第8章并行接口擴展第一頁，共49頁。第八章并行接口擴展什么是擴展?運動控制卡步進電機網(wǎng)卡因特網(wǎng)聲卡音響第二頁，共49頁。第八章并行接口擴展但在很多復雜應用中，片內(nèi)的這些硬件電路還不夠用，需要在單片機外增加新的電路（芯片），這就是所謂的擴展。單片機內(nèi)部的硬件電路已基本上構(gòu)成具有基本形式的微機系統(tǒng)，可以滿足簡單應用場合的需要。這些電路包括定時器、中斷、串行接口、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器、內(nèi)部程序存儲器等。例如，對于MP3來講，由于需要存儲大量的歌曲，僅僅使用128字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器是不夠用的，就需要在外部擴展數(shù)據(jù)存儲器。本章安排：§8-1AT89C51單片機最小應用系統(tǒng)§8-2AT89C51單片機的外部擴展性能

§8-3外部存儲器的擴展

§8-4并行I/O口的擴展AT89C51單片機為什么需要擴展?第三頁，共49頁。8.1AT89C51單片機最小應用系統(tǒng)§8.1AT89C51單片機最小應用系統(tǒng)1.AT89C51單片機的內(nèi)部電路:4KB片內(nèi)程序存儲器128字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器2個定時器1個全雙工異步串行通訊接口中斷系統(tǒng)2.AT89C51單片機最小系統(tǒng)需要的外部電路:時鐘電路復位電路第四頁，共49頁。8.1AT89C51單片機最小應用系統(tǒng)第五頁，共49頁。3.關(guān)于復位電路兩種復位電路上電復位按鍵復位復位電路在RESET引腳上產(chǎn)生10mS以上的高電平。復位電路目的PC指針指向程序存儲器的0000H單元SFR全部置固定的初始值SP07HP0FFHP1FFHP2FFHP3FFH其它00H8.1AT89C51單片機最小應用系統(tǒng)第六頁，共49頁。振蕩周期，大小由外接晶體決定。如外接晶體為12MHz,外接晶體及電容內(nèi)部振蕩電路內(nèi)部時鐘分頻電路狀態(tài)周期，由fosc二分頻獲得。如focs為12MHz,則狀態(tài)周期頻率為6MHz.振蕩周期約為167nsALE,地址鎖存信號由fosc六分頻得到。如focs為12MHz,則ALE腳輸出脈沖頻率為2MHz.脈沖周期為500ns機器周期，由fosc十二分頻獲得。如focs為12MHz,則機器周期頻率為1MHz.機器周期為1us4.關(guān)于時鐘電路8.1AT89C51單片機最小應用系統(tǒng)第七頁，共49頁。fosc兩個振蕩周期構(gòu)成一個狀態(tài)周期；六個狀態(tài)周期構(gòu)成一個機器周期。8.1AT89C51單片機最小應用系統(tǒng)第八頁，共49頁。8.2AT89C51單片機的外部擴展性能8.2AT89C51單片機的外部擴展性能MOVA,#4FHMOVDPTR,#300DHMOVX@DPTR,A三件工作:第九頁，共49頁。8.2AT89C51單片機的外部擴展性能地址總線(AB-AddressBus)地址總線寬度16bit（A[15：0]），尋址空間64KByte；P0口提供低8位地址A[7：0];P2口提供高8位地址A[15：8]；數(shù)據(jù)總線(DB-DataBus)數(shù)據(jù)總線寬度為8bit(D[7:0])；P0口提供8位數(shù)據(jù)總線；控制總線(CB-ContolBus)ALE：地址鎖存信號，鎖存P0口提供的A[7：0]；/WR：外部數(shù)據(jù)存儲器寫使能信號；/RD：外部數(shù)據(jù)存儲器讀使能信號；/PSEN：外部程序存儲器讀使能信號?！?.2.1AT89C51單片機的外部并行總線第十頁，共49頁。8.1AT89C51單片機的外部擴展性能寫時序MOVA,#4FHMOVDPTR,#300DHMOVX@DPTR,A0DH30H4FH啟動寫操作結(jié)束寫操作寫入時間t指令-引腳-時序第十一頁，共49頁。8.1AT89C51單片機的外部擴展性能讀時序已知300DH單元內(nèi)數(shù)據(jù)為3FHMOVDPTR,#300DHMOVXA,@DPTR0DH30H外部RAM輸出300DH單元數(shù)據(jù)停止輸出數(shù)據(jù)指令-引腳-時序第十二頁，共49頁。8D鎖存器74HC373§8.2.2地址鎖存(P0口地址數(shù)據(jù)復用信號的分離)8.2AT89C51單片機的外部擴展性能LE信號為高，輸出隨輸入變化；LE信號為低，輸出保持不變。什么是D鎖發(fā)器?第十三頁，共49頁。8.2AT89C51單片機的外部擴展性能第十四頁，共49頁。外部總線寫時序8.2AT89C51單片機的外部擴展性能第十五頁，共49頁?！?.2.3擴展并行接口的片選方法（尋址方式）8.2AT89C51單片機的外部擴展性能61162KbyteA[10:0]61162KbyteA[10:0]61162KbyteA[10:0]/WR/RDA[15:0]D[7:0]/CS/CS/CSIIIIII第十六頁，共49頁。