單片機(jī)原理及應(yīng)用李建忠

單片機(jī)原理及應(yīng)用李建忠第1頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.1系統(tǒng)擴(kuò)展概述4.1.1最小應(yīng)用系統(tǒng)(a)8051/8751最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；(b)8031最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖4.1MCS–51單片機(jī)最小化系統(tǒng)第2頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.1.2單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的內(nèi)容與方法1．單片機(jī)的三總線結(jié)構(gòu)圖4.2MCS–51單片機(jī)的三總線結(jié)構(gòu)形式第3頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．系統(tǒng)擴(kuò)展的內(nèi)容與方法(1)系統(tǒng)的擴(kuò)展一般有以下幾方面的內(nèi)容：①外部程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。②外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。③輸入/輸出接口的擴(kuò)展。④管理功能器件的擴(kuò)展(如定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、鍵盤/顯示器、中斷優(yōu)先級(jí)編碼器等)。第4頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(2)系統(tǒng)擴(kuò)展的基本方法：一般來講，所有與計(jì)算機(jī)擴(kuò)展連接芯片的外部引腳線都可以歸屬為三總線結(jié)構(gòu)。擴(kuò)展連接的一般方法實(shí)際上是三總線對(duì)接。要保證單片機(jī)和擴(kuò)展芯片協(xié)調(diào)一致地工作，即要共同滿足其工作時(shí)序。第5頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.2常用擴(kuò)展器件簡(jiǎn)介表4.1常用的擴(kuò)展器件第6頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一表4.1常用的擴(kuò)展器件第7頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.2.18D鎖存器74LS373圖4.374LS373結(jié)構(gòu)示意圖

第8頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.474LS373用作地址鎖存器第9頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.2.274LS244和74LS245芯片圖4.574LS244內(nèi)部邏輯與引腳圖第10頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.674LS245內(nèi)部邏輯與引腳圖第11頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.7總線驅(qū)動(dòng)器的連接圖(a)?P2外接74LS244；(b)P0外接74LS245第12頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.2.33-8譯碼器74LS138圖4.874LS138引腳圖第13頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一表4.274LS138的譯碼邏輯關(guān)系第14頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展4.3.1存儲(chǔ)器擴(kuò)展概述1．MCS-51單片機(jī)的擴(kuò)展能力根據(jù)MCS-51單片機(jī)總線寬度(16位)，在片外可擴(kuò)展的存儲(chǔ)器最大容量為64KB，地址為0000H~FFFFH。因?yàn)镸CS-51單片機(jī)對(duì)片外程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作使用不同的指令和控制信號(hào)，所以允許兩者的地址空間重疊，故片外可擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分別為64KB。為了配置外圍設(shè)備而需要擴(kuò)展的I/O口與片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址，即占據(jù)相同的地址空間。因此，片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器連同I/O口一起總的擴(kuò)展容量是64KB。第15頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．?dāng)U展的一般方法存儲(chǔ)器除按讀寫特性不同區(qū)分為程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外，每種存儲(chǔ)器還有不同的種類。程序存儲(chǔ)器又可分為掩膜ROM、可編程ROM(PROM)、可擦除ROM(EPROM或EEPROM)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器又可分為靜態(tài)RAM和動(dòng)態(tài)RAM。