第四講：接口與系統(tǒng)擴展(1)

1、第四講：接口與系統(tǒng)擴展（1）本講重點：本講重點： 片外片外RAMRAM與片外與片外ROMROM擴展（參考范例應用）擴展（參考范例應用）; ; 簡單簡單I/OI/O擴展擴展 （選用鎖存器與驅(qū)動器）（選用鎖存器與驅(qū)動器）; ; LED LED顯示接口（動態(tài)與靜態(tài)，硬件譯碼與顯示接口（動態(tài)與靜態(tài)，硬件譯碼與 軟件譯碼，電路與編程應用）軟件譯碼，電路與編程應用）. . RAM,ROM存儲器擴展 認識系統(tǒng)總線認識系統(tǒng)總線 總線的概念總線的概念 各個器件共同享用連線，所有器件的8根數(shù)據(jù)線全部接到8根公用的線上，即相當于將各個器件并聯(lián)起來，但僅這樣還不行，如果有兩個器件同時送出數(shù)據(jù)，一個為0，一個為1，那么

2、接收方該接收哪那么接收方該接收哪一個數(shù)據(jù)呢？一個數(shù)據(jù)呢？ MCS51單片機都是通過片外引腳進行系統(tǒng)擴展的。為了滿足系統(tǒng)的擴展要求，MCS51單片機片外引腳可以構(gòu)成三總線結(jié)構(gòu)，即地址總線地址總線(AB)(AB)、數(shù)據(jù)總線、數(shù)據(jù)總線(DB)(DB)和控制總線控制總線(CB)(CB)。所有的外部芯片都通過這三組總線進行擴展。 單片機對外部器件實現(xiàn)一一對應的單片機對外部器件實現(xiàn)一一對應的“片選片選”通常通常要用單片機的地址總線要用單片機的地址總線A15A15A0A0中的中的部分或全部部分或全部，甚至也可以用某些甚至也可以用某些I/OI/O線線。A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8

3、 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0P0P0口是口是低低8 8位地址位地址與數(shù)據(jù)復用口與數(shù)據(jù)復用口線選尋址線選尋址與與譯碼尋址譯碼尋址 (P179)(P179)A7A7/D7 /D7 A6A6/D6 /D6 A5A5/D5 /D5 A4A4/D4 /D4 A3A3/D3 /D3 A2A2/D2 /D2 A1A1/D1 /D1 A0 A0/D0/D0P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1

4、 P0.0P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0P2P2口是口是高高8 8位地址位地址口?？?。P2.7P2.7P2.5P2.5P2.6P2.6P0P0口口/CE/CE/CE/CE/CE/CEP2.2-2.0P2.2-2.0RAMRAM （2K2K） A10 A9 A8A10 A9 A8P2.5P2.5 做做 RAM RAM 片選線片選線 （0000H0000H07FFH07FFH）P2.2,P2.1,P2.0P2.2,P2.1,P2.0與與P0P0口口共同尋址共同尋址 2K2K字節(jié)字節(jié)存儲單元存儲單元地址范圍：地址范圍： XXXX0 0X XX X000

5、000 0000 0000 00000000 XX XX0 0X XX X111111 1111 1111 11111111 線選尋址線選尋址：用一條或幾條地址線對外尋址用一條或幾條地址線對外尋址 MCS-51MCS-51單片機單片機AD7-0AD7-0D7-0D7-0D7-0D7-0Q7-0Q7-0Q7-0Q7-0P2.7P2.7P2.5P2.5P2.6P2.6P0P0口口/CE/CE/CE/CE/CE/CEP2.2-2.0P2.2-2.0RAM RAM （2K2K） A10 A9 A8A10 A9 A8P2.7P2.7 做做輸出鎖存器輸出鎖存器的片選線的片選線 地址范圍：地址范圍：0 0X

6、XX XXXX XXX XXXX XXXXXXXX XXXXXXXXMCS-51MCS-51單片機單片機AD7-0AD7-0D7-0D7-0D7-0D7-0Q7-0Q7-0P2.6P2.6 做做輸入緩沖器輸入緩沖器的片選線的片選線 地址范圍：地址范圍：X X0 0XX XXXX XX XXXX XXXXXXXX XXXXXXXX鎖存器鎖存器緩沖器緩沖器( (例例: :7FFFH)7FFFH)( (例例: :0BFFFH)0BFFFH)P2.7P2.7P2.5P2.5P2.6P2.6/CE/CE/CE/CE/CE/CE常用譯碼器件：常用譯碼器件： 74LS13874LS138：3-83-8譯碼器

