并行I/O口的應用與擴展I/O接口技術概述存儲器的擴展第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第一節(jié)51單片機存儲器擴展只讀存儲器ROM，正常工作時只能讀出不能寫入，斷電后信息可長期保存半導體存儲器隨機讀寫RAM，工作中既可讀出數(shù)據也可寫入數(shù)據，但斷電后其中的信息將會丟失只讀存儲器ROM第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展PROM：用戶自行寫入程序，但只能寫一次EPROM：用戶可多次編程，用紫外燈照射可擦除信息EEPROM：通過加電信號可直接擦除其中的信息掩膜ROM：其中的信息在制造時由掩膜工藝固化進去第一節(jié)51單片機存儲器擴展隨機讀寫RAM第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展動態(tài)RAM：用電容上的電量來表示信息，電路簡單，集成度高。但要定時刷新靜態(tài)RAM：用觸發(fā)器存儲信息，集成度低，容量小，但無需刷新第一節(jié)51單片機存儲器擴展1）存儲容量存儲器容量=單元數(shù)×數(shù)據線位數(shù).1個字節(jié)（1B）=8位二進制數(shù)。1K=1024例如：（1024×8）位=1K個字節(jié)=1KB半導體存儲器的指標第一節(jié)51單片機存儲器擴展2）存取速度指從CPU給出有效的存儲器地址到存儲器給出有效數(shù)據所花費的時間。存取時間越小，存儲器的存取速度就越快。通常，半導體存儲器的最大存取時間從幾十到幾百毫微秒對于80C51系列，內部存儲器都達到64KB，用戶沒有必要再擴展外部程序存儲器。8031內部無程序存儲器，需要在外部進行擴展。典型的程序存儲器常用Intel27系列EPROM6.1.2程序存儲器及其擴展第一節(jié)51單片機存儲器擴展型號容量地址線數(shù)27162KB1127324KB1227648KB132712816KB142725632KB152751264KB1627128引腳功能A0～A13：地址輸入線，可尋址214=16KD7～D0：數(shù)據線引腳，用于傳送數(shù)據，讀存儲器時為數(shù)據輸出編程時為數(shù)據輸入CE：片選輸入端，低電平允許本芯片工作OE：輸出允許，低電平時，被選中的單元中數(shù)據才輸出PGM：編程控制端VCC：工作電源VPP：編程電源GND：直流地工作方式引

腳CEOEPGMVPPVCCD7～D0讀出低低高VCCVCC輸出維持高××VCCVCC高阻編程低高編程負脈沖VPPVCC輸入編程校驗低低高VPPVCC輸出禁止編程高××VPPVCC高阻P0口在地址ALE下降沿后傳送數(shù)據，為了將它們分離出來，需要外加地址鎖存器74LS37374LS373內含8個D觸發(fā)器，輸入為D0~D7，依次接P0口，輸出為Q0~Q7,依次27128的地址線A0~A7，OE接地，Q端有效，G端接51機的ALE，高電平時，Q端隨D端變化，低電平時，Q端保持。27128的CE接地單片機的PSEN接27128的OE,當執(zhí)行MOVC指令，PSEN低電平時，就將２７１２８選中地址的數(shù)據讀入。單片機的EA可接地。2.單片程序存儲器的擴展單片程序存儲器的擴展第一節(jié)51單片機存儲器擴展第一節(jié)51單片機存儲器擴展根據硬件連接，該27128的地址范圍