因此，存儲(chǔ)器芯片有多種。即使是同一種類的存儲(chǔ)器芯片，容量的不同，其引腳數(shù)目也不同。盡管如此，存儲(chǔ)器芯片與單片機(jī)擴(kuò)展連接具有共同的規(guī)律。不論何種存儲(chǔ)器芯片，其引腳都呈三總線結(jié)構(gòu)，與單片機(jī)連接都是三總線對(duì)接。另外，電源線應(yīng)接對(duì)應(yīng)的電源線上。第16頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一存儲(chǔ)器芯片的控制線：對(duì)于程序存儲(chǔ)器，一般來說，具有讀操作控制線(OE)，它與單片機(jī)的PSEN信號(hào)線相連。除此之外，對(duì)于EPROM芯片還有編程脈沖輸入線(PRG)、編程狀態(tài)線(READY/BUSY)。PRG應(yīng)與單片機(jī)在編程方式下的編程脈沖輸出線相接；READY/BUSY在單片機(jī)查詢輸入/輸出方式下，與一根I/O口線相接；在單片機(jī)中斷工作方式下，與一個(gè)外部中斷信號(hào)輸入線相接。存儲(chǔ)器芯片的數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)線的數(shù)目由芯片的字長(zhǎng)決定。1位字長(zhǎng)的芯片數(shù)據(jù)線有一根；4位字長(zhǎng)的芯片數(shù)據(jù)線有4根；8位字長(zhǎng)的芯片數(shù)據(jù)線有8根；存儲(chǔ)器芯片的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線(P0.0~P0.7)按由低位到高位的順序順次相接。第17頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一存儲(chǔ)器芯片的地址線：地址線的數(shù)目由芯片的容量決定。容量(Q)與地址線數(shù)目(N)滿足關(guān)系式：Q=2N。存儲(chǔ)器芯片的地址線與單片機(jī)的地址總線(A0~A15)按由低位到高位的順序順次相接。一般來說，存儲(chǔ)器芯片的地址線數(shù)目總是少于單片機(jī)地址總線的數(shù)目，如此相接后，單片機(jī)的高位地址線總有剩余。剩余地址線一般作為譯碼線，譯碼輸出與存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)線相接。存儲(chǔ)器芯片有一根或幾根片選信號(hào)線。對(duì)存儲(chǔ)器芯片訪問時(shí)，片選信號(hào)必須有效，即選中存儲(chǔ)器芯片。片選信號(hào)線與單片機(jī)系統(tǒng)的譯碼輸出相接后，就決定了存儲(chǔ)器芯片的地址范圍。因此，單片機(jī)的剩余高位地址線的譯碼及譯碼輸出與存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)線的連接，是存儲(chǔ)器擴(kuò)展連接的關(guān)鍵問題。第18頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(1)部分譯碼：所謂部分譯碼就是存儲(chǔ)器芯片的地址線與單片機(jī)系統(tǒng)的地址線順次相接后，剩余的高位地址線僅用一部分參加譯碼。參加譯碼的地址線對(duì)于選中某一存儲(chǔ)器芯片有一個(gè)確定的狀態(tài)，而與不參加譯碼的地址線無關(guān)。也可以說，只要參加譯碼的地址線處于對(duì)某一存儲(chǔ)器芯片的選中狀態(tài)，不參加譯碼的地址線的任意狀態(tài)都可以選中該芯片。正因如此，部分譯碼使存儲(chǔ)器芯片的地址空間有重疊，造成系統(tǒng)存儲(chǔ)器空間的浪費(fèi)。第19頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.9地址譯碼關(guān)系圖第20頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.9中與存儲(chǔ)器芯片連接的低11位地址線的地址變化范圍為全"0"~全"1"。參加譯碼的4根地址線的狀態(tài)是唯一確定的。不參加譯碼的A15位地址線有兩種狀態(tài)都可以選中該存儲(chǔ)器芯片。當(dāng)A15=0時(shí)，占用的地址是0010000000000000~0010011111111111，即2000H~2FFFH。當(dāng)A15=1時(shí)，占用的地址是1010000000000000~1010011111111111，即A000H~AFFFH。同理，若有N條高位地址線不參加譯碼，則有2N個(gè)重疊的地址范圍。重疊的地址范圍中真正能存儲(chǔ)信息的只有一個(gè)，其余僅是占據(jù)，因而會(huì)造成浪費(fèi)。這是部分譯碼的缺點(diǎn)。它的優(yōu)點(diǎn)是譯碼電路簡(jiǎn)單。第21頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(2)全譯碼：所謂全譯碼就是存儲(chǔ)器芯片的地址線與單片機(jī)系統(tǒng)的地址線順次相接后，剩余的高位地址線全部參加譯碼。這種譯碼方法存儲(chǔ)器芯片的地址空間是唯一確定的，但譯碼電路相對(duì)復(fù)雜。這兩種譯碼方法在單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)中都有應(yīng)用。在擴(kuò)展存儲(chǔ)器(包括I/O口)容量不大的情況下，選擇部分譯碼，譯碼電路簡(jiǎn)單，可降低成本。第22頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