7、譯碼器 譯碼尋址譯碼尋址：用用地址線地址線加加譯碼器件譯碼器件對外尋址對外尋址 P0.7-P0.7-P0.0P0.074LS13874LS138Y0Y0A AB BC CG G G2A G2A G2BG2B0#0#1#1#2#2#7#7#+5V+5VMCSMCS-51-51Y1Y1Y2Y2Y7Y7/CE/CE74LS13974LS139：雙：雙2-42-4譯碼器譯碼器單片機本身資源不足以滿足應用需求的情況下單片機本身資源不足以滿足應用需求的情況下, ,必須借助外部器件對系統(tǒng)進行擴展必須借助外部器件對系統(tǒng)進行擴展主要介紹主要介紹: : 并口、并口、RAMRAM、ROMROM、鍵盤、鍵盤、LEDL

8、ED、DACDAC、ADC ADC 等等接口的擴展與應用接口的擴展與應用, ,其中涉及到其中涉及到 62646264、27642764、74LS37374LS373、74LS24474LS244、74LS24574LS245、81558155、 DAC0832 DAC0832 、ADC0809 ADC0809 等芯片。等芯片。第四、六章第四、六章 接口芯片與系統(tǒng)擴展接口芯片與系統(tǒng)擴展以以AT89C51/52AT89C51/52應用為例進行介紹應用為例進行介紹AT89C51/52 AT89C51/52 與與 MCS-51MCS-51系列的系列的8031/80328031/8032在在性能性能、引

9、腳引腳、指令指令等方面完全兼容等方面完全兼容, ,此此 外，內(nèi)部還集外，內(nèi)部還集成了成了4K/8K 4K/8K 的的Flash ROMFlash ROM。程序存儲器程序存儲器 EPROM EPROM 的擴展：的擴展：單片機單片機內(nèi)部沒有內(nèi)部沒有ROM,ROM,或雖有或雖有ROMROM但但容量太小容量太小時時, ,必必須擴展外部程序存儲器方能工作。最常用的須擴展外部程序存儲器方能工作。最常用的ROMROM器件是器件是EPROMEPROM。 如如: 2764: 2764(8K)(8K)/27128/27128(16K) (16K) /27256/27256(32K)(32K)/27040/2704

10、0(512K)(512K)一、一、存儲器的擴展存儲器的擴展(EPROM) P.110(EPROM) P.110VppVpp VccVccA12 A12 PGMPGMA7 A7 NCNCA6 A8A6 A8A5 A9A5 A9A4 A11 A4 A11 A3 A3 OEOEA2 A10A2 A10A1 A1 CECEA0 D7A0 D7D0 D6D0 D6D1 D5D1 D5D2 D4D2 D4GND D3GND D32764VppVpp VccVccA12 A12 PGMPGMA7 A7 A13A13A6 A8A6 A8A5 A9A5 A9A4 A11 A4 A11 A3 A3 OEOEA2

11、A10A2 A10A1 A1 CECEA0 D7A0 D7D0 D6D0 D6D1 D5D1 D5D2 D4D2 D4GND D3GND D327128VppVpp VccVccA12 A12 A14A14A7 A7 A13A13A6 A8A6 A8A5 A9A5 A9A4 A11 A4 A11 A3 A3 OEOEA2 A10A2 A10A1 A1 CECEA0 D7A0 D7D0 D6D0 D6D1 D5D1 D5D2 D4D2 D4GND D3GND D327256程序存儲器程序存儲器 2764 2764 的擴展：的擴展：單片機單片機EPROM 2764EPROM 2764鎖存器鎖存器7

12、4LS37374LS373P0.0-P0.7ALEPSENP2.0-P2.48D8QOEA8-A12A0-A7D0-D7GEAOECE5151單片機能提供單片機能提供1616條地址線，可擴展條地址線，可擴展64K64K字節(jié)的字節(jié)的ROMROM?？梢杂靡黄??？梢杂靡黄珽PROMEPROM，也可以用多片，也可以用多片EPROM EPROM ( (如書上如書上P188P188189189圖所示圖所示) )。P2.6P2.6P2.4P2.4P2.3P2.3P2.2P2.2P2.1P2.1P2.0P2.0P0.7P0.7P0.6P0.6P0.5P0.5P0.4P0.4P0.3P0.3P0.2P0.2P0

