q第六章單片機系統(tǒng)擴展

1、第六章 MCS51單片機系統(tǒng)擴展微機原理及應用1.擴展方法； 2.存儲器擴展3.I/O口擴展；4.鍵盤接口5.顯示接口； 6.D/A、A/D接口6.1總線擴展方法MCS51單片機通過總線的方式進行系統(tǒng)擴展?？偩€：連接系統(tǒng)中各個擴展部件的一組公共信號線。分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。6.1.1 總線的構(gòu)成1）數(shù)據(jù)總線：8位 P0.0P0.7：D0D72）地址總線：16位 P0.0P0.7, P2.0P2.7: A0A153）控制總線：3 PSEN， RD，WRMCS8051P0.0P0.7鎖存器ALEP2.0P2.7D0D7A0A7A8A15PSENRDWR總線擴展圖:鎖存器：74HC373

2、,8282,74HC573總線擴展實例：6.1.2地址編碼技術(shù)1）單片機給以總線方式擴展的接口芯片分配不同的地址，并以該地址訪問接口芯片。2）一般接口芯片有片選輸入端，當片選有效時，芯片的數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)總線連通，無效時則處于高阻態(tài)。即，芯片必須是三態(tài)的。3）單片機訪問時，一次只能訪問一個接口芯片，或一個地址的讀或?qū)憽?）線選法：用高位地址線直接作為接口芯片的片選信號。芯片 A15 A14 A13 A12 A11 A0 地址IC1: 0 1 1 X X X 0 1 1 0 0 0 6000H 0 1 1 1 1 1 7FFFHIC2: 1 0 1 X X X A000BFFFHIC3: 1 1 0

3、 X X X C000DFFFH8051IC1IC2IC3P2.7P2.6P2.52）譯碼法：用譯碼器對高位地址線進行譯碼后作為片選信號。譯碼器：2-4譯碼器： 74LS1393-8譯碼器： 74LS1384-16譯碼器：74LS1543種譯碼器實例：片選 A15 A14 A13 A12 A11 A0 地址 Y0 0 0 0 X X X 00001FFFHY1 0 0 1 X X X 20003FFFHY2 0 1 0 X X X 40005FFFH . Y7 1 1 1 X X X E000FFFFH6.1.3 擴展方法 接口芯片的數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)總線相連，地址線與地址總線或片選信號線相連，控制

4、線與控制總線相連。6.1.4 訪問方法（軟件）1）以PSEN作為控制線： 與片外ROM統(tǒng)一編址讀： MOVC A,A+DPTR MOVC A,A+PC2）以RD,WR作為控制線： 與片外RAM統(tǒng)一編址讀： MOVX A,DPTR MOVX A,Ri寫： MOVX DPTR,A MOVX Ri,A6.2 存儲器擴展程序存儲器： 0000HFFFFH, 64K（含內(nèi)部ROM）數(shù)據(jù)存儲器： 0000HFFFFH,64K（單獨）6.2.1程序存儲器型號1）ROM2）EPROM:電可編程只讀存儲器 2716: 16Kbit, 2Kbyte 2732: 32Kbit 2764: 64Kbit 27128:

5、 27256:64Kbyte引腳圖：3）EEPROM:電擦除電編程ROM 2817: 2Kbyte 2864: 64Kbit W27C512:64Kbyte 臺灣華邦 W27C4096:512Kbyte6.2.2 程序存儲器擴展實例：2732EPROM擴展圖6.2.3 數(shù)據(jù)存儲器型號采用靜態(tài)RAM(Static RAM)6116: 16Kbit6264: 64Kbit or 8Kbyte62256: 32Kbyte628128: 128Kbyte芯片引腳：6.2.4 外部RAM擴展：6.3 外部I/O口的擴展1）使用可編程I/O口 8255A:可編程并行接口 8155：可編程I/O，RAM，計

6、數(shù)器 8243: I/O擴展 8279: 可編程鍵盤/顯示接口 8251: 可編程通訊接口 8253:可編程定時計數(shù)器2）使用TTL芯片6.3.1 8155擴展接口1）資源 3個I/O口（PA,PB,PC），1個14位定時計數(shù)器，256字節(jié)RAM.2）引腳數(shù)據(jù)地址線：AD0AD7I/O口：PA0PA7, PB0PB7, PC0PC5定時器：TIMER IN, TIMER OUT控制線： CE- 片選信號 RD- 讀 WR- 寫 IO/M-訪問IO或存儲器 ALE- 地址鎖存 RESET- 復位3）8155工作原理I/O口端口選擇（IO/M=1） AD2 AD1 AD0 端口 0 0 0 命令/

7、狀態(tài)寄存器 0 0 1 PA口 0 1 0 PB口 0 1 1 PC口 1 0 0 計數(shù)器低8位 1 0 1 計數(shù)器高6位 RAM地址：IO/M=1 AD0AD7:地址， ALE鎖存命令字 D0: PA口方式 0-輸入，1-輸出 D1: PB口方式 0-輸入，1-輸出 D3D2: PC口方式 D4: PA口中斷允許 0-中斷禁止，1-允許 D5: PB口中斷允許 0-中斷禁止，1-允許 D7D6: 計數(shù)器操作 00-空操作 01-停止計數(shù) 10-計滿后停止計數(shù) 11-開始計數(shù)D7D6D5D4D3D2D1D0狀態(tài)字：INTR- 中斷請求INTE- 中斷允許BF- 緩沖器滿標志TIMER- 定時中

