第8章+mcs-51单片机系统基本扩展技术

天津医科大学生物医学工程学院 返回目录单片机单片机 原理与接口技术原理与接口技术第 8章 MCS-51单片机系统基本扩展技术Date 1天津医科大学生物医学工程学院 返回目录本章教学要求(1) 掌握单片机系统总线的扩展方法，理解其扩展原理。(2) 掌握译码法和线选法进行单片或多片存储器的扩展设计方法。(3) 掌握 8255A并行接口的扩展设计方法。(4) 了解 8155并行接口的扩展设计方法。(5) 掌握 LED显示器和行列式键盘的扩展设计方法。第 8章 MCS-51单片机系统扩展及接口技术Date 2天津医科大学生物医学工程学院 返回目录8.1 概述概述 -单片机应用系统结构图n 51系列单片机内部有 128-256B的片内存储空间，当用于数据存储时，容量不足，需要对存储器进行扩展。n 51单片机内部有 4个 8位 I/O端口， P0通常用于地址 /数据复用， P2用于提供高 8位地址， P3具有第二功能（提供控制、片选等）。因此可提供外部输入 /输出设备使用的只有 P1口。 P1口无法满足众多的外部设备使用，需要对其进行扩展。n 外部设备与单片机在运行速度上存在很大差异，如何将两者有机联系起来，需要建立一种桥梁，这种单片机与外部设备交换信息的桥梁就是接口Date 3天津医科大学生物医学工程学院 返回目录8.1 概述概述图图 8-1 单片机应用系统结构图单片机应用系统结构图 -单片机应用系统结构图Date 4天津医科大学生物医学工程学院 返回目录8.1 概述概述 -单片机应用系统结构图接口电路与外设的缓冲界面应具备以下功能：n 每个端口都具有数据锁存和缓冲功能，以便暂存数据和信息。n 每个端口都有与 CPU进行信息交换的应答信号。n 具有片选和控制引脚，以作为 CPU选中本芯片的片选端和传送控制命令的被控端。n 可用于程序选择工作方式和功能，即可编程。我们可以根据系统的需要，选用适当的接口芯片与单片机连接起来，然后用程序设置其工作方式，与单片机系统构成一个完整的系统满足我们的需要。扩展的主要内容有：总线、程序存储器、数据存储器、 I/O口扩展等Date 5天津医科大学生物医学工程学院 返回目录8.2 外部总线的扩展图图 8-2 MCS-51单片机外单片机外部总线扩展部总线扩展Date 6天津医科大学生物医学工程学院 返回目录MCS-51系列单片机对外提供 16条地址线，可扩展的存储空间为 64 KB，但 51系列单片机还提供了 PSEN、 WR和 RD信号。操作程序存储器（取指令及执行 MOVC指令）时， PSEN有效；而操作数据存储器（ MOVX）时， RD或 WR信号有效。因而实际可扩展空间为 128 KB，即程序存储器可扩展至 64 KB（包括单片机内部程序存储空间），外部数据存储器也可扩展至 64 KB（不包括单片机内部 RAM）。8.3 外部存储器扩展Date 7天津医科大学生物医学工程学院 返回目录-访问程序存储器的时序图 8.3.1 外部程序存储器扩展外部程序存储器扩展1 MCS-51单片机访问程序存储器的时序Date 8天津医科大学生物医学工程学院 返回目录-程序存储器扩展图图 8-4 MCS-51单片机扩展外部程序存储器的示意图单片机扩展外部程序存储器的示意图8.3.1 外部程序存储器扩展外部程序存储器扩展Date 9天津医科大学生物医学工程学院 返回目录-程序存储器扩展8.3.1 外部程序存储器扩展外部程序存储器扩展2 EPROM程序存储器扩展(1) EPROM芯片及其主要技术特性芯片及其主要技术特性表 8-1 常用 EPROM存储器的主要技术特性Date 10天津医科大学生物医学工程学院 返回目录-程序存储器扩展8.3.1 外部程序存储器扩展外部程序存储器扩展(2) 常用 EPROM芯片的引脚定义Date 11天津医科大学生物医学工程学院 返回目录(3) EPROM芯片操作方式表表 8-2 2764操作方式操作方式-程序存储器扩展8.3.1 外部程序存储器扩展外部程序存储器扩展Date 12天津医科大学生物医学工程学院 返回目录(4) EPROM程序存储器扩展程序存储器扩展图图 8-6 8031单片机扩展单片机扩展 EPROM存储器存储器 2764的接口电路的接口电路-程序存储器扩展8.3.1 外部程序存储器扩展外部程序存储器扩展Date 13天津医科大学生物医学工程学院 返回目录3 EEPROM程序存储器扩展图图 8-7 2864A的引脚定义的引脚定义 图图 8-8 2864A内部结构内部结构 -程序存储器扩展8.3.1 外部程序存储器扩展外部程序存储器扩展Date 14天津医科大学生物医学工程学院 返回目录3 EEPROM程序存储器扩展2864A写入时序写入时序 -程序存储器扩展8.3.1 外部程序存储器扩展外部程序存储器扩展Date 15天津医科大学生物医学工程学院 返回目录图图 8-10 8301单片机扩展单片机扩展 EEPROM存储器存储器 2864A的接口电路的接口电路-程序存储器扩展8.3.1 外部程序存储器扩展外部程序存储器扩展Date 16天津医科大学生物医学工程学院 返回目录8.3.2 