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1、第6章 8XC51 系 统 总 线 与 存 储 器 扩 展,一 单片机系统总线由三总线(地址总线.数据总线与控制总线)构成 1.MCS 51单片机的系统总线接口示意图,2.系统扩展方法：能与单片机配接的专用芯片特点：a.具备三总线引脚 b.具备片选端（CE或CS等）c.其地址线的根数N：因片内存储单元或I/O接口寄存器（端口）的 个数不同而不同：地址线的根数N与片内存储单元个数的关系：2N=单元个数 如：210=1KB 211=2KB 212=4KB 213=8KB 214=16KB 215=32KB 216=64KB,单片机与这些芯片的连接依三总线规则连接，即：单片机数据线D0-D7连接外扩
2、芯片的数据线D0-D7 单片机PSEN连接外扩R0M的OE 单片机RD连接外扩RAM的OE（或RD）单片机WR连接外扩RAM的WR（或WE）地址线的连接：*一个芯片的某个单元或某个端口的地址由片选地址 和片内字选地址共同组成 故字选和片选引脚均应接到单片机的地址线上,b.接地直选法：当接入的芯片仅一片（或需让其一直选通）时，则可将其片选端CE接地，直接选通。如右图c.译码法单片机对片选引脚通过译码后输出。又分两法：1）全译码用字选后剩下的所有高位 地址线进行译码。地址唯一 2）部分译码用字选后剩下的高位 地址线中某几根进行译码。地址不唯一,*系统扩展的两大原则：a.用相同信号控制的芯片之间，地
3、址不能相同 如：I/O口，外部RAM均以RD WR作读 写控制信号，同使用 MOVX 指令传递信息 故 I/O口，外部RAM不能有相同地址；b.使用相同地址的芯片之间，控制信号不能相同 如：外部RAM，外部ROM：前者受RD WR 控制，使用MOVX指令 后者受PSEN 控制，使用MOVC指令 外部RAM，外部ROM可以有相同地址,地址译码：常使用组合逻辑门或译码芯片 典型应用：例1 外接4KBRAM（或ROM）.解：由题知需字选线12根：A0-A11 用线选法。见右图,用组合逻辑门：a.全片选：A12-A15全部组合作为“与非门”的输入端。见右图,b.部分片选：A12-A15部分组合作为“与
4、非门”的输入端部分空置未用。见右图,例2 用8K X 8位的存储器芯片组成64K X 8位的存储器。问：a.共需几片芯片？多少根地址线？其中几根作字选线？几根作片选线？解（64K X 8）（8K X 8）=8（片）故共需8片8KX8的存储器芯片；64K=216 共需16根地址线寻址；8K=213 需用13根地址线作字选线；163=3 23=8 故用余下的3根作 片选线，分选8片存储器芯片。,b.如用74LS138进行地址译码，画出译码电路，标出其输出线 选址范围。解：用74LS138对A13A14A15进行译码，输出8路片选信号，见下图。,c.如改用线选法，能组成多大容量的存储器？写出各线 选
5、的选址范围。解：见下图；,例3 综合扩展 6264 2764各一片。,方法2地址相同,为什么可以相 同？,第 7 章 常用I/O芯片接口设计,一.简单接口亦称：无编程（无条件）传送接口扩展：1 简单输入接口扩展：多采用小规模TTL等芯片；如 74 LS244，74 LS245等；特点：此类芯片均具有“三态缓冲”功能。74 LS244简介：（参见书P116）单向三态缓冲器，DIP20封装；+5V供电 内有2个4位缓冲器，,简单输出接口扩展：输出接口应具数据锁存功能，常采用8D触发器；如：74LS273 74LS377 74LS373等。74 LS377简介：（参见书P118）8D触发器 DIP2
6、0封装；单一+5V供电 具8位输入口（1D-8D）单片机数据口（P0）8位输出口（1Q-8Q）CLKWR 在CLK上升沿：输入端（1D-8D）信号 输出端（1Q-8Q）“G”低电平“0”选通“1”锁存；,应用举例：例1 单片机通过74LS244从外部 读入数据，再将读入的数据 通过74LS377输出。解：电路如右图；易见，二者地址相同：0FE00H 为什么二者地址可以相同？汇编程序如下：MOV DPTR，#0FE00H;DPTR指向I/O口地址 MOVX A，DPTR;从74 LS244读入数据 MOVX DPTR,A;从74 LS377输出数据,*补 充:4 隔离与驱动接口 在单片机应用系统