3．?dāng)U展存儲(chǔ)器所需芯片數(shù)目的確定若所選存儲(chǔ)器芯片字長(zhǎng)與單片機(jī)字長(zhǎng)一致，則只需擴(kuò)展容量。所需芯片數(shù)目按下式確定：若所選存儲(chǔ)器芯片字長(zhǎng)與單片機(jī)字長(zhǎng)不一致，則不僅需擴(kuò)展容量，還需字?jǐn)U展。所需芯片數(shù)目按下式確定：第23頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.3.2程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展1．EPROM芯片圖4.10常用EPROM芯片的引腳圖第24頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展舉例1)不用片外譯碼器的單片程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展

例1試用EPROM2764構(gòu)成8031的最小系統(tǒng)。2764是8K×8位程序存儲(chǔ)器，芯片的地址引腳線有13條，順次和單片機(jī)的地址線A0~A12相接。由于不采用地址譯碼器，所以高3位地址線A13、A14、A15不接，故有23=8個(gè)重疊的8KB地址空間。因只用一片2764，其片選信號(hào)CE可直接接地(常有效)。其連接電路如圖4.11所示。第25頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.112764與8031的擴(kuò)展連接圖第26頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.11所示連接電路的8個(gè)重疊的地址范圍為0000000000000000~0001111111111111，即0000H~1FFFH；0010000000000000~0011111111111111，即2000H~3FFFH；0100000000000000~0101111111111111，即4000H~5FFFH；0110000000000000~0111111111111111，即6000H~7FFFH；1000000000000000~1001111111111111，即8000H~9FFFH；1010000000000000~1011111111111111，即A000H~BFFFH；1100000000000000~1101111111111111，即C000H~DFFFH；1110000000000000~1111111111111111，即E000H~FFFFH。第27頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2)采用線選法的多片程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展例2使用兩片2764擴(kuò)展16KB的程序存儲(chǔ)器，采用線選法選中芯片。擴(kuò)展連接圖如圖4.12所示。以P2.7作為片選，當(dāng)P2.7=0時(shí)，選中2764(1)；當(dāng)P2.7=1時(shí)，選中2764(2)。因兩根線(A13、A14)未用，故兩個(gè)芯片各有22=4個(gè)重疊的地址空間。它們分別為第28頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.12用兩片2764EPROM的擴(kuò)展連接圖第29頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一左片：00000000000000000~0001111111111111，即0000H~1FFFH；00100000000000000~0011111111111111，即2000H~3FFFH；01000000000000000~0101111111111111，即4000H~5FFFH；01100000000000000~0111111111111111，即6000H~7FFFH；右片：10000000000000000~1001111111111111，即8000H~9FFFH；10100000000000000~1011111111111111，即A000H~BFFFH；11000000000000000~1101111111111111，即C000H~DFFFH；11100000000000000~1111111111111111，即E000H~FFFFH。第30頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3)采用地址譯碼器的多片程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展例3要求用2764芯片擴(kuò)展8031的片外程序存儲(chǔ)器，分配的地址范圍為0000H~3FFFH。本例要求的地址空間是唯一確定的，所以要采用全譯碼方法。由分配的地址范圍知：擴(kuò)展的容量為3FFFH-0000H+1=4000H=4KB，2764為8K×8位，故需要兩片。第1片的地址范圍應(yīng)為0000H~1FFFH；第2片的地址范圍應(yīng)為2000H~3FFFH。由地址范圍確定譯碼器的連接。為此畫出譯碼關(guān)系圖如下：第31頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.13全譯碼、兩片2764EPROM的擴(kuò)展連接圖第32頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.3.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展1．?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片圖4.14常用靜態(tài)RAM芯片的引腳圖第33頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.15iRAM芯片的引腳圖第34頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展舉例例4采用2114芯片在8031片外擴(kuò)展1KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。