单片机第6-7章;系统扩展PPT演示课件

1,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,教学重点,单片机扩展概述,存储器扩展,程序存储器扩展,数据存储器扩展,2,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,6.1单片机扩展概述,一、单片机的系统扩展结构在对单片机进行外部功能扩展时：首先是扩展存储器（包括：程序存储器和数据存储器）；其次是扩展并行I/O口、串行口、定时器/计数器、以及外部中断源等。单片机系统扩展示意图见下页。,3,单片机原理多媒体教程,单片机系统扩展示意图：,数据总线(DB),单片机,地址总线(AB),控制总线(CB),单向,双向,双向,外部数据存储器(RAM),外部程序存储器(EPROM)或(EEPROM),其它外部设备(显示器)或(键盘)等,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,4,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,由于：外部设备相对于单片机的CPU而言，速度较慢，为了使两者的速度能够匹配；,所以：在给单片机连接外部设备时，必须首先进行并行I/O接口芯片的扩展。,单片机系统扩展结构图见下页。,5,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,单片机系统扩展结构图：,控制总线CB,数据总线DB,地址总线AB,数据存储器,单片机,I/O设备,I/O接口,程序存储器,系统总线(BUS),单片机扩展通常采用总线结构！,6,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,二、系统总线及系统总线的构造,总线是指连接系统中各扩展部件的一组公共信号线；是传送信息的公共通道。单片机系统采用总线结构连接扩展的功能部件。,1.系统总线的基本概念,7,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,总线可分成三组：地址总线AB：传送地址信息。单向。数据总线DB：传送数据信息。双向。控制总线CB：传送控制信息。双向。,8,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,地址总线AB：输出将要访问的存储单元或I/O端口的地址。地址总线的数目决定了可直接访问的存储单元的数目，即决定了存储器的寻址范围。MCS-51单片机可扩展64KB的存储器，所以最多需要16根地址线。,9,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,数据总线DB：用于单片机与存储器之间或单片机与I/O端口之间传送数据。CPU读操作时，外部数据(存储单元中的数据或I/O端口中的数据)通过数据总线送往CPU。CPU写操作时，CPU的数据通过数据总线送往外部(存储单元或I/O端口)。数据总线的数目决定了一次能够传送数据的位数，即单片机的字长。,10,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,控制总线CB：,11,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,2.系统总线的构造,12,13,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,系统总线的构造：,MCS-51单片机,P0口,ALE,P2口,14,图6-251单片机系统扩展结构图,15,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,6.2存储器扩展,一、MCS-51单片机扩展存储器的意义在现代计算机中，存储器是核心组成部分之一，对微型计算机也不例外。因为有了它，计算机才具有“记忆”功能，才能把程序代码及数据保存起来，才能使计算机系统脱离人的干预，而自动完成信息处理的功能。,16,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,二、MCS-51单片机扩展存储器的必要性MCS-51单片机内部程序存储器不够用时，而且内部数据存储器也只有256B，因此，在实际应用中，有必要扩展存储器，以便满足设计程序（如：检测控制程序等）所需要的存储容量，以及数据存储所需要的存储容量。,17,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,三、MCS-51单片机与片外存储器的连接MCS-51单片机的存储器扩展包括：程序存储器扩展（称为外部程序存储器；也可称为片外程序存储器）和数据存储器扩展（称为外部数据存储器；也可称为片外数据存储器）。最大扩展空间均为64KB。,18,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,MCS-51单片机与片外存储器的连接：,低8位地址线,单片机,ALE,P2.0-P2.7,程序存储器,数据存储器,数据总线DB,高8位地址线,A0A7,OE,D0D7,A8A15,P0.0-P0.7,A0A7,D0D7,A8A15,WE,OE,19,2存储器主要性能指标（1）存储容量：是指存储器可以存储的二进制信息总量，也可以说是存储单元的数目。