单片机系统8.ppt

1、8 系统扩展与应用,本章学习目标,掌握MCS-51单片机基本I/O口的应用 与扩展串行通信控制寄存器 掌握键盘与显示器的扩展原理及方法 掌握常用外围电路接口芯片8255、8155、 8279的性能特点及使用方法。 掌握存储器的扩展原理与方法,9.1 I/O扩展概述,I/O接口电路也叫做输入/输出接口电路,9.1.1 I/O接口电路的功能并行通信 1速度协调 2数据锁存 3三态缓冲 4信息转换,9.1.2 I/O端口的编址,1I/O端口和存储器统一编址方式 I/O端口和存储器公用一个地址空间，端口与存储器统一编址，即把每个I/O端口当做一个存储单元，给它分配存储空间的一个地址。 2I/O端口独立

2、编址方式 这种方式是端口地址与存储器地址分开编址。对I/O端口独立编址，需要专门的I/O指令和接口信号访问I/O端口。,9.2 基本I/O口的应用与扩展,9.2.1 I/O口的直接应用,从P1.0P1.3输入开关状态，再经P1.4P1.7输出去驱动发光二极管，使发光二极管显示开关的状态。,程序如下：,ORG0000H AJMP MAIN ORG0030H MAIN：MOVA，#0FH MOVP1，A；熄灭发光二极管 MOVA，P1；读入开关状态 SWAPA；A高低半字节交换 MOVP1，A；开关状态输出 AJMP MAIN END,扩展I/O接口所用的芯片主要有通用可编程I/O芯片和TTL、C

3、MOS锁存器、三态门电路芯片两大类。,9.2.2 简单并行I/O接口的扩展,采用74LS244做扩展输入、74LS273做扩展输出的简单I/O扩展电路。,程序如下：,ORG0000H AJMP MAIN ORG0030H MAIN：MOV DPTR，#0FEFFH；数据指针指向I/O口地址 MOVX A，DPTR；从244读入数据，检测按键 MOVX DPTR，A ；向273输出数据，驱动LED AJMP MAIN END,9.3 键盘与显示器的扩展,9.3.1 基本LED显示原理 1LED显示器的结构与原理,共阴极,共阳极,十六进制数字形代码表,2LED显示器接口方法,（1）以硬件为主的接口

4、方法,（2）以软件为主的接口方法,9.3.2 矩阵式键盘的扩展,键盘上的键按行列构成矩阵，在行列的交点上都对应有一个键。 所谓键实际上就是一个机械开关，被按下则其交点的行线和列线接通。非编码键键盘接口技术的主要内容就是如何确定被按键的行列位置，并根据此产生键码。,1键输入过程与软件结构,2键盘输入接口与软件应解决的任务,（1）键开关的可靠输入 抖动的处理有硬件处理和软件处理两种。 （2）按键编码与键号定义 （3）键盘检测与编制键盘程序,3矩阵式键盘电路的结构及工作原理,一个44的行、列结构可以构成一个含有16个按键的键盘。,扫描方法：先令列线Y0为低电平（0），其余3根列线Y1、Y2、Y3都为

5、高电平，读行线状态。如果X0、X1、X2、X3都为高电平，则Y0这一列上没有键闭合，如果读出的行线状态不全为高电平，则为低电平的行线和Y0相交的键处于闭合状态；如果Y0这一列上没有键闭合，接着使列线Y1为低电平，其余列线为高电平。用同样的方法检查Y1这一列上有无键闭合，依次类推，最后使列线Y3为低电平，其余列线为高电平，检查Y3这一列有无键闭合。,4键盘接口举例,82行列式键盘扫描接口电路,键盘扫描的程序（采用查询方法）,KS：MOVDPTR，#7FFFH；键扫描程序 CLRP1.0；先扫描第1列（即07号键） MOVXA，DPTR；读入按键状态 MOV37H，A；暂存按键状态 CPLA； J

