单片机并行接口扩展

1、单片机并行接口扩展第1页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二第八章 并行接口扩展 但在有些应用中，片内的这些硬件电路还不够用，需要在单片机外增加新的电路（芯片），也就是所谓的扩展。 单片机内部的硬件电路已基本上构成具有基本形式的微机系统，可以满足许多控制场合的需要。这些电路包括定时器、中断、串行接口、内部数据存储器、外部程序存储器等。 例如，对于MP3来讲，由于需要存储大量的歌曲，仅仅使用128字节片内数据存储器是不够用的，就需要在外部扩展数据存储器。本章安排： 8-1 MCS-51单片机最小应用系统 8-2 MCS-51单片机的外部扩展性能 8-3 外部存储器的扩展 8-4

2、 并行I/O口的扩展第2页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.1 MCS-51单片机最小应用系统8.1 MCS-51单片机最小应用系统2. 89S51单片机最小系统需要的外部电路:时钟电路复位电路第3页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.1 MCS-51单片机最小应用系统第4页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.1 MCS-51单片机最小应用系统第5页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二3. 关于复位电路两种复位电路上电复位按键复位复位电路在RESET引脚上产生10mS以上的高电平。复位电路目的PC指针指向程序

3、存储器的0000H单元SFR全部置固定的初始值SP 07HP0 FFHP1 FFHP2 FFHP3 FFH其它 00H8.1 MCS-51单片机最小应用系统第6页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二振荡周期，大小由外接晶体决定。如外接晶体为12MHz,则振荡频率（fosc）为12MHz,振荡周期约为83.3ns外接晶体及电容内部振荡电路内部时钟分频电路状态周期，由fosc二分频获得。如focs为12MHz,则状态周期频率为6MHz. 振荡周期约为167nsALE,地址锁存信号由fosc六分频得到。如focs为12MHz,则ALE脚输出脉冲频率为2MHz. 脉冲周期为500ns

4、机器周期，由fosc十二分频获得。如focs为12MHz,则机器周期频率为1MHz. 机器周期为1us4. 关于时钟电路8.1 MCS-51单片机最小应用系统第7页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二fosc两个振荡周期构成一个状态周期；六个状态周期构成一个机器周期。8.1 MCS-51单片机最小应用系统第8页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.2 MCS-51单片机的外部扩展性能8.2 MCS-51单片机的外部扩展性能第9页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.2 MCS-51单片机的外部扩展性能8.2.1 MCS-51单片机的外部

5、并行总线第10页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.2 MCS-51单片机的外部扩展性能写时序MOV A, #4FHMOV DPTR, #300DHMOVX DPTR, A0DH30H4FH启动写操作结束写操作写入时间t指令-端口-时序第11页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.2 MCS-51单片机的外部扩展性能读时序已知300DH单元内数据为3FHMOV DPTR, #300DHMOVX A , DPTR0DH30H外部RAM输出300DH单元数据停止输出数据指令-端口-时序第12页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8D锁存器

6、74HC3738.2.2 地址锁存 (P0口地址数据复用信号的分离)8.2 MCS-51单片机的外部扩展性能LE信号为高，输入随输出变化；LE信号为低，输出保持不变。什么是D锁发器?第13页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.2 MCS-51单片机的外部扩展性能第14页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二外部总线写时序8.2 MCS-51单片机的外部扩展性能第15页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.2.3 扩展并行接口的片选方法（寻址方式）8.2 MCS-51单片机的外部扩展性能6264 8KbyteA12:062648Kbyte

7、A12:062648KbyteA12:062648KbyteA12:0/WR/RDA15:0D7:0/CS/CS/CS/CSIIIIIIIV第16页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.2 MCS-51单片机的外部扩展性能一 线选法寻址直接将未使用的高位地址线连到芯片的片选信号上。该方法具有电路简单的特点，仅适合简单系统的扩展。A15/CS-IA14/CS-IIA13/CS-IIIA12:0芯片寻址空间片选地址011xI6000H-7FFFH6000H101xIIA000H-BFFFHA000H110 xIIIC000H-DFFFHC000H在编排片选地址时,将未参与片选的