各层次之间的换算关系为：1KB=210B=1024B；1MB=220B=1024KB；1GB=230B=1024MB；1TB=240B=1024GB（2）存取速度：存储器的存取速度可以用存取时间和存取周期来衡量。存取时间：是指完成一次存储器读/写操作所需要的时间，故又称读写时间。存取周期：是连续进行读/写操作的所需的最小时间间隔。（3）价格：一般来说，存储器总价格正比于存储容量，反比于存取速度。速度较快的存储器，其价格也较高，容量也不可能太大。因此，容量、速度、价格三个指标之间是相互制约的。,20,3、存储器容量的确定与将要扩展的存储器芯片的地址总线有关。如：地址总线包含8根地址线时：28=256，共计256B。每根地址线可传送一位二进制信息(0或1)，则可传送的最小数字为00000000B=00H，最大数字为11111111B=255=FFH。所以地址范围是：00HFFH。地址总线包含16根地址线时：216=641024=64KB；共计64KB。则可传送的最小数字0000000000000000B=0000H，最大数字为1111111111111111B=65536=FFFFH。所以地址范围是0000HFFFFH。,21,2.存储器编址的任务,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,六、扩展存储器编址技术,1.什么是存储器编址,存储器编址就是利用系统提供的地址线，通过适当的连接，最终达到给存储器中每一个存储单元对应唯一地址的目的。,因为通常扩展存储器时，可能不仅仅只扩展一个存储器芯片，也可能是多个芯片，所以，存储器编址的任务有两个：存储芯片的选择(也称为存储器映像)和芯片内部存储单元的选择。,22,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,3.存储器编址的实现方法,存储器编址,存储芯片的选择：,线选法,译码法,芯片内部存储单元的选择：,23,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,24,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,线选法,直接以单片机系统的高位地址线产生存储芯片的选择信号，该信号称为片选信号。,优点：连接简单。,缺点：(1).对存储空间的使用是断续的。(2).各存储芯片的存储地址范围不是唯一的。,因此：线选法只适用于小规模的单片机系统中。,25,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,26,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,译码法,使用译码器对单片机系统的高位地址进行译码，以其译码输出产生存储芯片的选择信号，该信号称为片选信号。,优点：(1).能有效利用存储空间。(2).避免了各存储芯片的存储地址范围不唯一。,因此：译码法适用于大容量多芯片的存储器扩展。,27,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,28,因为2KB的存储器芯片有11条地址线，图7-8中CPU与存储器芯片连接的低11位地址线的地址A0A10变化范围为全“0”到全“1”。这是芯片内部存储单元的选择。剩余A11A14参加片选，假设这4根地址线的状态0100是唯一确定的。不参加片选的A15位地址线有两种状态，这两种状态都可以选中该存储器芯片：当A15=0时，占用的地址是0010000000000000B0010011111111111B，即2000H27FFH。当A15=1时，占用的地址是1010000000000000B1010011111111111B即A000HA7FFH。同理，若有N条高位地址线不参加译码，则有2N个重叠的地址范围。重叠的地址范围中真正能存储信息的只有一个，其余仅是占据，所以造成浪费，这是部分译码及线选法的缺点。,例如：,29,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,4.常用译码器介绍,常用译码器,74LS139译码器：,74LS154译码器：,双24译码器（芯片中共有两个24译码器）。,416译码器,74LS138译码器：,38译码器（芯片中只有一个38译码器）。,30,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,74LS139译码器中就有两个这样的24译码器！,24译码器：,即对2个输入信号进行译码，得到4个输出状态。可分别对应选择4个存储芯片。,31,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,74LS139译码器：,其引脚排列如下所示。,32,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,74LS139译码器：,其中G为使能端，低电平有效。A、B为选择端，即译码输入。Y0、Y1、Y2、Y3为译码器的输出信号，低电平有效。74LS139对两个输入信号译码后得到六个输出状态，其真值表如下表所示。,其引脚功能如下。