《單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》課件1第5章

第5章單片機(jī)片外存儲(chǔ)擴(kuò)展技術(shù)

5.1單片機(jī)對(duì)外提供的三組總線5.2常用存儲(chǔ)器擴(kuò)展芯片5.3程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展5.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展5.5地址譯碼電路5.6I/O端口擴(kuò)展5.7小結(jié)習(xí)題與思考題5.1單片機(jī)對(duì)外提供的三組總線在實(shí)現(xiàn)片外擴(kuò)展的方案中，P0口作地址線/數(shù)據(jù)線合用，這種用法稱為分時(shí)復(fù)用。在有的時(shí)鐘周期內(nèi)P0口輸出地址信號(hào)；在有的時(shí)鐘周期內(nèi)P0口輸入或輸出數(shù)據(jù)信號(hào)。分時(shí)復(fù)用的優(yōu)點(diǎn)在于減少引腳，縮小芯片體積。P1口僅作數(shù)據(jù)線用。P2口作高8位地址線/數(shù)據(jù)線用。P3口要么作數(shù)據(jù)線，要么作第二功能信號(hào)線，但在一個(gè)系統(tǒng)中只作一個(gè)用途。單片機(jī)對(duì)外提供的三組總線如圖5-1所示。圖5-1單片機(jī)的三組總線5.2常用存儲(chǔ)器擴(kuò)展芯片5.2.1地址鎖存器常用的地址鎖存器有74LS273、74LS373、Intel8282、Intel8283等，無(wú)論哪種鎖存器芯片，內(nèi)部結(jié)構(gòu)都由觸發(fā)器和三態(tài)門組成。圖5-2畫出了Intel8282的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、真值表及控制線接法。圖5-2Intel8282

74LS273、373、377等具有與8282相似的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部都有8個(gè)觸發(fā)器用于存儲(chǔ)8位地址信號(hào)，有8條信號(hào)輸入線和8條信號(hào)輸出線，選通輸入和輸出允許各有1條，使用方法相同。圖5-3給出了三個(gè)芯片的引腳和真值表，還標(biāo)出了在單片機(jī)系統(tǒng)中的參考接法。圖5-3鎖存器74LS273、373、3775.2.2存儲(chǔ)器芯片片外存儲(chǔ)器使用較多的有EPROM、EEPROM、FlashROM和SRAM，較少使用DRAM。常見(jiàn)的EPROM芯片有Intel27系列：2716(2K×8)、2732(4K×8)、2764(8K×8)、27128(16K×8)、27256(32K×8)、27512(64K×8)。存儲(chǔ)芯片引腳見(jiàn)圖5-4。常見(jiàn)的EEPROM芯片是Intel28系列：2816(2K×8)、2817(2K×8)、2864(8K×8)。存儲(chǔ)芯片引腳見(jiàn)圖5-5。圖5-427系列EPROM芯片圖5-528系列EERPOM芯片

FlashROM芯片基本存儲(chǔ)電路見(jiàn)圖5-6。圖5-6FlashROM芯片基本存儲(chǔ)電路常見(jiàn)的SRAM芯片是Intel61系列：6116(2K×8)、6264(8K×8)、62256(32K×8)、628128(128K×8)。SRAM存儲(chǔ)芯片引腳見(jiàn)圖5-7(a)。在使用DRAM時(shí)，多用Intel21系列：2164(8K×8)、2186/2187(8K×8)。DRAM存儲(chǔ)芯片引腳見(jiàn)圖5-7(b)。圖5-761系列SRAM和21系列DRAM芯片(a)SRAM芯片；(b)DRAM芯片

1)?EPROM

EPROM的中文名稱是光可擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器。它是20世紀(jì)70年代開(kāi)發(fā)的存儲(chǔ)芯片，適于科研工作中使用，具有集成度高、可由用戶改寫、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。從結(jié)構(gòu)上看，EPROM由N型襯底、P+區(qū)(兩個(gè))、浮空多晶硅柵組成，基本電路如圖5-8所示。二進(jìn)制數(shù)的存放規(guī)則是：浮空柵上無(wú)電荷為1，有電荷為0。廠家在出廠時(shí)，浮空柵上全無(wú)電荷，表示全為1。用戶在使用前，只要在需要寫“0”的單元內(nèi)寫入“0”，就能完成二進(jìn)制代碼的寫入。寫入“0”的方法是在漏源兩極間加25V編程電壓和脈寬50ms的編程脈沖，硅柵上將充上電荷呈現(xiàn)“0”狀態(tài)。不寫的那些基本電路不加編程電壓，保持“1”不變。圖5-8EPROM基本電路已經(jīng)寫好二進(jìn)制代碼的EPROM能夠?qū)懞玫亩M(jìn)制代碼清除，這一過(guò)程稱為擦除。EPROM的擦除需脫機(jī)進(jìn)行。擦除方法是用紫外線照射芯片上方的一個(gè)石英玻璃窗口，讓硅柵電荷變成光電流泄漏，芯片又可以回到原始狀態(tài)重寫。如果用功率為12000μw/cm2的2537A紫外線燈直射2716芯片，擦除時(shí)間約為20分鐘；在強(qiáng)烈陽(yáng)光下約需一個(gè)星期；在陽(yáng)光或熒光燈下約需3年。通常在窗口處貼不透光保護(hù)膜防止泄漏。常用EPROM芯片的主要技術(shù)特征如表5-1所示。其技術(shù)參數(shù)主要有引腳、讀出時(shí)間、最大維持電流和最大工作電流。從讀出時(shí)間的大小可以看出，EPROM的工作速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單片機(jī)的工作速度。