13、.1P0.1P2.7P2.7P2.5P2.5P0.0P0.0ALEALEVccVcc80318031PSENPSENEAEAVssVss+5V+5VA12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D7D D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0OEOED6D6CECEGNDGNDVffVff +5V+5V8D8D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1DG GOEOE8Q8Q7Q7Q6Q Q5Q5Q4Q4Q3Q3Q2Q2Q1Q1QVccVcc74LS74LS37337327642764其其8 8個重疊的地址范圍為如下：個重疊的地址范圍為如下：0000000000

14、000000000000000000000000000011111111111111111111111111，即，即0000H1FFFH0000H1FFFH；0010010000000000000000000000000000100111111111111111111111111111，即，即2000H3FFFH2000H3FFFH；0100100000000000000000000000000001001011111111111111111111111111，即，即4000H5FFFH4000H5FFFH；0110110000000000000000000000000001101111111

15、111111111111111111111，即，即6000H7FFFH6000H7FFFH；1001000000000000000000000000000010010011111111111111111111111111，即，即8000H9FFFH8000H9FFFH；1011010000000000000000000000000010110111111111111111111111111111，即，即A000HBFFFHA000HBFFFH；1101100000000000000000000000000011011011111111111111111111111111，即，即C000HDFF

16、FHC000HDFFFH；1111110000000000000000000000000011111111111111111111111111111111，即，即E000HFFFFHE000HFFFFH。圖6-11“MOVC A , A +DPTR” 的操作時序數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器 RAM RAM 的擴展：的擴展：有時需要擴展有時需要擴展外部數(shù)據(jù)存儲器外部數(shù)據(jù)存儲器RAMRAM方能工作方能工作( (如數(shù)如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)量較大，需要專設據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)量較大，需要專設 RAMRAM或或 Flash Flash RAM)RAM)。最常用的。最常用的 RAMRAM器件是器件是SRAMSRAM。如如:

17、6116:6116(2K)(2K)/6264/6264(8K)(8K)/62128/62128(16K)(16K)/ /628128(128K) 628128(128K) 一、一、存儲器的擴展存儲器的擴展(RAM)(RAM) P.190P.190A7 A7 VccVccA6 A8A6 A8A5 A9A5 A9A4 A4 WEWE A3 A3 OEOEA2 A10A2 A10A1 A1 CECEA0 D7A0 D7D0 D6D0 D6D1 D5D1 D5D2 D4D2 D4GND D3GND D36116VppVpp VccVccA12 A12 WEWEA7 A7 CE2CE2A6 A8A6 A

18、8A5 A9A5 A9A4 A11 A4 A11 A3 A3 OEOEA2 A10A2 A10A1 A1 CE1CE1A0 D7A0 D7D0 D6D0 D6D1 D5D1 D5D2 D4D2 D4GND D3GND D36264VppVpp VccVccA12 A12 WEWEA7 A7 A13A13A6 A8A6 A8A5 A9A5 A9A4 A11 A4 A11 A3 A3 OEOEA2 A10A2 A10A1 A1 CECEA0 D7A0 D7D0 D6D0 D6D1 D5D1 D5D2 D4D2 D4GND D3GND D362128 數(shù)據(jù)存儲器擴展與程序存儲器擴展基本相同，只是數(shù)據(jù)

19、存儲器控制信號一般有輸出允許信號OE和寫控制信號WE，分別與單片機的片外數(shù)據(jù)存儲器的讀控制信號RD和寫控制信號WR相連，其它信號線的連接與程序存儲器完全相同。 數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器 6264 6264 的擴展：的擴展：89C51單片機單片機SRAM6264鎖存器鎖存器74LS373P0.0-P0.7ALEP2.7P2.0-P2.48D8QOEA8-A12A0-A7D0-D7GEAOECE25151單片機能提供單片機能提供1616條地址線，可擴展條地址線，可擴展64K64K字節(jié)字節(jié)的的RAMRAM?？梢杂靡黄酒部梢杂枚嗥?。可以用一片芯片，也可以用多片RAMRAM（參見書上（參見書上P192

