C51单片机的系统扩展.ppt

第6章 80C51单片机的系统扩展 第6章 80C51单片机的系统扩展 学习目的 1、了解80C51单片机的三总线即数据、地址和控制总线的 构成。 2、掌握80C51单片机扩展ROM和RAM的方法。 3、掌握80C51单片机扩展8255和8155的方法及应用。 学习重点和难点 1、ROM和RAM的扩展和分析方法。 2、可编程芯片8255A与8155的应用。 80C51系列单片机内部已有ROM、RAM、I/O和定时 计数器等基本功能部件，对于小的应用系统已经可以满足系 统要求。但对于较大的应用系统，还需进行系统扩展，如程 序存储器ROM、数据存储器RAM和并行I/O接口电路的扩展 。本章介绍80C51系统扩展。 第6章 80C51单片机的系统扩展 6.1 程序存储器扩展 6.1.1扩展总线 由于80C51单片机受引脚数量的限制，80C51系列单片机的 地址总线的低8位（A7A0）和数据总线合用P0口，因此P0 口是地址/数据复用口；P2口做地址线的高8位（A15A8）； P3口的RD、WR加上控制线EA、ALE、PSEN等组成控制总 线。80C51单片机的三总线结构如图6-1所示，功能如下： 第6章 80C51单片机的系统扩展 1、数据总线D0D7 （1）数据总线的宽度为8位，由P0口提供。 （2）在读信号RD与写信号WR有效时，P0口上出现的为数 据信息。 2、地址总线A0A15 80C51单片机的地址总线宽度为16位，可寻址范围为2的 16次方=64KB。可扩展的片外ROM的最大容量为64KB，地 址为0000HFFFFH。可扩展的片外RAM的最大容量也为 64KB，地址为0000HFFFFH。地址总线A0A15是由P0 口和P2口共同组成，具体为： （1）地址总线的高8位（A15A8）是由P2口提供的，低8位 （A7A0）是由P0口提供的。 （2）在访问外部存储器时，由于P0口是地址/数据复用口，因 此需要加一个8位锁存器（74LS373）。由地址锁存信号 ALE的下降沿把P0口的低8位锁存至地址锁存器中，再加上 P2口提供的地址高8位，构成单片机的16位地址总线。 第6章 80C51单片机的系统扩展 （3）在实际应用系统中，P2口的高8位地址线并不需要这 么多，需要用几位就引出几根口线。 3、控制总线 控制总线由RD、WR、EA、ALE和PSEN等信号组成 ，具体功能如下： （1）读信号RD和写信号WR作为扩展数据存储器RAM和I/O 端口的读、写选通信号。执行MOVX指令时，这两个信号 分别自动有效。 （2）EA信号作为内、外程序存储器ROM的控制信号。 （3）ALE信号作为地址锁存的选通信号，以实现低8位地址 的锁存。 （4）PSEN信号作为扩展程序存储器ROM的读选通信号。 第6章 80C51单片机的系统扩展 6.1.2 常用程序存储器芯片 1、常用的EPROM芯片 扩展程序存储器常用的芯片是EPROM（ Erasable Programmable Read Only Memory）型（ 紫外线可擦除型），主要是Intel公司生产的27XXX系 列， 如2716（2K8）、2732（4K8）、2764（ 8K8）、27128（16K8）、27256（32K8）、 27512（64K8）等，其中高位数字27表示该芯片是 EPROM，XXX数字能被8整除，表明存储器容量， 如2732（32/8=4KB）表示4KB存储容量的EPROM 。常用EPROM芯片管脚和封装如图6-2所示，主要 技术特性见表6-1。 第6章 80C51单片机的系统扩展 返回 第6章 80C51单片机的系统扩展 返回 第6章 80C51单片机的系统扩展 EPROM除2716、2732外均为28线双列直插式 封装，各引脚功能如下。 A0A15：地址输入线。 D0D7：双向三态数据总线，读或编程校验时为数据 输出线，编程时为数据输入线。其余时间呈高阻状态。 CE ：片选线，低电平有效。 OE ：读出选通线，低电平有效。 PGN ：编程脉冲输入线。 VPP：编程电源线，其值因芯片生产厂商而有所不同 。 VCC：电源线，接+5V电源。 NC：空。 GND：接地。 第6章 80C51单片机的系统扩展 2、典型EEPROM芯片 Intel公司生产的28系列EEPROM是电可擦除只 读存储器，即可像RAM哪样可读可写，又具有 ROM在掉电后仍能长期保持所存储的数据，因此 ，它被广泛用作单片机的程序存储器和数据存储 器。常用的EEPROM的芯片引脚和容量如表6-2 ，芯片管脚和封装如图6-3所示。EEPROM共同 特点是： 单一的+5V电源供电，用+5 V电可擦除可写入. 使用次数为1万次，信息保存时间为10年。 读出时间为ns级，写入时间为ms级。 