单片机并行接口扩展

单片机并行接口扩展第一页，共四十八页，编辑于2023年，星期日第八章并行接口扩展但在有些应用中，片内的这些硬件电路还不够用，需要在单片机外增加新的电路（芯片），也就是所谓的扩展。单片机内部的硬件电路已基本上构成具有基本形式的微机系统，可以满足许多控制场合的需要。这些电路包括定时器、中断、串行接口、内部数据存储器、外部程序存储器等。例如，对于MP3来讲，由于需要存储大量的歌曲，仅仅使用128字节片内数据存储器是不够用的，就需要在外部扩展数据存储器。本章安排：

§8-1MCS-51单片机最小应用系统

§8-2MCS-51单片机的外部扩展性能

§8-3外部存储器的扩展

§8-4并行I/O口的扩展第二页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.1MCS-51单片机最小应用系统§8.1MCS-51单片机最小应用系统2.89S51单片机最小系统需要的外部电路:时钟电路复位电路第三页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.1MCS-51单片机最小应用系统第四页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.1MCS-51单片机最小应用系统第五页，共四十八页，编辑于2023年，星期日3.关于复位电路两种复位电路上电复位按键复位复位电路在RESET引脚上产生10mS以上的高电平。复位电路目的PC指针指向程序存储器的0000H单元SFR全部置固定的初始值SP07HP0FFHP1FFHP2FFHP3FFH其它00H8.1MCS-51单片机最小应用系统第六页，共四十八页，编辑于2023年，星期日振荡周期，大小由外接晶体决定。如外接晶体为12MHz,则振荡频率（fosc）为12MHz,振荡周期约为83.3ns外接晶体及电容内部振荡电路内部时钟分频电路状态周期，由fosc二分频获得。如focs为12MHz,则状态周期频率为6MHz.振荡周期约为167nsALE,地址锁存信号由fosc六分频得到。如focs为12MHz,则ALE脚输出脉冲频率为2MHz.脉冲周期为500ns机器周期，由fosc十二分频获得。如focs为12MHz,则机器周期频率为1MHz.机器周期为1us4.关于时钟电路8.1MCS-51单片机最小应用系统第七页，共四十八页，编辑于2023年，星期日fosc两个振荡周期构成一个状态周期；六个状态周期构成一个机器周期。8.1MCS-51单片机最小应用系统第八页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.2MCS-51单片机的外部扩展性能8.2MCS-51单片机的外部扩展性能第九页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.2MCS-51单片机的外部扩展性能§8.2.1MCS-51单片机的外部并行总线第十页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.2MCS-51单片机的外部扩展性能写时序MOVA,#4FHMOVDPTR,#300DHMOVX@DPTR,A0DH30H4FH启动写操作结束写操作写入时间t指令-端口-时序第十一页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.2MCS-51单片机的外部扩展性能读时序已知300DH单元内数据为3FHMOVDPTR,#300DHMOVXA,@DPTR0DH30H外部RAM输出300DH单元数据停止输出数据指令-端口-时序第十二页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8D锁存器74HC373§8.2.2地址锁存(P0口地址数据复用信号的分离)8.2MCS-51单片机的外部扩展性能LE信号为高，输入随输出变化；LE信号为低，输出保持不变。什么是D锁发器?第十三页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.2MCS-51单片机的外部扩展性能第十四页，共四十八页，编辑于2023年，星期日外部总线写时序8.2MCS-51单片机的外部扩展性能第十五页，共四十八页，编辑于2023年，星期日§8.2.3扩展并行接口的片选方法（寻址方式）8.2MCS-51单片机的外部扩展性能62648KbyteA[12:0]62648KbyteA[12:0]62648KbyteA[12:0]62648KbyteA[12:0]/WR/RDA[15:0]D[7:0]/CS/CS/CS/CSIIIIIIIV第十六页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.2MCS-51单片机的外部扩展性能一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。该方法具有电路简单的特点，仅适合简单系统的扩展。A[15]/CS-IA[14]/CS-IIA[13]/CS-IIIA[12:0]芯片寻址空间片选地址011xI6000H-7FFFH6000H101xIIA000H-BFFFHA000H110xIIIC000H-DFFFHC000H在编排片选地址时,将未参与片选的地址线赋0。