圖4.16用兩片2114EPROM的擴(kuò)展連接圖第35頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.3.4兼有片外程序存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展舉例例5采用2764和6264芯片在8031片外分別擴(kuò)展24KB程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。擴(kuò)展連接電路如圖4.17所示。從圖中可以看出，各有一片2764和一片6264的片選端并接在一根譯碼輸出線上。即有2764和6264芯片相同的地址單元將會(huì)同時(shí)選通，這不會(huì)發(fā)生地址沖突，因?yàn)閮煞N芯片的控制信號(hào)是不一樣的。請(qǐng)讀者自己分析兩種存儲(chǔ)器及各芯片的地址范圍。第36頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.17兼有片外ROM，又有片外RAM的擴(kuò)展連接圖第37頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.4I/O擴(kuò)展4.4.1I/O口擴(kuò)展概述1．MCS-51單片機(jī)I/O口擴(kuò)展性能單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的I/O口擴(kuò)展方法與單片機(jī)的I/O口擴(kuò)展性能有關(guān)。(1)在MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,擴(kuò)展的I/O口采取與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相同的尋址方法。所有擴(kuò)展的I/O口或通過擴(kuò)展I/O口連接的外圍設(shè)備均與片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址。任何一個(gè)擴(kuò)展I/O口，根據(jù)地址線的選擇方式不同，占用一個(gè)片外RAM地址，而與外部程序存儲(chǔ)器無關(guān)。第38頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(2)利用串行口的移位寄存器工作方式(方式0)，也可擴(kuò)展I/O口，這時(shí)所擴(kuò)展的I/O口不占用片外RAM地址。(3)擴(kuò)展I/O口的硬件相依性。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，I/O口的擴(kuò)展不是目的，而是為外部通道及設(shè)備提供一個(gè)輸入、輸出通道。因此，I/O口的擴(kuò)展總是為了實(shí)現(xiàn)某一測(cè)控及管理功能而進(jìn)行的。例如連接鍵盤、顯示器、驅(qū)動(dòng)開關(guān)控制、開關(guān)量監(jiān)測(cè)等。這樣，在I/O口擴(kuò)展時(shí)，必須考慮與之相連的外部硬件電路特性，如驅(qū)動(dòng)功率、電平、干擾抑制及隔離等。(4)擴(kuò)展I/O口的軟件相依性。根據(jù)選用不同的I/O口擴(kuò)展芯片或外部設(shè)備時(shí)，擴(kuò)展I/O口的操作方式不同，因而應(yīng)用程序應(yīng)有不同，如入口地址、初始化狀態(tài)設(shè)置、工作方式選擇等。第39頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．I/O口擴(kuò)展用芯片MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中I/O口擴(kuò)展用芯片主要有通用I/O口芯片和TTL、CMOS鎖存器、緩沖器電路芯片兩大類。通用I/O口芯片選用Intel公司的芯片，其接口最為簡(jiǎn)捷可靠，如8255、8155等。采用TTL或CMOS鎖存器、三態(tài)門電路作為I/O擴(kuò)展芯片，也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中經(jīng)常采用的方法。這些I/O口擴(kuò)展用芯片具有體積小、成本低、配置靈活的特點(diǎn)。一般在擴(kuò)展8位輸入或輸出口時(shí)十分方便?？梢宰鳛镮/O擴(kuò)展的TTL芯片有74LS373、74LS277、74LS244、74LS273、74LS367等。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)芯片特點(diǎn)及輸入、輸出量的特征，應(yīng)選擇合適的擴(kuò)展芯片。第40頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3．I/O口擴(kuò)展方法根據(jù)擴(kuò)展并行I/O口時(shí)數(shù)據(jù)線的連接方式，I/O口擴(kuò)展可分為總線擴(kuò)展方法、串行口擴(kuò)展方法和I/O口擴(kuò)展方法。(1)總線擴(kuò)展方法。擴(kuò)展的并行I/O芯片，其并行數(shù)據(jù)輸入線取自MCS-51單片機(jī)的P0口。這種擴(kuò)展方法只分時(shí)占用P0口，并不影響P0口與其它擴(kuò)展芯片的連接操作，不會(huì)造成單片機(jī)硬件的額外開銷。因此，在MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的I/O擴(kuò)展中廣泛采用這種擴(kuò)展方法。第41頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(2)串行口擴(kuò)展方法。這是MCS-51單片機(jī)串行口在方式0工作狀態(tài)下所提供的I/O口擴(kuò)展功能。