第6章 80C51单片机的系统扩展 返回 第6章 80C51单片机的系统扩展 EEPROM各引脚功能如下： A0A15：地址输入线。 D0D7：双向三态数据总线，有时也用I/O0 I/O7表示。 CE ：片选线，低电平有效。 OE ：读选通线，低电平有效。 WE ：写选通线，低电平有效。 RDY/BUSY：2817A的状态输入线，低电平表 示在写操作，高电平表示准备好接收数据。 VCC：电源线，接+5V电源。 NC：空。 GND：接地。 第6章 80C51单片机的系统扩展 3、Flash(闪速)ROM FlashROM是一种新型的电擦除式存储器，它是在EPROM 工艺的基础上增添了芯片整体电擦除和可再编程功能。它即 可作数据存储器用，又可作程序存储器用，其主要性能特点 为： （1）电可擦除、可改写、数据保持时间长。 （2）可重复擦写/编程大于1万次。 （3）有些芯片具有在系统可编程ISP功能。 （4）读出时间为ns级，写入和擦除时间为ms级。 （5）低功耗、单一电源供电、价格低、可靠性高，性能比 EEPROM优越。 FlashROM型号很多，常用的有29系列和28F系列。29系 列有29C256（32K8）、29C512（64K8）、29C010（ 128K8）、29C020（256K8）、29040（512K8）等， 28F系列有28F512（64K8）、28F010（128K8）、 28F020（256K8）、28F040（512K8）等。 第6章 80C51单片机的系统扩展 常用的29系列FlashROM芯片管脚和封装如图6 -4所示，引脚功能如下。 A0A17：地址输入线。80C51系列单片机的地址总 线为16根，只有64K的寻址能力，如果扩展的存储器寻址 范围大于64K，多余16根地址线就需要通过P1口或逻辑电 路来解决。 I/O0I/O7：双向三态数据总线，有时也用D0D7表 示。 CE：片选线，低电平有效。 OE：读选通线，低电平有效。 WE：写选通线，低电平有效。 VCC：电源线，接+5V电源。 GND：接地。 NC:空。 第6章 80C51单片机的系统扩展 返回 第6章 80C51单片机的系统扩展 6.1.3 程序存储器扩展实例 程序存储器的扩展问题实际上就是研究程序存储器与单片 机的连线问题，程序存储器与单片机的连线主要是三总线， 具体是： 数据线: 存储器的数据线D7D0有8位，由单片机的P0口的 P0.7P0.0提供。 地址线:地址线的根数决定了程序存储器的容量。程序存储 器的A7A0低8位地址线由P0口提供，程序存储器的A15 A8的高8位地址线由P2口提供，具体使用多少条地址线视扩 展容量而定。 控制线:常用的有三根控制线。 程序存储器的读允许信号OE与单片机的读选通信号PSEN 相连；程序存储器片选线CE的接法决定了程序存储器的 地址范围，当只采用一片程序存储器芯片时，可以直接接地 ，当采用多片程序存储器芯片时需要使用译码器来选中，可 直接接译码器的输出。 下面通过实例来介绍程序存储器扩展。 第6章 80C51单片机的系统扩展 一、用线选法扩展一片程序存储器。 线选法是指用一根线连接片选CE信号。此方法连接简单、 成本低、容易掌握，但是，缺点是存储器的地址不唯一。下 面通过举例来说明。 例6.1 在80C31单片机上用27128A EPROM芯片扩展程 序存储器。 分析： 1、确定需要几根地址线。27128A EPROM芯片是16 KB8存储器，其中 16K=161024=24210=214，因此，需要14根地址线，即A0A13。 2、确定三总线。 数据线：27128A的数据线D7D0直接接80C31的P0.7P0.0。 地址线：27128A的地址线低8位A7A0通过锁存器74LS373与P0口连 接，高6位A8A13直接与P2口的P2.0P2.5连接，P2口本身有锁存功 能。 控制线：CPU对EPROM只能进行读操作，不能进行写操作。CPU对 27128A的读操作控制都是通过控制线实现的。27128A控制线的连接有 以下几条： 第6章 80C51单片机的系统扩展 CE片选线：直接接地。由于系统中只扩展了一片程序存储器芯片 ，因此，27128A的片选端直接接地，表示27128A一直被选中。若同 时扩展多片，需通过译码器来完成片选工作。 OE读选通线：接80C31的读选通信号PSEN端。在访问片外程序 存储器时，只要PSEN端出现负脉冲，即可从27128A中读程序。 根据上述分析可画出80C31扩展一片27128A的电路图如图6-5所示。 3、27128A程序存储器地址范围的确定。 其中，“”表示与27128A管脚无关，数值可取0或1（地址范围不是 唯一的），通常取0。 因此，27128A程序存储器地址范围为0000H3FFFH（“”取0） ，共计16KB存储容量。 