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1、第五章 MCS-51系统扩展技术,5-1 MCS-51单片机最小系统5-2 存储器的扩展5-3 并行I/O端口的扩展方法5-4 可编程并行接口芯片81555-5 常用通道配置与接口技术5-6 D/A转换5-7 A/D转换,项目引入,1.项目描述片外RAM对信号灯的控制及可编程I/O口的应用2.硬件电路与工作原理让学生根据任务分析硬件要求，画出具体电路，并在实验开发板上接线3.程序设计（给出控制程序）,参考程序：对片外RAM写入数据并输出，控制P1口的亮灭状态。ORG 0000H MOV DPTR,#1000H；指向片外RAM的首地址 MOV A,#0FEH；设置第一个要送入的数据 MOV R1
2、,#08H；设循环次数,WRITE:MOVX DPTR,A；向RAM中写入数据 INC DPTR；片外RAM地址加1 CLR CY RL A；更新数据 DJNZ R1,WRITE；8次未送完，继续写入，否则顺序执行下一条指令 MOV R1,#08H；再次设置循环次数 START:MOV DPTR,#1000H；指向第一个数据单元1000H,READ:MOVX A,DPTR；读出数据到A累加器 MOV P1,A；送P1口点亮发光二极管 LCALL DELAY；延时一段时间 INC DPTR；更新地址 DJNZ R1,READ；连续读出8个数据，送P1口显示 SJMP START；8个数据读完，继
3、续从第一个数据单元开始。,单片机内资源少，容量小，在进行较复杂过程的控制时，它自身的功能远远不能满足需要。为此，应扩展其功能。MCS-51单片机的扩展性能较强，根据需要，可扩展：ROM、RAM；定时/计数器；并行I/O口、串行口；中断系统扩展等。,7-1 MCS-51单片机最小系统,一、8051/8751硬件最小系统对于片内有ROM型单片机，其自身可以构成最小系统,该系统的资源如下：4KB ROM，256B RAM；五源中断系统；两个十六位加一定时/计数器；一个全双工串行UART；四个并行I/O口。,二、8031硬件最小系统 8031单片机片内无ROM，若要正常工作，必需外配ROM。外接ROM
4、后，P3口、P2口、P0口均被占用只剩下P1口作I/O口用，其它功能不变。,图中：/E 三态门控制端 G 低电平锁存,三总线的概念:地址总线 AB，P0口提供（A7 A0）；P2口提供（A15 A8），共16位。数据总线 DB，P0口提供（D7 D0），共8位。控制总线 CB，ALE、等。,7-2 存储器的扩展,一、三总线的连接,1、数据线的连接 P0口的八位线承担此任，此时不用外接上拉电阻。2、地址线的连接 P0口承担地址低八位线，A0 A7；P2口承担地址高八位线。A8 A15。注意：P0口线地址/数据分时复用，需用地址锁存器 74LS373锁存地址。,A10 A8,A7 A0,D7 D0
5、,CB,3、控制线的连接对存储器来讲控制线无非是：芯片的选通控制、读写控制。单片机与外部器件数据交换要遵循两个重要原则：一是，地址唯一性，一个单元一个地址。二是，同一时刻，CPU只能访问一个地址，即只能与一 个单元交换数据。不交换时，外部器件处于锁闭状态，对总线呈浮空状态。,读/写：CPU向外部设备发出的读/写控制命令。EPROM：/OE/PSEN SRAM：/WE/WR/OE/RD,选通：CPU与器件交换数据或信息，需先发出选通信号/CE或/CS，以便选中芯片。,二、存储器地址编码SRAM6116：“16”2K8=2KB 21210=211即6116有11根地址线。地址空间：A10 A9 A
6、8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0最低地址：0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0000H 最高地址：1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 07FFH MCS-51单片机寻址范围：64KB 26210=216即16位地址线地址空间：A15A14A13A12A11A10A9A8A7A0 单片机 A10A9A8A7A0 6116,上式中：“”表示0或1。即单片机地址空间中包含有32个2KB。某片6116占据的是哪2KB不能确定地址浮动。,只有限定A15A11的取值才能确定6116在系统中的地址范围。如，P2.6=0，选中6116的/CS线。设P2.7 P2.5 P2.4 P
7、2.3假定全为1 则:6116地址范围是B800H BFFFH。同理，P27 P25 P24 P23假定全为0 则:6116地址范围是 0000H 07FFH；再设P27选中6116（设P26 P25 P24 P23全为1）则：地址范围是7800H 7FFFH,6116与2764在0800H DFFFH范围内地址重叠，这是不是违反交换原则呢？,不会！因为，6116是SRAM，2764是EPROM。除地址和选通信号外，还有读/写控制信号起作用。,RAM/WE/WR/OE/RD ROM/OE/PSEN,可用来区分二器件,5-5 可编程并行接口芯片8155,二、8155的RAM和I/O口地址编码包括