8、地址线赋0。选择芯片选择单元第17页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二二 译码法8.2 MCS-51单片机的外部扩展性能将未使用的高位地址进行译码，以其译码输出作为扩展芯片的片选信号片的片选信号上。该方法是最常用的寻址方法，能有效地利用存储空间，适用于大容量、多芯片系统的扩展。译码器？3-8译码器74HC138第18页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二74HC138真值表：8.2 MCS-51单片机的外部扩展性能第19页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.2 MCS-51单片机的外部扩展性能CBA 芯片 片选地址寻址空间111 /C

9、S-IV E000H (E000H-FFFF)110 /CS-III C000H (C000H-DFFF)101 /CS-II A000H (A000H-BFFF)100 /CS-I 8000H (8000H-9FFF)/CS-I/CS-II/CS-III/CS-IV第20页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.3 外部存储器的扩展8.3.1 存储器分类静态随机存储器SRAM，可写可读，掉电数据丢失6116, 6264, 62256动态随机存储器DRAM，可写可读，需要动态刷新，掉电数据丢失掩膜只读存储器ROM，数据由半导体工厂写入, 定制一次可编程只读存储器OTP，只允许

10、写入一次可擦除可编程只读存储器EPROM，可写入，需要紫外线擦除2716，2732，2764，27256电可擦除可编程只读存储器EEPROM，可写入，可擦除2816, 2817,2864闪存FLASH ROM，可写入，可擦除AT29C010, SST39F080，SST39F016第21页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.3 外部存储器的扩展随机存储器RAMRandom Access Memory只读存储器ROMRead Only Memory静态随机存储器SRAMStatic RAM动态随机存储器DRAMDynamic RAMEPROMErasable Program

11、mable ROMEEROMElectrically Erasable Programmable ROM闪速存储器Flash ROM表: 存储器常用术语第22页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.3 外部存储器的扩展8.3.2 外部数据存储器的扩展一. SRAM芯片6264只要保持芯片通电,存储的内容就永久保持断电，存储的内容丢失存储容量8KByte13根地址线，A12：0寻址空间0000H-1FFFH8位数据线，D7：04根控制线/CS1：片选信号1CS2: 片选信号2/WE：写信号/OE：读信号第23页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二二. 扩展6

12、264的电路连接8.3 外部存储器的扩展第24页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.3 外部存储器的扩展线选法C000H-DFFFHA000H-BFFFH第25页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.3 外部存储器的扩展片选地址:Y0:0000HY1:2000HY2:4000HY3:6000HY4:8000HY5:A000HY6:C000HY7:E000H译码法0000H-1FFFH2000H-3FFFH第26页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.3.3 外部程序存储器的扩展8.3 外部存储器的扩展一. EPROM芯片272561

13、5根地址线，A14：0寻址空间0000H-7FFFH8位数据线，D7：02根控制线/CE：片选信号/OE：读信号需要专用编程器烧写程序;程序擦除需要专用紫外线灯照射;掉电数据不会丢失;单片机只能对EPROM进行读操作;存储容量32KByte.第27页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二二. 扩展27256的电路连接8.3 外部存储器的扩展第28页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.3 外部存储器的扩展8.3.4 存储器小结内部数据存储器00H-FFHMOV指令外部数据存储器0000H-FFFFHMOVX指令用/WR、/RD选通内部程序存储器0000H-F

14、FFFHMOVC指令/EA接高电平外部程序存储器0000H-FFFFHMOVC指令/EA接低电平用/PSEN选通第29页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.4 并行I/O口的扩展8.4 并行I/O口的扩展对于功能复用引脚，一旦用作第二功能，该引脚就不能再用做第一功能。第30页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.4 并行I/O口的扩展8.4.1 简单并行I/O口扩展第31页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.4 并行I/O口的扩展口地址口地址第32页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.4 并行I/O口的扩展7

15、4HC02引脚图、逻辑图、真值表第33页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二74HC32引脚图、逻辑图、真值表8.4 并行I/O口的扩展第34页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.4 并行I/O口的扩展8.4.2 可编程I/O口的扩展常用可编程外围扩展芯片：型号名称说明8155可编程RAM/IO扩展接口22个I/O口, 256B的SRAM，14位定时器/计数器8255可编程外围并行接口24个I/O口8251可编程串行通讯接口扩展异步串行接口8253可编程定时/计数器扩展定时器8279可编程键盘/显示接口扩展键盘和显示接口第35页，共48页，2022年，5