,33,单片机原理多媒体教程,74LS139的真值表,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,34,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,单片机通过74LS139译码器和存储芯片的连接,35,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,74LS138译码器中就有1个这样的38译码器！,38译码器：,即对3个输入信号进行译码，得到8个输出状态。可分别对应选择8个存储芯片。,36,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,74LS138译码器：,其引脚排列如下所示。,37,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,74LS138译码器：,其引脚功能如下。,38,单片机原理多媒体教程,74LS138的真值表,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,39,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,单片机通过74LS138译码器和存储芯片的连接,89C51,40,4扩展存储器所需芯片数目的确定若所选存储器芯片字长与单片机字长一致，则只需扩展容量。所需芯片数目按下式确定：若所选存储器芯片字长与单片机字长不一致，则不仅需要扩展容量，还需扩展字长。所需芯片数目按下式确定：,41,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,五、程序存储器扩展,1.程序存储器扩展的必要性,AT89C51单片机内部有4KB的FLASH程序存储器。必要时扩展一定容量的程序存储器，以便存储程序。,42,2.程序存储器分类,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,掩膜ROM,程序存储器,可编程ROM,紫外线擦除可改写ROM,电擦除可改写ROM,快擦写ROM,：重点讲解,43,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,掩膜ROM：,掩膜ROM简称为ROM，其编程是由半导体制造厂家完成的，因编程是以掩膜工艺实现的，所以称掩膜ROM。掩膜ROM制造完成后，用户不能更改其内容。这种芯片适用于大批量生产。,44,可编程ROM简称为PROM，PROM中的程序是由用户在研制现场写入的。这种芯片使用户自行写入自己所研制的程序成为可能，但这种芯片只能写入一次，其内容一旦写入就不能再修改。,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,可编程ROM：,45,紫外线擦除可改写ROM简称为EPROM，EPROM芯片的内容也可由用户写入，但允许反复擦除重新写入。EPROM是用电信号编程而用紫外线擦除的只读存储器芯片。,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,紫外线擦除可改写ROM：,46,电擦除可改写ROM简称为EEPROM或E2PROM，EEPROM芯片的内容也可由用户写入，但允许反复擦除重新写入。E2PROM是用电信号编程也用电信号擦除的存储器芯片，它可以通过读写操作进行逐个存储单元的读出和写入，且读写操作与RAM存储器几乎没有什么差别，所不同的只是写入速度慢一些，但断电后却能保存信息。,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,电擦除可改写ROM：,47,快擦写ROM简称为FLASHROM，FLASHROM是不用电池供电的，高速耐用的非易失性半导体存储器。FLASHROM可替代EEPROM，在某些应用场合还可取代SRAM(静态RAM)，尤其是对于需要配备电池后援的SRAM系统，使用FLASHROM后可省去电池。,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,快擦写ROM：,48,3.典型程序存储器芯片介绍,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,2716,程序存储器芯片,2764,27128,27256,27512、27C512等,：重点讲解,：重点讲解,49,2716是一种2K8位（即2KB）的紫外线擦除可改写ROM芯片。单一+5V电源供电，2716为24脚双列直插式封装。,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,2716：,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,D3,D4,D5,D6,D7,D2,D1,D0,50,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,51,52,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,53,2764是一种8K8位（即8KB）的紫外线擦除可改写ROM芯片。单一+5V电源供电，2764为28脚双列直插式封装。