20、P192194194圖所示）。圖所示）。RDWRWECE1+5V圖6-13“MOVX A,DPTR” 的操作時序存儲器綜合擴展:數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的綜合擴展。數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的綜合擴展。同時擴展數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器：同時擴展數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器： 程序存儲器的讀操作有程序存儲器的讀操作有PSENPSEN信號控制，信號控制， 數(shù)據(jù)存儲器的讀和寫分別由數(shù)據(jù)存儲器的讀和寫分別由RDRD和和WRWR信號控制。信號控制。 不會造成操作上的混亂。不會造成操作上的混亂。圖6-18 擴展片外程序存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器的電路簡單I/O口擴展在單片機的在單片機的I/OI/O口線不夠用的情況下，可以借

21、助口線不夠用的情況下，可以借助外部器件對外部器件對I/OI/O口進行擴展?？少Y選用的器件很口進行擴展?？少Y選用的器件很多，方案也有多種。多，方案也有多種。簡單簡單I/OI/O擴展：（鎖存器擴展）擴展：（鎖存器擴展）二、二、并行接口的擴展并行接口的擴展( (簡單簡單I/O) P.119I/O) P.119CLRCLR VCC VCC 1Q 8Q 1Q 8Q 1D 8D 1D 8D 2D 7D 2D 7D 2Q 7Q 2Q 7Q 3Q 6Q 3Q 6Q 3D 6D 3D 6D 4D 5D 4D 5D 4Q 5Q 4Q 5Q GND GND CLKCLKOEOE VCC VCC 1Q 8Q 1Q 8

22、Q 1D 8D 1D 8D 2D 7D 2D 7D 2Q 7Q 2Q 7Q 3Q 6Q 3Q 6Q 3D 6D 3D 6D 4D 5D 4D 5D 4Q 5Q 4Q 5Q GND GND G GOEOE VCC VCC 1Q 8Q 1Q 8Q 1D 8D 1D 8D 2D 7D 2D 7D 2Q 7Q 2Q 7Q 3Q 6Q 3Q 6Q 3D 6D 3D 6D 4D 5D 4D 5D 4Q 5Q 4Q 5Q GND GND CLKCLK74LS27374LS37374LS374通常輸出需要鎖存，輸入需要緩沖。通常輸出需要鎖存，輸入需要緩沖。但并非一成不變但并非一成不變 通常通過數(shù)據(jù)緩沖器、鎖存

23、器來擴展簡單通常通過數(shù)據(jù)緩沖器、鎖存器來擴展簡單I/OI/O接口。接口。例例如：如：74LS37374LS373、74LS24474LS244、74LS27374LS273、74LS24574LS245等芯片都可以等芯片都可以作簡單作簡單I/OI/O擴展。擴展。實際上，只要具有輸入三態(tài)、輸出鎖存的實際上，只要具有輸入三態(tài)、輸出鎖存的電路，就可以用作電路，就可以用作I/OI/O口擴展?？跀U展。 下圖是利用下圖是利用74LS37374LS373和和74LS24474LS244擴展的簡單擴展的簡單I/OI/O口，其中口，其中74LS37374LS373擴展并行輸出口，擴展并行輸出口，74LS2447

24、4LS244擴展并行輸入口擴展并行輸入口。74LS37374LS373是一個帶輸出三態(tài)門的是一個帶輸出三態(tài)門的8 8位鎖存器，位鎖存器，8 8個輸入端個輸入端D0 D0 D7D7，8 8個輸出端個輸出端Q0 Q0 Q7Q7，G G為數(shù)據(jù)鎖存控制端，為數(shù)據(jù)鎖存控制端，G G為高為高電平，則把輸入端的數(shù)據(jù)鎖存于內(nèi)部的鎖存器，電平，則把輸入端的數(shù)據(jù)鎖存于內(nèi)部的鎖存器，/OE/OE為輸出為輸出允許端，低電平時把鎖存器中的內(nèi)容通過輸出端輸出。允許端，低電平時把鎖存器中的內(nèi)容通過輸出端輸出。74LS24474LS244是單向數(shù)據(jù)緩沖器，帶兩個控制端是單向數(shù)據(jù)緩沖器，帶兩個控制端1G1G和和2G 2G ，當