8、斷D7D6D5D4D3D2D1D0/TIMERINTEBBBFINTEBINTEAABFINTRA4）與單片機接口例1:將PA口的輸入從PB口輸出地址計算： A15A14A11A10A9A8A7.A2A1A0PA口: 0 1 0 0 1 PB口： 0 1 0 1 0 PC口： 0 1 0 1 1 命令： 0 1 0 0 0 因此：PA口：7F01H PB口： 7F02H PC口： 7F03H 命令口：7F00H命令字初始化 MOV DPTR,#7F00H MOV A, #02H MOVX DPTR, A讀PA,寫PB MOV DPTR,#7F01H MOVX A,DPTR MOV DPTR,#

9、7F02H MOVX DPTR,A例2: 將立即數(shù)41H寫入8155RAM的20H單元。計算地址： A15A14.A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 因此20H單元在系統(tǒng)中的地址：7E20H傳送 MOV A, #41H MOV DPTR,#7E20H MOVX DPTR,A6.3.2 8255A擴展接口 可擴展3個8位并行I/O口。1）引腳:40PIN數(shù)據(jù)線：D0D7地址線：A0A1片選線：CS控制線：RD, WRI/O口： PA0PA7,PB0PB7 PC0PC7復位：RESET電源：VCC,GND2）工作方式：方式0:基本輸入輸出方式1:選通輸

10、入輸出方式2:雙向傳送3）地址選擇 A1 A0 端口 0 0 PA口 0 1 PB口 1 0 PC口 1 1 控制寄存器4）控制寄存器 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0A組：D7:置方式標志=1D6D5: 方式選擇 00-方式0 01-方式1 10方式2D4:端口A I/O選擇 0-輸出 1-輸入D3:端口C(PC.4-PC.7) I/O選擇 0-輸出 1-輸入B組： D2:方式選擇 0-方式0 1-方式1 D1:端口B I/O選擇 0-輸出 1-輸入 D0:端口C(PC.0-PC.3) I/O選擇 0-輸出 1-輸入5）與單片機的接口PA口地址：FF7CHPB口地址：FF7DH

11、PC口地址：FF7EH控制器地址：FF7FH A15 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0PA: 1 0 1 1 1 1 1 0 0PB: 1 0 1 1 1 1 1 0 1PC: 1 0 1 1 1 1 1 1 0R: 1 0 1 1 1 1 1 1 1應用：將8255工作在方式0，A口作為輸入，B,C作為輸出。 MOV A,#90H MOV DPTR,#0FF7FH MOVX DPTR,A6.4 鍵盤接口1. 接口形式1）獨立式鍵盤: 每個鍵單獨地接I/O線。特點：接口簡單，但需較 多的I/O線。識別：電平變化OFFONOFF2）行列式鍵盤：每個鍵跨接在行線和列線上。特點：占用較

12、少的I/O線，編程較復雜P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.72.去抖動按鍵波形：軟件去抖動：延時10-20ms進行再次掃描。前抖動后3.例：用A記錄按鍵次數(shù)。流程圖：檢測按鍵去抖動A加1等待鍵釋放初始化P10=0?延時10msP10=0?A+P10=1?nynyny初始化P10=0?延時10msP10=0?A+P10=1?nynynyLOOP:WAIT: MOV A,#0LOOP: JB P1.0, LOOP LCALL DELAY JB P1.0, LOOP INC AWAIT: JNB P1.0, WAIT SJMP LOOP6.5 LED顯示接口1. LED顯

13、示器的引腳2.結(jié)構(gòu)（類型）：由8個發(fā)光二極管組成。共陰數(shù)碼管共陽數(shù)碼管AH:段選， COM: 位選3.顯示碼hgfedcba001111110000011001110001字符01239EF共陰共陽3FHC0H06HF9H5BHA4H4FHB0H6FH90H79H86H71H8EH4. 接口方式1）靜態(tài)顯示方式： 位選信號固定為高電平（共陽數(shù)碼管）或低電平（共陰數(shù)碼管），段選信號接I/O線。特點：接口簡單；容易編程；亮度較高； 需要較多的I/O線，功耗高。 8*n2）動態(tài)顯示方式 將所有數(shù)碼管的段選線并聯(lián)后連接I/O線，各數(shù)碼管的位選單獨連接到I/O線。原理：動態(tài)輪流顯示，輸出數(shù)碼管的顯示碼，

