第5章MCS-51单片机系统的并行扩展技术 教育学习

第5章MCS-51单片机系统的并行扩展技术,5.1单片机并行扩展概述5.2外部存储器的扩展5.3并行I/O接口的扩展5.4键盘与显示器的接口技术5.5并行A/D和D/A转换器接口,第5章MCS-51单片机系统的并行扩展技术,内容提要：本章学习MCS-51单片机的并行扩展技术。首先介绍并行扩展的原理和常用芯片，然后详细给出程序存储器扩展、数据存储器扩展、I/O口扩展、8155综合扩展、8279键盘和显示器扩展、并行A/D和D/A扩展的原理和具体应用实例。,5.1单片机并行扩展概述,5.1.1单片机的外部扩展总线5.1.2系统扩展常用芯片5.1.3系统扩展的寻址方法,5.1单片机并行扩展概述,单片机扩展系统框图,5.1.1单片机的外部扩展总线,单片机的外部扩展总线：MCS-51单片机内部有地址总线、数据总线和控制总线，内部部件的运行和操作要依靠这三种总线。在进行系统扩展时，需要利用这三种总线把外部芯片与单片机连接为一体。,5.1.1单片机的外部扩展总线,单片机的并行总线,5.1.1单片机的外部扩展总线,单片机系统扩展所用到的控制线主要有如下几根：ALE：作为低8位地址锁存的选通信号；#PSEN：作为扩展程序存储器的读选通信号；#RD，#WR：作为扩展数据存储器和外接I/O口芯片的读、写选通信号。,5.1.2系统扩展常用芯片,系统扩展常用芯片：1.锁存器锁存器在地址扩展中的作用就是锁存地址。地址锁存器可使用带三态缓冲输出的8位锁存器74HC373，常简称74373或373。,5.1.2系统扩展常用芯片,74HC373芯片引脚图,74HC373常用连接方法,5.1.2系统扩展常用芯片,系统扩展常用芯片：2.缓冲/驱动器由于单片机功率有限，故每个I/O管脚的驱动能力有限。因此，为驱动负载，往往采用缓冲/驱动器。74HC245是常用的数据缓冲/驱动器，也简称245，其输入阻抗高，输出阻抗低，具有三态缓冲功能,5.1.2系统扩展常用芯片,74HC245引脚图,74HC245常用接法,5.1.2系统扩展常用芯片,74HC245的真值表,5.1.2系统扩展常用芯片,系统扩展常用芯片：3.译码器译码器有变量译码器、代码译码器和显示译码器等，在此仅介绍用作地址译码的变量译码器。常用译码器有74HC138和74HC139等。,5.1.2系统扩展常用芯片,74HC245的读写操作原理图,5.1.2系统扩展常用芯片,74HC138引脚图,74HC139引脚图,5.1.3系统扩展的寻址方法,系统扩展的寻址方法：系统扩展的寻址方法是指当单片机扩展了存储器、I/O接口等外围接口芯片之后，寻找这些芯片的地址的方法。包括：1.线选法寻址2.译码法寻址,5.1.3系统扩展的寻址方法,线选法寻址的单片机接线图,5.1.3系统扩展的寻址方法,线选法寻址地址分配表,5.1.3系统扩展的寻址方法,译码法寻址的单片机接线图,5.1.3系统扩展的寻址方法,线选法寻址的单片机接线图,5.2外部存储器的扩展,单片机可以根据需要在片外扩展程序存储器和/或数据存储器，本节介绍采用并行总线结构进行扩展的方法。,5.2外部存储器的扩展,5.2.1程序存储器扩展5.2.2数据存储器扩展,5.2.1程序存储器的扩展,程序存储器扩展：MCS-51单片机的程序存储器为只读存储器，目前使用最多的是EEPROM存储器芯片，EPROM芯片已很少采用，但其使用方法和EEPROM相同。这些存储器的型号有：EPROM：2716，2732，2764，27128，27256，27512；EEPROM：2864，2817等。,5.2.1程序存储器的扩展,扩展2K程序存储器的单片机系统,5.2.1程序存储器的扩展,地址线连接：2716的存储容量为2k8bit，需11位地址（A10A0）进行存储单元的选择。为此先把芯片的A7A0与地址锁存器的低8位地址输出对应连接，剩下的高位地址（A10A8）与P2口的P2.2P2.0相连。数据线的连接：程序存储器的数据输出引脚与P0口对应连接。控制信号线的连接：单片机的外部存储器选通信号#PSEN与2716的#OE端相接，以便进行存储单元的读出选通。,5.2.1程序存储器的扩展,片选线的连接：本例采用线选法，选取高位地址线P2.7作为芯片选择信号，与2716的#CE端相连。扩展芯片的地址范围：最低地址：当A0A10取值为00000000000时；最高地址：当A0A10取值为11111111111时。该连接方式程序存储器的地址范围是0000H07FFH，同时，0800H0FFFH、1000H17FFH、，也是其地址范围。这种地址范围重叠是由线选法造成的。,5.2.2数据存储器的扩展,数据存储器扩展：MCS-51单片机的数据存储器分为片内存储器和片外存储器，它们占用不同的地址空间。片外数据存储器最大可扩展64KB，一般采用静态RAM型芯片进行扩展。