P2.7P2.6P2.5···········P2.1P2.0P0.7P0.6·····P0.3P0.2P0.1P0.0

00

０

０

０

０

０

０

00

1

1

1

1

1

1

0000000011111111=0000H=3FFFH

01

０

０

０

０

０

０

01

1

1

1

1

1

1

0000000011111111=4000H=7FFFH

10

０

０

０

０

０

０

10

1

1

1

1

1

1

0000000011111111=8000H=BFFFH

11

０

０

０

０

０

０

11

1

1

1

1

1

1

0000000011111111=F000H=FFFFH也就是說地址0000H，4000H，80000H，F(xiàn)0000H均指向27128同一個單元。多片存儲器擴展的關鍵問題是要區(qū)分CPU是訪問哪一片EPROM。利用譯碼器進行片選，這種片選方法稱為譯碼法。線選法通常是將單片機的高8位地址線A8～A15中的某幾根與外部接口芯片的片選端一一相連，當該地址線為0時（對0選通有效的外部芯片而言），與該地址線相連接的外部芯片被選通。必須注意一個時刻，選通線只能1條為0，否則就造成總線競爭了。只讀存儲器ROM的密度普遍提高，目前ROM芯片單片容量已達到或超過64KB，外部擴展程序存儲器時，單片即可滿足需要，一般都采用線選法或用直接選中。3.多片程序存儲器的擴展第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第一節(jié)51單片機存儲器擴展8031單片機譯碼法擴展四片27128第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第一節(jié)51單片機存儲器擴展各片27128的地址范圍27128編號A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0地址范圍（Y0=0）0000000000000000…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…00111111111111110000H……3FFFH（Y1=0）0100000000000000…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…01111111111111114000H……7FFFH（Y2=0）1000000000000000…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…10111111111111118000H……BFFFH（Y3=0）1100000000000000…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…1111111111111111C000H……FFFFH第一節(jié)51單片機存儲器擴展6.1.3數(shù)據存儲器及其擴展1.Intel62系列SRAM型號容量地址線數(shù)61162KB1162648KB136212816KB146225632KB15擴展片外數(shù)據存儲器的地址線也是由P0口和P2口提供的，所以與外部程序存儲器并聯(lián)使用地址和數(shù)據線，但數(shù)據存儲器的讀和寫由WR和RD控制，而程序存儲器的讀由PSEN控制。6264引腳功能A0～A12：地址線引腳，可尋址213=8192=8KD7～D0：數(shù)據線引腳，用于傳送讀寫數(shù)據CS和CS1：CS=0且CS1=1時允許本芯片工作OE：輸出允許WE：寫允許信號，低電平寫入，高電平讀出VCC：工作電源GND：直流地工作方式CSCS1WEOE功

能讀出0110從6264讀出數(shù)據到D7～D0寫入0101將D7～D0數(shù)據寫入6264未選通11××輸出高阻數(shù)據存儲器擴展與程序存儲器擴展的連接方法基本相同。不同的只是控制信號不一樣。在程序存儲器擴展中，單片機使用PSEN作為讀選通信號，而在數(shù)據存儲器擴展中，單片機則使用RD和WR分別作為讀和寫的選通信號第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展2.數(shù)據存儲器的擴展第一節(jié)51單片機存儲器擴展第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第一節(jié)51單片機存儲器擴展采用線選法擴展三片6264（注意P2.5，P2.6，P2.7同一時刻只能有一個為0）第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第一節(jié)51單片機存儲器擴展各片6264的地址范圍6264編號A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0地址范圍IC16264(P2.5=0)1100000000000000…

…

…

…

…

…

…

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…

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…

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…

…

…1101111111111111C000H……DFFFHIC26264(P2.6=0)1010000000000000…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

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…

…

…1011111111111111A000H……BFFFHIC36264(P2.7=0)0110000000000000…

…

…

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…

…01111111111111116000H……7FFFH

8031單片機內部沒有程序存儲器，必須外接。而內部RAM很少，經常也需要外接數(shù)據存儲器。下面給出利用74LS138譯碼器同時擴展二片2764和二片6264的電路第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展3.同時擴展程序存儲器和數(shù)據存儲器第一節(jié)51單片機存儲器擴展第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第一節(jié)51單片機存儲器擴展采用譯碼法同時擴展ROM和RAM第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第一節(jié)51單片機存儲器擴展各片ROM和RAM的地址范圍存儲芯片A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0地址范圍IC12764（Y0=0）0000000000000000…

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…00011111111111110000H……1FFFHIC22764（Y1=0）0010000000000000…

