单片机课件第四章MCS-51系列单片机的扩展

1,第四章MCS-51系列单片机的扩展,2,程序存储器ROM的扩展,数据存储器RAM的扩展,并行I/O口的扩展,本章内容,3,问题的提出,在单片机应用系统的设计中,往往出现RAM,ROM或者I/O口不够的情况，怎么办？,ROM的扩展,RAM的扩展,并行I/O口的扩展,4,MCS-51可扩展片外数据存储器、程序存储器各64KB。主要通过P0和P2口进行扩展：P0口：外部存储器的低8位地址/数据复用总线；P2口：外部存储器的高8位地址总线。,4-1最小系统与程序存储器的扩展,扩展总线的产生,常用单向总线驱动器74LS244、74LS240、74LS241；常用双向总线驱动器74LS245。,总线驱动器,一、8031最小系统（图4-4）,1、最小系统工作时序（图4-5）,注意：上述时序是在取指令过程中自动产生,9,2、EPROM芯片,EPROM：紫外线可擦除（紫外线照射1520min）、电可编程的半导体只读存储器，掉电后信息不丢失。,10,11,EPROM的操作方式,12,3、常用地址锁存器芯片及其连接,二、用EPROM的程序存储器扩展,程序存储器扩展的基本原理,/EA：程序存储器选择信号输入线“0”只选用外部程序存储器，“1”0000H0FFFH内部；0FFFH以上外部8031、8032的/EA必须接地！/PSEN外部程序存储器读选通信号输出线。从外部ROM取指或常数时，每机器周期2次有效，访问外部RAM时无此信号。,15,1、用单片EPROM的扩展电路（P141图4-10）,805127128(16K，14位地址线),地址：XX00000000000000XX111111111111110000H3FFFH（片内：0000H0FFFH）,2、用多片EPROM的扩展电路,P2.7P2.6P2.5P2.4P0.02764(1)XX00.01.10000H1FFFHC000HDFFFH,2764(2)XX10.01.12000H3FFFHE000HFFFFH,3、扩展多片芯片时的片选方法：,线选法：连线简单，占口线多；单根高位地址线或控制线直接加到存储器的片选端。,2732(1)0000H0FFFH2732(2)1000H1FFFH2732(3)2000H2FFFH2732(4)3000H3FFFH,译码法：省口线，增加芯片74LS1392-4译码器74LS1383-8译码器74LS1544-16译码器,三、用E2PROM的程序存储器扩展,E2PROM：电可擦除、电可编程的半导体存储器，掉电后信息不丢失。+5V供电下即可编程，可进行在线改写。,与的程序存储器扩展的区别？自学,4-2数据存储器的扩展,一、用静态RAM的数据存储器扩展,1、静态RAM芯片（P145图4-18）,21,22,6116、6264、62256的工作方式工作方式CEOEWEIO0IO7(片选)(输出允许)(写允许)(输入/输出)未选中H高阻读LLH数据输出写LHL数据输入,用E2PROM作数据存储器：读写时间长动态RAM芯片iRAM刷新电路集成在芯片中，2186、2187，8K8,2、用静态RAM的扩展电路,地址：XXXXX00000000000XXXXX111111111110000H07FFH0800H0FFFHF800HFFFFH,多片静态RAM的扩展,地址：XXX0000000000000XXX11111111111110000H1FFFH2000H3FFFH4000H5FFFH6000H7FFFHE000HFFFFH,3、兼有片外ROM和片外RAM的扩展电路,4、工作时序,MCS-51对外部数据存储器的操作指令：MOVXA,Ri;(P2)(Ri)AMOVXRi,A;(A)(P2)(Ri)MOVXA,DPTR;(DPTR)AMOVXDPTR,A;(A)(DPTR),28,4-3输入输出口的扩展,一、用多功能芯片的扩展（P151表4-7）,扩展的I/O接口多，兼有RAM、ROM、EPROM、定时器等。芯片内部设有各种命令寄存器，可通过程序设计设定或修改这些命令寄存器的内容（叫做设控制字），从而改变这些接口芯片的工作方式和状态。,MCS-51：P0、P1、P2、P3，当系统需连接较多的I/O设备时要扩展I/O口。用多功能芯片的扩展；用TTL芯片的扩展；用串行口的扩展。