8.2AT89C51單片機的外部擴展性能一線選法尋址直接將未使用的高位地址線連到芯片的片選信號上。該方法具有電路簡單的特點，僅適合簡單系統(tǒng)的擴展。A[15]/CS-IA[14]/CS-IIA[13]/CS-IIIA[10:0]芯片尋址空間011xI6000H-67FFH101xIIA000H-A7FFH110xIIIC000H-C7FFH地址映射選擇芯片選擇單元第十七頁，共49頁。二譯碼法8.2AT89C51單片機的外部擴展性能將未使用的高位地址進行譯碼，以其譯碼輸出作為擴展芯片的片選信號片的片選信號上。該方法是最常用的尋址方法，能有效地利用存儲空間，適用于大容量、多芯片系統(tǒng)的擴展。譯碼器？3-8譯碼器74HC138第十八頁，共49頁。74HC138真值表：8.2AT89C51單片機的外部擴展性能第十九頁，共49頁。8.2AT89C51單片機的外部擴展性能/CS-I/CS-II/CS-III第二十頁，共49頁。8.3外部存儲器的擴展§8.3.1存儲器分類靜態(tài)隨機存儲器SRAM，可寫可讀，掉電數(shù)據(jù)丟失6116,6264,62256…動態(tài)隨機存儲器DRAM，可寫可讀，需要動態(tài)刷新，掉電數(shù)據(jù)丟失掩膜只讀存儲器ROM，數(shù)據(jù)由半導體工廠寫入,定制一次可編程只讀存儲器OTP，只允許寫入一次可擦除可編程只讀存儲器EPROM，可寫入，需要紫外線擦除2716，2732，2764，27256…電可擦除可編程只讀存儲器EEPROM，可寫入，可擦除2816,2817,2864…閃存FLASHROM，可寫入，可擦除AT29C010,SST39F080，SST39F0168.3外部存儲器的擴展第二十一頁，共49頁。8.3外部存儲器的擴展隨機存儲器RAMRandomAccessMemory只讀存儲器ROMReadOnlyMemory靜態(tài)隨機存儲器SRAMStaticRAM動態(tài)隨機存儲器DRAMDynamicRAMEPROMErasableProgrammableROMEEROMElectricallyErasableProgrammableROM閃速存儲器FlashROM表:存儲器常用術(shù)語第二十二頁，共49頁。8.3外部存儲器的擴展§8.3.2外部數(shù)據(jù)存儲器的擴展一.SRAM芯片6116只要保持芯片通電,存儲的內(nèi)容就永久保持斷電，存儲的內(nèi)容丟失存儲容量2KByte11根地址線，A[10：0]尋址空間0000H-07FFH8位數(shù)據(jù)線，I/O[7：0]3根控制線/CS：片選信號/WE：寫使能信號/OE：讀使能信號第二十三頁，共49頁。二.擴展6116的電路連接8.3外部存儲器的擴展線選法A15尋址空間：0000H-07FFH最小地址：0xxx-x000-0000-0000B最大地址：0xxx-x111-1111-1111B第二十四頁，共49頁?！?.3.3外部程序存儲器的擴展8.3外部存儲器的擴展一.EPROM芯片27C25615根地址線，A[14：0]尋址空間0000H-7FFFH8位數(shù)據(jù)線，D[7：0]2根控制線/CE：片選信號/OE：讀信號需要專用編程器燒寫程序;程序擦除需要專用紫外線燈照射;掉電數(shù)據(jù)不會丟失;單片機只能對EPROM進行讀操作;存儲容量32KByte.第二十五頁，共49頁。二.擴展27C256的電路連接8.3外部存儲器的擴展第二十六頁，共49頁。8.3外部存儲器的擴展§8.3.4存儲器小結(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器00H-FFHMOV指令外部數(shù)據(jù)存儲器0000H-FFFFHMOVX指令用/WR、/RD選通內(nèi)部程序存儲器0000H-FFFFHMOVC指令/EA接高電平外部程序存儲器0000H-FFFFHMOVC指令/EA接低電平用/PSEN選通第二十七頁，共49頁。8.4并行I/O口的擴展為什么要擴展I/O口？如何擴展I/O口?8.4并行I/O口的擴展對于功能復用引腳，一旦用作第二功能，該引腳就不能再用做第一功能。外部I/O口與外部數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址。第二十八頁，共49頁。8.4并行I/O口的擴展使用8D鎖存器74HC373擴展8位輸出接口;使用8位三態(tài)緩沖器74HC244擴展8位輸入接口.§8.4.1簡單并行I/O口擴展第二十九頁，共49頁。8.4并行I/O口的擴展口地址BFFFH口地址7FFFH第三十頁，共49頁。8.4并行I/O口的擴展輸出端口口地址為：BFFFH，10xx-xxxx-xxxx-xxxxB輸入端口口地址為：7FFFH，01xx-xxxx-xxxx-xxxxB例.假設前頁擴展的8位輸出端口分別接了8只指示燈，編寫程序?qū)崿F(xiàn)低3位指示燈亮，高5位指示燈滅。 例.