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…00111111111111112000H……3FFFHIC36264（Y2=0）0100000000000000…

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…01011111111111114000H……5FFFHIC46264（Y3=0）0110000000000000…

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…01111111111111116000H……7FFFH第二節(jié)I/O接口技術概述6.2.1I/O接口的作用速度匹配輸出數(shù)據鎖存輸入數(shù)據緩沖數(shù)據轉換6.2.2I/O接口的編址外設端口單獨編址：I/O寄存器地址空間和存儲器地址空間分開編址外設端口與存儲器統(tǒng)一編址：直接使用訪問數(shù)據存儲器的指令進行I/O操作（51單片機采用）第二節(jié)I/O接口技術概述6.2.3I/O數(shù)據的傳送方式查詢傳送方式中斷傳送方式DMA傳送方式（51單片機沒有）無條件傳送方式6.2.4I/O接口的類型并行I/O接口:用于并行傳送I/O數(shù)據，速度快、效率高，適用于近距離傳送串行I/O接口:用于串行傳送I/O數(shù)據，成本低但速度慢，適用于遠距離傳送第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展6.3.1MCS-51單片機I/O口的直接應用P0口在擴展片外存儲器時作地址／數(shù)據分時復用總線，在不進行擴展時作一般準雙向輸入/輸出口使用。P1口為通用準雙向輸入/輸出接口。P2口在擴展片外存儲器時作高8位地址總線，在無擴展時可用作通用準雙向I/O接口。P3口除了作為通用準雙向I/O使用外，還具有第2功能第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展1.MCS-51單片機I/O端口的操作方式

1）輸出數(shù)據方式

CPU通過以端口為目的操作數(shù)的指令就可以把數(shù)據寫到P0～P3的端口鎖存器，然后通過輸出驅動電路送到端口的引腳線。因此，凡是以端口為目的操作數(shù)的指令都能達到從端口引腳上輸出數(shù)據的目的 MOV P0, R2 ORL P1, A ANL P2, #data XRL P3, A第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展

2）讀端口鎖存器方式

讀端口鎖存器方式實際上并不從外部引腳讀入數(shù)據，而只是把端口鎖存器中的內容讀到內部總線，按指令要求進行運算和變換后，再寫回到鎖存器屬于這類操作的指令通常是ANL、ORL、XRL等“讀—修改—寫”指令，例如： ORL P0, #0FH第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展

3）讀引腳方式當端口做輸入使用時，若要讀取端口引腳上的信號，要先向其鎖存器寫入“1”，使得該輸出驅動電路的場效應管截止，然后再執(zhí)行輸入指令，才能真正把外部引腳的狀態(tài)讀入例如要讀取P1口低4位引腳上信號的指令如下：MOV P1,#0FH；使P1口低4位鎖存器置“1”MOV A,P1 ；讀P1口低4位引腳信號送A第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展2.I/O口用作輸出

當I/O口用作輸出時，每個I/O引腳輸出高電平時的拉電流應控制在1mA之內。P1、P2和P3口每個I/O引腳輸出低電平時的灌電流一般應控制在3mA之內，而P0口每個I/O引腳的灌電流允許到5mA第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展灌電流：單片機輸出低電平時，將允許外部器件，向單片機引腳內灌入電流，這個電流，稱為“灌電流”，外部電路稱為“灌電流負載”；

拉電流：單片機輸出高電平時，則允許外部器件，從單片機的引腳，拉出電流，這個電流，稱為“拉電流”，外部電路稱為“拉電流負載”。單片機輸出低電平的時候，驅動能力尚可，而輸出高電平的時候，就沒有輸出電流的能力。如果是“拉電流負載”，要求單片機輸出高電平時發(fā)揮作用，那就必須用“上拉電阻”來協(xié)助，產生負載所需的電流。設計單片機的負載電路，應該采用“灌電流負載”的電路形式，以避免無謂的電流消耗。