在51单片机系统中，可以用做数据存储器的芯片主要是静态存储器，常用芯片有2K8位的RAM芯片6116，16K8位的RAM芯片62128，32K8位的RAM芯片62256，64K8位的RAM芯片62512等。,5.2.2数据存储器的扩展,单片机扩展外部数据存储器原理框图,5.2.2数据存储器的扩展,扩展2K数据存储器的单片机系统,5.3并行I/O接口的扩展,MCS-51单片机共有4个8位并行I/O，这些I/O口一般不能完全供用户使用。但是在有些情况，即使4个I/O口全部外用，也不能满足要求。此时，需要对单片机应用系统进行I/O口的扩展。在MCS-51单片机中，扩展的I/O口采取与数据存储器相同的寻址方法。所有扩展I/O口以及通过扩展I/O口连接的外设均与片外数据存储器统一编址。扩展I/O口所用芯片主要有通用可编程I/O芯片和TTL、CMOS锁存器、缓冲器芯片等。,5.3并行I/O接口的扩展,5.3.1简单的I/O扩展5.3.25.3.2可编程I/O接口电路的扩展,5.3.1简单的I/O扩展,简单的I/O扩展：扩展I/O口的数据一般挂在数据总线上，即连接到P0口，I/O口的选通一般由地址线译码得到。常用的I/O口扩展芯片有373、573、377、245、244、273、367等。,5.3.1简单的I/O扩展,简单的I/O扩展,5.3.1简单的I/O扩展,上图采用74HC245作扩展输入、74HC373作扩展输出的简单I/O扩展电路。图中，P0为双向数据线，既从74HC245输入数据，又向74HC373输出数据。要求实现如下功能：任意按下一个键，对应的LED发亮，例如，按K0则LED0发亮，按K1则LED1发亮等。则编写程序如下LOOP：MOVDPTR，#0FEFFH；数据指针指向扩展I/O口地址MOVXA，DPTR；从245主动读数据，检测按钮MOVXDPTR，A；向373输出数据，驱动LEDSJMPLOOP；循环,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,可编程I/O接口电路的扩展：可编程序接口是指其功能可由计算机的指令来加以改变的接口芯片。可编程I/O接口芯片可通过编程来执行多种不同的接口功能，因此使用十分灵活。常用的可编程接口芯片有可编程计数/定时器8253、可编程串行接口8250、可编程并行接口8255和8155、可编程中断控制器8259等。下面以MCS-51单片机中常用的8155为例来说明可编程接口芯片的使用：,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,8155片内资源有：256字节的静态RAM；两个可编程的8位并行IO口PA、PB；一个可编程的6位并行IO口PC；一个可编程的14位定时/计数器；,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,8155的引脚分布,8155的结构框图,1.8155引脚功能,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,地址数据线：AD0AD7AD0AD7是8位地址线和数据线共用输入/输出口，它应与51单片机的P0口相连。8155是专为Intel单片机设计的I/O扩展芯片，因此，其接口线也采用了地址/数据复用结构，连接时将其复用总线直接连接到51单片机的P0口，将其ALE信号与51单片机的ALE信号连接即可。端口线：PA0PA7、PB0PB7、PC0PC5其中：PA0PA7、PB0PB7用于8155与外设之间传送数据。PC0PC5既可用于8155与外设之间传送数据，也可作为A口、B口的控制信号线。,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,地址锁存线：ALE在ALE的下降沿，8155将单片机P0口输出的低8位地址信息及#CE、IO/#M的状态都锁存至内部寄存器。因此，单片机P0口输出的低8位地址信号不需外接锁存器。RAM或I/O口选择线：IO/#M当IO/#M=0时，选中8155的片内RAM，AD0AD7为RAM的地址（00HFFH）或数据；当IO/#M=1时，选中8155片内3个I/O端口以及命令/状态寄存器和定时/计数器。AD0AD7为I/O口地址，其分配如表5-6所示。,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,片选线：#CE：若#CE为低电平，选中本芯片。读、写线：#RD、#WR。控制对8155的读、写操作。定时/计数器的脉冲输入、输出线：TI、TO。TI是外界向8155输入计数脉冲信号的输入端，TO是8155向外界输出脉冲或方波的输出端。