选择芯片选择单元第十七页，共四十八页，编辑于2023年，星期日二译码法8.2MCS-51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，适用于大容量、多芯片系统的扩展。译码器？3-8译码器74HC138第十八页，共四十八页，编辑于2023年，星期日74HC138真值表：8.2MCS-51单片机的外部扩展性能第十九页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.2MCS-51单片机的外部扩展性能CBA 芯片 片选地址 寻址空间111 /CS-IVE000H (E000H-FFFF)110 /CS-IIIC000H (C000H-DFFF)101 /CS-IIA000H (A000H-BFFF)100 /CS-I8000H (8000H-9FFF)/CS-I/CS-II/CS-III/CS-IV第二十页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.3外部存储器的扩展§8.3.1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FLASHROM，可写入，可擦除AT29C010,SST39F080，SST39F016第二十一页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.3外部存储器的扩展随机存储器RAMRandomAccessMemory只读存储器ROMReadOnlyMemory静态随机存储器SRAMStaticRAM动态随机存储器DRAMDynamicRAMEPROMErasableProgrammableROMEEROMElectricallyErasableProgrammableROM闪速存储器FlashROM表:存储器常用术语第二十二页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.3外部存储器的扩展§8.3.2外部数据存储器的扩展一.SRAM芯片6264只要保持芯片通电,存储的内容就永久保持断电，存储的内容丢失存储容量8KByte13根地址线，A[12：0]寻址空间0000H-1FFFH8位数据线，D[7：0]4根控制线/CS1：片选信号1CS2:片选信号2/WE：写信号/OE：读信号第二十三页，共四十八页，编辑于2023年，星期日二.扩展6264的电路连接8.3外部存储器的扩展第二十四页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.3外部存储器的扩展线选法C000H-DFFFHA000H-BFFFH第二十五页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.3外部存储器的扩展片选地址:Y0:0000HY1:2000HY2:4000HY3:6000HY4:8000HY5:A000HY6:C000HY7:E000H译码法0000H-1FFFH2000H-3FFFH第二十六页，共四十八页，编辑于2023年，星期日§8.3.3外部程序存储器的扩展8.3外部存储器的扩展一.EPROM芯片2725615根地址线，A[14：0]寻址空间0000H-7FFFH8位数据线，D[7：0]2根控制线/CE：片选信号/OE：读信号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;掉电数据不会丢失;单片机只能对EPROM进行读操作;存储容量32KByte.第二十七页，共四十八页，编辑于2023年，星期日二.扩展27256的电路连接8.3外部存储器的扩展第二十八页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.3外部存储器的扩展§8.3.4存储器小结内部数据存储器00H-FFHMOV指令外部数据存储器0000H-FFFFHMOVX指令用/WR、/RD选通内部程序存储器0000H-FFFFHMOVC指令/EA接高电平外部程序存储器0000H-FFFFHMOVC指令/EA接低电平用/PSEN选通第二十九页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.4并行I/O口的扩展8.4并行I/O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。第三十页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.4并行I/O口的扩展§8.4.1简单并行I/O口扩展第三十一页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.4并行I/O口的扩展口地址口地址第三十二页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.4并行I/O口的扩展74HC02引脚图、逻辑图、真值表第三十三页，共四十八页，编辑于2023年，星期日74HC32引脚图、逻辑图、真值表8.4并行I/O口的扩展第三十四页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.4并行I/O口的扩展§8.4.2可编程I/O口的扩展常用可编程外围扩展芯片：型号名称说明8155可编程RAM/IO扩展接口22个I/O口,256B的SRAM，14位定时器/计数器8255可编程外围并行接口24个I/O口8251可编程串行通讯接口扩展异步串行接口8253可编程定时/计数器扩展定时器8279可编程键盘/显示接口扩展键盘和显示接口第三十五页，共四十八页，编辑于2023年，星期日1.8155内部结构与引脚8.4并行I/O口的扩展第三十六页，共四十八页，编辑于2023年，星期日AD7~AD0：地址数据线（地址数据复用）/CE：片选信号，低电平选中/WR：写信号，低电平有效/RD：读信号，低电平有效ALE：地址锁存信号IO/M：IO接口与SRAM选择信号 