第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展【例6-1】如圖所示，P1口的P1.0～P1.7分別通過反相器接8個發(fā)光二極管。要求編寫程序，每隔1s循環(huán)點亮1只發(fā)光二極管，一直循環(huán)下去，已知系統(tǒng)的晶振頻率為6MHz解：用軟件延時實現(xiàn)每隔1s循環(huán)點亮1只發(fā)光管⑴設計0.1s延時子程序因為fosc＝6MHz，所以機器周期m＝12/fosc＝2μs

0.1s的延時子程序宜采用雙重循環(huán)結構，如下所示: DEL1:MOVR2, #200 ；1m DEL2:MOVR3, #X ；1m NOP ；1m DEL3:DJNZR3, DEL3 ；2m DJNZR2, DEL2 ；2m RET則延時時間＝[(X×2m＋4)×200]×2μs＝100000μs

解得：X＝123⑵主程序連續(xù)10次調用0.1s延時子程序，則總延時時間就達到了1s主程序如下：

ORG 0000H START: MOV A, #01H LOOP: MOV P1, A MOV R1, #10DELAY: LCALLDEL1 ；10次調用延時子程序

DJNZR1, DELAY RL A LJMPLOOP第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展3.I/O口用作輸入

當I/O口用作輸入時，每個I/O腳的拉電流、灌電流一般應控制在1mA之內。如果I/O腳的電流太大時，在單片機與輸入設備之間應該用限流電阻予以隔離。需要特別注意的是，當I/O口作為輸入使用時，必須先向I/O口鎖存器的相應位寫“1”，然后再讀，才能正確讀入引腳上的輸入信號第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展【例6-2】如圖所示，P1口外接8個開關，要求將開關的狀態(tài)輸入到片內RAM30H單元第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展

ORG 0100HRDP1: MOV P1, #0FFH ；先向P1口送1 MOV A, P1 ；讀入開關狀態(tài)

MOV 30H, A ；送指定單元

NOP SJMP RDP1 ；反復再讀

ENDch6\ch6-1.DSN

ch6\ch6-1.Uv2為了能正確讀入P1口引腳的輸入信號，必須要先向P1口送“1”，然后再讀第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展6.3.2采用8255A擴展并行I/O口8255A是Intel公司生產的可編程并行I/O接口芯片，具有3個8位并行I/O口，3種工作方式，可通過編程改變其功能，因而使用靈活方便，通用性強，可作為單片機與多種外圍設備連接時的接口電路8255A內部結構和引腳與CPU連的：D7～D0：三態(tài)雙向數(shù)據線，

傳送數(shù)據以及控制字 CS：片選信號線，低電平有效，

表示本芯片被選中RD：讀出信號線，低電平有效，

控制從8255A讀WR：寫入信號線，低電平有效，

控制向8255A寫入A1、A0：地址線，用來選擇8255A

內部的4個端口RESET：復位線，高電平有效與外設連的：PA7～PA0：A口輸入/輸出線。PB7～PB0：B口輸入/輸出線。PC7～PC0：C口輸入/輸出線。Vcc：+5V電源和GND兩組控制器8255A各端口地址A1A000─A口地址

01─B口地址

10─C口地址

11─控制口地址2.8255芯片引腳與CPU的連接P0口與D0~D7直接連接P0.0,P0.1經鎖存器373與

A0和A1連P2.5~P2.7經138譯碼器Y7與CS連。因此僅當這三個口輸出全1時，8255選中。這種接法三個口的地址：A口:111xxxxxxxxxxx00B口:111xxxxxxxxxxx01C口:111xxxxxxxxxxx10控制口:111xxxxxxxxxxx11X有不同的組合，各口地址并不唯一。如E000H和EFF0H均指向A口。不同硬件接法，各口地址也不同。還可以用線選法。大家看看怎么連。訪問8255A各端口指令對于單片機而言，擴展的8255端口相當于片外數(shù)據存儲器。因此對A口，B口，C口和控制口的讀寫指令有4條：MOVXA，@DPTRMOVXA，@Ri(i=0,1)MOVX@DPTR,AMOVX@Ri,A如按上圖接法，對A口讀：MOVDPTR,#0E000HMOVXA,@DPTR或MOVP2,#0E0HMOVR0，#00HMOVXA,@R03.8255A的工作方式