外部数据存储器扩展外部数据存储器扩展图图 8-11 MCS-51单片机访单片机访问外部数问外部数据存储器据存储器的时序图的时序图Date 17天津医科大学生物医学工程学院 返回目录8.3.2 外部数据存储器扩展外部数据存储器扩展图图 8-12 MCS-51单片机扩展外部数据存储器的示意图单片机扩展外部数据存储器的示意图Date 18天津医科大学生物医学工程学院 返回目录图 8-13 6116的引脚定义 图 8-14 MCS-51单片机扩展外部数据存储器 6116的接口电路 8.3.2 外部数据存储器扩展外部数据存储器扩展Date 19天津医科大学生物医学工程学院 返回目录图图 8-15 6264的的引脚定义引脚定义 图图 8-16 MCS-51单片机扩展单片机扩展外部数据存储器外部数据存储器 6264的接口电路的接口电路 8.3.2 外部数据存储器扩展外部数据存储器扩展Date 20天津医科大学生物医学工程学院 返回目录【 例 8-1】 在图 8-16中，将 6264中 1000H 1007H的 8个单元内容移到单片机内部 RAM的 60H开始的连续单元中。DATAMOV： MOV DPTR, #1000H ;DPTR指向源地址MOV R0, #60H ;R0指向目的地址MOV R1, #8 ;数据块长度DATALOOP: MOVX A, DPTR ;从 6264取数据MOV R0, A ;保存至内部 RAM指定单元INC DPTR ;修改地址指针INC R0DJNZ R1, DATALOOP ;长度控制RET8.3.2 外部数据存储器扩展外部数据存储器扩展Date 21天津医科大学生物医学工程学院 返回目录8.3.3 多片存储器芯片的扩展图图 8-17 8031单片机扩展多片存储器系统单片机扩展多片存储器系统Date 22天津医科大学生物医学工程学院 返回目录8.4 并行接口的扩展51系列单片机的外扩设备占用外部系列单片机的外扩设备占用外部 RAM空间，可空间，可利用利用 MOVX指令对外设进行操作。因而扩展外设和扩指令对外设进行操作。因而扩展外设和扩展外部存储器对单片机资源的使用情况是相同的。展外部存储器对单片机资源的使用情况是相同的。在单片机应用系统中扩展存储器时，在单片机应用系统中扩展存储器时， P0口用做低口用做低 8位地址和数据总线复用，位地址和数据总线复用， P2口用做高口用做高 8位地址总线，若位地址总线，若再考虑串行通信、数据存储器扩展等问题，则再考虑串行通信、数据存储器扩展等问题，则 P3口作口作为第二功能被使用，这样，单片机就只剩下为第二功能被使用，这样，单片机就只剩下 P1口可以口可以作为并行作为并行 I/O接口使用了。在接口使用了。在 P1端口不能满足需要时，端口不能满足需要时，还需要扩展并行还需要扩展并行 I/O接口。接口。Date 23天津医科大学生物医学工程学院 返回目录8.4.1 并行接口的简单扩展方法1用 74LS377扩展并行输出接口图图 8-18 74LS377的引脚定义及功能特性的引脚定义及功能特性Date 24天津医科大学生物医学工程学院 返回目录8.4.1 并行接口的简单扩展方法图图 8-19 利用利用 74LS377扩展并行输出口的电路扩展并行输出口的电路Date 25天津医科大学生物医学工程学院 返回目录8.4.1 并行接口的简单扩展方法图图 8-20 74LS245扩展并行输入口的电路扩展并行输入口的电路2用 74LS245扩展并行输入接口Date 26天津医科大学生物医学工程学院 返回目录8.4.2 可编程并行接口芯片 8255A1并行接口芯片 8255A的结构与引脚定义图图 8-21 8255A的引脚定的引脚定 图图 8-22 8255A的内部结构图的内部结构图 Date 27天津医科大学生物医学工程学院 返回目录8.4.2 可编程并行接口芯片 8255A2 8255A功能表表 8-6 8255A端口选择表端口选择表Date 28天津医科大学生物医学工程学院 返回目录3 8255A的控制字、状态字和工作方式的控制字、状态字和工作方式8.4.2 可编程并行接口芯片 8255A1) 8255A的控制字的控制字8255A有两种控制字，它们决定了有两种控制字，它们决定了 8255A的工作方式。的工作方式。(1) 方式控制字方式控制字方式控制字由方式控制字由 8位组成，其格式如下。位组成，其格式如下。D7： D7=1，是方式控制字标志。，是方式控制字标志。Date 29天津医科大学生物医学工程学院 返回目录8.4.2 可编程并行接口芯片 8255AD6和和 D5：确定：确定 A口工作方式。口工作方式。D6D5=00， A口工作在方式口工作在方式 0； D6D5=01， A口工作在方式口工作在方式 1；D6D5=10， A口工作在方式口工作在方式 2。D4：确定：确定 A口的数据口的数据 传输传输 方向。方向。D4=1， A口口 输输 入；入； D4=0， A口口 输输 出。出。D3：确定：确定 C口的口的 PC7 PC4的数据的数据 传输传输 方向。方向。D3=1， PC7 PC4输输 入；入； D3=0， PC7 PC4