,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,8155口地址分布,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,2.8155的工作方式与基本操作8155可作为通用I/O口，也可作为片外256字节RAM及定时/计数器使用，在各种不同工作方式下的操作分述如下。片外256字节RAM操作在这种工作方式，将IO/#M引脚置为低电平，这时8155内部的RAM只能作片外RAM使用，其寻址范围由片选线#CE（高位地址译码）和AD0AD7决定，应与应用系统中其它的片外数据存储器统一编址。使用“MOVX”指令对片外RAM进行读/写操作。,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,作扩展I/O口使用8155作扩展I/O口时，IO/#M引脚置为高电平，这时PA、PB、PC口分别占用端口地址1、2、3（设地址无关位为0时），参见表5-6。8155的I/O工作方式选择是通过对8155内部命令寄存器送命令字来实现的。命令寄存器由8位锁存器组成，只能写入不能读出，它占用端口地址0，参见8155口地址分布表。命令字每位定义如下表所示。,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,8155的命令寄存器格式,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,PA：A口数据传送方向设置位。0：输入；1：输出。PB：B口数据传送方向设置位。0：输入；1：输出。PC1、PC2：C口工作方式设置位。具体方式如表5-8所示。IEA：A口的中断允许设置位。0：禁止；1：允许。IEB：B口的中断允许设置位。0：禁止；1：允许。TM2、TM1：计数器工作方式设置位。其具体方式如表5-9所示。,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,C口工作方式,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,定时器/计数器命令字,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,8155的状态字,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,INTRn：中断请求标志。此处n表示A或B。INTRn=1，表示A口或B口有中断请求；INTRn=0，表示A或B口无中断请求。BFn：口缓冲器空/满标志。BFn=1，表示口缓冲器已装满数据，可由外设或单片机取走；BF=0，表示口缓冲器为空，可以接收外设或单片机发送数据。INTEn：口中断允许/禁止标志。INTEn=1，表示允许口中断；INTEn=0，表示禁止口中断。TIMER：计数器计满标志。TIMER=1，表示计数器的原计数初值已计满回零；TIMER=0，表示计数器尚未计满。,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,端口操作A口寄存器和B口寄存器有完全相同的功能，可工作于基本I/O方式或选通I/O方式。C口可工作于基本I/O方式，也可作为A口、B口选通方式工作时的状态控制信号线。当8155设定为方式1和方式2时，A口、B口、C口均工作于基本输入/输出方式，由“MOVX”类指令进行输入/输出操作，设定为方式3时，A口定义为选通输入/输出，由C口低3位作A口联络线，C口其余位作I/O线，设定为方式4时，A口、B口均定义为选通输入/输出方式，由C口作为A口、B口的联络线，其逻辑组态下图所示。C口工作方式及每位的关系见下表。C口在不同方式下的定义和功能是不同的。,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,逻辑组态,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,C口的工作方式,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,INTRA、INTRB分别为A、B口的中断请求输出线，高电平有效。当8155的A口或B口缓冲器接收到设备输入的数据或设备从缓冲器中取走数据时，中断请求线INTR升高，向CPU请求中断；CPU对8155的相应I/O口进行一次读/写操作后，INTR自动变为低电平。BF为I/O口缓冲器标志输出线。缓冲器存有数据时，BF为高电平，否则为低电平。#STB为设备选通信号输入线，低电平有效。,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,I/O口设定为输出口时，仍可用对应的口地址执行操作，读取输出口的内容；设定为输入口时，输出锁存器被清除，无法将数据写入输出锁存器。