工作方式的選擇由方式控制字決定。用戶通過程序把控制字寫到8255A的控制字寄存器，以設定8255A的工作方式和各口是輸入還是輸出。所謂8255初始化，就是要根據工作要求確定8255工作方式選擇字，并輸入8255控制寄存器。

【例6-3】要求8255A各端口工作于方式0，A口作輸出，B口作輸入，C口高4位作輸出，C口低4位作輸入，寫出8255A的方式控制字C口置復位控制字8255的C口可進行位操作，即可對8255C口的每一位進行置位或清0操作，該操作是通過設置C口置/復位字實現(xiàn)的。C口置/復位字共8位，各位含義如圖所示。由于8255的工作方式選擇字與C口置/復位字共用一個控制寄存器，故特別設置D7為標志位，D7=0表示控制字為C口置/復位字，D7=1表示控制字為8255工作方式選擇字。

第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展4.8255A應用舉例【例6-4】8255A與MCS-51單片機接口電路如圖所示，8255A的B口外接8個開關，A口通過反相器接8個發(fā)光二極管，各端口均工作在方式0，要求編寫程序從B口讀入開關的狀態(tài)，再從A口輸出點亮發(fā)光二極管第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展依題意，8255A各端口工作在方式0，且A口作輸出，B口作輸入，根據8255A方式控制字各個位的定義，應作如下設置第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展根據硬件連接，可得8255A各端口地址如下端口A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0端口地址A口01111111000000007F00HB口01111111000000017F01HC口01111111000000107F02H控制口01111111000000117F03H第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展源程序 ORG 1000HMAIN: MOVDPTR,#7F03H；DPTR←控制口地址

MOVA, #82H ；方式控制字

MOVX@DPTR,A ；8255A←控制字INPB: MOV DPTR,#7F01H；指向8255的B口

MOVXA,@DPTR ；A←8255的B口

MOVDPTR,#7F00H ；指向8255的A口

MOVX@DPTR,A ；8255的A口←AD100MS:MOV R2, #200 ；延時DEL2: MOV R3, #123 NOP DEL3: DJNZ R3, DEL3 DJNZ R2, DEL2

SJMPINPB ENDch6\ch6-2.Uv2

ch6\ch6-2.DSN第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展6.3.3采用8155擴展并行I/O口8155也是Intel公司生產的可編程并行I/O接口芯片，具有3個并行I/O口（其中兩個為8位口，一個為6位口），還提供了256字節(jié)的SRAM以及一個14位定時/計數(shù)器。8155內置有地址鎖存器，其地址線可直接與MCS-51單片機的P0口相連，無須外接地址鎖存器第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展1.8155內部結構和引腳第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展AD7～AD0：地址/數(shù)據總線ALE：地址鎖存信號PA7～PA0：A口I/O引腳PB7～PB0：B口I/O引腳PC5～PC0，C口I/O引腳TIMERIN：定時/計數(shù)器輸入端。TIMEROUT：定時/計數(shù)器輸出引腳RESET：復位引腳，高電平有效CE：片選輸入信號，低電平有效。RD：從I/O口或內部RAM讀選通信號，低電平有效WR：向I/O口、命令寄存器或內部RAM寫選通信號IO/M：I/O口與存儲器選擇8155引腳功能第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展8155各端口地址分配CEIO/MA7A6A5A4A3A2A1A0所選的端口01×××××000命令/狀態(tài)寄存器01×××××001A口01×××××010B口01×××××011C口01×××××100計數(shù)器低8位01×××××101計數(shù)器高6位00××××××××RAM單元第6章存儲器擴展與并行I/O接口擴展第三節(jié)并行I/O口的應用與擴展2.8155的命令字和狀態(tài)字

命令字存放在8155的命令寄存器中，它只能寫入，不能讀出，用