MCS-51单片机的扩展与应用.ppt

第七章MCS 51单片机的扩展与应用 程序存储器扩展 数据存储器扩展 I O口扩展 键盘与数码管显示电路 D A转换接口电路 A D转换接口电路 第一节程序存储器的扩展 51单片机存储器的特点 程序存储器和数据存储器分开可扩展空间各为64K内部有4K程序存储器和128bytes数据存储器 常用程序存储器芯片 INTEL27162K27324K27648K2712816K2725632K2751264K D7 D0 数据输出A12 A0 地址CE 片选信号OE 允许输出控制信号PGM 编程脉冲输入VPP 编程电压输入 2764引脚 D7 D0 数据输入端Q7 Q0 数据输出端LE 锁存允许信号 高 OE 允许输出信号 低 当 LE 1 Di Qi当 LE 0 Qi保持 74LS138译码器引脚 数据锁存器74LS373 数据锁存器74LS373 74LS138译码器引脚 A B C 译码器输入端Y0 Y7 译码器输出端E1 E2 使能端 低 E3 使能端 高 译码器74ls138 3 LineTo8 LineDecoders Demultiplexers 3 LineTo8 LineDecoders Demultiplexers 74LS138译码器真值表 地址锁存器 P0 ALE P2 A15A8 A7A0 8031 EPROM D0D7 程序存储器扩展及工作时序 LE OE 8051访问外部数据存储器时序 访问程序存储器步骤 输出当前PC值 P0输出PCL P2输出PCH ALE下降沿锁存PCL 74LS373 PSEN有效 指令由程序存储器输出 CPU由P0口读入指令 CPU取指令的过程 8031扩展2764电路 8031扩展多片2764 U3的地址 0000H 1FFFHU4的地址 2000H 3FFFH 第二节数据存储器的扩展 常用芯片 6116626462256 数据存储器的扩展示意图 LE OE 数据存储器读 写周期 访问数据存储器步骤 读 写 指令 MOVX 输出当前DPTR的值 P0输出DPL P2输出DPH ALE下降沿锁存DPL 74LS373 RD或WR有效 数据由数据存储器输出 CPU由P0口读入数据 读 写结束 D0 D7 8位数据线A0 A10 11位地址线CE 片选信号 低 OE 读WE 写 6116引脚 HM61162K 8静态 RAM 8031扩展的6116 8031扩展2764和6116 第三节MCS51单片机I O口扩展 51单片机I O口的特点 P0 I O口 输入指令 输入 输出数据 输出低八位地址 P1 I O口P2 I O口 高八位地址 P3 I O口 第二功能 I O口扩展的目的 增加I O口的数量 匹配外设的工作速度 一 并行输入 输出接口电路Intel82558255为Intel公司的可编程I O接口芯片 具有三个8位I O口 三种工作方式 1 8255的引脚 D7 D0 三态双向数据线PA7 PA0 A口输入输出线PB7 PB0 B口输入输出线PC7 PC0 C口输入输出线CS 片选信号RD 读信号WR 写信号RESET 复位信号A1 A0 I O口地址线 2 8255的结构 端口A B C控制电路总线数据缓冲器读 写逻辑控制电路 8255的结构框图 A组 B组 8255IO口的地址 8255的工作状态 1 0 0 数据总线 控制字寄存器 断开状态 1 数据总线为三态 1 1 0 1 0 非法状态 1 1 0 数据总线 为三态 3 8255的工作方式 工作方式0 基本输入输出工作方式工作方式1 选通工作方式工作方式2 双向传送工作方式 工作方式0 基本输入输出工作方式 工作方式1 选通工作方式 工作方式2 双向传送工作方式 1 工作方式控制字寄存器 D1 D6 D7 D0 D2 D3 D4 D5 1 置位 0 复位 置位 复位控制位 0 0 1 1 0 1 0 2 0 1 1 3 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 7 6 5 4 0 C口 1 1 1 1 0 0 置位 复位寄存器 置位 复位控制标志位 C口按位操作控制字 C口位地址 设8255选择为A B C口均为基本输入输出工作方式 A口为输入 B C口为输出 工作方式控制字寄存器 工作方式控制字寄存器的内容为90H 设8255选择为A B C口均为基本输入输出工作方式 A口为输出 B C口为输入 将C口的PC0置1 C口按位操作控制字寄存器的内容应为何值 C口按位操作控制字寄存器 将C口的PC7置1 C口按位操作控制字寄存器的内容应为何值 将C口的PC3清0 C口按位操作控制字寄存器的内容应为何值 2 工作方式 工作方式0 基本输入输出工作方式三个8位双向I O口或2个8为和2个4位I O口 各个口均可设为输入或输出 数据输出时锁存 输入时不锁存 方式0输入时序 DataValidFromRD 方式0输出时序 