所以每次通道由输入方式转为输出方式时，输出端总是低电平。8155复位时，清除所有输出寄存器，3个端口都为输入方式。,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,作定时/计数器用8155的可编程定时/计数器在功能上与MCS-51内部的定时/计数器是相同的，但是在使用上却不完全相同。见图5-21。具体表现在如下几点：（1）8155的可编程定时/计数器实际上是一个14位减法计数器，它只有一种固定的工作方式，即14位计数；（2）其不论是定时还是计数工作，都由外部提供计数脉冲，由TI端输入，使用时需注意芯片允许的最高计数频率；（3）计满溢出时，由TO端输出脉冲或方波，输出波形通过软件可定义为4种形式。,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,定时/计数器寄存器,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,M2、M1位输出方式定义,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,使用时，先把计数初值和输出方式装入定时器的两个寄存器。计数初值（长度）为23FFFH之间的任意值，然后通过命令寄存器的最高两位控制计数器的启动和停止。以计数值是8为例，所谓单次方波，是从启动计数开始，前4个计数输出1电平，后4个计数输出0电平。若计数值是奇数，则1电平比0电平多一个计数值。当计数器正在计数时，允许装入新的计数方式和长度，但必须再向定时器发一个启动命令。硬件复位后，停止计数，应注意重新发启动命令。,5.3.2可编程I/O接口电路的扩展,单片机与8155接口电路,5.4键盘与显示器的接口技术,5.4.1键盘接口技术5.4.2显示器接口技术5.4.3典型键盘/显示器接口实例5.4.3可编程键盘/显示器接口8279,5.4.1键盘接口技术,计算机键盘有全编码键盘和非编码键盘两种。全编码键盘由硬件逻辑来提供与被按键对应的编码，它一般还具有去抖动和多键、串键保护电路。这种键盘使用方便，但需要较多的硬件，价格较贵，一般的单片机应用系统较少采用。非编码键盘只简单地提供输入按键连接电路，其它工作靠软件来完成，它具有经济实用的特点，目前在单片机应用系统中多采用这种办法。本节将介绍非编码键盘接口。,5.4.1键盘接口技术,1.键盘工作原则,键盘通过接口电路与CPU相连，CPU可以采用查询或中断方式了解有无按键输入并检查是哪一个键按下，并根据输入的键号转入执行该按键的功能程序，执行完毕又返回到原始的查询或等待中断的状态。,5.4.1键盘接口技术,键开关状态的可靠输入,按键大都是利用机械触点的开合作用，机械触点在闭合及断开瞬间，由于其弹性作用的影响有一个抖动过程，从而使电压信号也出现抖动，抖动时间长短与开关的机械特性有关，一般为5ms10ms。按键的稳定闭合时间，由操作人员的按键动作所确定，一般为十分之几秒至几秒。为了保证CPU对按键的一次闭合仅作一次键输入处理，必须去除抖动影响，这个过程称为去抖。去抖通常有硬件和软件两种方法。硬件方法通常可在按键的输出端加入R-S触发器或单稳态电路。软件方法通常可在检测到有按键按下时，执行一个延时程序，然后再检查该按键以确认它是否处于闭合状态。,5.4.1键盘接口技术,对按键进行编码以得到键值或直接给出键号,一个完善的键盘控制程序应能完成下述任务：1）监测有无键按下；2）有键按下时，若无硬件去抖电路，则软件上应延时去抖；3）有可靠的逻辑处理办法，如多键锁定，即一段时间只处理一个键，其间任何按下又松开的键不产生影响；不管一次按键持续有多长时间，仅执行一次按键功能程序；4）输出确定的键号以满足跳转指令要求。,5.4.1键盘接口技术,2.独立式按键工作原理,独立式按键电路,5.4.1键盘接口技术,3.行列式键盘工作原理,行列式键盘电路,5.4.1键盘接口技术,4.键盘的工作方式,键盘的工作方式一般有编程扫描和中断扫描方式两种。编程扫描方式是利用CPU在完成其它工作的空余，调用键盘扫描程序，来响应键输入要求。在执行键功能程序时，CPU不再响应键输入要求。该方式通常需要定时查询。为了提高CPU的利用率，可采用中断扫描方式，即只有在键盘有键按下时，发中断请求，CPU响应中断请求后，转中断服务程序，进行键盘扫描，识别键码。,5.4.1键盘接口技术,键盘扫描程序一般应具有下述几个功能：,1）判断有无键按下及延时去抖2）扫描键盘，得到按下键的键号3）判别闭合的键是否释放,5.4.1键盘接口技术,中断工作方式键盘,中断扫描方式的一种简易键盘接口：,5.4.2显示器的接口技术,LED显示器的结构与原理,(a)LED外形结构,(b)共阴极,(c)共阳极,5.4.2显示器的接口技术,2.LED静态显示接口,静态显示电路,5.4.2显示器的接口技术,3.LED动态显示接口,六位动态显示电路,5.4.2显示器的接口技术,动态显示子程序流程图,5.4.3典型键盘/显示器的接口实例,8155扩展I/O口的键盘、显示器接口电路,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,8279是Intel-8279的简称，是一种通用可编程接口芯片，它有键盘和显示两部分。