《单片机应用技术》课件-项目6 单片机扩展技术的实现

单片机技术与实现

项目六单片机扩展技术的实现

项目六单片机扩展技术的实现任务一

可编程接口扩展电路的制作任务二

可编程接口扩展电路功能的实现拓展知识

单片机数据存储器的扩展单片机的扩展目前由单片机构成的实际测控系统中，单片机内部的数据存储器、程序存储器以及外部接口都很有限，往往不能满足要求。这就需要根据实际需求，对单片机进行系统扩展。MCS-51系列单片机有很强的扩展功能，其外围扩展电路、扩展芯片和扩展方法都非常典型、规范。本项目主要通过可编程接口电路的扩展来讲解单片机系统扩展的一般方法，使读者掌握怎样实现单片机的扩展技术。扩展芯片8255A的结构及引脚功能（一）8255A的结构8255A是Intel公司生产的可编程外设接口电路芯片，通用性强，使用灵活通过它单片机可以直接与外设相连接。8255A作为单片机与外设的连接芯片，必须提供与单片机相连的3个总线接口，即数据总线、地址总线、控制总线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255A可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255A内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分，如图6-1-1所示。8255A芯片的引脚排列及功能（1）面向CPU的引脚及功能各信号的引脚编号及功能如下：①数据总线：编号为D0～D7，双向，用于8255AＡ与CPU传送8位数据。②地址总线：编号为A0～A1，输入，用于选择A、B、C口与控制寄存器。③控制总线：RESET：复位信号，高电平有效，输入，用来清除8255A的内部寄存器，并置A口，B口，C口均为输入方式；◆：片选信号，输入，用来决定芯片是否被选中；◆：读信号，输入，控制8255A将数据或状态信息送给CPU；◆：写信号，输入，控制CPU将数据或控制信息送到8255A；根据定义，8255A能并行传送8位数据，所以其数据线为8根D0～D7。由于8255A具有3个通道A、B、C，所以只要两根地址线就能寻址A、B、C口及控制寄存器，故地址线为两根A0～A1。此外CPU要对8255A进行读、写与片选操作，所以控制线为片选、复位、读、写信号。8255A的操作功能表

A1A0操作数据传送方式00100读A口A口数据→数据总线00101读B口B口数据→数据总线00110读C口C口数据→数据总线01000写A口数据总线数据→A口01001写B口数据总线数据→B口01010写C口数据总线数据→C口01011写控制口数据总线数据→控制口A1

A0这几信号的组合决定了8255A的所有具体操作，如下表所示：?面向外设的引脚及功能

根据定义，8255A有3个通道A、B、C与外设连接，每个通道又有8根线与外设连接，所以8255A可以用24根线与外设连接，若进行开关量控制，则8255A可同时控制24路开关。各通道的引脚编号如下：①A口：编号为PA0～PA7，用于8255A向外设输入输出8位并行数据。②B口：编号为PB0～PB7，用于8255A向外设输入输出8位并行数据。③C口：编号为PC0～PC7，用于8255A向外设输入输出8位并行数据，当8255A工作于应答I/O方式时，C口用于应答信号的通信。8255A将3个通道分为两组，即PA0～PA7与PC4～PC7组成A组，PB0～PB7与PC0～PC3组成B组。相应的控制器也分为A组控制器与B组控制器，各组控制器的作用如下：①A组控制器：控制A口与C口高4位的输入与输出。②B组控制器：控制B口与C口低4位的输入与输出。（3）供电端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。I/O扩展芯片8255A与单片机的连接方式74LS373是地址锁存器，P0.1、P0.0经74LS373与8255A的地址线A1、A0连接；P2.7与8255A的片选端相连，其他地址线悬空。8255A与单片机的接口电路A口： 7FFCHB口： 7FFDHC口： 7FFEH控制寄存器： 7FFFH图中8255A各端口寄存器的地址为：74LS373A口： FF7CHB口： FF7DHC口： FF7EH控制寄存器： FF7FH图6-1-4十字路口交通灯控制电路8255A的工作方式?由8255A的定义可知，8255A有3种工作方式，这3种工作方式如表6-2-1所示。方式0为基本I/O输入/输出方式，这是8255A最常用，也是最基本的工作方式。方式1为应答I/O方式，当8255A工作于应答I/O方式时，C口高４位作为A口的通信线，低４位作为B口的通信线。方式2为双向应答I/O方式，此方式仅A口使用，B口无双向I/O应答方式。8255A的3种工作方式的选择由8255A工作方式控制字决定。接口方式A口B口C口方式0基本I/O方式基本I/O方式基本I/O方式方式1应答I/O方式应答I/O方式通信线方式2双向应答I/O方式无通信线8255A的控制字（1）工作方式控制字：用于设定8255A三个端口工作于什么方式，是输入还是输出方式，D3～D6用于A组的控制，D0～D2用于B组的控制。具体如图6-2-1所示。所谓的8255A初始化，就是要根据工作要求确定8255A的工作方式控制字，并输入8255A控制寄存器。例6-2-1选用工作方式0

设置PA口、PB口、PC口全部为输出端口，操作码（指令码）=10000000B=80H。

8255A有两个控制字：工作方式控制字和C口置位/复位控制字。用户通过程序可以把这两个控制字送到8255A的控制寄存器，以设定8255A的工作方式和C口各位状态。（2）C口置位/复位控制字：本控制字可以使C口各位单独置位或复位，以实现某些控制功能。具体如图6-2-2所示。例6-1-2

●使PC口第0位清“0”，操作码（指令码）=00000000B=00H

●使PC口第0位置“1”，操作码（指令码）=00000001B=01H设计如下程序流程图开始设置8255A工作方式设置南北绿灯亮，东西红灯亮长延时东西绿灯亮，南北红灯亮南北黄灯闪3次？长延时YN东西黄灯闪3次？YN拓展知识:单片机数据存储器的扩展

RAM是用来存放各种数据的，MCS-51系列8位单片机内部有128BRAM存储器，CPU对内部RAM具有丰富的操作指令。但是，当单片机用于实时数据采集或处理大批量数据时，仅靠片内提供的RAM是远远不够的。此时，我们可以利用单片机的扩展功能，扩展外部数据存储器。常用的外部数据存储器有静态RAM(StaticRandomAccessMemory—SRAM)和动态RAM(DynamicRandomAccessMemory—DRAM)两种。前者读/写速度高，一般都是8位宽度，易于扩展，且大多数与相同容量的EPROM引脚兼容，有利于印刷板电路设计，使用方便;缺点是集成度低，成本高，功耗大。后者集成度高，成本低，功耗相对较低;缺点是需要增加一个刷新电路，附加另外的成本。MCS-51单片机扩展片外数据存储器的地址线也是由P0口和P2口提供的，因此最