6、ZKSK1；07号键没有键操作，则跳 LCALLDL20；07号键有操作，则延时去抖 MOVXA，DPTR；再读键状态 XRLA，37H；和延时前的状态一样吗？ JZKS1；一样，则转去查询键号 KSK1：SETBP1.0；开始扫描第2列，8F号键 CLRP1.1 MOVXA，DPTR；读入按键状态 MOV37H，A；暂存按键状态 CPLA JZKSK2；8F号键没有键操作，则跳 LCALLDL20；8F号键有操作，则延时去抖,MOVXA，DPTR；再读键状态 XRLA，37H；和延时前的状态一样吗？ JZKS1；一样，则转去查询键号 KSK2：AJMPKS9；8F号键也不存在操作，则跳 KS

7、1：MOVXA，DPTR；再读按键状态 CPLA JNZKS1；按键没有松开，则等待松开 MOVA，37H；查询有键操作的键号 JBACC.0，KS2；不是第1个键，则跳 MOV37H，#00H；赋键初值 AJMPKS10 KS2：JBACC.1，KS3；不是第2个键，则跳 MOV37H，#01H；赋键初值 AJMPKS10 ,9.3.4 8255A的应用,8255A是可编程的并行输入/输出接口芯片，通用性强且使用灵活，常用来实现与MCS-51系列单片机的并行I/O扩展。,18255A的逻辑结构和信号引脚,2总线接口电路,（1）数据总线缓冲器 （2）读/写控制器 38255A的工作方式 825

8、5A共有三种工作方式，即方式0、方式1和方式2。,（1）方式0 基本输入/输出方式,方式0适合于无条件数据传送，可供使用的是两个8位口（A口和B口）及两个4位口（C口高位部分和低位部分）。,（2）方式1 选通输入/输出方式,方式1下，A口和B口分别用于数据的输入/输出。而C口则作为数据传送的联络信号。具体定义见表。,（3）方式2 双向数据传送方式,只有A口才能选择这种工作方式，这时A口既能输入数据又能输出数据。在这种方式下需使用C口的五位口线作控制线。方式2适用于查询或中断方式的双向数据传送。如果把A口置于方式2下，则B口只能工作于方式0。,58255A控制字及初始化编程,（1）工作方式控制字

9、,（2）C口位置位/复位位控制字,68255A的应用,ORG0000H AJMPMAIN ORG0030HMAIN：MOVA，#90H；方式0，A口输入C口输出MOVDPTR，#7FFFH；控制寄存器地址DPTRMOVXDPTR，A；写入控制寄存器MOVDPTR，#7FFCH；A口地址DPTRMOVXA，DPTR；接收A口数据MOVDPTR，#7FFEH；C口地址DPTRMOVXDPTR，A；将A口读入数据送C口输出 END,8255A芯片的PA端口的地址为7FFCH，PB端口的地址为7FFDH，PC端口的地址为7FFEH，控制寄存器的地址为7FFFH。可用“MOVX”指令来访问这些端口。,9

10、.3.5 8155的应用,1.主要接口信号引脚,AD7AD0：地址数据复合线。 ALE：地址信号锁存信号，除进行AD7AD0的地址锁存控制外，还用于把片选信号和等信号进行锁存。 ：读选通信号。 ：写选通信号。 ：片选信号。 ：I/O与片内RAM选择信号。8155内部的I/O口与RAM是分开编址的，要使用控制信号进行区分。 RESET：复位信号。8155以600ns的正脉冲进行复位后，复位后A、B、C口均为输入方式。,PA和PB都是8位通用输入/输出口，只有输入/输出两种工作方式。而PC口则为6位口，它既可以作为数据口用于数据的I/O传送，也可以用于传送控制信号和状态信号，对PA和PB的I/O操

11、作进行控制。PC口具有4种工作方式，即输入方式、输出方式、PA口控制端口方式以及PA和PB口控制端口方式。,RAM单元及I/O编址,8155共有256个RAM单元，加上6个可编址的端口。为此8155引入了8位地址AD7AD0，无论是RAM还是可编址端口都使用这8位地址进行编址。可编址的6个端口地址是：命令/状态寄存器、PA口、PB口、PC口、定时器/计数器低8位以及定时器/计数器高8位。,28155的命令/状态字,8155有一个命令/状态寄存器，实际上这是两个不同的寄存器，分别存放命令字和状态字。 （1）命令字 命令字共8位，用于定义端口及定时器/计数器的工作方式。对命令寄存器只写不能读。 A