键盘部分可以作为常规的打字机式键盘或随机触发器开关接口，显示部分可以驱动文字数字显示器或一系列指示灯。8279与单片机的总线连接，键盘部分能自动消抖、识别按键并给出编码，能对双键或多键同时按下实行保护，显示部分为数码管提供了按扫描方式工作的显示接口，它提供多路复用信号，最多可连接16个数码管。,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,CPU通过编程来设置8279的工作模式。需要编程的输入模式包括键盘扫描的方式、传感器矩阵扫描的方式和选通输入模式等，需要编程的输出模式包括是显示模式设置、显示数据输入方式等。8279的其它可编程特性还包括时钟分频系数和中断控制方式等。,8279封装及引线,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,1.硬件引脚定义及寄存器功能描述,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,8279的逻辑框图,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,8279各寄存器的功能描述,数据缓冲器。数据缓冲器用于传送CPU和8279之间的命令、状态或数据，是双向缓冲器。引脚A0用于区别信息的状态。A0=1时，数据缓冲器输入的是CPU命令字，输出的是8279的状态。A0=0时，数据缓冲器输入和输出的均为数据。控制寄存器及定时控制器。控制寄存器用于寄存键盘及显示器的工作方式，以及由CPU编程的其它操作方式。定时控制器是一个5位的可编程计数器，其计数值N可由软件设置为231之间的一个值，它用于对外部时钟CLK进行分频，从而得到内部所需要的100kHZ的时钟信号，作为逐行扫描和显示扫描的时钟。,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,扫描计数器。扫描计数器为4位二进制计数器，有编码和译码两种工作方式。按编码方式工作时，4位计数状态从扫描线SL0-SL3输出，经外部译码后，可为键盘和传感器提供最多16根扫描线。按译码方式工作时，扫描计数器的最低2位被译码后，从SL0-SL3输出。其输出可直接用作键盘和显示的扫描码。回复缓冲器、键盘消抖及控制。来自RL0RL7这8根回复线的回复信号，由回复缓冲器缓冲并储存。在键盘工作方式中，这些线被接到键盘矩阵的列线。在逐行扫描时，回复线用来搜索一行中闭合的键。当某一键闭合时，消抖电路就被置位，延时等待10mS之后，再检验该键是否继续保持闭合。若闭合，则该键的地址和附加的位移、控制状态一起形成键盘数据被送入8279内部的FIFO存储器。,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,键盘数据的格式,键盘数据的格式见下表，其中，控制码D7和移位码D6的状态分别由独立的附加开关CNTL和SHIFT决定，而扫描码和回复码则是被按键的位置数据，D5、D4、D3来自扫描计数器，是按键的行编码，而D2、D1、D0则是来自列计数器，是根据回复信号而确定的列编码。在传感器矩阵方式中，回复线的内容直接被送往相应的传感器RAM（即FIFO存储器）。在选通输入方式时，回复线的内容在CNTL/STB线的脉冲上升沿时，被送入FIFO存储器,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,FIFO存储器/传感器RAM及其状态寄存器。FIFO存储器/传感器RAM是一个双重功能的8bit8的RAM。在键盘或选通工作方式时，它是FIFO存储器。每次新的输入都顺序写入到RAM单元，而每次读出时，总是按输入的顺序，将最先输入的数据读出。FIFO状态寄存器用来存放FIFO存储器的工作状态。例如：RAM是满还是空，其中存有多少字符，是否操作出错等等。当FIFO存储器不空时，状态逻辑将产生IRQ=1信号，向CPU申请中断。在传感器矩阵方式时，这个存储器又是传感器RAM。它存放着传感器矩阵中每一个传感器的状态。在此方式中，若检索出传感器的变化，IRQ信号便变为高电平，向CPU请求中断。,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,显示RAM和显示地址寄存器。显示RAM用来存储显示数据。该区具有16个字节，也就是最多可以存储16个字节的显示信息。