,二、用TTL芯片的扩展,1、用74LS377扩展输出口（8D锁存器）(图4-38),地址377(1)FEHA0G377(2)FDHA1G,将一个数据从377(1)输出的指令MOVR0,#0FEHMOVA,#dataMOVXR0,A,2、用74LS244扩展输入口（P165图4-41）,3、通过串行口扩展（方式0）,地址244(1)00H244(2)01H,32,习题,、一个8751应用系统，需扩展一片6116RAM作为数据存储器，地址从0000H开始，请画出扩展电路图。对于该系统，若要将片内EPROM中自100H单元开始的10个字节的内容依次移到片外RAM的100H单元开始的10个字节中去，编写该程序段。,33,第五章MCS-51系列单片机的接口与应用,5-1拨盘开关、键盘与单片机的接口,一、拨盘开关与单片机的接口,1、拨盘开关（图5-2）,2、拨盘开关应用实例（图5-3）,READ:CLRP1.0MOVXA,R0ANLA,#0FHMOV20H,AMOVXA,R0ANLA,#0F0HSWAPAMOV21H,ARET,拨盘输入程序：将千、百、十、个位依次读入存放在8031片内RAM30H33H单元。,RDS:MOVR0,#30H；存放单元首址MOVR2,#7FH；控制字(千位);输入方式MOVR3,#04H；读4个BCD码LOOP:MOVA,R2MOVP1,AMOVA,P1；读入BCD码ANLA,#0FH；屏蔽高4位MOVR0,A；送入存储单元INCR0；指向下一个存储单元MOVA,R2；准备下一片拨盘的控制端置0RRAMOVR2,ADJNZR3,LOOPRET,二、键盘与单片机的接口,1、键盘工作原理,行信号：扫瞄、输出低电平列信号：读入、判是否有键合上，若有键合上，行、列信号组成一个特征字，即键值。,扫描程序安排：主程序、定时、中断。,10111011,11100111,11011110,2、键盘应用示例,5-2显示器与单片机的接口,是常用廉价输出设备，由若干个LED组成，当LED导通时，相应的一个点或一个笔画点亮。控制不同的二极管导通，显示各种字符。,点阵式结构：一个LED导通，点亮一个点，字型逼真，种类多，控制复杂；,八段数码管：一个LED导通，点亮一个笔画，字型失真，种类少，控制简单。,段码：与数码（字符）对应的笔画信息,输出译码：软件译码：段码表，查表输出；硬件译码：BCD-7段锁存、译码、驱动芯片CD4511、74LS46、47。,静态显示：相应的发光二极管恒定地导通或截止，亮度高，占I/O口多。,动态显示：轮流点亮各位LED；亮度：导通电流、占空比。,动态显示程序设计（P180）：1、设置显示缓冲区2、代码转换-查表法3、软件保证逐位点亮八段LED（段选码、位选码）,45,8279可编程序键盘/显示器专用接口芯片,键盘接口功能：键盘、乒乓开关、钮子开关显示器接口功能：发光二级管（LED）、液晶显示器(LCD)、一般指示灯64个按键，自动扫描，存入FIFORAM；16*8位显示RAM，自动扫描；8或16位LED数码管显示。,1、8279的引脚功能,40脚双列直插式封装。P181图5-11，表5-2,46,2、8279的电路逻辑(P181图5-12),芯片接口控制逻辑、键盘接口控制逻辑、显示器接口控制,1)芯片接口控制逻辑,实现8279和单片机的连接数据缓冲器双向、三态；信号引脚D7D0实现芯片内部总线和系统总线的连接，进行8279和单片机之间的数据传送。I/O控制电路用于接受单片机方面送来的控制信号，并产生所需的8279内部控制信号，例如控制数据缓冲器的数据输入输出等。中断请求产生电路根据键盘存储区的状态产生中断请求信号。IRQ,47,2)键盘接口控制逻辑,扫描电路,4位扫描信号从扫描线SL0SL3输出。两种输出形式：内部译码形式，即SL0SL3提供的就是键盘扫描信号，可直接使用4*8键盘和4位显示器外部译码形式，SL0SL3的信号经外部译码器扩充后才去扫描（最多可扩到16条），适用于键数较多的键盘。,48,去抖动及键码生成电路,键盘存储区FIFORAM,扫描回送电路（输入缓冲器）,输入每次扫描的列线状态，（RL0RL7），以进行闭合键的搜索。,软件去抖动，（延时10ms）。键码生成：将键的地址（行列）和附加的换挡键、控制键的状态结合起来，生成闭合的键码数据，送入FIFO存储区中。,8个FIFO单元，存储闭合键的键码数据。,时序和控制逻辑,用于对键盘扫描进行控制。,49,3)显示器接口控制逻辑,显示存储区,显示缓冲器,16*8显示用RAM，每个8位RAM单元对应一位LED显示器，即015地址对应LED显示器的015位，0位在最左边，15最右边。,用于为显示器提供段控数据。使用时，8279自动对显示器扫描，将显示缓冲器中的数据输出在显示器上显示出来。