,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,2764：,54,2764为28脚双列直插式封装,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,55,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,56,图6-8常用EPROM芯片的引脚图,57,4.程序存储器扩展举例,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,程序存储器扩展主要需完成3项工作：构造三总线；将所扩展的存储器芯片正确地连接到三总线上；存储映像分析。,58,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,单片2716的扩展,程序存储器扩展举例,多片2716的扩展,单片2764的扩展,多片2764的扩展,59,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,单片2716的扩展：,1.构造三总线：,MCS-51,a.地址总线的构造,2716,P2.0,P2.1,P2.2,G,A10,A9,A8,P2.7,ALE,b.数据总线的构造,c.控制总线的构造,线选法产生片选信号,2.连接存储芯片：,60,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,3.存储映像分析：,存储映像分析就是分析存储器在存储空间中所占据的地址范围。分析存储器在存储空间中所占据的地址范围，实际上就是根据地址线连接情况确定其最低地址和最高地址。,61,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,可在00001111范围内，共16种状态组合中任选其一。,所以，线选法不能保证地址范围的唯一性！,62,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,验算一下地址范围是否正确：,2716的容量是211=2KB。当最低地址为0000H时，最高地址=211-1=(100000000000B-0001B)=(0800H-01H)=07FFH2716从最低地址到最高地址的跨度为07FFH,63,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,验算一下地址范围是否正确：,2716从最低地址到最高地址的跨度为07FFH。当最低地址为7800H时，最高地址=7800H+07FFH=7FFFH。,64,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,验算一下地址范围是否正确：,2716从最低地址到最高地址的跨度为07FFH。当最低地址为5800H时，最高地址=5800H+07FFH=5FFFH。,65,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,单片2716的扩展：,D0,D7,66,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,：可在00001111范围内，共16种状态组合中任选其一。,地址范围为：8000H87FFH。,67,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,多片2716的扩展：,1.构造三总线：,MCS-51,a.地址总线的构造,2716(1),P2.0,P2.1,P2.2,G,A10,A9,A8,P2.7,ALE,b.数据总线的构造,c.控制总线的构造,2.连接存储芯片：,2716(2),68,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,3.存储映像分析：,2716(1)：,最低地址：0000000000000000,最高地址：0000011111111111,2716(2)：,最低地址：1000000000000000,最高地址：1000011111111111,2716(1)：0000H07FFH；2716(2)：8000H87FFH,线选法不能保证存储空间的使用是连续的。,69,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,单片2764的扩展：,1.构造三总线：,MCS-51,a.地址总线的构造,2764,P2.0,P2.1,P2.2,G,A10,A9,A8,P2.7,ALE,b.数据总线的构造,c.控制总线的构造,2.连接存储芯片：,P2.3,A11,P2.4,A12,70,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,3.存储映像分析：,2764：,最低地址：0000000000000000,最高地址：0001111111111111,2764：0000H1FFFH2764从最低地址到最高地址的跨度为1FFFH,71,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,多片2764的扩展：,1.构造三总线：,MCS-51,a.地址总线的构造,2764(1),P2.0,P2.1,P2.2,G,A10,A9,A8,P2.7,ALE,b.数据总线的构造,c.控制总线的构造,2.