假設前頁擴展的8位輸入端口分別接了8只按鍵，編寫程序，讀取8只按鍵的狀態(tài)，并保存到內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器30H單元。MOV DPTR，#BFFFHMOV A，#0F8HMOVX@DPTR，AMOV DPTR，#7FFFHMOVXA，@DPTRMOV 30H，A第三十一頁，共49頁。8.4并行I/O口的擴展74HC02引腳圖、邏輯圖、真值表第三十二頁，共49頁。74HC32引腳圖、邏輯圖、真值表8.4并行I/O口的擴展第三十三頁，共49頁。8.4并行I/O口的擴展§8.4.2可編程I/O口的擴展常用可編程外圍擴展芯片：型號名稱說明8155可編程RAM/IO擴展接口22個I/O口,256B的SRAM，14位定時器/計數(shù)器8255可編程外圍并行接口24個I/O口8251可編程串行通訊接口擴展異步串行接口8253可編程定時/計數(shù)器擴展定時器8279可編程鍵盤/顯示接口擴展鍵盤和顯示接口第三十四頁，共49頁。1.8155內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳8.4并行I/O口的擴展第三十五頁，共49頁。AD7~AD0：地址數(shù)據(jù)線（地址數(shù)據(jù)復用）/CE：片選信號，低電平選中/WR：寫信號，低電平有效/RD：讀信號，低電平有效ALE：地址鎖存信號IO/M：IO接口與SRAM選擇信號 1選擇IO接口，0選擇SRAMPA7~PA0：端口APB7~PB0：端口BPC5~PC0：端口CRESET：復位信號VCC：電源+5VVSS：地8.4并行I/O口的擴展第三十六頁，共49頁。8.4并行I/O口的擴展2.8155與AT89C51單片機的連接A11A12第三十七頁，共49頁。8.4并行I/O口的擴展3.8155芯片內(nèi)SRAM的使用(前提為片選按照前頁的電路連接)256字節(jié)片內(nèi)SRAM;地址映射----尋址空間/CE腳接A12,線選法，低電平片選；IO/M接A11，低電平選擇SRAM；xxx0_0xxx_0000_0000B~~~xxx0_0xxx_1111_1111BE700H~E7FFH前提為片選按照前頁的電路連接。例5.1將立即數(shù)32H存入8155中SRAM的第5FH單元中。MOVDPTR，----- ；★字節(jié)地址？MOVA，#32HMOVX@DPTR，A第三十八頁，共49頁。8.4并行I/O口的擴展4.8155芯片內(nèi)IO口的使用（前提為電路按照前頁的電路連接）尋址空間/CE接A12，線選法，低電平片選；IO/M接A11，高電平選擇I/O口； xxx0_1xxx_0000_0000B~~~xxx0_1xxx_1111_1111B EF00H~EFFFH實際使用空間EF00H~EF05H，分別對應6個寄存器如下表所示。AD7~AD0寄存器地址映射(口地址)A7A6A5A4A3A2A1A0xxxxx000命令寄存器EF00H：xxx0_1xxx_xxxx_x000xxxxx001A口（PA7~PA0）EF01H：xxx0_1xxx_xxxx_x001xxxxx010B口（PB7~PB0）EF02H：xxx0_1xxx_xxxx_x010xxxxx011C口（PC5~PC0）EF03H：xxx0_1xxx_xxxx_x011xxxxx100定時器低8位---xxxxx101定時器高6位---如何確定口地址？第三十九頁，共49頁。8.4并行I/O口的擴展命令寄存器定義：TM2TM1IEBIEAC2C1BAD7D0A：定義PA口方向，0定義PA口輸入，1定義PA口輸出；B：定義PB口方向，0定義PB口輸入，1定義PB口輸出；C2C1：定義PC口方向，00定義PC口輸入，11定義PC口輸出， 01和10定義PC口為其它功能。第四十頁，共49頁。8.4并行I/O口的擴展A口寄存器與引腳對應關(guān)系PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0D7D0B口寄存器與引腳對應關(guān)系PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0D7D0C口寄存器與引腳對應關(guān)系------PC5PC4PC3PC2PC1PC0D7D0第四十一頁，共49頁。8.4并行I/O口的擴展例5.2假定選擇8155的PA口為輸出口，PB口為輸入口，PC口為輸出口，電路連接如下圖所示。（1）寫出命令寄存器、PA口、PB口、PC口的口地址；（2）寫出命令寄存器的命令字及初始化子程序；（3）編寫子程序，將立即數(shù)53H輸出到PA口，立即數(shù)2CH輸出到PC口，將PB口的狀態(tài)讀入并存放到內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的45H單元中。第四十二頁，共49頁。（2）命令字為0000_1101B,PA口輸出,PB口輸入，PC口輸出 ;子程序1：8155初始化程序 ;占用資源：AINIT8155:MOVDPTR,#04000H;指針指向8155命令寄存器 MOVA,