DataValidtoWRHigh 工作方式1 选通工作方式A B C分为2组 A组 B组 A组 A口和C口上部B组 B口和C口下部三个端口分为2组 A组合B组每组包括一个8位I O口和4位控制 状态口每个口都可以设为输入或输出输入和输出均有锁存功能 方式1输入 A口方式1输入 B口方式1输入 PC4 PC2 OBFB ACKB PB7 0 INTEB PC0 PC2 PC1 8 INTRB PA7 0 INTEA PC4 5 PC3 PC6 PC7 2 8 OBFA ACKA INTRA A口方式1输出 方式1输出 方式1输入时序 方式1输出时序 1 0 1 1 1 0 1 0 端口A方式1 PA7 0 INTE2 PC2 0 PC5 PC6 PC7 3 8 INTRA PC4 INTE1 PC3 工作方式2 双向数据传送工作方式 A组 方式2输入 输出时序 8031与8255的接口电路 8255的地址 低8位地址 高8位地址 A口 7FFCHB口 7FFDHC口 7FFEH控制字寄存器 7FFFH 设8255选择为A B C口均为基本输入输出工作方式 A口为输入 B C口为输出 工作方式控制字寄存器 8255按上述设置初始化 MOVDPTR 7FFFHMOVA 90HMOVX DPTR A 1 工作方式控制字寄存器 二 并行输入 输出接口电路Intel8155 8155为Intel公司的可编程I O接口芯片具有 二个8位I O口和一个6位 PC I O口256字节静态RAM 一个14位定时 计数器二种工作方式 1 8155的引脚 AD7 AD0 三态双向数据线PA7 PA0 A口输入输出线PB7 PB0 B口输入输出线PC5 PC0 C口输入输出线CS 片选信号RD 读信号WR 写信号ALE 地址锁存信号IO M I O口 RAM选择信号RESET 复位信号TIMERIN 定时器输入TIMEROUT 定时器输出 2 8155的结构 A B C口256字节RAM一个14位定时 计数器控制电路 8155框图 ADDRESSLATCH 256BYTERAM COUNTERLENGTHREGISTER TIMER COUNTER COMMANDSTATUSREGISTER CONTROLCIRCUIT PC PA PB IO M CS WR RD RESET ALE PA0 7 PC0 5 PB0 7 VCC VSS TIMEROUT TIMERIN 8 8 6 AD0 7 8155框图 寄存器 8155命令寄存器 I O口 定时器的地址 3 8155工作方式 8155的工作方式 基本输入输出工作方式选通输入输出工作方式 8155命令寄存器 8155的状态寄存器 定时计数器 定时计数器工作方式 4 8155定时计数器 5 8031与8155的接口电路 8031与8155的接口电路 访问I O口 无关位置1 访问存储器 无关位置1 图中 8155I O口 寄存器 RAM的地址 举例 设8155的A B口为基本I O方式 A C口为输入 B口为输出 定时器输出连续方波 为输入脉冲的24分频 初始化程序为 MOVDPTR 7FFCH 定时器低8位MOVA 18H 24MOVX DPTR AINCDPTR 定时器高8位MOVA 40H 连续方波MOVX DPTR AMOVDPTR 7FF8H 命令 状态寄存器MOVA 0C2H B O 立即启动MOVX DPTR A TIMERIN TIMEROUT 连续脉冲 连续方波 单脉冲 单方波 TIMER 4 1 2 3 4 1 2 3 4 作业 1 设计8051与8255的接口电路 并将A口 B口 C口初始化为基本输入输出工作方式 A口 B口输出 C口输入 已知 8255的A口地址为 FEFCHB口地址为 FEFDHC口地址为 FEFEH寄存器地址为 FEFFH2 设计8051与8155的接口电路 并将A口 B口 C口初始化为基本输入输出工作方式 A口 B口输出 C口输入 已知 8155的寄存器地址为 7FF8HA口地址为 7FF9HB口地址为 7FFAHC口地址为 7FFBHRAM的地址为 6F00H 6FFFH 3 已知下图 将8255选择为A B C口均为基本输入输出工作方式 A C口为输入 B口为输出 分析8255的地址 IO口 寄存器地址 编写初始化程序 4 已知下图 将8155的A B口为基本I O方式 A C口为输出 B口为输入 定时器输出连续方波 为输入脉冲的24分频 分析8155的地址 RAM IO口 寄存器地址 编写初始化程序 第四节键盘与数码管显示电路 键盘 输入设备数码管显示器 输出设备 一 键盘电路 键盘抖动现象 按键基本电路 1 基本电路 2 非编码键盘的结构 独立式按键结构 行列式键盘电路 3 8031的键盘接口电路 通过8155扩展的4 4键盘 根据键盘的工作过程 8155A口 B口和C口应为基本输入 输出工作方式 A口 B口 输出 C口输入 则8155命令寄存器的内容为 