连接存储芯片：,2764(2),P2.3,P2.4,A11,A12,72,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,3.存储映像分析：,2764(1)：,最低地址：0000000000000000,最高地址：0001111111111111,2764(2)：,最低地址：1000000000000000,最高地址：1001111111111111,2764(1)：0000H1FFFH；2764(2)：8000H9FFFH,线选法不能保证存储空间的使用是连续的。,73,表6-4地址映象表,74,2764（1）芯片：译码器输入端C、B、A（P2.7、P2.6、P2.5）为“000”时，有效，选中2764（1）芯片，其地址范围为0000H1FFFH；2764（2）芯片：当译码器C、B、A为“001”时，有效，选中2764（2）芯片，其地址范围为2000H3FFFH；,75,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,六、数据存储器扩展,1.数据存储器扩展的必要性,由于MCS-51单片机片内RAM仅256B，当系统需要较大容量的RAM时，就需要片外扩展数据存储器，最大可扩展64KB。由于单片机是面向控制的，实际需要扩展容量不大。因此一般采用静态RAM较为方便。,76,2.典型数据存储器芯片介绍,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,6116,数据存储器芯片,6264,62256,62512等,：重点讲解,：重点讲解,77,6116是一种2K8位（即2KB）的半导体静态随机存取存储器芯片。单一+5V电源供电，6116为24脚双列直插式封装。,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,6116：,78,6116为24脚双列直插式封装,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,79,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,80,6264是一种8K8位（即8KB）的半导体静态随机存取存储器芯片。单一+5V电源供电，6264为28脚双列直插式封装。,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,6264：,81,6264为28脚双列直插式封装,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,82,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,83,图6-12常用静态RAM芯片的引脚图,84,3.数据存储器扩展举例,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,数据存储器扩展主要需完成3项工作：构造三总线；将所扩展的存储器芯片正确地连接到三总线上；存储映像分析。,85,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,单片6116的扩展,数据存储器扩展举例,多片6116的扩展,单片6264的扩展,多片6264的扩展,86,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,单片6116的扩展：,1.构造三总线：,MCS-51,a.地址总线的构造,6116,P2.0,P2.1,P2.2,G,A10,A9,A8,P2.7,ALE,b.数据总线的构造,c.控制总线的构造,线选法产生片选信号,2.连接存储芯片：,87,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,3.存储映像分析：,存储映像分析就是分析存储器在存储空间中所占据的地址范围。分析存储器在存储空间中所占据的地址范围，实际上就是根据地址线连接情况确定其最低地址和最高地址。,88,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,可在00001111范围内，共16种状态组合中任选其一。,所以，线选法不能保证地址范围的唯一性！,89,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,验算一下地址范围是否正确：,6116的容量是211=2KB。当最低地址为0000H时，最高地址=211-1=(100000000000B-0001B)=(800H-01H)=07FFH6116从最低地址到最高地址的跨度为07FFH,90,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,验算一下地址范围是否正确：,6116从最低地址到最高地址的跨度为07FFH。当最低地址为7800H时，最高地址=7800H+07FFH=7FFFH。,91,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,单片6116的扩展：,92,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,：可在00001111范围内，共16种状态组合中任选其一。,地址范围为：8000H87FFH。