第三章 MCS-51系统扩展技术.ppt

第三章 mcs-51系统扩展技术,3.1 单片机扩展的基本概念 3.2 单片机存储器的扩展 3.3 单片机i/o接口扩展电路设计 3.4 单片机键盘接口技术 3.5 单片机led显示器接口技术,第一节 单片机扩展的基本概念,一、单片机最小系统 使单片机能运行的最少器件构成的系统，就是最小系统。 无rom芯片：(8031) 必须扩展rom，复位、晶振电路。 有rom芯片：不必扩展rom，只须扩展复位、晶振电路。,2、p0、p2: 地址总线 ab，p0为低8位， p2为高8位 。,1、p0: 数据总线 db 。,3、p3: 控制总线 cb 。,二、单片机三总线构成,第二节 单片机存储器的扩展,p0 ale 8031 p2 psen wr rd ea,d0d7,a8a15,373 le oe,a0a7,ab a0a15,db d0d7,a15,a14,a13,vcc,总线扩展逻辑图,138 y7 . . . y1 y0 a b c g1 g2a g2b,译码法,db d0d7,ab a0a15,a15,a14,a13,vcc,138 y7 . . . y1 y0 a b c g1 g2a g2b,ce d0d7 a0a12 2764,ce1 d0d7 a0a12 6264,psen,rd,wr,接8031,oe,存储器扩展,oe,wr,p0 ale 8031 p2 psen wr rd ea,d07,a8a15,373 le oe,a07,ab a0a15,db d0d7,d0d7 2764 ce oe,a0 12,d0d7 2764 ce oe,a012,线选法,a15,p0.7 p0.0 ale 8031 p2 psen wr rd ea,373 le oe,d0,d7,a0,a7,a8,a15,db,ab,a y0 b y1 c 138 g2b g2a g1 y7,vcc,a15,a14,a13,d0 d7 2764 oe ce a0 a12,d0 d7,a0,a12,译码法电路图,接6264,d0 d7 wr 6264 oe ce1 a0 a12,接8031,rd,wr,接138 y1,db,ab,d0 d7,a0,a12,第三节 i /o 接口技术概述 一、接口电路（interface circuit）,外部设备情况复杂，导致外部设备与cpu不能同步。,1）工作速度差别大; 2）信号形式多样 : 电压、电流等模拟量、开关量； 3）外部设备与cpu距离差别大：数米、数十米；,4）数据转换 ：电流转电压，d / a、a / d，并行转串行，串行转 并行。,接口电路的任务： 1）协调速度，解决应答信号问题；,2）解决数据锁存问题，输出时外设与数据总线之间要有锁存器；,3）解决数据缓冲问题，输入时外设与数据总线之间要有缓冲器；,二、 简单i/o扩展,输入：使用三态门（缓冲器） 74ls244 74ls245,输出：使用锁存器 74ls273 74ls373,1、输入扩展，使用2个74ls244输入bcd码： 存放在 r4 （低字节），个位、十位（244 ） r5 （高字节），百位、千位（244 ） 74ls244输入端接外设（键），输出端接数据总线。,工作内容： 1. 设计电路 2. 地址译码 3. 设计程序,e000h,e001h,e000h,db,ab,e002h,e003h,编写程序 由244 读回数据（低字节）存放在 r4 由244 读回数据（高字节）存放在 r5,mov dptr , #e000h ; 244（i）口地址送数据指针dptr movx a , dptr ;地址的内容送累加器a mov r4 , a ; 个位、十位数据送 r4 inc dptr ; 数据指针加 1 ，指向244（ii） movx a , dptr ;地址的内容送累加器a mov r5 , a ; 百位、千位数据送 r5,2、输出扩展，使用2个74ls273输出数据,db,ab,e000h,e000h,e001h,e002h,e003h,编写程序 把#35h由273（i） 送出，把#45h由273（ii） 送出。,mov dptr , #e000h ; 273 i 口地址送数据指针dptr mov a , #35h movx dptr , a ;累加器a的内容送地址e000h inc dptr ; 数据指针加 1 ，指向273 ii mov a , #45h movx dptr , a ;累加器a的内容送地址e001h,三、 8155作51系列单片机可编程i/o扩展,1、8155可编程并行接口芯片结构 按芯片功能，8155由三部分组成：,2） i/o接口： 端口a，8位i/o端口pa0-7。 