第6章 80C51单片机的系统扩展 例6.2：用80C31单片机扩展一片29C256 Flash PEROM存储器。 分析： 1、确定需要几根地址线。29C256 Flash PEROM芯片是32KB8存储 容量，其中32K=321024=25210=215，因此，需要15根地址线 ，即A0A14。 2、确定三总线。 数据线：29C256的数据线D7D0直接接80C31的P0.7P0.0。 地址线：29C256的地址线低8位A7A0通过锁存器74LS373与P0 口连接，高7位A8A14直接与P2口的P2.0P2.6连接，P2口本身有 锁存功能。 控制线：80C31单片机与29C256的控制线连接采用了将外部数据 存储器空间和程序存储器空间合并的方法，使得29C256既可以作为 程序存储器使用，又可以作为数据存储器使用。 CE片选线：直接接地。由于系统中只扩展了一片程序存储器芯片 ，因此，29C256的片选端直接接地，表示29C256一直被选中。 第6章 80C51单片机的系统扩展 OE读选通线：80C31的程序存储器读选通信号PSEN和数据存储器 读信号RD经过“与”门后，接到29C256的读选通线OE上。因此，只要 PSEN和RD中一个有效，就可以对29C256进行读操作。也就是说，对 29C256既可以看作程序存储器取指令，也可以看作数据存储器读出数 据。 WE写选通线：与80C31的数据存储器写信号WR相连，只要执行数 据存储器写操作指令，就可以往29C256中写入数据。 根据上述分析可画出80C31扩展一片29C256的电路图如图6-6所示。 3、29C256存储器地址范围的确定。 因此，29C256存储器地址范围为0000H7FFFH（“”取0），共计 32KB存储容量。 这样来，29C256的数据写入和读出与静态RAM完全相同，采用 MOVX A，DPTR和MOVX DPTR，A指令来完成读写操作。 第6章 80C51单片机的系统扩展 二、用译码法扩展一片2764 译码法又称全地址译码法，所有的地址线都参 与译码。下面通过举例来说明。 例6.3：用译码法扩展一片2764 EPROM存储器。 分析： 1、确定需要几根地址线。2764 EPROM芯片是8 KB8存储 器，其中8K=81024=23210=213，因此，需要13根地 址线，即A0A12。 2、确定三总线。 数据线：2764的数据线D7D0直接接80C31的P0.7 P0.0。 地址线：2764的地址线低8位A7A0通过锁存器 74LS373与P0口连接，高6位A8A12直接与P2口的P2.0 P2.4连接。 第6章 80C51单片机的系统扩展 控制线：CPU对EPROM只能进行读操作，不能进行写操作。CPU 对2764的读操作控制都是通过控制线实现的。2764控制线的连接有 以下几条： CE片选线：由于采用译码法，因此，它是通过74LS138译码器的 输出端Y0来控制，当Y0=0时，才能够选中2764芯片。 OE读选通线：接80C31的读选通信号PSEN端。在访问片外程序 存储器时，只要PSEN端出现负脉冲，即可从2764中读程序。 根据上述分析可画出80C31扩展一片2764的电路图如图6-7所示。 3、2764程序存储器地址范围的确定。 因此，2764存储器地址范围为0000H1FFFH，共计8KB存储容 量，而且地址范围是唯一的。 第6章 80C51单片机的系统扩展 6.2 数据存储器扩展 80C51单片机片内数据存储器RAM 只有128B，在应用时若RAM容量不够 ，就要在片外进行数据存储器RAM的 扩展，片外数据存储器RAM可扩展的 最大容量为64KB。RMA分为动态存储 器（DRAM）和静态存储器（SRAM ），DRAM需要定时刷新，一般用在 微机中，单片机中不适用，单片机中 主要采用SRAM。 第6章 80C51单片机的系统扩展 6.2.1 常用数据存储器芯片 静态存储器（SRAM）具有存取速度快、使用方便和价 格低等优点。但它的缺点是，一旦掉电，内部所有数据信 息都会丢失。常用的SRAM有6116（2KB8）、6264（ 8KB8）、62128（16KB8）、62256（32KB8）等芯 片。常用SRAM芯片管脚和封装如图6-8所示，引脚功能如 下。 A0A15：地址输入线。 D0D7：双向三态数据总线，有时也用I/O0I/O7表示 。 CE：片选线，低电平有效。6264的26脚（CS）必须接高 电平，并且CE为低电平时才选中该芯片。 OE：读选通线，低电平有效。 WE：写选通线，低电平有效。 VCC：电源线，接+5V电源。 NC：空。 GND：接地。 第6章 80C51单片机的系统扩展 返回 第6章 80C51单片机的系统扩展 6.2.2 数据存储器扩展实例 一、用线选法扩展一片数据存储器SRAM 。 