,93,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,多片6116的扩展：,1.构造三总线：,MCS-51,a.地址总线的构造,6116(1),P2.0,P2.1,P2.2,G,A10,A9,A8,P2.7,ALE,b.数据总线的构造,c.控制总线的构造,2.连接存储芯片：,6116(2),94,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,3.存储映像分析：,6116(1)：,最低地址：0000000000000000,最高地址：0000011111111111,6116(2)：,最低地址：1000000000000000,最高地址：1000011111111111,6116(1)：0000H07FFH；6116(2)：8000H87FFH,线选法不能保证存储空间的使用是断续的。,95,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,单片6264的扩展：,1.构造三总线：,MCS-51,a.地址总线的构造,6264,P2.0,P2.1,P2.2,G,A10,A9,A8,P2.7,ALE,b.数据总线的构造,c.控制总线的构造,2.连接存储芯片：,P2.3,A11,P2.4,A12,96,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,3.存储映像分析：,6264：,最低地址：0000000000000000,最高地址：0001111111111111,6264：0000H1FFFH6264从最低地址到最高地址的跨度为1FFFH,97,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,多片6264的扩展：,1.构造三总线：,MCS-51,a.地址总线的构造,6264(1),P2.0,P2.1,P2.2,G,A10,A9,A8,P2.7,ALE,b.数据总线的构造,c.控制总线的构造,2.连接存储芯片：,6264(2),P2.3,P2.4,A11,A12,98,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,3.存储映像分析：,6264(1)：,最低地址：0000000000000000,最高地址：0001111111111111,6264(2)：,最低地址：1000000000000000,最高地址：1001111111111111,6264(1)：0000H1FFFH；6264(2)：8000H9FFFH,线选法不能保证存储空间的使用是断续的。,99,单片机原理多媒体教程,第二章MCS-51单片机硬件基础,存储器扩展时，无论是程序存储器扩展还是数据存储器扩展，主要都需完成3项工作：构造三总线；将所扩展的存储器芯片正确地连接到三总线上；存储映像分析(片选）。,100,单片机原理多媒体教程,第二章MCS-51单片机硬件基础,存储器扩展时，一定要特别注意片选信号的产生，可使用方法有：线选法或译码法。例题中讲解的都是使用线选法产生片选信号。,思考题,前面所讲存储器扩展的例题中讲解的都是使用线选法产生片选信号。请思考：若使用译码法来产生片选信号，相应的硬件如何连接？,101,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,七、存储器综合扩展举例,例.给MCS-51单片机分别扩展2片2KB的静态RAM（选用Intel6116芯片）和2片2KB的ROM（选用Intel2716芯片），并使扩展的存储器芯片地址从1800H开始，且地址具有连续性。扩展中要求使用地址锁存器74LS373和地址译码器74LS138，请画出电路连接图，并标明每个芯片的地址范围。,102,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,103,表6-6对应的地址映象表,104,得出：2764(1)：0000H1FFFH2764(2)：2000H3FFFH6264(1)：4000H5FFFH6264(2)：6000H7FFFH,105,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,第7章并行I/O口的扩展,一、MCS-51单片机扩展I/O口的原因1.单片机本身的I/O口结构功能有限。难以满足复杂的I/O操作要求。2.单片机本身的I/O口数量有限。真正能作为I/O口使用的只有P1口。,106,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,二、扩展I/O接口电路的功能1.速度协调。2.输出数据锁存。3.输入数据三态缓冲。4.数据转换。,107,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,三、I/O口扩展的相关技术1.基本概念接口：指计算机与外设之间在数据传送方面的联系。其功能是通过电路实现的，又称为“接口电路”。端口：通常将接口电路中所包含的可编址、可读写的数据寄存器（保存输入/输出数据）、状态寄存器（保存外界的状态信号)、命令寄存器（保存来自单片机的控制命令)称之为端口，简称为“口”。,108,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,2.