端口b，8位i/o端口pb0-7。 端口c，6位i/o端口pc0-5。 命令寄存器，8位，只允许写入。 状态寄存器，8位，只允许读出。,3）计数器/定时器：一个14位的二进制减法计数器/定时器。,1） 随机存储器ram：256字节,2、8155引脚及内部逻辑结构 (p310),1 40 2 39 . . . . . . . . . 20 21,256b ram,计 数 器,a,b,c,io/m,ad70,ce,ale,rd,wr,reset,timer in,timer out,pa70,pb70,pc50,pc3,pc4,pc5,pc0,pc1,pc2,vcc,timer in,reset,timer out,io/m,ce,rd,wr,ale,ad0,ad1,ad2,ad3,ad4,ad5,ad6,ad7,vss,pb0,pb1,pb2,pb3,pb4,pb5,pb6,pb7,pa7,pa6,pa5,pa4,pa3,pa2,pa1,pa0,ad0ad7： 地址/数据线 ale： 地址锁存信号 rd: 读信号 wr: 写信号 ce: 片选信号 timer in: 计时器输入信号 timer out: 计数器输出信号 reset: 复位信号 io / m: 输入“1”为 i/o端口操作 i/o 、ram操作选择 输入“0”为片内 256b ram读写操作 pa0-7, pb0-7, pc0-5 : 三个通用i/o端口,3、i/o口工作方式 （用软件设置）,4、8155片内ram及i/o口地址,2）i/o 口地址: 00h 命令/状态寄存器地址 01h 端口a地址 02h 端口b地址 03h 端口c地址 04h 计数器低 8 位地址 05h 计数器高 8 位地址 以上地址均为8155芯片内部的 8 位地址,1）ram地址：00hffh 256 b,8155 mcs - 51 ad 07 p 0.0 0.7 ale ale reset . rst rd . rd wr . wr,5、8155与51单片机连接,8155与51单片机的许多信号兼容，可以直接连接。,6、51单片机可编程i/o扩展（译码法）,ale,rst,a8,b07,a07,c05,6000h7fffh,db,ab,ad0,ad7 ,1） i/o扩展电路图,接8031,8155,2）扩展后8155 ram及i/o口地址,7、命令 / 状态字,1）命令字：8 位寄存器，用来定义端口及计数器的工作方式， 对此寄存器只能写，不能读。 格式：,00 : 无操作 计数器工作方式: 01 : 停止计数 10 : 计数完成后停止 11 : 开始计数,格式：,2）状态字 ： 8 位寄存器，用低 7 位来寄存各端口及计时器的 工作 状态，对此寄存器只能读，不能写。,intra : a口中断请求 abf : a口缓冲器满/ 空 intea : a口空中断允许 intrb : b口中断请求 bbf : b口缓冲器满/ 空 inteb : b口中断允许 timer : 计时器中断,8、8155 计数器/ 定时器,1）结构：14 位减法计数器，由两个 8 位寄存器组成,输出方式,计数器高 6 位,计数器低 8 位,05h,04h,0 0 单方波 0 1 连续方波 1 0 单脉冲 1 1 连续脉冲,开始计数,终止计数,2）m2m1 ：定义计数器输出信号方式,9、8155 命令字,计数器/ 定时器应用 (初始化),要求对计数脉冲进行千分频，并重新置数以产生连续方波。,分频的概念：,二分频：输出频率是输入频 率的二分之一,计数脉冲：输入,连续方波：输出,500,500,计数常数: 500,输入,输出,a口:输入,b口:输出,c口:输入,ab口:禁止中断,tm2tm1,命令字：,输出连续方波 ：m2m1 0 1 ； 计数常数: 500,计数器低 8 位,计数器高 8 位,计数初值为：41f4h,0 c 2 h,2 ）500,2 ）250 0,2 ）125 0,2 ）62 1,2 ）31 0,2 ）15 1,2 ） 7 1,2 ） 3 1,2 ） 1 1,2 ） 0 1,高,低,1 1 1 1 1 0 1 0 0,00 00 0001 1111 010 0,14 位,计数常数 500 转换成二进制数：“ 除 2 取余 ”,0 1 f 4 h,高,低,2 ） 0 0,命令字： 0 c 2 h , 地址：6100h,计数初值为：4 1 f 4 h , 地址：6104h 存放 0f4h 6105h 存放 41h,8155初始化程序：,mov dptr , # 6100h mov a , # 0c2h movx dptr , a mov dptr , # 6104h mov a , # 0f4h movx dptr , a inc dptr mov a , # 41h movx dptr , a,写入命令字,装入计数初值,第四节 单片机键盘接口技术,非编码：用软件产生键码，单片机用。 