串行口方式0為移位寄存器工作方式，因此接上串入并出的移位寄存器可以擴(kuò)展并行輸出口，而接上并入串出的移位寄存器則可擴(kuò)展并行輸入口。這種擴(kuò)展方法只占用串行口，而且通過移位寄存器的級(jí)聯(lián)方法可以擴(kuò)展多數(shù)量的并行I/O口。對(duì)于不使用串行口的應(yīng)用系統(tǒng)，可使用這種方法。但由于數(shù)據(jù)的輸入輸出采用串行移位的方法，傳輸速度較慢。第42頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(3)通過單片機(jī)片內(nèi)I/O口的擴(kuò)展方法。這種擴(kuò)展方法的特征是擴(kuò)展芯片的輸入輸出數(shù)據(jù)線不通過P0口，而是通過其它片內(nèi)I/O口。即擴(kuò)展片外I/O口的同時(shí)也占用片內(nèi)I/O口，所以使用較少，但在MCS-51單片機(jī)擴(kuò)展8243時(shí)，為了模擬8243的操作時(shí)序，不得不使用這種方法。第43頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.4.28255可編程并行I/O口擴(kuò)展1．芯片引腳及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖4.188255A芯片的引腳圖第44頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.198255A芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖第45頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一表4.38255芯片的引腳信號(hào)說明第46頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一續(xù)表

第47頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(1)數(shù)據(jù)總線緩沖器：是一個(gè)8位的雙向三態(tài)驅(qū)動(dòng)器，用于與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連。(2)讀/寫控制邏輯：根據(jù)單片機(jī)的地址信息(A1、A0)與控制信息(RD、WR、RESET)，控制片內(nèi)數(shù)據(jù)、CPU控制字、外設(shè)狀態(tài)信息的傳送。(3)控制電路：根據(jù)CPU送來的控制字使所管I/O口按一定方式工作。對(duì)C口甚至可按位實(shí)現(xiàn)"置位"或"復(fù)位"?？刂齐娐贩譃閮山M：A組控制電路控制A口及C口的高4位(PC7~PC4)，B組控制電路控制B口及C口的低4位(PC3~PC0)。(4)三個(gè)并行I/O端口：A口可編程為8位輸入，或8位輸出，或雙向傳送；B口可編程為8位輸入，或8位輸出，但不能雙向傳送；C口分為兩個(gè)4位口，用于輸入或輸出，也可用作A口、B口的狀態(tài)控制信號(hào)。第48頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．8255的操作方式1)讀/寫控制邏輯操作選擇表4.48255的口操作狀態(tài)第49頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2)8255的三種工作方式方式0(基本輸入/輸出方式)：這種工作方式不需要任何選通信號(hào)。A口、B口及C口的兩個(gè)4位口中任何一個(gè)端口都可以由程序設(shè)定為輸入或輸出。作為輸出口時(shí)，輸出數(shù)據(jù)被鎖存；作為輸入口時(shí)，輸入數(shù)據(jù)不鎖存。方式1(選通輸入/輸出方式)：在這種工作方式下，A、B、C三個(gè)口分為兩組。A組包括A口和C口的高4位，A口可由編程設(shè)定為輸入口或輸出口，C口的高4位則用來作為A口輸入/輸出操作的控制和同步信號(hào)；B組包括B口和C口的低4位，B口可由編程設(shè)定為輸入口或輸出口，C口的低4位則用來作為B口輸入/輸出操作的控制和同步信號(hào)。A口和B口的輸入數(shù)據(jù)或輸出數(shù)據(jù)都被鎖存。方式1下的邏輯組態(tài)關(guān)系如圖4.20所示。第50頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.208255方式1邏輯組態(tài)關(guān)系圖第51頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第52頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3)8255A的編程控制字圖4.228255A控制字的格式與定義(a)方式選擇控制字；(b)C口置位/復(fù)位控制字第53頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.238255的擴(kuò)展連接圖3．8031與8255的接口方法第54頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一例6試對(duì)圖4.23中的8255A編程，使其各口工作于方式0，A口作輸入，B口作輸出，C口高4位作輸出，C口的低4位作輸入。由方式選擇控制字的格式與定義可確定出滿足要求的方式控制字應(yīng)為91H(10010001B)。對(duì)8255A編寫程序?qū)?1H寫入它的控制寄存器，初始化程序?yàn)镸OVDPTR，#FF7FH；DPTR作地址指針，指向控制口MOVA，91HMOVX@DPTR，A因?yàn)閳D4.23擴(kuò)展電路未使用高位地址線，所以端口地址也可使用8位。