数据总线隔离技术数据总线隔离：使数据传输设备在需要时能与数据总线接通，而在不需要时又能与数据总线隔开，这就是数据总线的隔离。数据总线隔离技术：(1).输出设备的接口电路要提供锁存器。(2).输入设备的接口电路要使用三态缓冲电路。,109,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,三态：即低电平、高电平、高阻抗三种状态。三态缓冲电路：就是具有这三种状态输出的门电路。,110,3.单片机I/O编址技术I/O编址就是对I/O接口电路中的寄存器（即端口，简称为口）进行编址。常用的编址方法有两种：独立编址方式：将I/O接口与存储器分开进行编址。统一编址方式：将I/O接口与存储器统一进行编址。MCS-51单片机使用统一编址方式。,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,111,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,独立编址特点：优点：I/O地址空间与存储器地址空间相互独立，界限分明。缺点：需要专门的I/O指令，专用控制信号，增加了单片机的开销。,112,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,统一编址特点：优点：只有一个统一的地址空间，即供存储器使用，也供I/O编址使用。所以不需要专门的I/O指令和控制信号。直接使用存储器指令进行I/O操作。缺点：地址译码复杂。存储器指令比I/O指令长而且执行速度慢。,113,单片机原理多媒体教程,第六章MCS-51单片机外部功能扩展,4.单片机I/O控制方式无条件传送方式：也称同步程序传送，不需检测外部设备的状态，可根据需要随时进行数据传送。查询方式：也称有条件传送方式。需要检测外部设备状态，在确认外部设备已“准备好”，才能进行数据传送。此方式中单片机是主动方，外部设备是被动方。中断方式：也称程序中断方式。此方式中单片机是被动方，外部设备是主动方。DMA方式,114,开关状态输入显示实验参考程序如下：LOOP：MOVA，#0FH；Pl口为输入，先送1MOVPl，AMOVA，Pl；Pl口状态输入SWAPA；开关状态到高4位MOVPl，A；开关状态输出AJMPLOOP；循环,7.1.1单片机芯片I/O口的直接使用,115,7.2.2可编程I0口的扩展,可编程I0口可以通过程序设置引脚不同的工作方式，CPU不需要其他的硬件，一片芯片可扩展较多的I0接口，使用灵活方便，通用性强。Intel公司的可编程I/O接口芯片种类齐全，为MCS-51单片机扩展I/O接口提供了很大的方便。,常用Intel系列可编程接口芯片,116,一、8255A的内部结构及引脚功能,8255A是一个典型的可编程通用并行接口芯片。它具有三个8位的并行口，有三种工作方式，可作为单片机与各种外设连接的接口电路,117,1、结构：1）三个并行I/O口A、B、C各有8根线，分成AB两组2）数据总线缓冲器:用于与CPU接口3）读写控制逻辑:选择端口和数据的流向2.引脚：I/O线24根A、B、C口；数据线8根D7D0，与CPU接口；控制线6根RESET（复位）RD、WR（读、写）A1、A0（端口选择）CS（片选）电源线2根Vcc、GND3.端口寻址与控制信号功能,118,与I/O口有关的引脚（用于连接外设）：A口：8位，PA0PA7作输入/输出口；B口：8位，PB0PB7作输入或输出口；C口：8位，PC0PC7，作输入或输出口，或是A口、B口与CPU或外设连接的状态联络线。（2）与CPU连接的管脚。包括数据线D0D7，读写控制线和复位线RESET，以及和CPU地址线相连接的片选信号、端口地址控制线A0和A1。数据线：D7D0控制线：RESET、8255A端口地址控制引脚：(片选)A1A0I/O口地址分配000A口地址低2位001B口地址低2位010C口地址低2位011控制口地址低2位（3）电源线和地线。8255A的电源引脚为VCC和GND。VCC为电源线，一般取5V。GND为电源地线。,具体为：,119,4.8255A与MCS-51单片机的连接由8255A的管脚功能得到数据脚、控制脚与微处理器连接，而PA、PB、PC口与外部设备信号连接。,地址分析？,分析：8255A的4个地址分别为（无关位取1）：PA口7FFCH，PB口7FFDH，PC口7FFEH，控制字寄存器地址为7FFFH。,120,7.2.38255A的工作方式及数据I/O操作1.8255A的工作方式8255A有3种工作方式：（1）方式0：基本输入/输出方式方式0主要工作在无条件的输入/输出方式下，不需要“联络”信号。A口、B口和C口均可工作在此方式下。（2）方式1：选通输入/输出方式方式1主要工作在异步或条件传输方式（必须先检查状态，然后才能传输数据）下。此时，仅有A口和B口可工作于方式1。（3）方式2：双向数据传送方式方式的双向传输方式是指在同一端口内分时进行输入/输出的操作。8255A中只有口可工作在这种方式下，当A口工作在方式2时，,121,7.2.48255A的控制字,8255A共有两种控制字，即工作方式控制字和C口位置位/复位控制字。,1工作方式控制字,例如：工作于方式0，端口A和端口C高4位输出，端口B和端口C低4位输入。,则：方式选择控制字=10000011,122,2C口位置位复位控制字在一些应用情况下，C口用来定义控制信号和状态信号，因此C口的每一位都可以进行置位或复位。