MOVTMOD,#09H;设定T0为模式1且GATE0=1MOVTH0,#00HMOVTL0,#00H;计数器原始清零MOVR0,#20H;设置数据区指针并原始赋初值JBINT0,$;等待/INT0上的脉冲变低SETBTR0;INT0变低后，启动T0（但不计数）JNBINT0,$;若INT0低电平则等待JBINT0,$;若INT0高电平则等待（开始计数）CLRTR0;INT0变低后，关闭T0（停止计数）MOVR0,TH0INCR0MOVR0,TL0;保存计数器T0的计数值【说明】：设系统时钟为12MH,这样脉冲宽度T=（THL、TL0）*1,返回本节目录,MCS-51INT0,启动T0T0开始计数计数停止（TR0=1）（/INT0=1）（/INT0=0）,外部脉冲,3.5：串行口的应用,3.5.1:串型口的工作模式和控制寄存器SCON3.5.2:模式0、2时的波特率的计算3.5.3:模式1、3时的波特率的计算3.5.4:四种模式下的接收与发送条件3.5.5:模式1举例(一)发送程序TXD.ASM3.5.6:模式2、3应用举例3.5.7:使用模式3进行多机通讯,继续,串行口的应用,在编制串行通讯程序时，首先要确定两个参数：1，通讯双方的“波特率”，必须保持严格一致；2，传输数据的格式“字符帧格式”必须统一。MCS-51串口的4种模式中：0、2模式的波特率是固定的；1和3模式时波特率是可变且由定时器T1来作为波特率发生器,以模式2的方式工作。用T1作为波特率发生器时，根据波特率来计算T1的初值就成为串口程序初始化的主要任务之一。在通讯过程中，对标志（RI、TI）的判断是控制通讯全过程的关键环节。,3.5.1:串型口的工作模式和控制寄存器SCON,模式选择多机通讯位允许接收位发送、接收