25、它，當它們?yōu)榈碗娖綍r，輸入端們?yōu)榈碗娖綍r，輸入端D0 D0 D7D7的數(shù)據(jù)輸出到的數(shù)據(jù)輸出到Q0 Q0 Q7Q7。 簡單簡單I/OI/O擴展：擴展：( (緩沖緩沖/ /驅(qū)動器擴展驅(qū)動器擴展) )P.120P.120單片機單片機鎖存器鎖存器74LS273P0.0-P0.7P2.0P2.1RDWRD0 D0 D7D7D0 D0 D7D7D0 D0 D7D7D0 D0 D7D7緩沖器緩沖器74LS2441111CLKCLKCE1CE1CE2CE2輸出輸出輸入輸入或門或門或門或門輸入指令：輸入指令： MOV DPTRMOV DPTR，#0200H#0200H MOVX A MOVX A， DPTRDP

26、TR輸出指令：輸出指令： MOV DPTRMOV DPTR，#0100H#0100H MOVX DPTR MOVX DPTR， A A 圖中，擴展的輸入口接了圖中，擴展的輸入口接了K0 K0 K7 8K7 8個開關(guān)，擴展的輸出個開關(guān)，擴展的輸出口接了口接了L0 L0 L7 8L7 8個發(fā)光二極管，如果要實現(xiàn)個發(fā)光二極管，如果要實現(xiàn)K0 K0 K7K7開關(guān)的開關(guān)的狀態(tài)通過狀態(tài)通過L0 L0 L7L7發(fā)光二極管顯示，則相應的發(fā)光二極管顯示，則相應的匯編程序匯編程序為：為：LOOPLOOP：MOV DPTRMOV DPTR，#0FEFFH#0FEFFH MOVX A MOVX A，DPTRDPTR

27、MOVX DPTR MOVX DPTR，A A SJMP LOOP SJMP LOOP如果用如果用C C語言編程，相應程序段為：語言編程，相應程序段為：#include #include /定義絕對地址訪問定義絕對地址訪問#define #define ucharuchar unsigned char unsigned char ucharuchar i; i;i=XBYTE0 xfeff;i=XBYTE0 xfeff;XBYTE0 xfeff=i;XBYTE0 xfeff=i; 顯示器接口擴展三、三、LEDLED顯示器的擴展顯示器的擴展( (結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)) P.225) P.225LEDLED數(shù)

28、碼管的數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：共陽與共陰共陽與共陰 單片機系統(tǒng)擴展單片機系統(tǒng)擴展LEDLED數(shù)碼管時數(shù)碼管時多用多用共陽共陽LEDLED: :共陽數(shù)碼管每個段筆畫是用低電平共陽數(shù)碼管每個段筆畫是用低電平( (“0 0”) )點亮的點亮的, ,要求驅(qū)動要求驅(qū)動功率很?。欢碴帞?shù)碼管段筆畫是用高電平功率很??；而共陰數(shù)碼管段筆畫是用高電平( (“0 0”) )點亮的，點亮的，要求驅(qū)動功率較大。要求驅(qū)動功率較大。 通常每個段筆畫要串一個數(shù)百歐姆的通常每個段筆畫要串一個數(shù)百歐姆的降壓電阻降壓電阻。公共公共陽陽極極h g f e d c b ah g f e d c b aa ab bc cd dg ge ef

29、 fh h公共公共陰陰極極h g f e d c b ah g f e d c b aa ab bc cd dg ge ef fh hh g f ah g f a高電平點亮高電平點亮低電平點亮低電平點亮接高電平接高電平接地接地三、三、LEDLED顯示器的擴展顯示器的擴展( (軟件譯碼軟件譯碼) )LEDLED數(shù)碼管的譯碼：數(shù)碼管的譯碼：軟件譯碼軟件譯碼軟件譯碼特點軟件譯碼特點: : 不用專用的譯碼不用專用的譯碼/ /驅(qū)動器件，驅(qū)動驅(qū)動器件，驅(qū)動功率較小功率較??；不增不增加加硬件的開銷；軟件硬件的開銷；軟件編程較復雜編程較復雜；字型；字型靈活靈活。共陽共陽LEDa ab bc cd dg ge ef fh hP1.0P1.0P1.1P1.1P1.2P1.2P1.3P1.3P1.4P1.4P1.5P1.5P1