14、然后輸出位選信號，使得該數(shù)碼管位選有效（共陰數(shù)碼管為0，共陽數(shù)碼管為1），而其他數(shù)碼管無效；延時幾毫秒，關(guān)閉位選，顯示下一個數(shù)字。特點：較少的I/O線，8+n 編程較復雜，占用較多的CPU時間5. 接口實例：鍵盤：4*6行列鍵盤，共23鍵顯示：6 LED共陰數(shù)碼管，動態(tài)顯示芯片地址：U1(74LS273): 8D觸發(fā)器，OUTBIT:FE02HU2(74LS245):8總線收發(fā)器, KEYIN:FE00HU3(74LS74):雙D觸發(fā)器，CLK164:FE04HU4(74LS74): DAT164:FE06H鍵盤工作原理：行線：掃描輸入線，通過74LS245擴展， 地址為0FE00H列線：掃描

15、輸出線，通過74LS273擴展 地址為0FE02H顯示工作原理：位選：通過74LS273擴展 地址0FE02H段選：通過74LS164擴展 數(shù)據(jù)線和時鐘信號由74LS74鎖存，數(shù)據(jù)線地址0FE06H，時鐘地址為FE04H初始化關(guān)閉顯示取顯示碼送顯示碼送位選變量修改顯示結(jié)束RETr0=#LED,r1=6,r2=#20hLOOP:DJNZ R1, LOOP關(guān)閉位選移位傳送顯示子程序：功能： INEQU0FE00H ;鍵掃描輸入 OUTBITEQU0FE02H ;鍵LED掃描輸出 CLK164EQU0FE04H ;164時鐘地址 DAT164EQU0FE06H ;164數(shù)據(jù)地址 LEDBUF EQU

16、30H ;顯示緩沖區(qū)；ORG0000HLJMPSTART LEDMAP:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H, DB6DH,7DH,07H,7FH,6FH定義顯示碼;-DELAY:MOVR7,#0 ;延時子程序，入口：R6DLOOP:DJNZR7,DLOOP DJNZR6,DLOOP RET;-DisplayLED: ;顯示子程序 mov r0, #LEDBuf mov r1, #6 ; 共6個八段管 mov r2, #00100000b ; 從左邊開始顯示Loop: mov dptr, #OUTBIT mov a, #0 movx dptr, a ; 關(guān)所有八段管-送顯示碼 mov a

17、, r0 ; 取顯示碼 mov dptr,#LEDMAP movc a, a+dptr mov B, #8 ; 送164DLP: rlc a mov r3, a mov acc.0, c mov dptr, #DAT164 movx dptr, a ; 送1數(shù)據(jù)位 mov dptr, #CLK164 setb acc.0 movx dptr, a clr acc.0 movx dptr, a ; 送時鐘脈沖 mov a, r3 djnz B, DLP ; 循環(huán)8次-送位選信號 mov dptr, #OUTBIT mov a, r2 movx dptr, a ; 顯示一位八段管 mov r6,

18、#1 ; 延時 lcall Delay mov a, r2 ; 顯示下一位 rr a mov r2, a inc r0 djnz r1, Loop ; 顯示6次 ret主程序：START: MOV SP,#40H MOV LEDBUF,#0 MOV LEDBUF+1,#1 MOV LEDBUF+2,#2 MOV LEDBUF+3,#3 MOV LEDBUF+4,#4 MOV LEDBUF+5,#5NEXT: NOP LCALL DISPLAYLED SJMP NEXT6.6 A/D接口ADC0809: 8位，8通道，逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間100us1.引腳模擬量輸入： IN0-IN7

19、數(shù)字量輸出： 2-12-8（D0-D7）控制信號： START:啟動 ALE: 地址鎖存 OE: 輸出控制 ADD-AC:地址信號其他： EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束，REF:參考電壓 CLK:時鐘信號2. 輸入通道選擇CBA通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN73. 接口設(shè)計4. 通道地址計算通道 A15 A14A2 A1 A0 地址 IN0 0 1 0 0 0 7FF8H IN1 0 1 0 0 1 7FF9H IN7 0 1 1 1 1 7FFFH軟件： BUFEQU20HMAIN:MOVR1,#BUF MOVDPTR,#7FF8H MO

20、VR7,#08HLOOP:MOVX DPTR,A;啟動A/D MOVR6,#0AHDELAY:NOP NOP DJNZR6,DELAY ;延時 MOVX A,DPTR;讀取結(jié)果 MOVR1,A ；保存數(shù)據(jù) INCDPTR ；下一路 INCR1 DJNZR7,LOOP6.7 D/A轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標1）分辨率：最小輸出電壓與最大輸出電壓之比。如：8位A/D 1/255, 10位A/D 1/10232）建立時間3）輸出方式：電流，電壓4）輸入代碼：二進制，BCD，串行DAC08321.特點：8位分辨率，總線接口，單電源2.引腳：數(shù)據(jù)輸入：DI0DI7電流輸出：IOUT1,IOUT2 IOUT1+IOUT2=VREF/15K IOUT1 =VREF/15K*D/256控制：CS片選 WR1輸入寄存器寫 ILE輸入鎖存信號 WR2DAC寄存器寫 XFER數(shù)據(jù)傳送信號3.內(nèi)部結(jié)構(gòu) 4. 接口P2.75. 軟件設(shè)計 CS0832 EQU 7FF