例6.4：在单片机应用系统中需要扩展8KB SRAM。 分析：选用静态存储器6264芯片，具体分析方 法如下： 1、确定需要几根地址线。6264 SRAM芯片是 8KB8存储容量，其中 8K=81024=23210=213，因此，需要13根 地址线，即A0A12。 第6章 80C51单片机的系统扩展 2、确定三总线。 数据线：6264 SRAM的数据线D7D0直接与80C31的 P0.7P0.0相接。 地址线：6264 SRAM的地址线低8位A7A0通过锁存器 74LS373与P0口连接，高7位A8A12直接与P2口的P2.0 P2.4连接，P2口本身有锁存功能。 控制线： CE片选线：直接接地。由于系统中只扩展了一片数据 存储器芯片，因此，6264 SRAM的片选端直接接地，表 示6264 SRAM一直被选中。 OE读选通线：直接与80C31的RD端相连，只要执行数 据存储器读操作指令，就可以把6264 SRAM中的数据读 出。 WE写选通线：与80C31的数据存储器写信号WR相连 ，只要执行数据存储器写操作指令，就可以往6264 SRAM中写入数据。 第6章 80C51单片机的系统扩展 根据上述分析可画出80C31扩展一片6264 SRAM的电 路图如图6-9所示。 3、6264 SRAM存储器地址范围的确定。 80C31单片机读/写外部数据SRAM的操作使用MOVX指 令，用Ri(i=0,1)间接寻址或用DPTR间接寻址,指令如下： MOVX DPTR ,A ；64 KB内写入数据 MOVX A ,DPTR ；64 KB内读取数据 对低256 B的读写指令： MOVX Ri ,A；低256 B内写入数据 MOVX A ，Ri ；低256 B内读取数据 第6章 80C51单片机的系统扩展 例6.5：把外部数据存储器1000H单元中的数据传 送到外部数据存储器1200H单元中去。 解：程序如下 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0200H MAIN：MOV DPTR ,#1000H MOVX A ,DPTR ；先将1000H单元的内容传送到累加器A中 MOV DPTR,#1200H MOVX DPTR ,A ；再将A中的内容传送到1200H单元中 END 第6章 80C51单片机的系统扩展 二、用译码法扩展 例6.6：80C51用译码法扩展一片62256 RAM 和一片27256 ROM。 分析： 1、确定需要几根地址线。62256 RAM和27256 ROM芯片 都是32KB8存储容量，其中 32K=321024=25210=215，因此，需要15根地址线 ，即A0A14。 2、确定三总线。 数据线：62256 RAM和27256 ROM芯片的数据线D7 D0直接与80C51的P0.7P0.0相接。 地址线：62256 RAM和27256 ROM芯片的地址线低8位 A7A0通过锁存器74LS373与P0口连接，高7位A8 A14直接与P2口的P2.0P2.6连接。 第6章 80C51单片机的系统扩展 控制线： CE片选线：由于采用译码法，因此，它是通过74LS138 译码器的输出端Y0来控制27256 ROM芯片，当Y0=0时(即 P1.1、P1.0、P2.7都为0)，才能选中27256 ROM芯片；用 Y1来控制62256 RAM芯片, 当Y1=0时(即P1.1、P1.0=0, P2.7=1)，才能选中62256 RAM芯片。 OE读选通线：62256 RAM芯片OE线直接与80C51的RD 端相连，只要执行数据存储器读操作指令MOVX A,DPTR 就可以把62256 RAM芯片中的数据读出；27256 ROM芯片 OE线直接与80C51的PSEN端相连。 WE写选通线：62256 RAM芯片WE线与80C51的写信号 WR相连，只要执行数据存储器写操作指令MOVX DPTR , A， 就可以往62256 RAM芯片中写入数据。 根据上述分析可画出80C51用译码法扩展一片62256 RAM和一片27256 ROM的逻辑电路图如图6-10所示。 第6章 80C51单片机的系统扩展 第6章 80C51单片机的系统扩展 3、62256 RAM和27256 ROM存储器地址范围的确定。 （1）27256 ROM存储器地址范围的确定 因此，27256 ROM存储器地址范围为0000H7FFFH，共计 32KB存储容量。 （2）62256 RAM存储器地址范围的确定 而62256 RAM存储器地址范围为8000HFFFFH，共计32KB存储 容量。 