显示寄存器暂存显示RAM中取出的数据，显示寄存器分为两组，A组由OUTA0OUTA3输出，B组由OUTB0OUTB3输出，它们可以单独送数，即输出A组或B组数据，也可以组成8位的字即A、B组同时输出。显示地址寄存器用来寄存由CPU进行读/写的显示RAM的地址，它可以由命令设定，也可以设置成每次读出或写入之后自动递增。,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,2.8279的控制命令,键盘/显示方式设置命令,其中，DD设置显示模式，KKK设置键盘模式,DD（缺省值为01）：00：8位字符显示，左侧输入01：16位字符显示，左侧输入10：8位字符显示，右侧输入11：16位字符显示，右侧输入,命令代码：,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,KKK（缺省值为000）：000：编码扫描键盘，双键锁定001：译码扫描键盘，双键锁定010：编码扫描键盘，N键轮回011：译码扫描键盘，N键轮回100：编码扫描传感器矩阵101：译码扫描传感器矩阵110：选通输入，编码显示扫描111：选通输入，译码显示扫描,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,时钟编程命令,命令代码：,PPPP(D4,D3,D2,D1,D0)用来设定对CLK端输入时钟的分频次数N,N=2-31。,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,读FIFO/传感器RAM命令,命令代码：,该命令字只在传感器方式时使用，在CPU读传感器RAM之前，必须用这条命令来设定将要读出的传感器RAM地址。由于传感器RAM的容量是88bit，因此需要用命令字中的三位二进制代码AAA来选址。命令字中的AI为自动增量特征位。若AI=1，则每次读出传感器RAM后，地址将自动增量（加1），使地址指针指向顺序的下一个存储单元。这样，下一次读数便从下一个地址读出，而不必重新设置读FIFO/传感器RAM命令。在键盘工作方式中，由于读操作严格按照先入先出的顺序，因此不必使用这条命令。,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,读显示RAM命令,命令代码：,写显示RAM命令,命令代码：,与前面读命令字位相同,在CPU读显示RAM之前，该命令字用来设定将要读出的显示RAM的地址，四位二进制代码AAAA用来寻址显示RAM中的一个存储单元。如果自动增量特征位AI=1，则每次读出后，地址自动加1，使下一次读出顺序指向下一个地址。,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,显示禁止写入/消隐命令,命令代码：,IW用来屏蔽A组和B组的显示写入（D3位对应A组，D2位对应B组）。例如，当A组的屏蔽位D3=1时，A组的显示RAM禁止写入。因此从CPU写入传感器RAM的数据不会影响A的显示。这种情况通常在采用双四位显示时使用。因为两个四位传感器是相互独立的，为了给其中一个四位传感器输入数据，而又不影响另一个四位传感器，因此必须对另一组的输入实行屏蔽。BL位是消隐特征，要消隐两组显示输出，必须设置两个BL位。若BL=1。则执行此命令后，对应组的显示输出被消隐。若BL=0，则恢复显示。,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,清除命令,命令代码：,该命令字用来清除FIFORAM和显示RAM。D4D3D2三位（CD）用来设定清除显示RAM的方式,清除命令,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,D1位用来清空FIFO存储器。D1=1时，执行清除命令后，FIFORAM被清空，使中断IRQ复位。同时，传感器RAM的读出地址也被清0D0位是总清的特征位，它兼有CD和CF的联合有效。在CA=1时，对显示RAM的清除方式由D3D2的编码决定。清除显示RAM大约需要100uS的时间。在此期间，FIFO状态字的最高位Du=1，表示显示无效。CPU不能向显示RAM写入数据。,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,结束中断/错误方式设置命令,命令代码：,这个命令有两种作用：第一种是作为结束中断命令。在传感器工作方式中，每当传感器状态出现变化时，扫描检测电路，就将其状态写入传感器RAM，并启动中断逻辑，使IRQ变高，向CPU请求中断，并且禁止写入传感器RAM。此时，如传感器RAM读出地址的自动递增特征没有置位（AI=0），则中断请求IRQ在CPU第一次从传感器RAM读出数据时就被清除。