12、LT1：A口、B口基本输入输出，C口输入。 ALT2：A口、B口基本输入输出，C口输出。 ALT3：A口选通输入输出，B口基本输入输出，PC0： AINTR，PC1：ABF，PC2： ,PC5PC3：输出。 ALT4：A口、B口选通输入输出,PC0：AINTRPC1：ABF， PC2：，PC3：BINTR，PC4：BBF，PC5： 。,8155命令字格式,8155状态字格式,38155的定时器/计数器,8155的定时器/计数器是一个14位的减法计数器，由两个8位寄存器构成，其中的低14位组成计数器，剩下的两个高位（M2、M1）用于定义计数器输出的信号形式。T13T0为计数器的计数初值，M2、M

13、1表示计数器的输出方式。,48051单片机与8155的接口及应用,程序：,ORG0000H AJMPMAIN ORG0030H MAIN：MOVDPTR，#7F00H；指向命令字端口 MOVA，#02H；A口为输入，B口、C口为输出 MOVXDPTR，A；送命令字 MOVDPTR，#7F01H；指向A口地址 MOVXA，DPTR；读入A口的数据 INCDPTR；指向B口 MOVXDPTR，A；数据送入B口 AJMPMAIN END,9.3.6 8279的应用,18279的内部结构原理,28279的管脚及引线功能,（1）D0D7：双向、三态数据总线。用与CPU和8279之间数据、命令和状态的传送

14、。 （2）CLK：时钟输入线，用于产生内部时钟。 （3）RESET：复位输入线，该引脚输入一个高电平以复位8279。其复位状态为：16个字符显示左边输入；编码扫描键盘双键锁定；时钟系数为31。 （4） ：读有效输入线，低电平有效。读有效时将数据读出，送外部数据总线。 （5） ：写有效输入线，低电平有效。写有效时接收外部数据总线上的数据。,引线功能,6）A0：缓冲器地址输入线。当A0=1时CPU写入8279的数据为命令字，CPU从8279读出的数据为状态字；当A0=0时，CPU读、写的信息均为数据。 （7） ：片选信号。当为低电平时，CPU才选中8279进行读写。 （8）IRQ：中断请求输出线，

15、高电平有效。在键盘工作方式中，当FIFO RAM缓冲器中存有键盘上闭合键的编码时，IRQ线升高，向CPU请求中断 （9）SHIFT：换挡输入线，高电平有效。 （10）CNTL/STB：控制/选通输入线，高电平有效。在键盘工作方式时，该输入信号是键盘数据的最高位。在选通输入方式时，该信号的上升沿可把来自RL0RL7的数据存入FIFO RAM中。在传感器方式下，该信号无效。,引线功能,（11）RL0RL7：输入线，它们是键盘矩阵或传感器矩阵的列（或行）信号输入线。作为键输入线，由内部上拉电阻拉成高电平，也可由键盘上按键拉成低电平。 （12）SL0SL3：扫描输出线，用于对键盘显示器扫描。 （13）

16、OUTA0OUTA3：显示段数据输出线。 （14）OUTB0OUTB3：显示段数据输出线。OUTB0OUTB3和OUTA0OUTA3可分别作为两个半个字节输出，也可作为8位段数据输出口，此时OUTB0为最低位，OUTA3为最高位。 （15）BD：显示消隐输出线，低电平有效。,38279的命令格式与命令字,8279控制命令字,4状态格式与状态字,其中：NNN（D2、D1、D0）为表示FIFO RAM中字符的个数（闭合键次数）；FIFO中无字符（无键闭合）时，该3位为000；F（D3）为FIFO满标志。当F=1时，表示FIFO RAM已满（存入8个键入数据）；U（D4）为读空标志。当FIFO RA

17、M中没有输入字符时，CPU对FIFO RAM读，该位置“1”；O（D5）为FIFO RAM溢出标志。当FIFO已满，又输入一个字符时发生溢出，该位置“1”；S/E（D6）为S/E用于传感器矩阵输入方式，几个传感器同时闭合时置“1”；DU（D7）为显示无效特征位。,5输入数据格式,（1）在键扫描方式中，键输入数据格式如下：,（2）传感器方式或选通方式中，输入数据格式为：,68279与键盘/显示器的接口,初始化程序：,Z8279EQU7FFFH；8279状态口地址 D8279EQU7FFEH；8279数据口地址 INIT8279：MOVDPTR，#Z8279；指向命令/状态口 MOVA，#0D1H