第6章 80C51单片机的系统扩展 6.3 简单并行I/O接口的扩展 80C51系列单片机内部有4个8位并行I/O口P0P3，共32根 引脚,当需要片外扩展存储器时，P0口分时地作为低8位地址线和 数据线，P2口作为高8位地址线。P3口具有第二功能，在应用系 统中也常被使用。因此在大多数的应用系统中，真正能够提供给 用户使用的只有P1和部分P2、P3口，当所接外设较多时，就必 须扩展I/O接口。 80C51单片机扩展的I/O口和片外数据存储器采用统一编址、 相同的寻址方法，因此，对片外I/O口的输入/输出指令就是访问 片外RAM的指令，扩展方法与片外数据存储器相同。 6.3.1 简单I/O接口扩展芯片 所谓简单的I/O口扩展就是采用通用TTL、CMOS锁存器和缓冲 器等作为扩展芯片，通过P0口来实现扩展的一种方案。它具有电 路简单、成本低、配置灵活等特点，因此，在单片机应用系统中 经常被采用。 常用的芯片有74LS237(8D触发器)、74LS373(8D锁存器)、 74LS377(带使能的8D触发器)、74LS244(带三态8缓冲线驱动器) 和74LS245(8双向总线收发器)等。74LS244的内部结构如图6-11 所示， 74LS373的内部结构如图6-12所示。 第6章 80C51单片机的系统扩展 第6章 80C51单片机的系统扩展 6.3.2 简单并行I/O接口扩展实例 图6-13所示是80C51单片机扩展一个输入接口74LS244和一 个输出接口74LS273电路。 P0口作为双向数据总线，用74LS244扩展8位输入，输入由8 只开关K0K7控制，开关闭合为低电平，开关断开为高电平； 用74LS273扩展8位输出，输出信号控制8只发光二级管,74LS273 输出为低电平时，发光二极管亮，74LS273输出为高电平时，发 光二极管灭。只要P2.0为0，就选中74LS244或74LS273，所以 74LS244和74LS273的地址均为FEFFH。 编写控制程序,程序实现的功能是闭合任意开关，对应的LED 发光 参考程序： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0200H MAIN：MOV DPTR，#0FEFFH ；数据指针指向口地址 MOVX A，DPTR ；检测开关状态，读入74LS244数 据 MOVX DPTR，A ；向74LS273输出数据，驱动LED SJMP MAIN END 第6章 80C51单片机的系统扩展 仿真链接 返回 第6章 80C51单片机的系统扩展 6.4 8255可编程并行接口扩展 所谓可编程的接口芯片是指其功能可由单片机的指令来加以 改变，通过编程，可以使接口芯片执行不同的接口功能。 8255A是Intel公司为单片机配套的通用可编程并行接口芯片， 8255A接口芯片有3个8位并行输入/输出端口，可利用编程方法 设置3个端口是作为输入端口还是作为输出端口。 6.4.1 Intel 8255A的结构与功能 Intel 8255A是一个40引脚双列直插的芯片，其引脚如图6-14 所示。 1、8255A的引脚 1)、与单片机相连的引脚 D7D0：数据线，双向、三态。 RD：读信号，输入、低电平有效。 WR：写信号，输入、低电平有效信号。 CS：片选信号，输入、低电平有效。 A1、A0：地址线，输出。 A1、A0与8255内部寄存器的关系如表6-3所示。 第6章 80C51单片机的系统扩展 2)、与外设相连的引脚 PA7PA0：A端口数据信号引脚 PB7PB0：B端口数据信号引脚。 PC7PC0：C端口数据信号引脚。 3)、其它引脚 RESET：复位信号，输入、高电平有效。 VCC、GND：电源+5V和接地引脚。 2、8255A的内部结构与功能 8255A的内部结构如图6-15所示。它包括四个部分： 数据总线缓冲器； 读写控制逻辑； A组控制； B组控制。 端口A和端口C的高4位（PC7PC4）构成A组，由A组 控制部件来对它进行控制； 端口B和端口C的低4位（PC3PC0）构成B组，由B组 控制部件对它进行控制。 第6章 80C51单片机的系统扩展 各部分的组成和功能如下： 1)、数据总线缓冲器 数据总线缓冲器是一个双向、三态、8位的数据缓冲器，8255A通 过数据缓冲器与单片机的数据总线相连，输入数据、输出数据、CPU 发送的控制命令字都是通过数据总线缓冲器来传送的。 2)、读/写控制逻辑 读/写控制逻辑接收来自单片机地址总线的地址信号和控制总线的 控制信号，实现对8255A的复位、片选、端口寻址，并发出命令到A 组控制部件或B组控制部件。 3)、数据端口A、端口B和端口C 8255A有三个8位的数据端口：端口A、端口B和端口C。可以通过 程序设定，使它们作为输入端口或输出端口与单片机或外部设备进行 数据、控制和状态信息的交换。 