单片机系统扩展

1、 单片机系统扩展单片机系统扩展 v在很多复杂的应用情况下，单片机内的ram ，rom 和 i/o接口数量有限，不够使用，这种情况下就需要进行扩展，以满足应用系统的需要。因此单片机的系统扩展主要是指外接数据存储器扩展、程序存储器扩展或i/o接口扩展等。v本章主要介绍i/o扩展和存储器扩展两部分内容，i/o口扩展以可编程芯片8255a扩展为主，存储器扩展有程序存储器扩展和数据存储器扩展。10.1 系统扩展概述v单片机应用系统由硬件和软件组成，软件的载体就是硬件中的程序存储器。对于mcs-51系列8位单片机，对于没有内部rom的单片机或者当程序较长、片内rom容量不够时，用户必须在单片机外部扩展程序

2、存储器。mcs-51单片机片外有16条地址线，即p0口和p2口，因此最大寻址范围为64 kb（0000hffffh）。10.2 8255a可编程接口芯片v8255a是常用的可编程并行接口芯片，广泛应用于单片机的并行扩展。8255a有24条i/o线，分别为a、b、c共3个端口来使用；8条数据线，用于数据和控制命令传输；2条地址线，读/写时用于选择片内的控制寄存器a、b、c对应的3个端口寄存器pa、pb、pc；读/写信号控制线各一根；还有复位信号、片选信号、电源等引脚。 v8255a的外形封装如图10.2.1所示。v1、8255a的内部结构的内部结构vpa,pb,pc口均为8位数据口，可做输入输出

3、，但结构上略有差别。va口有一个8位数据输出缓冲/锁存器和一个8位数据输入缓冲/锁存器，b口和c口各由一个8位数据输出缓冲/锁存器和一个8位数据输入缓冲器组成（无输入数据锁存器，故b口不能在模式2下工作）。va、b组控制器对应的控制字寄存器接收cpu送来的控制字，用来决定8255的工作方式v数据总线缓冲器：实现8255与单片机的数据传送v读写控制逻辑：接收cpu送来的读写控制信号和选口信号，控制对8255的读写2、8255的引脚v8255有40个引脚v1、数据总线8条d0-d7，用于传送cpu和8255间的数据，命令和状态字v2、控制总线6条vreset：复位v*cs：片选v*rd，*wr：读

4、写控制信号va1，a0：地址线，用于选择pa，pb，pc口和控制字寄存器v3、并行i/o口v pa7pa0：双向i/o，传输i/o数据，可设定为输入或输出方式v pb7pb0 ：v pc7pc0：双向数据/控制总线，用于传输i/o数据或控制/状态信息v4、电源线v vcc +5v gnd3、 8255a的工作方式选择的工作方式选择v8255a有3种工作方式：方式0，方式1和方式2。v方式方式0： 基本输入/输出方式。这种方式中3个端口被设置成输入或输出口，但不能既作为输入又作为输出。pc口分成两部分：上半口（pc4pc7）、下半口（pc0pc3），两部分可分别设置传送方向。各个端口均可用于无条

5、件数据传送，也可以通过人为指定pc口的某些位作为pa口、pb口的状态信号，进行查询方式传送。v方式方式1： 选通输入/输出方式。这种方式下pa口和pb口通过编程设定为输入口或输出口，而pc口则分成两部分，分别作用pa口和pb口的控制和同步信号，以便8255a和cpu之间传送信息和中断请求。这种联络信号由8255a内部规定的，不是由使用者指定的。pc口的高4位服务于a口，称a组。pc口的低4位服务于b口，称b组。v方式方式2： 双向总线方式。只有pa口可工作于此方式，这时pa口既可作输入又可作输出，pc口的pc3pc7作输入/输出的同步控制信号。此时，pb口可以工作于方式0，但不能工作于方式1。