,若想把C口的第5位PC4置1，相应的控制字为：00001001B=09H,123,7.2.58255A与单片机的硬件连接,8255A的三个端口和控制口地址分别为8500H（PA口）、8501H（PB口）、8502H（PC口）和8503H（控制口）。,124,【例7-2】若要求8255A工作在方式0，且A口作为输入口，B口、C口作为输出口，则8255A的初始化程序如下：ORG3000HMOVA，#90H；置方式控制字MOVDPTR，#8503H；控制寄存器地址MOVXDPTR，A；写控制字MOVDPTR，#8500H；A口地址MOVXA，DPTR；从A口读数据INCDPTR；B口地址MOVXDPTR，A；将数据送B口输出INCDPTR；C口地址MOVA，#DATA2；需要输出的数据MOVXDPTR，A；将数据送C口输出,125,【例7-3】若想把C口的PC4置1，相应的控制字为：00001001B=09H，程序为：MOVDPTR，#8503H；控制口地址8503HMOVA，#09H；控制字MOVXDPTR，A；把控制字送到控制口,126,7.2.68255A的应用举例1.8255A方式0的应用,方式0为基本输入、输出方式。这种方式下：PA、PB口各8位均定义为输入或输出，PC口的低4位及高4位可独立定义为输入或输出。定义为输出口均有锁存数据的能力，而定义为输入口无锁存能力。方式0适合于无条件传送方式，CPU直接执行输入输出指令。,127,【例7-6】8255A的A口和B口工作在方式0，A口为输入端口，接有六个开关。B口为输出端口，接有一个七段发光二极管，连接电路如图7-10所示。试编一程序要求七段发光二极管显示开关所拨通的数字（显示字符与对应代码如下表）。,128,129,解：分析题意：（1）A口方式0输入，B口方式0输出。（2）将A口输入信息从B口输出。（3）8255A工作需初始化，即写入相应的方式控制字（包括工作方式控制字和C口置位/复位控制字，写入同一控制口中，无顺序）。（4）8255A有4个I/O口，应有4个对应的口地址。（5）从图8-19可知，8255A有A1、A0两个地址端，可接CPU的A1、A0，得出A口、B口、C口及控制口的低8位地址，高8位由片选信号得出；由硬件可得：A15A14A7A6A5A4A3A2A1A0I/O口口地址0000110000A口7FB0H0000110001B口7FB1H0000110010C口7FB2H0000110011控制口7FB3H注释：未用到地址A14A7假设都为“1”,130,（6）8255A控制字为90H（C口没有用假设为0）。则：8255A初始化程序为；MOVDPTR，#7FB3HMOVA，#90HMOVXDPTR，A（7）PA3PA0输入不同二进制00001111，PB7PB0所接七段数码管，显示相应的十六进制数0F，可用“MOVC”查表指令。MOVA，#90H；设置8255A方式字MOVDPTR，#7FB3HMOVXDPTR，AMOVDPTR，#7FB0H；取A口地址MOVXA，DPTR；取键盘信息ANDA，#0FH；屏蔽高4位MOVDPTR，#TABLE1；取段码表首地址MOVCA，A+DPTR；查表得段码MOVDPTR，#7FB1H；取B口地址MOVXDPTR，A；输出显示,131,在这种方式下，PA口、PB口作为数据的输入或输出口，均带有锁存，PC口自动作为PA口与PB口的选通控制线。在方式1下，A口和B口的输入输出数据要在选通信号控制下来完成，PA口借用PC口的一些信号线用作控制和状态线，形成A组；PB口也借用PC口的一些信号线用作控制和状态线，组成B组。,（2）工作方式1（选通的输入输出方式）,方式1输出的控制和状态信号：,方式1输入的控制和状态信号：,STB：选通输入信号线，输入,外部设备提供IBF：输入缓冲器满信号线，输出；INTR：中断请求输出信号。,PC口的功能定义见表72,132,P0.7P0.0INT08031EA,D7D0PA7PA08255A,PC4,PC5,PC3,-显示子程序-DISPLAY:MOVDPTR,#TAB；取字型表首地址DISPLAY1:MOVR0,#7AH；取显示缓冲区首地址MOVR1,#0EFH；取位选控制码初值NEXTT:MOVA,R0；取待显示字符MOVCA,A+DPTR；查表取得字型码MOVP0,A；送字型码MOVA,R1MOVP2,A；送位选码LCALLDAY；延时INCR0；指向下一位RLA；修改选码MOVR1,A；CJNER1,#0FEH,NEXTT；4位没循环完继续RET;-延时子程序-DAY:MOVR6,#4D1:MOVR7,#248DJNZR7,$DJNZR6,D1RET,TAB:DB0C0H;0DB0F9H;1DB0A4H;2DB0B0H;3DB99H;4DB92H;5DB82H;6DB0F8H;7DB80H;8DB90H;9DB60H;ADB25H;BDB3CH;CDB23H;DDB34H;EDB74H;FDB0D7H;-.DB61H;HDB70H;PDB0DFH;.DB27H;ODB0FFH;全黑,（演示）,178,7.3人-机接口技术,例如：要求设计按键计数显示电路,需要7段显示器,本节主要内容：LED的结构和显示原理静态显示控制方式动态显示控制方式动态显示的接口电路与编程实现,179,LED发光二极管显示器与液晶显示器相比，更适于在光线暗的环中使用。它的主要缺点是工作电流较大。,7.3显示器接口技术,一、单片机应用系统中常用的显示器1.常用的显示器,180,181,(2)LCD液晶显示