4)、A组控制部件和B组控制部件 A组控制部件控制由端口A和端口C的高4位(PC7PC4)组成的A组 ；B组控制部件控制由端口B和端口C的低4位(PC3PC0)组成的B组 。这两个组控制部件接收8255A内部数据总线送来的控制字，以及读/ 写控制逻辑送来的读/写命令，确定对这两个组的具体操作。 第6章 80C51单片机的系统扩展 6.4.2 Intel 8255A的控制字 8255A是可编程接口芯片，要使8255A工作，必须把工作命 令控制字写入8255A的控制字寄存器。8255A共有两种控制字: -工作方式选择控制字； -对端口C置位/复位控制字。 1、方式选择控制字 8255A的选择工作方式的控制字格式和各位的含义如图6-16所 示。 小结: (1)、端口A可以工作于方式0、方式1、方式2共三种工作方 式，可以作为输入端口或输出端口； (2)、端口B可以工作于方式0、方式1两种工作方式，可以作 为输入端口或输出端口； (3)、端口C分成高4位(PC7PC4)和低4位(PC3PC0)，可 分别设置成输入端口或输出端口；端口C的高4位与端 口A配合组成A组，端口C的低4位与端口B配合组成B组 (4)、D71表明是设定方式选择控制字。 第6章 80C51单片机的系统扩展 例6.6: 设8255A的控制字寄存器端口地址为3003H，使端口A、端 口B都工作于方式0，端口A、端口B、端口C都作为输入端口， 则控制字为10011011B，设置8255A控制字的程序段如下： MOV DPTR ,#3003H MOV A ,#9BH MOVX DPTR,A 2、端口C按位置位/复位控制字 端口C可以按位进行置位/复位操作，也就是使端口C的 各位分别设置为1或0。控制字的格式如图6-17所示。 控制字中，D70（特征位），表示是端口C按位置位/ 复位控制字。D3、D2、D1选择端口C要进行置位/复位操 作的位。 例6.7:设8255A的控制字寄存器的端口地址为3003H，要设置PC3 1，则按位置位/复位控制字为00000111B，设置8255A置位/ 复位控制字的程序段如下： MOV DPTR,#3003H MOV A,#07H MOVX DPTR,A 第6章 80C51单片机的系统扩展 6.4.3 Intel 8255A的工作方式 1、方式0 方式0也被称为基本输入/输出工作方式，不需要应答联络信 号。端口A、端口B和端口C的高4位及低4位都可以作为输入或 输出端口。 2、方式1 方式1是一种选通输入/输出方式，也称为应答方式。在这种 工作方式下，端口A和端口B作为输入或输出数据的数据端口。 端口C的某些位作为联络信号，配合端口A和端口B工作。端口 C联络信号如表6-4所示。 3、方式2 方式2也被称为双向选通输入/输出方式，只有端口A可以工 作于这种方式。在这种方式下，利用端口A既可以进行数据输 入，也可以进行数据输出。输入或输出的数据都被锁存。端口 B仍可独立工作于方式0或方式1。8255A工作于方式2时，端口 C的PC3PC7作为方式2的控制和状态信息，端口C联络信号 如表6-4所示。 第6章 80C51单片机的系统扩展 6.4.4 8255A与单片机89S51的连接 8255A和89S51单片机的连接非常简单，只需将相互的 数据线、RD和WR对接，将8255A的地址线和片选线与 89S51地址线相接，PA、PB和PC与外设相接即可。图6- 18是一个用89S51(89C51)单片机扩展1片2764 EPROM(8K8)、2片6264 SRAM(8K8)和1片可编程并行 接口8255A的电路。8255A的PA、PB和PC接外部设备。 1、连线说明 数据线：8255A的8根数据线D0D7直接和P0口相连。 控制线：8255A的复位线RESET与89S51的复位端相连 （在图6-18中未画出）。8255的RD和WR与89S51的RD和 WR相连。 图中采用了74LS138译码器，作为各芯片的片选信号。 其中Y0接2764芯片的CE，Y1接6264（1）芯片的CE，Y2 接6264（2）芯片的CE，Y3接8255A芯片的CS。 2、地址范围的确定 2764、6264和8255A地址范围确定如下： 第6章 80C51单片机的系统扩展 第6章 80C51单片机的系统扩展 6.4.5 8255A可编程并行接口扩展应用实例 8255A在使用前必须进行初始化，8255A初始化编程 基本包括两个步骤:首先根据问题要求写出方式选择控制 字,然后编写初始化程序，把方式选择控制字写入控制字 寄存器。 例6.7: 如图6-19所示，在8255的B口接有8个按键，A口 接有8个发光二极管，按下某一按键，相应的发光二极管 发光，试设计程序完成这一功能。 