1选择IO接口，0选择SRAMPA7~PA0：端口APB7~PB0：端口BPC5~PC0：端口CRESET：复位信号VCC：电源+5VVSS：地8.4并行I/O口的扩展第三十七页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.4并行I/O口的扩展2.8155与MCS-51单片机的连接第三十八页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.4并行I/O口的扩展3.8155芯片内SRAM的使用(前提为片选按照前页的电路连接)256字节片内SRAM端口地址：/CE脚接/Y5,高3位参与译码的地址为101；IO/M接A8，应该为低电平；因此,片选地址为101x_xxx0_xxxx_xxxxB,A000H；前提为片选按照前页的电路连接。可寻址空间256字节：101x_xxx0_0000_0000B~~~101x_xxx0_1111_1111BA000H~A0FFH前提为片选按照前页的电路连接。例5.1将立即数32H存入8155中SRAM的第5FH单元中。MOVDPTR，----- ；★字节地址？MOVA，#32HMOVX@DPTR，A第三十九页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.4并行I/O口的扩展4.8155芯片内IO口的使用（前提为电路按照前页的电路连接）端口地址/CE接/Y5，因此高3位参与译码的地址为101；IO/M接A8，应该为高电平；因此片选地址为101x_xxx1_xxxx_xxxxB,A100H，可寻址空间256字节：A100H~A1FFH实际使用空间A100H~A105H，分别对应6个寄存器如下表所示。AD7~AD0寄存器口地址A7A6A5A4A3A2A1A0xxxxx000命令寄存器A100H：101x_xxx1_xxxx_x000xxxxx001A口（PA7~PA0）A101H：101x_xxx1_xxxx_x001xxxxx010B口（PB7~PB0）A102H：101x_xxx1_xxxx_x010xxxxx011C口（PC5~PC0）A103H：101x_xxx1_xxxx_x011xxxxx100定时器低8位---xxxxx101定时器高6位---如何确定口地址？第四十页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.4并行I/O口的扩展命令寄存器定义：TM2TM1IEBIEAC2C1BAD7D0A：定义PA口方向，0定义PA口输入，1定义PA口输出；B：定义PB口方向，0定义PB口输入，1定义PB口输出；C2C1：定义PC口方向，00定义PC口输入，11定义PC口输出， 01和10定义PC口为其它功能。第四十一页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.4并行I/O口的扩展A口寄存器与引脚对应关系PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0D7D0B口寄存器与引脚对应关系PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0D7D0C口寄存器与引脚对应关系------PC5PC4PC3PC2PC1PC0D7D0第四十二页，共四十八页，编辑于2023年，星期日8.4并行I/O口的扩展例5.2假定选择8155的PA口为输出口，PB口为输入口，PC口为输出口，电路连接如下图所示。（1）写出命令寄存器、PA口、PB口、PC口的口地址；（2）写出命令寄存器的命令字及初始化子程序；（3）编写子程序，将立即数53H输出到PA口，立即数2CH输出到PC口，将PB口的状态读入并存放到外部数据存储器的E000H单元中。第四十三页，共四十八页，编辑于2023年，星期日（2）命令字为0000_1101B,PA口输出,PB口输入，PC口输出 ;子程序1：8155初始化程序 ;占用资源：AINIT8155:MOVDPTR,#0F000H;指针指向8155命令寄存器 MOVA,#0DH;命令字 MOVX @DPTR,A;初始化命令寄存器 RET8.4并行I/O口的扩展（1）F000H，F001H，F002H，F003H命令寄存器：1111_xxxx_xxxx_x000BPA口：1111_xxxx_xxxx_x001BPB口：1111_xxxx_xxxx_x010BPC口：1111_xxxx_xxxx_x011B第四十四页，共四十八页，编辑于2023年，星期日（3）8155OPR: MOVDPTR，#F001H；指针指向PA口 MOVA，#53H MOVX@DPTR,A