18、；送清除命令 MOVXDPTR，A WAIT：MOVXA，DPTR；读入8279状态字 JBACC.7，WAIT；等待清除命令完成 MOVA，#00H；送方式字 MOVXDPTR，A MOVA，#2AH；设置分频命令字 MOVXDPTR，A SETBEA,读取键盘子程序：,PINT1：PUSHPSW PUSHDPH PUSHDPL PUSHA MOVDPTR，#Z8279 MOVXA，DPTR；读8279状态 ANLA，#07H JNZGETVAL；判断是否有键输入 MOVA，#00H；置无键输入标志 SJMPNKBHIT GETVAL：MOVA，#40H；输出读FIFO命令 MOVXDPTR

19、，A MOVDPTR，#D8279；读键输入值,MOVXA，DPTR ANLA，#3FH；屏蔽SHIFT和CTRL键 MOVDPTR，#KEYCODE；键码表起始地址 MOVCA，A+DPTR；查表 MOVB，A；置返回键值 MOVA，#0FFH；置有键输入标志 PRI1：POPA POPDPL POPDPH POPPSW RET,显示字符子程序：,DISLED：PUSHDPH PUSHDPL PUSHA MOVDPTR，#Z8279H；输出写显示RAM命令 MOVA，#90H MOVXDPTR，A MOVR0，#70H；显示数据的起始地址 MOVR7，#08H MOVDPTR，#D8279H

20、 DL0：MOVA，R0 ADDA，#05H MOVCA，A+PC；显示数据转换为段码 MOVXDPTR，A；写入显示RAM INCR0,DJNZR7，DL0 RET LEDSEG：DB3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH；DB7DH，07H，7EH，6FH，77H，7CH DB39H，5EH，79H，71H,9.4 存储器扩展,9.4.1 利用P0口与P2口扩展数据存储器 1典型数据存储器的扩展方法 访问片外数据存储器时，仅用4条寄存器间接寻址指令： MOVXA，Ri MOVXA，DPTR MOVXRi，A MOVXDPTR，A,2典型数据存储器的扩展电路,（1）6116静态RAM

21、的扩展 A10A0：地址线 D7D0：数据线 ：片选信号 ：数据输出允许信号 ：写选通信号 VCC：电源（+5V） GND：地,6116工作方式选择,扩展6116静态RAM,9.4.2 串行数据存储器的扩展,传统扩展数据存储器的并行方法占用了CPU的P0口和P2口以及部分P3口的宝贵端口I/O线资源，而状态显示、键盘操作、A/D转换等所需要的I/O口往往还要进行扩充，其结果是电路结构复杂，总线外置，抗干扰性能差。解决这个问题可采用串行扩展数据存储器的方法。,1. X24128引脚说明,X24128有三种封装形式：14-SOIC、16-SOIC和8-PDIP VCC、VSS：为电源的正、负极输入

22、端。 SCL：串行时钟输入端。 SDA：串行数据输入与输出的共用管脚。漏极输出。 WP：硬件写保护输入管脚 。 S0、S1、S2：器件选择输入端。,2地址选择,X24128内部EEPROM由16K8位组成 ，地址为0000H3FFFH。 在器件地址中，高四位必须为1010，这是X24128的识别码。S0、S1、S2三位为所选器件的地址码，它们必须与所选器件的输入管脚S0、S1、S2相一致。例如所选器件的S2管脚接VCC，S1、S0两个输入管脚连接VSS，则器件地址应为1010100。位为读、写选择位，位为时，选择读：位为时，选择写。,3写保护寄存器,WEL：为EEPROM阵列写使能锁存器，WEL=1时，写使能锁存器置位，可进行写操作；WEL=0时，写使能锁存器复位，拒绝一切写操作。 RWEL：为“写保护寄存器”写使能锁存器，RWEL=1时，可对“写保护寄存器”进行改写；RWEL=0时，写使