,50,3、8279的寄存器,1)命令寄存器,共有3个可寻址的寄存器，对应两个地址（A0）数据寄存器：A0=0。命令寄存器、状态寄存器：A0=1。写命令寄存器，读状态寄存器。,D7D6D5是命令的特征位。,51,10显示RAM全部清零；显示RAM全部清成20H；111显示RAM全部置1；0不消除显示RAM。,D4=1、每次读出或写入后地址自动加1；D4=0、只读出或写入一个单元。,D3=1屏蔽高半字节；D2=1屏蔽低半字节。,D1=1消隐高半字节；D0=1消隐低半字节。,D1=1清除FIFO状态标志（空，无数据），复位IRQ。,D0=1总清除：包括FIFORAM，显示RAM。,52,FIFORAM中数据的个数,2)状态寄存器,用于指出键数据缓冲器FIFORAM中的数据字节个数及是否出错等。,FIFORAM已满,“不足”错误，即FIFORAM已空，仍企图读出。,“超出”错误，即FIFORAM已满，仍企图写入。,用于传感器矩阵输入方式，几个传感器同时闭合置“1”。,显示无效，清除命令未完成时置1，此时对显示RAM“写”无效。,53,闭合键的列号(由RL0RL7确定）,即FIFORAM中最前面的那个单元，其内容为按键信息，通过读它而把键信息输入单片机，进行处理。,闭合键的行号（扫描计数值）。,SHIFT的状态（换挡键）。,CNTL的状态（控制键）。,3)数据寄存器,在传感器扫描方式和选通输入方式中，输入数据即为RL0RL7的输入状态,54,MOVDPTR,#2001HMOVA,#0D0H;将显示RAM全部置为“0”MOVXDPTR,AMOVA,#00H;8*8字符显示左边输入，外部译码键扫描方式，双键互锁MOVXDPTR,AMOVA,#2AH;分频系数，10分频。MOVXDPTR,A,编程举例（设8279芯片的地址为2000H）,8279的初始化,55,取键值,MOVDPTR,#2001HMOVA,#40H;读FIFORAM命令，仅读000号单元MOVXDPTR,AMOVDPTR,#2000HMOVXA,DPTR;读出000号单元的键值：；键分析，处理。,56,写显示RAM,MOVDPTR,#2001HMOVA,#90H;写显示RAM命令，000号单元开始，写入后地址自动加1MOVXDPTR,A.；准备写RAM内容。MOVDPTR,#2000HMOVXDPTR,A;写显示RAM,5-3行程开关、继电器、晶闸管元件与单片机的接口,一、行程开关、继电器触点与单片机的接口,二、继电器线圈与单片机的接口,“1”不吸合“0”吸合,三、晶闸管元件与单片机的接口,“1”导通“0”截止,5-4A/、/转换芯片与单片机的接口,一、A/D转换芯片与单片机的接口,常用：双积分式、逐次逼近式,1、5G14433应用示例（MC14433）ICL7135,62,3位半BCD码输出，范围：00001999，211=2048；转换速度：110次s，工作电压：5V；输入电压：199.9mv或1.999v；基准电压：200mv或2v。,引脚24：Q3Q0转换结果输出端，一个BCD码；DS1DS4指示BCD码的位，DS1千位、.、DS4个位；当DS1=1时，利用Q2、Q3输出数的极性、超量程标志。,注意：,5G14433的输出不能直接与单片机的数据线相连；转换过程控制：将EOC与DU固定相连，连续转换；程序以中断方式，从千位至个位依次取数，以压缩BCD码形式存放。,START、ALE启动A转换EOC转换结束信号：低电平开始转换；高电平结束。OE输出允许信号，用以打开三态门,2、ADC0809应用示例,8位8通道诼次比较式A/D转换器,转换速度：100us左右芯片时钟频率640KHZ片内有地址译码和锁存，输出也有三态锁存，可直接与单片机相连。,8031与ADC0809的连接：,图5-23ADC0809应用示例,转换程序：P192ORG0000HLJMPSAMPLE外部中断0服务程序：ORG0003HTRANS:LJMPTRANSMOVXA,R1SAMPLE:MOVR0,AMOVR0,#30HDJNZR2,INPUTMOVR1,#78HSJMPDONEMOVR2,#08HINPUT:MOVXR1,AINCR0SETBEAINCR1SETBEX0MOVXR1,ACLRF0RETINEXT:DONE:JBCF0,ELSESETBF0SJMPNEXTRETIELSE:,10位、12位A转换器ADC1210与单片机的连接：输出没有三态锁存，外接三态缓冲器，数据分两次送8031。,二、D