第55頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一例7試按圖4.23擴(kuò)展電路，寫出自8255A的B口輸出單片機(jī)中R7內(nèi)容與自8255的A口輸入數(shù)據(jù)到單片機(jī)R3的程序。使用8位地址，8255A的A、B、C口及控制口地址分別為7CH、7DH、7EH、7FH。則實(shí)現(xiàn)所要求功能的程序?yàn)镸OVR0，#7FH ；R0作地址指針，指向控制口MOVA，#91HMOVX@R0，A ；方式控制字送控制寄存器MOVR0，#7DH ；R0指向B口MOVA，R7 ；MOVX@R0，A ；R7的內(nèi)容輸出到B口DECR0 ；使R0指向A口MOVXA，@R0 ；從A口輸入數(shù)據(jù)到累加器AMOVR3，A ；把輸入數(shù)據(jù)送存到R3中第56頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.4.38155可編程并行I/O口擴(kuò)展8155芯片含有256×8位靜態(tài)RAM，兩個(gè)可編程的8位I/O口，一個(gè)可編程的6位I/O口，一個(gè)可編程的14位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。8155芯片具有地址鎖存功能，與MCS-51單片機(jī)接口簡(jiǎn)單，是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛使用的芯片。1．8155的結(jié)構(gòu)與引腳8155的邏輯結(jié)構(gòu)如圖4.24(a)所示，引腳分布如圖4.24(b)所示。第57頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.248155邏輯結(jié)構(gòu)及引腳(a)8155邏輯結(jié)構(gòu)；(b)8155芯片引腳圖第58頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

2．8155的RAM和I/O口編址8155在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是按外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址的，地址為16位，其高8位地址由片選線--CE提供，低8位地址為片內(nèi)地址。當(dāng)IO/M=0時(shí)，對(duì)RAM進(jìn)行讀/寫，RAM低8位地址為00H~FFH；當(dāng)IO/-M=1時(shí)，對(duì)I/O口進(jìn)行讀/寫，I/O口及定時(shí)器由AD0~AD3進(jìn)行尋址。其編址如表4.5所示。第59頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一表4.58155內(nèi)部端口編址AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0端口×××××000命令狀態(tài)寄存器(命令/狀態(tài)口)×××××001PA口×××××010PB口×××××011PC口×××××100定時(shí)器低8位×××××101定時(shí)器高8位第60頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3．8155的工作方式與基本操作8155的A口、B口可工作于基本I/O方式或選通方式，C口可作為輸入/輸出口線，也可以作為A口、B口選通方式工作時(shí)的狀態(tài)控制信號(hào)線。工作方式選擇是通過對(duì)8155內(nèi)部命令寄存器(命令口)設(shè)定控制字來實(shí)現(xiàn)的。三個(gè)口可組合工作于四種方式下。命令字的格式及定義如圖4.25所示。第61頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.258155命令控制寄存器格式第62頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.268155選通方式信號(hào)邏輯組態(tài)第63頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.278155狀態(tài)寄存器格式第64頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4．8155內(nèi)部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器圖4.288155定時(shí)器寄存器格式第65頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.298155定時(shí)器方式及輸出波形第66頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5．8155與單片機(jī)的擴(kuò)展連接圖4.30用8155的擴(kuò)展連接第67頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一在圖中連接狀態(tài)下，8155所占的地址為RAM地址范圍：7E00H~7EFFHI/O端口地址：命令/狀態(tài)口 7F00H PA口 7F01H PB口 7F02H PC口 7F03H 定時(shí)器低字節(jié) 7F04H 定時(shí)器高字節(jié) 7F05H第68頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一例8使8155用作I/O口和定時(shí)器工作方式，A口定義為基本輸入方式，B口為基本輸出方式，定時(shí)器為方波發(fā)生器，對(duì)輸入脈沖進(jìn)行24分頻(8155中定時(shí)器最高計(jì)數(shù)頻率為4MHz)，則相應(yīng)的程序如下：MOVDPTR，#7F04H ；DPTR指向定時(shí)器低字節(jié)MOVA，#18H ；計(jì)數(shù)器常數(shù)0018H=24MOVX@DPTR，A ；計(jì)數(shù)常數(shù)低8位裝入計(jì)數(shù)器低字節(jié)INCDPTR ；使DPTR指向定時(shí)器高字節(jié)MOVA，#40H(01000000B) ；置定時(shí)器方式為連續(xù)方波輸出MOVX@DPTR，A ；裝計(jì)數(shù)器高字節(jié)值MOVXDPTR，#7F00H ；使DPTR指向命令/狀態(tài)口MOVA，C2H(11000010B)MOVX@DPTR，A ；向命令/狀態(tài)口送方式控制字，并啟動(dòng)定時(shí)器第69頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.4.4用TTL芯片擴(kuò)展簡(jiǎn)單的I/O接口在MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，采用TTL或CMOS鎖存器、三態(tài)門芯片，通過P0口可以擴(kuò)展各種類型的簡(jiǎn)單輸入/輸出口。P0口是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線口，通過P0口擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口只能分時(shí)使用，故輸出時(shí)接口應(yīng)有鎖存功能；輸入時(shí)，視數(shù)據(jù)是常態(tài)還是暫態(tài)的不同，接口應(yīng)能三態(tài)緩沖，或鎖存選通。不論是鎖存器，還是三態(tài)門芯片，都只具有數(shù)據(jù)線和鎖存允許及輸出允許控制線，而無地址線和片選信號(hào)線。而擴(kuò)展一個(gè)I/O口，相當(dāng)于一個(gè)片外存儲(chǔ)單元。CPU對(duì)I/O口的訪問，要以確定的地址，用MOVX指令來進(jìn)行。第70頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1．用鎖存器擴(kuò)展輸出口圖4.31用74LS377擴(kuò)展輸出口第71頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一74LS377是帶有輸出允許控制端的8D鎖存器，有8個(gè)輸入端(1D~8D)，8個(gè)輸出端(1Q~8Q)，1個(gè)時(shí)鐘控制端CLK，1個(gè)鎖存允許端E。當(dāng)E=0時(shí)，CLK的上升沿將8位D輸入端的數(shù)據(jù)打入鎖存器，這時(shí)鎖存器將保持D端輸入的8位數(shù)據(jù)。在圖中CLK與WR相連，作為寫(輸出)控制端；E與單片機(jī)的地址選擇線P2.7相連，作為尋址端。如此連接的輸出口地址是P2.7=0的任何16位地址。7FFFH可作為該口地址。對(duì)該口的輸出操作如下：MOVDPTR，#7FFFH ；使DPTR指向74LS377輸出口MOVA，#data ；輸出的數(shù)據(jù)要通過累加器A傳送MOVX@DPTR，A ；向74LS377擴(kuò)展口輸出數(shù)據(jù)第72頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．用鎖存器擴(kuò)展輸入口圖4.32用74LS373擴(kuò)展輸入口第73頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一中斷系統(tǒng)初始化程序：PINT：SETBIT0；外部中斷0選擇為下降沿觸發(fā)方式SETBEA；開系統(tǒng)中斷MOVR0，#50H；R0作地址指針，指向數(shù)據(jù)區(qū)首址SETBEX0；外部中斷0中斷允許

中斷服務(wù)程序：ORG0003HPINT0：AJMPINT0INT0：MOVDPTR，#0BFFFH；使DPTR指向74LS373擴(kuò)展輸入口 MOVXA，@DPTR；從74LS373擴(kuò)展輸入口輸入數(shù)據(jù) MOV@R0，A；輸入數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)區(qū) INCR0 RETI…第74頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3．用三態(tài)門擴(kuò)展輸入口圖4.33用74LS244擴(kuò)展輸入口第75頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4．?dāng)U展多個(gè)輸入、輸出口舉例圖4.34擴(kuò)展多個(gè)輸入口和輸出口的連接第76頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.4.5用串行口擴(kuò)展并行I/O口MCS-51單片機(jī)的串行口在方式0(移位寄存器方式)下，使用移位寄存器芯片可以擴(kuò)展一個(gè)或多個(gè)并行I/O口。擴(kuò)展并行輸入口時(shí)，可用并入串出移位寄存器芯片，如CMOS芯片4014和74LS165芯片。第77頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.358并行輸入/串行輸出移位寄存器芯片的引腳圖(a)4014；(b)74LS165第78頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖4.368串行輸入/并行輸出移位寄存器芯片的引腳圖(a)4094；(b)74LS164第79頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1．用串行口擴(kuò)展并行輸入口圖4.37串行口擴(kuò)展并行輸入口連接第80頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日