第8章 并行总线扩展

1、单片机原理及应用单片机原理及应用第第8章并行总线扩展章并行总线扩展本章学习要求：本章学习要求：1.1.掌握单片机并行扩展总线构成；掌握单片机并行扩展总线构成；2.2.掌握并行接口扩展的地址锁存、片选编址方法；掌握并行接口扩展的地址锁存、片选编址方法；3.3.掌握外部存储器的并行扩展；掌握外部存储器的并行扩展；4.4.掌握掌握I/OI/O口的并行扩展。口的并行扩展。8.1 AT89C51单片机的并行总线单片机的并行总线三组信息需要交换三组信息需要交换:1.输出地址输出地址2.输出数据或输入数据输出数据或输入数据3.明确写操作或读操作明确写操作或读操作XBYTE0 x300D=0 x4f;地址总线

2、地址总线(AB-AddressBus)地址总线宽度地址总线宽度16bit（A15：0），寻址空间），寻址空间64KByte；P0口提供低口提供低8位地址位地址A7：0;P2口提供高口提供高8位地址位地址A15：8；数据总线数据总线(DB-DataBus)数据总线宽度为数据总线宽度为8bit ( D7:0 )；P0口提供口提供8位数据总线；位数据总线；控制总线控制总线(CB-ContolBus)ALE：地址锁存信号，锁存：地址锁存信号，锁存P0口提供的口提供的A7：0；/WR：外部数据存储器写使能信号；：外部数据存储器写使能信号；/RD：外部数据存储器读使能信号；：外部数据存储器读使能信号；/P

3、SEN：外部程序存储器读使能信号。：外部程序存储器读使能信号。8.1 AT89C51单片机的并行总线单片机的并行总线写时序写时序XBYTE0 x300D=0 x4f;0DH30H4FH启动写操作启动写操作结束写操作结束写操作写入时间写入时间t指令指令-引脚引脚-时序时序8.1 AT89C51单片机的并行总线单片机的并行总线读时序读时序已知已知300DH单元内数据为单元内数据为3FHuchar data temp;temp=XBYTE0 x300D;0DH30H外部外部RAM输出输出300DH单元数据单元数据停止输出数据停止输出数据指令指令-引脚引脚-时序时序8.1 AT89C51单片机的并行总

4、线单片机的并行总线8D锁存器锁存器74HC3738.2.1 地址锁存地址锁存 (P0口地址数据复用信号的分离口地址数据复用信号的分离)8.2 地址锁存与片选方法地址锁存与片选方法LE信号为高，输出随输入变化；信号为高，输出随输入变化；LE信号为低，输出保持不变。信号为低，输出保持不变。什么是什么是D锁发器锁发器?8.2 AT89C51单片机的外部扩展性能单片机的外部扩展性能外部总线写时序外部总线写时序8.2 AT89C51单片机的外部扩展性能单片机的外部扩展性能8.2.1 片选方法（寻址方式）片选方法（寻址方式）8.2 AT89C51单片机的外部扩展性能单片机的外部扩展性能6116 2Kbyt

5、eA10:061162KbyteA10:061162KbyteA10:0/WR/RDA15:0D7:0/CS/CS/CSIIIIII8.2 AT89C51单片机的外部扩展性能单片机的外部扩展性能一一 线选法寻址线选法寻址直接将未使用的高位地址线连到芯片的片选信号上。直接将未使用的高位地址线连到芯片的片选信号上。该方法具有电路简单的特点，仅适合简单系统的扩展。该方法具有电路简单的特点，仅适合简单系统的扩展。A15/CS-IA14/CS-IIA13/CS-IIIA10:0 芯片寻址空间011xI6000H-67FFH101xIIA000H-A7FFH110 xIIIC000H-C7FFH 地址映射

6、地址映射选择芯片选择芯片选择单元选择单元二二 译码法译码法8.2 AT89C51单片机的外部扩展性能单片机的外部扩展性能将未使用的高位地址进行译码，以其译码输出作为扩展将未使用的高位地址进行译码，以其译码输出作为扩展芯片的片选信号片的片选信号上。芯片的片选信号片的片选信号上。该方法是最常用的寻址方法，能有效地利用存储空间，该方法是最常用的寻址方法，能有效地利用存储空间，适用于大容量、多芯片系统的扩展。适用于大容量、多芯片系统的扩展。译码器？译码器？3-8译码器译码器74HC13874HC138真值表：真值表：8.2 AT89C51单片机的外部扩展性能单片机的外部扩展性能8.2 AT89C51单