键盘分为两种 编码法: 用硬件产生键码。,列线,行线,一、51单片机键盘结构,（在前述扩展电路中使用）,pa 0 pa 1 pa 2 . . . pa 7 pc 0 pc 1 pc 2 pc 3,+5v,5.1k4,0行,1行,2行,3行,0列,1列,2列,3列,4列,5列,6列,7列,0,1,2,3,4,5,6,7,8,16,23,24,31,结构,8155,9,a,b,c,d,e,f,键识别,键测试,有键按下否？,去抖动,行扫描,键值计算,键值送a,等待键释放,jmp adptr,0键处理子程序,1键处理子程序,n键处理子程序,. . . . . .,n,二、对键盘的识别流程,y,1、键测试,先把输出口每位送“ 0 ”； 再读输入口 全为“ 1 ”时无键按下； 不全为“ 1 ”时有键按下；,2、去抖动 延时法：采用延时躲过抖动； 比较法：读几次进行比较；,键按下,键稳定,前抖动,后抖动,键测试,3、键扫描,使用逐行扫描法确定被按键所在行的位置（行号）： 先使一条列线为“ 0 ”，逐行进行扫描，如果此列线上无键按下，则各行线都为“ 1 ”。如果此列线上有键按下，则对应行线为“ 0 ”。 通过行号与列号计算被按键的键值（位置）。,4、键值计算 键值的定义原则：计算方便 按图示定义键值： k = 行号8 列号 行： 0，1，2，3 共 4 行； 列： 0，1，2，7 共 8 列；,键值,逐行扫描,d0 1 d1 1 d2 1 d3 1,+5v,有键按下,悬空,键测试,a口: 输出,c口: 输入,键测试,d0 1 d1 1 d2 1 d3 1,+5v,有键按下,悬空,a口: 输出,c口: 输入,逐行扫描,逐行扫描,d0 1 d1 1 d2 1 d3 1,+5v,有键按下,悬空,a口: 输出,c口: 输入,逐行扫描,键扫描,三、键盘程序设计,a口: 列输出，地址为6101h ;,c口: 行输入，地址为6103h,1、键识别子程序 : ks1,ks1: mov dptr , #6101h ; mov a , #00h ; 各列送“0” movx dptr , a ; inc dptr ; inc dptr ; 指向c口 movx a , dptr ; 读c口状态 clp a ； c口数据取反 “1 1 1 0” “0 0 0 1” anl a , #0fh ; 屏蔽高四位 0 0 0 0 1 1 1 1 ret 0 0 0 0 0 0 0 1,2、键盘扫描程序,ley1: acall ks1 ; jz ret1 ; a的内容为零时转移到“ret1”子程序 lk0 : acall dir ; 调用延时子程序 di r acall dir ; 延时去抖动 acall ks1 jz ret1 ; a的内容为零时转移到“ret1”子程序 lk2 : mov r2 , #80h ; 列输出寄存器赋初值 mov r7 , #0ffh ; 列号计数器赋初值 mov r6 , #08h ; 列输出变更计数器赋初值,lk1: mov a , r2 ; inc r7 ; rl a ; mov r2 , a ; mov dptr , #6101h ; cpl a ; movx dptr , a ; inc dptr inc dptr ; movx a , dptr ; cpl a anl a , #0fh,jnz lkp djnz r6 , lk1 ; ajmp ret1 ; lkp: clr c ; mov r2 , #00h ; mov r6 , #04h ; next: rrc a ; jc lkp1 ; inc r2 ; djnz r6 , next ; ajmp ret1 ;,lkp1: mov a , r2 ; rl a rl a rl a add a , r7 ; push acc ; lk3: acall dir ; acall ks1 ; jnz lk3 ; pop acc ; ret,ret1: acall dir ; mov a , #0ffh ; ret,a d0 b d1 c d2 d d3 e d4 f d5 g d6 dp d7,第五节 单片机led显示器接口技术,一、发光二极管显示器 led（light emitting di