解：根据电路图6-19，可确定8255A的端口地址如下 ： 第6章 80C51单片机的系统扩展 第6章 80C51单片机的系统扩展 参考程序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0200H MAIN: MOV DPTR，#0003H ；指向8255的控制口 MOV A，#83H MOVX DPTR, A ;向控制口写控制字，A口输出，B口输入 MOV DPTR，#0001H ；指向8255的B口 LOOP: MOVX A, DPTR ；检测按键，将按键状态读入A累加器 MOV DPTR，#0000H ；指向8255的A口 MOVX DPTR, A ；驱动LED发光 SJMP LOOP ；循环 END 第6章 80C51单片机的系统扩展 6.5 8155/8156可编程并行接口扩展 Intel公司研制的8155/8156芯片内包含: 两个8位的I/O端口(A口、B口)、一个6位的I/O端口(C口); 256 B的静态SRAM存储器; 一个14位的定时/计数器。 8155和80C51单片机的接口非常简单，目前得到广泛应用。 8155/8156的引脚和内部结构基本相同，唯一区别是片选信号的电平 不同，其它功能完全一样，因此，下面介绍8155。 6.5.1 8155的结构和引脚 8155有40个引脚，采用双列直插封装，其引脚图和内部组成框图 如图6-20所示。 第6章 80C51单片机的系统扩展 1、8155A的引脚 8155各引脚定义如下： AD0AD7（8条）：地址/数据线复用线，因8155片内有地址锁存器，该组 引脚直接与80C51单片机的P0口直接相连。 (2) I/O口总线（22条）：PA0PA7、PB0PB7分别为端口A和端口B用于 传送数据；PC0PC5为端口C既可用于传送数据，也可用作端口A和端口B 的控制联络信号线。 (3) 控制总线（8条）： RESET：复位输入信号，高电平有效，复位后，8155的3个端口都为输入方 式。 CE:片选信号，低电平有效。 RD：读选通信号，低电平有效, 控制8155的读操作 WR：写选通信号，低电平有效, 控制8155的写操作。 IO/M：RAM及I/O选择。在片选信号有效的情况下，该信号为高电平，表明 80C51单片机选择的是8155的I/O读写；为低电平，表明80C51单片机选择的 是8155的RAM读写。 ALE：地址锁存信号, 高电平有效。8155片内有地址锁存器，该信号的下降 沿将AD0AD7上的地址信息以及CE、IO/M的状态锁存在8155的内部寄存器 内。因此，单片机的P0口和8155连接时，无需外接锁存器。 TIMER IN：定时/计数器的输入端。 其输入脉冲对8155内部的14位定时/计 数器减1。 TIMER OUT：定时/计数器的输出端。当计数器计满回0时，8155从该线输 出脉冲或方波，波形形状由计数器的工作方式决定。 第6章 80C51单片机的系统扩展 2、8155 RAM和I/O的端口地址 当片选信号CE=0，RAM及I/O选择位IO/M=0时，8155 只能做片外RAM使用，共256B。地址的高8位由片选信号 确定，地址的低8位为00HFFH。当系统同时扩展有片外 数据存储器RAM时，二者是统一编址。对8155内部RAM 的操作要使用片外RAM的读/写指令MOVX进行访问。 当片选信号CE=0，RAM及I/O选择位IO/M=1时，对 8155片内3个I/O端口（PA、PB、PC）以及命令/状态寄存 器和14位定时/计数器进行操作。 8155内部RAM、I/O端口及定时/计数器的地址如表6-5 。 第6章 80C51单片机的系统扩展 6.5.2 8155的工作方式 1、工作方式设置及状态寄存器格式 8155的工作方式由可编程命令寄存器内容决定，因此在8155操作 前，80C51单片机须向命令寄存器送命令字，设定其工作方式，命令字 只能写入不能读出。8155内部还有一个状态寄存器，只能读出不能写 入。8155的状态寄存器和命令寄存器是两个独立的8位寄存器，8155的 状态寄存器和命令寄存器共用一个地址，若8155的00H口是命令/状态 口，CPU往00H写入的是命令字，而从中读出的是状态字。 （1）工作方式设置 8155的工作方式的确定也是通过对8155的命令寄存器写入控制字来 实现的。8155控制字的格式如图6-21所示。 控制字只能通过指令MOVX DPTR, A或MOVX Ri, A写入命令 寄存器。 例6.8: 若8155的命令/状态寄存器地址为00H,设A、B口为基本输出 方式，C口为基本输出方式，试编写8155的初始程序。 