7、中,为实现弱电(单片机输出的 控制信号)对强电(执行机构电源)的控制,必须配 隔离 驱动电路(器件).常用的隔离 驱动电路(器件)有以下几种:a.7406(六反驱).7407(六同驱),参见下页图.b.三极管及达林顿管驱动电路，参见下页图a 图 b.c.闸流晶体管(可控硅),参见再下页图 c.d.光电耦合器等,参见再下页图 d;,二 可编程并行接口芯片的扩展 1 扩展多功能接口芯片8155 8155可编程 带片内RAM 并行22 I/O接口芯片 1)概述 DIP40封装.(内部结构及芯片见书P120 图7.7.),单一+5V供电.256B SRAM 22位I/O端口-2个8位(PA.PB)及一
8、个6位(PC)1个14位多功能减法计数器*1.AD0-AD7(内含地址锁存器)可与单片机P0口直接相连(在 ALE 将P0口输出的低8位地址锁存),无需74LS373,*2.IO/M 端为 RAM/I/O口选择线端口 IO/M=0:单片机选择8155的RAM读/写,AD0-AD7反应为8155 中RAM地址 IO/M=1:单片机选择8155的I/O口读/写,AD0-AD7反应为8155I/O 口地址*3.其他:RD.WR为读.写控制口-接单片机RD.WR;CE-片选 2)8155的内部编址(低8位)内部RAM:00H-0FFH:(由AD0AD7 八位确定)I/O口地址:(由AD0AD2 三位确
9、定),a.000-命令/状态寄存器(同一地址,两个寄存器)b.001-PA口 c.010-PB口 d.011-PC口 e.100-计数器低8位 f.101-计数器高6位及计数方式(2位)设置 高8位地址由P2口接线确定 如右图:命令/状态口7F00H PA口-7F01H PB口-7F02H PC口-7F03H TL-7F04H TH-7F05H 片内RAM:3F00H-3FFFH(IO/M)P2.6=0;,只写,只读,3)8155的命令控制字(只写不能读),*1 PC2 PC1 工作方式 功 能 设 置 0 0 ALT1 PA.PB均为基本I/O,PC输入方式 1 1 ALT2 PA.PB均为
10、基本I/O,PC输出方式 0 1 ALT3 PB基本I/O,PA选通I/O,PC0-PC2为PA口联络信号 PC3-PC5只能作输出口 1 0 ALT4 PA.PB均为选通I/O,PC0-PC2为PA口联络信号 PC3-PC5 为PB口联络信号*2 在PC2PC1=01/10,即PA/PA.PB工作于选通I/O方式:PC口各位为 联络信号,其各位意义参见书P121.表7.3*3 8155的状态字(只读不能写)参见书P122.图7.9:说明:除”TIMER”位外,其余6位只在PA.PB为选通I/O口(即ALT3.ALT4方式)时才 有意义.,4)8155计数器-14位减法计数器 M2 M1 计数
11、初值高 6 位 计数初值低 8 位*1参见书P122.图7.10:方式01连续输出方波,常用.计数初值为偶数 对称方波 例如:计数初值=4:前2正,后2负 计数初值为奇数 不对称方波 例如:计数初值=5:前3正,后2负*2 因为减法计数器,易见:计数初值=N 即为N分频(由TIMER-OUT端输出).,例1:如将8155PA口定义为基本输入方式,PB.PC口定义为基本输出 方式,计数器作方波发生器,对8155输入脉冲进行24分频,试初始 化8155(电路图见图1)。ST:MOV DPTR,#7F00H;指向命令寄存器 PA输入 MOV A,#0CEH;依题设命令字 1 1 0 0 1 1 1
12、0 MOVX DPTR,A;送命令字 PB输出 MOV DPTR,#7F04H;指向计数器低8位 MOV A,#18H;设计数初值(分频值)18H(24D)MOVX DPTR,A;送低8位计数初值 INC DPTR;指向计数器高6位及方式位 MOV A,#40H;设计方式1,输出连续方波 0 1 0 0 0 0 0 0 MOVX DPTR,A;送高6位及方式位值,方式1,启动,PC输出,*8155定时/计数器与MCS-51定时/计数器,在功能上相同定时.计数,但两者有许多不同 之处,主要有:8155定时/计数器 MCS-51定时/计数器 减法计数器(初值2H3FFFH)加法计数器:初值:01F
