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大学 单片机 接口 技术 c51 张道德 课件 ppt

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单片机接口技术(C51版)第七章 8051常用扩展资源编程 内容概述 本章主要介绍8051单片机系统常用的扩展芯片8155与DS1302。8155是综合扩展芯片，该芯片内部有RAM、I/O及定时/计数器。DS1302是实时时钟芯片，本章主要介绍这两种芯片的工作原理、工作方式及控制方法，并给出相应的C51源程序。教学目标1了解8155芯片的内部结构，理解8155芯片内部定时/计数器的工作原理工作方式，能通过8155的命令寄存器设置8155的I/O口及定时/计数器的工作方式，了解状态寄存器中各位的含义。能设计8155与单片机的接口电路，掌握8155端口操作的C51程序设计方法。2了解DS1302的内部结构，理解该芯片的工作原理，掌握DS1302控制字的使用方法，掌握12个寄存器中与时间、日历相关的7个寄存器，分别是时、分、秒、日、周、月、年寄存器。能设计DS1302与单片机的接口电路，理解教材中给出的对DS1302操作的C51源程序。 71 综合扩展芯片8155 8155片内包含有256个字节的RAM,三个可编程的并行I/O口,一个14位的计数器,是8051应用系统中常用的外围器件。7.1.1 8155结构及工作原理7.1.1.1 8155的结构和技术性能 在8155内部具有：256字节的静态RAM，存取时间为400ns；有三个通用的输入/输出口。其中A口和B口是8位口，C口是6位口。C口可做状态口，这时，A口和B口能在应答式的输入/输出方式下工作；有一个14位的可编程定时/计数器；内部有地址锁存器及多路转换的地址和数据总线；单一+5V电源，40脚双列直插式封装。 8155的逻辑结构及引脚 1 8155的RAM和I/O地址编码当8155作为单片机的扩展芯片时，是按外部数据存储器统一编址的，为16位地址数据，其高8位由片选线提供，而低8位地址为片内地址。当IO/ =0时，单片机对8155片内RAM读/写，RAM低8位编址为00H0FFH；当IO/ =1时，单片机对8155的I/O口进行读写。8155共有6个I/O口寄存器，它们各自占有的地址如表7-1-1所示。 8155的工作方式与基本操作1)作片外256字节RAM使用。 此时8155的IO/脚应置为低电平，其RAM地址的高8位由片选线决定，低8位为00H0FFH。 与应用系统中其它数据存储器统一编址。使用的读/写操作指令为MOVX。2）作扩展I/O口使用。 此时8155的IO/脚必须置为高电平，PA、PB、PC口的口地址的低8位分别为01H、02H、03H（设地址无关位为0）。I/O口的工作方式的选择完全依靠对8155命令寄存器设定的命令控制字来实现。而I/O口状态的查询可通过对8155状态寄存器的操作来完成。命令/状态寄存器共用一个口地址，写入为命令，读出为状态。命令控制字 C口工作方式 8155状态字 控制字的应用用好8155 I/O口的关键在于正确理解各个I/O口每一位的功能含义，据此编写准确的控制字，并写入命令寄存器。例如，假定要求选择8155的PA口为基本输入口，PB口为基本输出口，PC口为输出口，并立即启动计数器工作，则向命令寄存器写的控制字应为0CEH，即：定时器的使用 8155的定时器由两个8位寄存器组成，是一个14位的减法计数器。其低位字节的I/O地址为100B，高位字节的I/O地址为101B。在TIMER IN端输入计数脉冲，当计数满时由TIMER OUT端输出脉冲或方波。当TIMER IN接外脉冲时为计数方式；接系统时钟时，可作为定时方式，但须注意芯片的最高计数频率（4MHz）。定时器的操作分两步：1)由写入命令寄存器的控制字确定定时器的启动、停止或装入常数（见命令控制字）。2)由写入到定时器的两个寄存器的内容确定计数长度和输出方式。 8155定时器格式及输出方式 7.1.2 8155应用实例8155和8031的连接方法 P0口直接与8155的AD0AD7相连，既作低8位地址线又作数据总线，地址锁存信号使用单片机的ALE，高8位地址由及IO/ 控制线决定。8155片内资源的地址计算方法8155的地址编码为：RAM地址：7E00H7EFFHI/O口地址：命令/状态口 7F00H PA口 7F01H PB口 7F02H PC口 7F03H 定时器低8位 7F04H 定时器高8位 7F05H 计算以上地址时，未用的地址线可以在相应的地址位中填入1或0。此处重点讲解地址计算过程。例7-1-1 8155应用实例设8155PA口为基本输入口，PB口为基本输出口，PC口为输出口，定时器作方波发生器，对输入脉冲进行24分频。要求从PA口读入的数据取反后从PB口输出。 源程序如下：/*此程序演示8155的初始化以及简单的输入输出操作。