6、4、8255a控制字控制字v8255a的控制字分为两种类型控制字：方式控制字和c口置位/复位控制字。用户通过程序可以把方式控制字写入8255的控制寄存器，以设定8255a的工作方式和c口各个位状态。v（1）方式控制字）方式控制字v方式控制字用于设定8255a的3个端口工作于什么方式，是输入还是输出方式a组b组d7d6d5d4d3d2d1d0方式标示位1方式选择a口c口高4位方式选择b口c口低4位00：方式001：方式11x：方式20：输出1：输入0：输出1：输入0：方式01：方式10：输出1：输入0：输出1：输入v（2）c口置位口置位/复位控制字复位控制字v该控制字可以使该控制字可以使c口的各

7、位单独置位或复位，口的各位单独置位或复位，以实现某些控制功能。以实现某些控制功能。 0xxxd3d2d1d0标志位0000：pc0 001：pc1010：pc2 011：pc3100：pc4 101：pc5110：pc6 111：pc70：复位1：置位5、8255a的初始化编程的初始化编程v8255a是一种可编程的i/o的接口芯片，使用时首先要由单片机对8522a写入控制字。8255a的各种方式都要由控制字来设定，这个设置过程称为“初始化”。若写入的控制字的最高位d7=1，则是方式控制字；若写入的控制字d7=0，则是c口的按位置位/复位按制字 10.3 8255a应用实例应用实例 v10.3.

8、1 设计要求v应用8255a扩展单片机的i/o口，将8255a的a口设置为输出方式，b口设置为输入方式，实现通过b口的开关控制a口的发光二极管亮/灭的功能。v图图10.3.1 8255a应用原理图应用原理图10.4 系统存储器扩展v单片机系统存储器的扩展主要包括：程序存储器和数据存储器的扩展。v程序存储器扩展比较方便，一般都是扩展一片并行接口的eprom（27系列芯片）、eeprom（28系列芯片）或flash（29系列芯片），如常用的eprom芯片有27c64（8kb）、27c256（32kb）和27c512（64kb）；数据存储器的扩展按芯片采用的接口技术不同，可分为并行接口的芯片和串行接

9、口的芯片扩展。因串行接口芯片具有引脚少，集成度高，功耗低等特点，是数据存储器扩展的发展方向。10.4.1 单片机系统总线及总线信号单片机系统总线及总线信号 v（1）地址总线）地址总线 (ab)v（2）数据总线）数据总线 (db)v（3）控制总线）控制总线 (cb)v（4）系统扩展的连线原则）系统扩展的连线原则v系统的扩展归结为三总线的连接，连接的方法很简单，连线时应遵守下列原则：v连接的双方数据线连数据线，地址线连地址线，控制线连控制线。要特别注意的是：程序存储器接；数据存储器接和。v控制线相同的地址线不能相同，地址线相同的控制线不能相同。v片选信号有效时芯片才选中工作，当一类芯片仅一片时片选

10、端可接地，当同类芯片多片时片选端可通过线译码、部分译码、全译码接地址线（通常是高位地址线），在单片机中多采用线选法。10.4.2 扩展存储器编址技术v（1）线选法：）线选法：用地址线直接作为存储器芯片的片选信号的片选译码方法，称为线选法。该方法的优点是连线简单，缺点是地址资源浪费严重，地址映像不唯一，当系统的地址资源比较紧张时不宜采用。 v图图10.4.1 单片程序存储器扩展举例单片程序存储器扩展举例 v2）译码法：）译码法：通过对系统的高 8 位地址线译码产生系统扩展芯片的片选信号的译码方法，称为译码法。译码法又可以分为部分译码和全译码。v多片存储器扩展连接图，如图10.4.2所示。v（3）存储器的综合扩展）存储器的综合扩展 v在同一个系统中同时扩展程序存储器和数据存储器，如图10.4.3所示。10.5 ram 62256扩展应用实例v10.5.1 设计要求v将20个数字分别存入ram62256中，然后从ram62256中读出刚才存入的数字，并将其全部相加求和，在单片机的数码管上显示所求得的和的值。v图图10.5.1 ram扩展原理图扩展原理图10.6 小结v本章的重点难点内容是可编程芯片8255a的扩展和keil c中读取外部数据的方法。熟练应用8255a，可以解决单片机i/o口不够用的