若自动递增特征已置位（AI=1），则CPU对传感器RAM的读出并不能清除IRQ，而必须通过给8279写入结束中断/错误方式设置命令才能使IRQ变低。因此，在传感器工作方式中，此命令用来结束传感器RAM的中断请求。,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,第二种是作为特定错误方式的设置命令。在8279已被设定为键盘扫描N键轮回方式以后，如果CPU给8279又写入结束中断/错误方式设置命令（E=1）。则8279的消振周期内，如果发现有多个键被同时按下，则FIFO状态字中的错误特征位S/E将置位。并产生中断请求信号和阻止写入FIFORAM。错误特征位S/E在读出FIFO状态字时被读出。而在执行CF=1的清除命令时被复位。,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,3.8279的状态字,8279的状态字定义：,Du:Du=1显示无效S/E：传感器信号结束/错误特征码O：O=1出现溢出错误U：U=1出现不足错误F：F=1表示FIFORAM已满NNN：为FIFORAM中的字符数,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,4.数据读写与数据格式,数据读,当A0,CS和RD为低电平时，数据可以被读出。当有读FIFO命令或读显示命令作用于原始数据时，它们被标记。如果自增标志置位，RD的下降沿将导致RAM地址自动加1。无论自增标志是否置位，FIFO被读后总是自动加1。,数据写,当A0,CS和RD为低电平时，数据总是被写入显示RAM。地址由最新的读显示寄存器或写显示寄存器命令标记。如果最新的显示命令置位了自增标志AI，则在WR的上升沿地址会自动加1。,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,键盘数据格式,在键盘扫描模式中，进入FIFORAM中的字符由按键的地址和附加位移、控制状态一起形成,控制和位移（D7,D6）的状态由两个独立的附加开关决定；D5,D4,D3来自扫描计数器，它反映被按下键的行编码；D2,D1,D0则来自列计数器，反映被按键的列编码。,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,如果在传感器阵列中,返回线上的数据直接进入传感器RAM中相应于阵列中正被扫中的那行,这样每个开关位置就直接反映为一个传感器RAM的位置。SHIFT和CNTL在此模式下被忽略。输入格式如下：,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,显示数据格式,显示RAM存储器用来存放待显示的数据，容量为168位。CPU将要显示的数据写入显示RAM时有从左端送入和从右端送入两种方式。,（a）左端送入方式时，写入的数据是自左向右依次填入显示RAM。如下图所示，地址0填入最左显示的字符，地址15填入最右显示的字符。当16个字符写完后，又从左端0单元开始依次写入。,（b）右端送入方式时，数据总是从最右边的显示RAM写入，每写一个数据，原来RAM中的内容左移一个字节。如下图所示，显示RAM地址与实际显示器位置不相对应，因而在使用时为避免出错，应尽可能从地址0开始写入。,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,8279显示数据的左端送入方式,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,8279显示数据的右端送入方式,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,5.8279与单片机接口实例,Intel-8279和8051的接口电路,5.4.4可编程键盘/显示器接口8279,软件流程图,5.5并行A/D和D/A转换器接口,在单片机的实时控制和数据采集等系统中，被控制或被检测对象的有关变量往往是一些连续变化的模拟量，如温度、压力、流量、速度等物理量。这些模拟量必须转换成数字量后才能由计算机进行处理。计算机处理后的数字量结果，也常常需要转换成模拟量，去驱动相应的执行机构，实现对被控对象的控制。将模拟量转换成数字量的集成电路称为模数转换器，简称A/D，将数字量转换成模拟量的集成电路称为数模转换器，简称D/A。,5.5并行A/D和D/A转换器接口,5.5.18位A/D转换器及其与单片机的接口5.5.212位A/D转换器及其与单片机的接口5.5.38位D/A转换器及其与单片机的接口5.5.312位D/A转换器及其与单片机的接口,5.5.18位A/D转换器及其与单片机的接口,常用的A/D转换器有如下几种类型：双积分型A/D转换器。它具有精度高、抗干扰性好、价格便宜等优点；跟踪法即计数方式A/D转换器。