7、片机的外部扩展性能单片机的外部扩展性能/CS-I/CS-II/CS-III8.3 外部存储器的扩展外部存储器的扩展8.3.1 存储器分类存储器分类静态随机存储器SRAM，可写可读，掉电数据丢失6116, 6264, 62256动态随机存储器DRAM，可写可读，需要动态刷新，掉电数据丢失掩膜只读存储器ROM，数据由半导体工厂写入, 定制一次可编程只读存储器OTP，只允许写入一次可擦除可编程只读存储器EPROM，可写入，需要紫外线擦除2716，2732，2764，27256电可擦除可编程只读存储器EEPROM，可写入，可擦除2816, 2817,2864闪存FLASH ROM，可写入，可擦除AT2

8、9C010, SST39F080，SST39F0168.3 外部存储器的扩展外部存储器的扩展8.3 外部存储器的扩展外部存储器的扩展随机存储器RAMRandom Access Memory只读存储器ROMRead Only Memory静态随机存储器SRAMStatic RAM动态随机存储器DRAMDynamic RAMEPROMErasable Programmable ROMEEROMElectrically Erasable Programmable ROM闪速存储器Flash ROM表: 存储器常用术语8.3 外部存储器的扩展外部存储器的扩展8.3.2 外部数据存储器的扩展外部数据存储

9、器的扩展一一. SRAM芯片芯片6116只要保持芯片通电只要保持芯片通电,存储的内容就永久保持存储的内容就永久保持断电，存储的内容丢失断电，存储的内容丢失存储容量存储容量2KByte11根地址线，根地址线，A10：0寻址空间寻址空间0000H-07FFH8位数据线，位数据线，I/O7：03根控制线根控制线/CS：片选信号：片选信号/WE：写使能信号：写使能信号/OE：读使能信号：读使能信号二二. 扩展扩展6116的电路连接的电路连接8.3 外部存储器的扩展外部存储器的扩展线选法A15寻址空间：0000H-07FFH最小地址：0 xxx-x000-0000-0000B最大地址：0 xxx-x11

10、1-1111-1111B8.3.3 外部程序存储器的扩展外部程序存储器的扩展8.3 外部存储器的扩展外部存储器的扩展一一. EPROM芯片芯片27C25615根地址线，根地址线，A14：0寻址空间寻址空间0000H-7FFFH8位数据线，位数据线，D7：02根控制线根控制线/CE：片选信号：片选信号/OE：读信号：读信号需要专用编程器烧写程序需要专用编程器烧写程序;程序擦除需要专用紫外线灯照射程序擦除需要专用紫外线灯照射;掉电数据不会丢失掉电数据不会丢失;单片机只能对单片机只能对EPROM进行读操作进行读操作;存储容量存储容量32KByte.二二. 扩展扩展27C256的电路连接的电路连接8.

11、3 外部存储器的扩展外部存储器的扩展8.3 外部存储器的扩展外部存储器的扩展8.3.4 存储器小结存储器小结内部数据存储器00H-FFHdata/DBYTE外部数据存储器0000H-FFFFHxdata/XBYTE用/WR、/RD选通内/外部程序存储器0000H-FFFFHcode/CBYTE/EA接高、低电平8.4 并行并行I/O口的扩展口的扩展为什么要扩展为什么要扩展I/O口？口？如何扩展如何扩展I/O口口?8.4 并行并行I/O口的扩展口的扩展对于功能复用引脚，一旦用作第二功能，该引脚就不能再用做第一功能。外部I/O口与外部数据存储器统一编址。8.4 并行并行I/O口的扩展口的扩展使用使

12、用8D锁存器锁存器74HC373扩展扩展8位输出接口位输出接口;使用使用8位三态缓冲器位三态缓冲器74HC244扩展扩展8位输入接口位输入接口.8.4.1 简单并行简单并行I/O口扩展口扩展8.4 并行并行I/O口的扩展口的扩展口地址BFFFH口地址7FFFH8.4 并行并行I/O口的扩展口的扩展输出端口口地址为：输出端口口地址为：BFFFH，10 xx-xxxx-xxxx-xxxxB输入端口口地址为：输入端口口地址为：7FFFH，01xx-xxxx-xxxx-xxxxB例例.假设前页扩展的假设前页扩展的8位输出端口分别接了位输出端口分别接了8只指示灯，编写程只指示灯，编写程序实现低序实现低3