解：根据题意控制字为0FH, 8155的初始程序如下： MOV R0，#00H ；送命令寄存器的地址 MOV A，#0FH ；A、B口为基本输出方式，C口为基本输出方式 MOVX R0,A 第6章 80C51单片机的系统扩展 (2) 状态寄存器格式 8155的状态寄存器由8位锁存器组成，状态寄存器中存放有状 态字，状态字反映了8155的工作情况，只能读出不能写入，8155 状态字的各位定义如图6-22所示。 状态寄存器只能通过指令MOVX A ，DPTR或MOVX A， Ri来读出，以此来了解8155的工作状态。 第6章 80C51单片机的系统扩展 2、8155作定时/计数器 8155定时/计数器是一个14位的减法计数器，它由两个8位寄存器组成 ，计数初值要分两次写入，低8位写入T7T0位，高6位写入T13T8位， 写入计数初值范围为2H3FFFH。在TIMER IN端输入计数脉冲，计满时 由TIMER OUT输出脉冲或方波，M2M1两位决定计数器回零的输出方式。 当TIMERIN接外脉冲时为计数方式，接系统时钟时为定时方式，8155定时 /计数器格式及M2、M1功能如图6-23所示。 当8155用作计数时，计数初值=脉冲个数，脉冲个数最大值为 214=16384个。 当8155用作定时时, 计数初值= 如果计数初值为偶数，输出方波是对称；如果计数初值为奇数，输出 方波是将不对称，例如，计数初值为7时，输出方波是4个输入时钟周期内 为高电平，3个输入时钟周期内为低电平。 第6章 80C51单片机的系统扩展 6.5.3 80C51单片机与8155的连接 80C51单片机与8155的连接非常简单，因为8155内部 有一个8位地址锁存器，故无需外接锁存器。80C51单片 机与8155的连接如图6-24所示。 根据图6-24所示，可确定RMA、I/O口地址如下： 若“”取0，则8155内部RAM的地址范围为0000H 00FFH,8155各端口地址如下： 命令/状态口：4000H PA口：4001H PB口：4002H PC口：4003H 定时/计数器地址 低8位地址：4004H 高8位地址：4005H 第6章 80C51单片机的系统扩展 6.5.4 8155可编程并行接口扩展应用实例 例6.9:89S51控制LED显示器的典型应用是用8155作为接口扩展 ，其中8155作为6位共阴极LED显示器接口，PA口经驱动器 74LS07接LED的段选，PB0PB5经反相器74LS06接位选，从左 到右依次显示“012345”6个字符。 分析：8155 PA口为输出，控制LED显示器字形，PB口为输出，控制 LED显示器的位选，PA、PB采用基本I/O方式，控制字为03H。电路如 图6-25所示，其中P2.7接8155的CE,P2.6接8155的IO/M,当CE=0、 IO/M=1时，选中8155的I/O口，若“”取0，则命令/状态口地址为4000H 、PA口地址为4001H、PB口地址为4002H。 第6章 80C51单片机的系统扩展 参考程序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0200H MAIN: MOV DPTR，#4000H ；指向命令口 MOV A,#03H ；PA、PB基本输出方式 MOVX DPTR,A ；送控制字 MOV DPTR,#4002H ；送PB地址 MOV A,#00H MOVX DPTR,A ；清显示 LOOP: MOV R2,#00H ；R2字形码表偏移量 MOV R3,#01H ；送R3位选(左边第一位) LP1 : MOV DPTR,#4002H ； 送PB地址 MOV A,R3 MOVX DPTR,A ；B口输出位选 MOV A,R2 MOV DPTR,#TABE ；送字形码表地址 MOVC A,A+DPTR ；查找字形码 MOV DPTR,#4001H ；送PA地址 第6章 80C51单片机的系统扩展 MOVX DPTR,A ；A口输出字形码 ACALL DELAY ；调延时1秒子程序 INC R2 ；指向下一位字形 MOV A,R3 RL A ;左移，指向下一位 MOV R3,A CJNE R3,#40H,LP1 ;6个LED显示完吗 SJMP LOOP ；循环 DELAY: MOV R4,#100H ；延时1秒程序 DEL1: MOV R5,#10 DEL2: MOV R6,#7DH DEL3: NOP NOP DJNZ R6,DEL3 DJNZ R5,DEL2 DJNZ R4,DEL1 RET EDN TABE: DB 3FH, 06H,5BH,4FH,66H,6DH ；05字形码 第6章 80C51单片机的系统扩展 例6.10: 如图6-24所示，若8155的PA口、 PB口为基本输入 方式，定时/计数器作为方波发生器，对80C51输入脉冲 进行10分频（注意8155的计数最高频率约