*/#include#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define COM8155 XBYTE0x7f00#define PA8155 XBYTE0x7f01#define PB8155 XBYTE0x7f02#define TL8155 XBYTE0x7f04#define TH8155 XBYTE0x7f05uchar Collect_Data;源程序void main(void) TL8155=0x18; /*定时器低8位,计数常数18H=24*/ TH8155=0x40; /*定时器高8位,输出为连续方波（M2M1=01）*/ COM8155=0xce; /*装入命令字，设定各口方式并启动定时器*/ while(1) Collect_Data=PA8155;/*读PA口数据*/ PB8155=Collect_Data; /*采集的数据按位取反从PB口输出*/ 72 实时时钟芯片DS1302 实时时钟芯片为DS1302是Dallas公司的一种具有涓细电流充电能力的实时时钟芯片，采用普通32.768kHz晶振。主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。DS1302是一种高性能、低功耗、带RAM 的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能，工作电压宽达2.55.5V。 7.2.1 DSl302的结构及工作原理7.2.1 .1 引脚功能及结构图DS1302的引脚如图7-2-1所示。VCC1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由VCC1或VCC2两者中的较大者供电。当VCC2大于VCC1 +0.2V时，VCC2给DS1302供电。当VCC2小于VCC1时，DS1302由VCC1供电。X1、X2为振荡源，外接32.768Hz晶振。DS1302引脚说明 提供了终止单字节或多字节数据的传送手段。当 为高电平时，允许对DS1302进行操作。如在传送过程中置 为低电平，则会终止此次数据传送。上电运行时，在VCC2.5V之前，必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将 置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)。7.2.1.2 DSl302的控制命令字与寄存器控制命令字控制字的最高有效位(D7)必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入到DS1302中。D6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM 数据；位5至位1指示操作单元的地址；最低有效位(D0)如为0，表示要进行写操作，为1表示进行读操作。控制字总是从最低位开始输出。日历、时钟寄存器DS1302共有12个寄存器，寄存器的选择根据命令字而定.其中日历、时钟寄存器与控制字对照表如表7-2-2所示 日历、时钟寄存器的数据格式几个关键位的解释CH：时钟暂停位，当此位设置为1时，振荡器停止，DS1302处于低功率的备份方式；当此位变为0，时钟开始启动。12/24：12小时或24小时方式选择位。当12/24位1，工作于12小时方式，位5是AM/PM选择位，当此位为1时表示PM；当12/24位0时，工作于24小时方式，此方式下，位5是第2个小时位（2023时）。WP：写保护位，写保护寄存器的开始7位（06）置为0，在读操作时总是读出0。在对时钟或RAM进行写操作之前，位7（WP）必须为0，当它为高电平时，写保护位防止对任何其他寄存器进行写操作。其它的位如TCS、DS、RS与充电功能相关，具体请参阅教材。RAM寄存器 DS1302与RAM相关的寄存器分为两类。一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位字节，其命令控制字为C0HFDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH（写入）、FFH（读出）。 复位和时钟控制 数据输入输出I/O数据输入是在控制字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。数据输出是在8位控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿输出数据，输出数据时从低位0位至高位7依次输出。需要注意的是，第一个数据位是在控制字的最后一位之后的第一个下降沿被输出。此时只要保持 高电平，如果有额外的SCLK周期，将重新发送数据字节，即多字节传送模式。 DS1302数据输入输出时序图7.2.2 DS1302与MCS-51单片机应用实例7.2.2.1 DS1302与MCS-51单片机的连接DS1302的软件设计DS1302与微处理器进行数据交换时，首先由微处理器向电路发送命令字节，命令字节最高位MSB(D7)必须为逻辑1，如果D7=0，则禁止写DS1302，即写保护；