13、FFH 0-FFFFH 0-FFH 只有一种计数方式-14位计数 多种方式 外部脉冲.fmax=4 MHz两种脉冲计数计数 fmax=fosc/24,2 扩展并行接口芯片8255 1)DIP40封装.结构.引脚排列见书P127 图7.13 8255有三个8位并行I/O口(数据口):PA.PB和PC口(其中PC口又可作PA.PB口的联络信号)a.A1 A0 为各口选址信号线 0 0 PA口 0 1 PB口 1 0 PC口 1 1 命令控制口 b.D0-D7接8XC51的P0.0-P0.7,传送数据/命令 c.其它:CS-片选 RD/WR-读/写 RESET-复位等依三总线连接 2)8255工作方
14、式 8255工作方式控制字有两个(同一地址-由标志位区分),8255工作方式控制字,*1在方式1.方式2(仅PA口有):PC口联络信号见书P129 表7.6右半部分,PC口置位/复位控制字,注意:使用中应先设工作方式控制字,再设PC口置位/复位控制字,且须一位一位进行(参见例1),例1 将PC2位置1,PC6位清0.(设PA.PB.PC全为输出口,方式0;电路图见 图 2).解:由图易见:控制口地址为7F00H;PC2位置1控制字:00000101B=05H PC6位清0控制字:00001100B=0CH MOV DPTR,#7F00H;指向控制口 MOV A,#80H;设控制字值 MOVX
15、DPTR,A;先送控制字值 MOV A,#05H;设PC.2控制字值 MOVX DPTR,A;置PC.2=1 MOV A,#0CH;设PC.6控制字值 MOVX DPTR,A;清0PC.6位 SJMP$,8XC51 8255,例2 如图2,8XC51扩展一片8255电路要求8255A口接输入(反映8只开关,打开/合上 1/0)PB 输出接8只LED,反映开关状态:打开 对应 LED灭,闭合 对应LED亮,PC口不用.解:分析,易见,PA口.PB口.控制口地址分别为:7C00H.7D00H.7F00H 依题方式0:PA输出,PB输入,控制字：10000010B=82H MOV DPTR,#7F0
16、0H;指向控制口 MOV A,#82H MOVX DPTR,A;控制字写入控制口 MOV DPTR,#7D00H;指向PB口 MOVX A,DPTR;从PB口读入数据 CPL A;依题开关合上LED亮 DEC DPH;指向PA口(7C00H)MOVX DPTR,A;从PA口输出,控制对应的LED亮灭 SJMP$例3 见书P132-133例题,3 扩展8253定时/计数器芯片 1)*DIP24脚封装(见书P134 图7.19),单一+5V供电*具有三个相同的16位减法计数器:可由软件设定6种不同的工作方式 可由软件设定按二进制或十进制(BCD)计数.a.A1.A0脚为三个定时/计数器,控制寄存器
17、选址线:0 0-定时/计数器0 0 1-定时/计数器1 1 0-定时/计数器2 1 1-控制寄存器 b.CLKX(X=0.1.2)-计数脉冲输入端 OUTX(X=0.1.2)-计数器输出端.当计数值减为0溢出,输出 相应信号 GATEX(X=0.1.2)-门控信号.用于控制计数器工作(启/停等).,c.D0-D7:8253与单片机数据传输线,与8XC51P0口直接相连.d.其它:对照”三总线连接.,例1 用计数器2输出频率为40KHz方波(CLK2外接2MHz方波).设计电路.编程.解:电路如右图.易见各地址如下:8XC51 8253 计数器0-7C00H 计数器1-7D00H 计数器2-7E00H 控制寄存器-7F00H MOV DPTR,#7F00H;指向控制口 MOV A,#B6H;计数器2.操作4.方式3.二进制计数（见书P137图7.21)MOVX DPTR,A DEC DPH;指向计数器2 MOV A,#32H;50分频,50D=32H MOVX DPTR,A;先写入低8位32H CLR A MOVX DPTR,A;再写入高8位00H SJMP$,例2 见书P138.纠错,