13、位指示灯亮，高位指示灯亮，高5位指示灯灭。位指示灯灭。例例.假设前页扩展的假设前页扩展的8位输入端口分别接了位输入端口分别接了8只按键，编写程序，只按键，编写程序，读取读取8只按键的状态，并保存到内部数据存储器只按键的状态，并保存到内部数据存储器30H单元。单元。XBYTE0 xbfff=0 xf8;DBYTE0 x30=XBYTE0 x7fff;8.4 并行并行I/O口的扩展口的扩展74HC02引脚图、逻辑图、真值表引脚图、逻辑图、真值表74HC32引脚图、逻辑图、真值表引脚图、逻辑图、真值表8.4 并行并行I/O口的扩展口的扩展8.4 并行并行I/O口的扩展口的扩展8.4.2 可编程可编程

14、I/O口的扩展口的扩展常用可编程外围扩展芯片：常用可编程外围扩展芯片：型号型号名称名称说明说明8155可编程可编程RAM/IO扩展接口扩展接口22个个I/O口口, 256B的的SRAM，14位定时器位定时器/计数器计数器8255可编程外围并行接口可编程外围并行接口24个个I/O口口8251可编程串行通讯接口可编程串行通讯接口扩展异步串行接口扩展异步串行接口8253可编程定时可编程定时/计数器计数器扩展定时器扩展定时器8279可编程键盘可编程键盘/显示接口显示接口扩展键盘和显示接口扩展键盘和显示接口1. 8255内部结构与引脚内部结构与引脚8.4 并行并行I/O口的扩展口的扩展D7D0：数据总线

15、：数据总线A1A0：地址信号：地址信号/CE：片选信号，低电平选中：片选信号，低电平选中/WR：写信号，低电平有效：写信号，低电平有效/RD：读信号，低电平有效：读信号，低电平有效PA7PA0：端口：端口APB7PB0：端口：端口BPC7PC0：端口：端口CRESET：复位信号：复位信号VCC：电源：电源+5VVSS：地：地8.4 并行并行I/O口的扩展口的扩展8.4 并行并行I/O口的扩展口的扩展2. 8255与与AT89C51单片机的连接单片机的连接8.4 并行并行I/O口的扩展口的扩展4. 8255芯片内的四个寄存器芯片内的四个寄存器A1 A0寄存器寄存器端口地址端口地址0 0A口（口（

16、PA7PA0）7FFCH：0111_1111_1111_11000 1B口（口（PB7PB0）7FFDH：0111_1111_1111_11011 0C口（口（PC7PC0）7FFEH：0111_1111_1111_11101 1控制字寄存器控制字寄存器7FFFH：0111_1111_1111_1111例1：把立即数0 x4f输出到8255的PA口. XBYTE0 x7FFC = 0 x4f;例2：把8255的PB口状态读入单片机并赋给变量temp. unsigned char data temp; temp = XBYTE0 x7FFD;8.4 并行并行I/O口的扩展口的扩展控制字寄存器定义

17、：控制字寄存器定义：8.4 并行并行I/O口的扩展口的扩展方式方式0 (Mode 0) -0 (Mode 0) -基本输入输出。基本输入输出。方式方式1 (Mode 1) -1 (Mode 1) -选通输入输出。选通输入输出。方式方式2 (Mode 2) -2 (Mode 2) -双向传送。双向传送。8255有有3种工作方式种工作方式例例3 假定选择假定选择8255的的PA口为输出口，口为输出口，PB口为输入口，口为输入口，PC口为输出口，口为输出口，电路连接如下页所示。电路连接如下页所示。（1）写出控制字寄存器、）写出控制字寄存器、PA口、口、PB口、口、PC口的口地址；口的口地址；（2）写

18、出控制字寄存器的控制字及初始化语句；）写出控制字寄存器的控制字及初始化语句；（3）编写子函数，将立即数）编写子函数，将立即数53H输出到输出到PA口，立即数口，立即数2CH输出到输出到PC口，口，将将PB口的状态读入并存放到内部数据存储器的口的状态读入并存放到内部数据存储器的45H单元中。单元中。8.4 并行并行I/O口的扩展口的扩展（2）设置）设置PA口输出口输出, PB口输入，口输入，PC口输出口输出 控制字寄存器的控制字为控制字寄存器的控制字为1000_0010B , XBYTE0 x7FFF=0 x82; / 8255初始化初始化8.4 并行并行I/O口的扩展口的扩展（1）控制寄存器：控制寄存器：0111_1111_1111_1111B,7FFFHPA口：口：0111_1100_1111_1111b,7CFF