8、：内RAM 256B对应256个地址 命令/状态寄存器地址 1个地址 PA口地址 1个地址 PB口地址 1个地址 PC口地址 1个地址 定时器低8位地址 1个地址 定时器高8位地址 1个地址,三、8155的工作方式与基本操作有三种基本操作：1、作单片机片外256B数据存储器IO/M=0，与其它数据存储器统一编址。用MOVX访问。2、作扩展I/O口使用IO/M=1，PA口、PB口、PC口，可通过编程决定如何使用。命令寄存器（命令控制字）I/O口工作方式状态标志寄存器 PA口、PB口状态标志。,命令寄存器，只写不读状态标志寄存器，只读不写 二者使用同一地址,I/O口工作方式有四种：A口、B口 基本
9、I/O口，C口输入；A口、B口 基本I/O口，C口输出；A口选通I/O、B口基本I/O、C口作联络线；A口、B口选通I/O、C口作联络线。状态标志寄存器：BF 缓冲器满标志；INTR 端口中断请求标志；INTE 端口中断允许标志；TIMER 定时器中断请求。,3、作定时器扩展使用可以通过编程决定输出4种信号，即有四种工作台方式（P172 图5-27）单方波；连续方波；单脉冲；连续脉冲。由两个8位寄存器，决定14位定时器计数常数及四种工作方式。由命令寄存器的最高两位对定时器进行四种控制。,(a)定时器格式,(b)定时器方式及输出波形,四、单片机与8155的接口及操作软件 图 5-28（P173）
10、如图连线后地址分布是：内RAM地址 7E00H 7EFFH I/O口地址：命令状态口 7F00H PA口 7F01H PB口 7F02H PC口 7F03H 定时器低8位 7F04H 定时器高8位 7F05H,操作软件：MOV DPTR，#RAM或I/O口地址 MOV A，#欲写内容或命令字 MOV DPTR，A,5-6 常用通道配置及接口基础,一、按键、键盘及其接口1、按键操作存在的问题 键抖动 硬件消除抖动 P180图5-37，RS触发器构成单稳电路软件去抖 延时10ms左右。,2、按键分类（1）独立式按键单片机一条I/O口线对应一个按键。（2）键盘一般指矩阵式键盘。若干I/O口线作行线；
11、若干I/O口线作列线，在每个行列交点设置按键组成。图5-42 P185,3、按键监测方法（1）监测有无键按下（中断方式或查询方式）（2）按键的识别（哪一个键被按下）扫描法 有键按下时，读入行或列值，则为0值的行列交点的键便是。线反转法院 第一步，行线输出全0，列线输入；第二步，列线输出全0，行线输入；输入的行值、列值均为0的相应键便是。,二、七段LED显示器及接口1、字形码表的产生，P192 表5-112、显示方式1）静态显示2）动态显示（利用人眼的视觉暂留效应）3、接口方法1）与单片机直接相接：取字形码表中的码值来显示。2）通过硬件七段译码器相接：单片机利用口线输出十六进制数来显示。,5-7
12、 D/A转换,一、D/A转换的作用,1、DAC 0832内部结构P205 图5-58有20个引脚。,2、与8031单片机接口及操作软件（1）单缓冲方式 P206 图5-60,有20个引脚DI0 DI7 数据输入线 ILE 数据允许锁存/CS 输入寄存器选择/WR1 输入寄存器的写选通/WR2 DAC寄存器的写选通/XREF 数据传送信号 Vref 基准电源输入 Rfb 反信号输入（内有反馈电阻）Iout1、Iout2 电流输出Vcc、AGND、DGND 电源、地,完成一次D/A转换：MOV DPTR，#7FFFH；DAC 0832口地址MOV A，#DATA；欲转换的数字量MOVX DPTR,
13、A；转换（2）双缓冲器同步方式 电路：图5-61 图中：P2.5 选中DAC 0832(1)P2.6 选中DAC 0832(2)输入锁存器P2.7 控制两芯片/XREF同步转换,3、应用例、利用单片机及DAC 0832产生阶梯波，DAC 0832采用单缓冲方式，定时1ms，增幅10，10ms一循环。,解：START：MOV A，#00H MOV DPTR，#7FFFH；转换器地址 MOV R1，#0AH；10个台阶（10ms）,LOOP：MOVX DPTR，A；送欲转换数字量 CALL DL1；延时1ms DJNZ R1，NEXT；10个台阶未完继续增幅 SJMP START NEXT：ADD
14、 A，#10 JMP LOOP DL1：MOV 20H，#249 DLL：NOP NOP DJNZ 20H，DLL RET 如此，还可产生锯齿波，三角波等。,5-8 A/D转换,一、常用A/D转换器的转换原理,分辨率的定义：输出数字量变化一个相邻数码所需要输入模拟电压的变化量。用公式表示为：满刻度电压/2n（n为位数）,二、ADC 0808/0809 8路8位A/D转换器采用逐次逼近式A/D转换原理（时钟：10 1280KHz）模拟输入有8个通道（任一通道模拟都可以转换为一个8位数字量输出）,1、ADC 0809内部结构及引脚（图 5-72）,图中SAR是逐次逼近寄存器；引脚（有28条）：IN