16、月20日，2点48分，星期二1. 8155内部结构与引脚8.4 并行I/O口的扩展第36页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二AD7AD0：地址数据线（地址数据复用）/CE：片选信号，低电平选中/WR：写信号，低电平有效/RD：读信号，低电平有效ALE：地址锁存信号IO/M：IO接口与SRAM选择信号1选择IO接口，0选择SRAMPA7PA0：端口APB7PB0：端口BPC5PC0：端口CRESET：复位信号VCC：电源+5VVSS：地8.4 并行I/O口的扩展第37页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.4 并行I/O口的扩展2. 8155与MCS-51

17、单片机的连接第38页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.4 并行I/O口的扩展3. 8155芯片内SRAM的使用(前提为片选按照前页的电路连接)256字节片内SRAM端口地址：/CE脚接/Y5, 高3位参与译码的地址为101；IO/M接A8，应该为低电平；因此,片选地址为101x_xxx0_xxxx_xxxxB, A000H ；前提为片选按照前页的电路连接。可寻址空间256字节：101x_xxx0_0000_0000B101x_xxx0_1111_1111BA000HA0FFH前提为片选按照前页的电路连接。例5.1 将立即数32H存入8155中SRAM的第5FH单元中。M

18、OV DPTR，-； 字节地址？MOV A，#32HMOVX DPTR，A第39页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.4 并行I/O口的扩展4. 8155芯片内IO口的使用（前提为电路按照前页的电路连接）端口地址/CE接/Y5，因此高3位参与译码的地址为101；IO/M接A8，应该为高电平；因此片选地址为101x_xxx1_xxxx_xxxxB, A100H，可寻址空间256字节：A100HA1FFH实际使用空间A100HA105H，分别对应6个寄存器如下表所示。AD7AD0寄存器口地址A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 x x x x x 0 0 0命令寄存

19、器A100H：101x_xxx1_xxxx_x000 x x x x x 0 0 1A口（PA7PA0）A101H：101x_xxx1_xxxx_x001x x x x x 0 1 0B口（PB7PB0）A102H：101x_xxx1_xxxx_x010 x x x x x 0 1 1C口（PC5PC0）A103H：101x_xxx1_xxxx_x011x x x x x 1 0 0定时器低8位-x x x x x 1 0 1定时器高6位-如何确定口地址？第40页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.4 并行I/O口的扩展命令寄存器定义：TM2TM1IEBIEAC2C1BA

20、D7D0A：定义PA口方向，0定义PA口输入，1定义PA口输出；B：定义PB口方向，0定义PB口输入，1定义PB口输出；C2C1：定义PC口方向，00定义PC口输入，11定义PC口输出， 01和10定义PC口为其它功能。第41页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二8.4 并行I/O口的扩展A口寄存器与引脚对应关系PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0D7D0B口寄存器与引脚对应关系PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0D7D0C口寄存器与引脚对应关系-PC5PC4PC3PC2PC1PC0D7D0第42页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二

21、8.4 并行I/O口的扩展例5.2 假定选择8155的PA口为输出口，PB口为输入口，PC口为输出口，电路连接如下图所示。（1）写出命令寄存器、PA口、PB口、PC口的口地址；（2）写出命令寄存器的命令字及初始化子程序；（3）编写子程序，将立即数53H输出到PA口，立即数2CH输出到PC口，将PB口的状态读入并存放到外部数据存储器的E000H单元中。第43页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二（2）命令字为0000_1101B , PA口输出, PB口输入，PC口输出;子程序1：8155初始化程序;占用资源：AINIT8155: MOV DPTR, #0F000H ;指针指向8155命令寄存器 MOV A, #0DH ; 命令字 MOVXDPTR, A ;初始化命令寄存器 RET8.4 并行I/O口的扩展（1）F000H，F001H，F002H，F003H命令寄存器：1111_xxxx_xxxx_x000BPA口：1111_xxxx_xxxx_x001BPB口：1111_xxxx_xxxx_x010BPC口：1111_xxxx_xxxx_x011B第44页，共48页，2022年，5月20日，2点48分，星期二（3）8155OPR: MOV