其硬件简单但速度慢；逐次逼近式A/D转换器。其特点是精度、速度和价格适中；并行A/D转换器。这是一种用编码技术实现的快速A/D转换器，其硬件复杂，价格高。,5.5.18位A/D转换器及其与单片机的接口,1.ADC0809的转换指标,分辨率：8位；具有锁存功能的8路模拟开关，可对8路模拟电压分时进行转换；三态输出，带锁存功能，TTL电平；转换时间：100S；失调误差：1LSB；供电电压：单+5V电源。,5.5.18位A/D转换器及其与单片机的接口,2.ADC0809的引脚说明,ADC0809结构,5.5.18位A/D转换器及其与单片机的接口,8路模拟输入通道寻址信号表,5.5.18位A/D转换器及其与单片机的接口,ADC0809引脚配置,5.5.18位A/D转换器及其与单片机的接口,IN0IN7：8路模拟信号输入端，由ADDA、ADDB、ADDC端控制选通地址REF（+）、REF（-）：基准电压的正极和负极。基准电压的中心值(Vref(+)+(Vref(-)/2应接近Vcc/2，其偏差值不应超过0.1V。ADDA、ADDB、ADDC：模拟通道的地址选择线。ALE：地址锁存允许信号，输入。ALE的正跳变将锁存上述地址选择线，从而选相应的模拟信号通道。D0D7：转换的数码输出线，D0为最低位（LSB），D7为最高位（MSB）。,5.5.18位A/D转换器及其与单片机的接口,START：启动转换信号，输入。在此引脚上施加一个正脉冲可启动A/D转换过程，其中，脉冲的上升沿将所有内部寄存器清零，下降沿开始A/D转换过程。EOC：转换结束信号，输出。在START信号上升沿之后，08个时钟周期内，ECO变为高电平，当此A/D转换器与微机接口时，EOC可用来申请中断。OE：输出允许信号，输入，高电平有效。它有效时，将输出寄存器中的数据放到数据线上，以供CPU读入。,5.5.18位A/D转换器及其与单片机的接口,3.ADC0809与单片机的接口,ADC0809与51单片机的硬件接口有三种方式:查询方式、中断方式和等待延时等方式。,5.5.18位A/D转换器及其与单片机的接口,查询方式下ADC0809与51单片机的硬件接口,5.5.18位A/D转换器及其与单片机的接口,中断方式下ACD0809与51单片机的接口,5.5.212位A/D转换器及其与单片机接口,AD574A是美国模拟器件公司推出的12位逐次比较型A/D转换器芯片，为集成双极性电路，外接元件少，并且具有自动校零和自动极性转换功能，其主要特性如下：分辨率：12位；非线性误差：小于1/2LBS或1LBS；转换速率：25us；模拟电压输入范围：010V和020V，05V和010V两档四种；电源电压：15V和5V；数据输出格式：12位/8位；芯片工作模式：全速工作模式和单一工作模式。,5.5.212位A/D转换器及其与单片机接口,1.AD574A引脚说明,AD574引脚,5.5.212位A/D转换器及其与单片机接口,Pin1(+V)：+5V电源输入端。Pin2(12/#8)：数据输出格式选择端，通过它可选择数据是12位或8位输出。Pin3(/CS)：片选端。Pin4(A0)：字节地址短周期控制端。Pin5(R/#C)：读/转换控制端。Pin6(CE)：使能端。,5.5.212位A/D转换器及其与单片机接口,AD574A控制端标志意义,5.5.212位A/D转换器及其与单片机接口,Pin7(V+)正电源输入端，输入+15V电源。Pin8(REFOUT)10V基准电源电压输出端。Pin9(AGND)模拟地端。Pin10(REFIN)基准电源电压输入端。Pin11(V-)负电源输入端，输入-15V电源。Pin12(V+BIPOFFSET)：双极性偏移。该引脚接0V，单极性输入；接+10V，双极性输入。,5.5.212位A/D转换器及其与单片机接口,Pin13(10VIN)10V量程模拟电压输入端。Pin14(20VIN)20V量程模拟电压输入端。Pin15(DGND)数字地端。Pin16Pin27：DB0DB11，12根数据总线，输出A/D转换数据。Pin28：STS，工作状态指示信号端，当STS=1时，表示转换器正处于转换状态，当STS=0时，声明A/D转换结束，通过此信号可以判别A/D转换器的工作状态，作为单片机的中断或查询信号之用。,5.5.212位A/D转换器及其与单片机接口,2.AD574A与单片机的接口电路,AD574与单片机的接口电路,5.5.212位A/D转换器及其与单片机接口,3.AD574A的转换过程,启动转换：应令#CS0、A00、R/#C0。可由向地址0 xff00写入任意数得到。等待转换结束：查询STS引脚，为低电平即表示转换结束。读转换结果：首先读高8位，应令#CS0、A00、R/#C1，故从地址0 xff01读入一个字节，为高8位，再令#CS0、A01、R/#C1，即从地址0 xff03读入一个字节，其高半字节为整个