15、0 IN7 8路模拟量输入通道的输入口；2-1 2-8 8位数字量输出口；START 启动输入口 启动转换 ALE 通道地址锁存 EOC 转换结束输出信号 OE 输出允许 CLK 时钟端 ADDA、ADDB、ADDC 8路模拟开关的3位地址选择端 REF（+）、REF（-）参电压输入端 Vcc、GND 电源、地。,2、ADC 0809 与8031单片机接口设计 有查询方式、中断方式、等待延时方式。片内无时钟，由单片机的ALE（fosc/6）经二分频后接入。若fosc=6MHz，则接入时钟为500KHz，满足：10 1280KHz的要求。图 5-75,P2.7（片选）地址码 输入通道C B A7
16、FF8H 0 0 0 0 IN0 7FFFH 0 1 1 1 IN7,例、对通道IN0，采样一次，转换，并将转换结果存到数据存储区。解：MAIN：MOV R1，#data；存数地址MOV DPTR，#7FF8H；P2.7=0，指向IN0MOVX DPTR，A；不论A中为何内容都启动转换MOV R6，#0AH；软件延时 DLAY：NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ R6，DLAY MOVX A，DPTR；读转换结果 MOV R1,A；存储数据,A/D转换接口的设计,1、硬件连线(图P218 5-75),图中，ALE=START=/（/WR+P2.7）OE=/（/RD+P2.7）通道
17、地址：P27 P26 P20 P07 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 A15 A14 A8 A7 A3 A2 A1 A0 7FFBH 0 0 0 0 7FFFH 0 1 1 1,（1）延时等待方式,2、软件设计方法,分别8路模拟信号轮流采样一次，并依次把结果转存到数据存储区的采样转换程序如下（设数据区首地址30H；采样采用循环程序，R7作计数器）：,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0100H MAIN：MOV R1，#30H MOV DPTR，#7FF8H MOV R7，#08H,LOOP：MOVX DPTR，A MOV R6，#0FH DLAY：NOP NOP NOP
18、 NOP DJNZ R6，DLAY MOVX A，DPTR MOV R1，A INC DPTR INC R1 DJNZ R7，LOOP RET,(2)中断方式 合上K1，启动转换后，经tEOC时间，EOC输出负脉冲波形，表示某通道转换已结束，单片机可以取走数据。让八个通道轮流转换一遍。ORG 0000HAJMP MAIN2ORG 0013HAJMP INTR1ORG 0300H MAIN2：MOV R1，#30HSETB IT1；下降沿触发/INT1中断SETB EX1；允许/INT1中断SETB EA；开中断MOV R7，#08H；待转换的通道个数，即循环次数MOV DPTR，#7FF8H；
19、指向通道0MOV DPTR，A；启动首次转换,WAIT：CJNE R7，#00H，$；等待中断 CLR EX1；8个通道转换完成，结束 SJMP$ORG 0500H INTR1:MOVX A，DPTR；读取转换结果 MOV R1，A；存数 INC DPTR；通道号加1 INC R1 DEC R7 MOVX DPTR，A；启动下一次转换 RETI END,（3）查询方式启动转换后，经tOEC时间后，转换结束，EOC输出负脉冲。所以，启动转换后，延时tEOC时间，检查EOC电平，若为0说明仍在转换中，若为高电平说明转换结束，书中只针对IN0通道模似量转换一次而编程。ADC 0801 0804转换芯
20、片与ADC 0809芯片的区别是：ADC 0801 0804是单通道模拟信号。,P00 DB0 REF+P01 DB1 REF-P02 DB2 P07 DB7 P27/CS VIN+/WR/WR VIN-/RD/RD/INT1 INTR,上图中，模拟通道地址是：7FFFH。编程同ADC 0809，只是仅有一个通道。,8031 ADC0801,本章小结,1、常用的程序存储器芯片有哪些？2、扩展芯片地址范围如何确定？3、8155A有几个并行I/O口？几种工作方式？4、如何软件去抖？5、键盘扫描程序一般具有哪些功能？6、静态显示与动态显示的区别7、动态显示的接口电路及程序设计8、DAC 0832的作用是什么？分辨率是多少位？9、D/A转换器的指标有哪些？10、ADC0809的作用是什么？有几个模拟通道？,作业,P2451、2、3、5、7、9、18、20、30、33、42,