03H命令寄存器 7FF8HA口 7FF9HB口 7FFAHC口 7FFBH 开始 置行 列初值 1行有键按下 R4 求新列号 4列扫描完了 2行有键按下 3行有键按下 4行有键按下 求键号 返回 求键号程序框图 Y Y Y Y Y N N N N N 扫描码左移一位 查是否有键闭合子程序KS1 MOVDPTR 7F01H A口地址MOVA 00HMOVX DPTR A A口 0INCDPTRINCDPTR 指向C口MOVXA DPTR 读C口CPLAANLA 0FHRET 程序 KEY1 ACALLKS1 判断有无健闭合JNZLK1 有健闭合 A 0 转去抖动ACALLTIM 无健闭合 延时6msAJMPKEY1LK1 ACALLTIM 延时6msACALLTIM 延时6msACALLKS1 再判断有无健闭合JNZLK2 有健闭合 A 0 求健码ACALLTIM 延时6msAJMPKEY1 无健闭合 返回LK2 MOVR2 0FEH R2 扫描码 MOVR4 00H R4 列号LK3 MOVDPTR 7F01H DPTR A口地址MOVA R2 MOVX DPTR A A口 扫描码INCDPTRINCDPTR 指向C口MOVXA DPTR 读C口JBACC 0 L1 PC0 1转 第一行无键闭合MOVA 00H PC0 0 第一行有键闭合AJMPLK 转去求键号L1 JBACC 1 L2 PC1 1转 第2行无键闭合 MOVA 04H 置行号AJMPLKL2 JBACC 2 L3 PC1 1转 第3行无键闭合MOVA 08H 置行号AJMPLKL3 JBACC 3 NEXT PC1 1转下列 第4行无键闭合MOVA 0CH 置行号LK ADDA R4 键号 行号 列号PUSHACC 保存在堆栈中LK4 ACALLTIM ACALLKS1JNZLK4 等待键释放POPACCNS RET 返回NEXT INCR4 形成新的列号 指向下一列MOVA R2 A口 扫描码JNBACC 3 NS 判断4列扫描是否完毕RLA 形成新的扫描码MOVR2 AAJMPLK3 转去扫描下一列 查是否有键闭合子程序KS1 MOVDPTR 7F01HMOVA 00HMOVX DPTR AINCDPTRINCDPTRMOVXA DPTRCPLAANLA 0FHRET 二 数码管显示电路 a b dp g c d e f a b g c d e f 显示 1 显示代码 06H 8031扩展的6位数码管电路 显示子程序流程图 YES NO DIR MOVR0 79H 置显示缓冲区受地址MOVR3 01H 置位选码MOVA R3LOOP MOVDPTR 7F01H A口地址MOVX DPTR AINCDPTR B口地址MOVA R0 取显示数据ADDA 12H 表首的的地址MOVCA A PC 转换为显示码 程序代码 JNBPSW 5 DIR1 F0 1 显示小数点SETBACC 7DIR1 MOVX DPTR A 从B口输出显示码ACALLDLT 延时INCR0 下一个显示数据MOVA R3 取位选码JBACC 5 LOOP1 六位显示完毕 RLA 新的位选码MOVR3 AAJMPLOOPLOOP1 RET 显示代码表DB3FH 06H 5BH 4FHDB66H 6DH 7DH 07HDB7FH 6FH 77H 7CHDB39H 5EH 79H 71H延时程序 DLT MOVR7 04HDLT1 MOVR6 0FFHDLT2 DJNZR6 DLT2DJNZR7 DLT1RET 8031扩展的键盘和数码管显示电路 第五节D A转换接口电路 D A转换是将数字量转换为模拟量的过程 常用芯片 0832DAC1210 1 DAC0832 0832的引脚图 VREF 基准电压DGND 数字地AGND 模拟地 0832的结构 LE2 WR2 XFER LE1 WR1 CS ILE Rfb 0832的基本输出电路 Rfb VREF 2 0832的工作状态 二级缓冲器连接方式 VREF 单级缓冲器连接方式 VREF 直通连接方式 VREF 3 8031于0832的接口电路 8031于0832的接口电路 MOVX DPTR A 图中0832的地址输入寄存器 7FFFHDAC寄存器 7FFFH示范程序 MOVDPTR 7FFFH 置0832地址MOVA 80H 置被转换的数字量MOVX DPTR A 第六节A D转换接口电路 A D转换是将模拟量转换位数字量的过程 常用芯片 0809AD1674 1 0809的引脚 IN7 IN0 8路模拟量输入端D7 D0 8路数字量输出端START A D启动信号OE 允许输出控制ALE 地址锁存允许信号 高 EOC 转换结束信号 高 CLK 时钟信号输入端A B C 转换通道地址VREF 参考电源正端VREF 参考电源负端VCC 电源正端GND 地 0809的结构 S A R 逐次逼近寄存器 ADC0809的结构 2 8031于