2)?EEPROM

EEPROM的中文名稱是電可擦除只讀存儲(chǔ)器，它的基本存儲(chǔ)電路與EPROM相似，僅在漏極上增加了一只隧道二極管。這只二極管的功能是：在外電場(chǎng)作用下，能使浮空柵上的電荷流向漏極，實(shí)現(xiàn)擦除。EEPROM有如下特征：

(1)擦除只需外加擦除電壓且能在線進(jìn)行，不需要脫機(jī)光照。

(2)工作電壓和擦除電壓都是＋5V。

(3)編程寫入時(shí)自動(dòng)先擦除，不需要單獨(dú)擦除。

(4)引腳與RAM、EPROM兼容，能夠方便地在不同種類的存儲(chǔ)器之間傳遞數(shù)據(jù)。

(5)由于能在線擦除,EEPROM既可作程序ROM使用,也可作數(shù)據(jù)RAM使用，它既能作程序ROM擴(kuò)展，又能作數(shù)據(jù)RAM擴(kuò)展。

(6)編程寫入時(shí)間為ms級(jí)，讀出時(shí)間為ns級(jí)。表5-3給出了部分常用EEPROM芯片的性能。

3)?FlashROM

FlashROM是20世紀(jì)80年代末期Intel公司推出的一種新型存儲(chǔ)器，中文譯名為閃速存儲(chǔ)器。它的整體擦除時(shí)間約1s，每字節(jié)編程寫入速度約10～100μs，比EEPROM快一個(gè)數(shù)量級(jí)(EEPROM整體擦除時(shí)間約10～20min)，擦除次數(shù)可達(dá)10萬(wàn)次。FlashROM用CMOS器件構(gòu)成，功耗極低，最大工作電流為30mA，允許電源電壓發(fā)生10%的波動(dòng)。

FlashROM的基本結(jié)構(gòu)依舊采用浮空柵極上有無(wú)電荷代表0和1。浮空柵上的編程電荷可保持100年不丟失。表5-5是FlashROM與DRAM之間的對(duì)比，F(xiàn)lash除讀取速度略低于DRAM外，其余各項(xiàng)指標(biāo)都占優(yōu)。FlashROM雖是ROM，但因其在線擦除和寫入速度極快，故既可作ROM使用，也可作RAM使用。5.2.3I/O接口芯片

I/O端口擴(kuò)展芯片中，最常用的可編程并行I/O接口芯片有8243、8253/8254、8155、8255、8156、8355、8755等。這些芯片各有各的用途，在具體電路結(jié)構(gòu)上有差別。例如8156的片選信號(hào)為高電平有效，其它如引腳、功能、編程方法等與8155完全相同。8355片內(nèi)自帶2KB的ROM；8755片內(nèi)自帶2KB的EPROM，并增加了兩個(gè)通用I/O口。8253/8254是定時(shí)計(jì)數(shù)器接口芯片。5.3程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展5.3.1EPROM擴(kuò)展

【例5-1】8031單片機(jī)片外擴(kuò)展1片EPROM2732(4K×8)。

8031單片機(jī)提供的三組總線與2732的三組總線對(duì)接法方式如表5-7所示。三組總線的接法中，地址總線的連接需要解決的是單片機(jī)多余的地址線如何處理。本例8031提供的地址線共有16根，除12根與存儲(chǔ)芯片一一對(duì)接外，還余下4根。從16根地址線中取用12根的方法是很多的，取用的引腳不同，直接導(dǎo)致存儲(chǔ)單元的地址編號(hào)不同。為保持存儲(chǔ)單元地址編號(hào)的連續(xù)性，通常余下高位地址線不用。本例余下的4根地址線是P2.4～P2.7，它們也有幾種接法，接法不同，也會(huì)引起存儲(chǔ)單元有不同的地址編號(hào)。通常的接法有懸空、接高電平、接低電平等。本例將它們懸空。按表中接法，2732地址編號(hào)為x000H～xFFFH。對(duì)于數(shù)據(jù)總線，8031雖有4個(gè)并行I/O數(shù)據(jù)端口，但P2已專門作地址線用，一般的存儲(chǔ)器操作指令又能使P0口在S1P2輸出地址信息后，從S2P1開(kāi)始就傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，因此直接選用P0口作數(shù)據(jù)線。P1口、P3口不用。

8031、8282、2732的連接如圖5-9所示。圖5-98031片外擴(kuò)展EPROM5.3.2EEPROM作為程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展本節(jié)僅敘述EEPROM作程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)的應(yīng)用特點(diǎn)。作程序存儲(chǔ)器時(shí)，EEPROM與單片機(jī)的連接方法與EPROM基本相同，僅控制線的處理稍有差別。

【例5-2】8031單片機(jī)片外擴(kuò)展1片EEPROM2816A(2K×8)。解：2816A的11根地址線A10～A0接8031的11根地址線P2.2～P2.0、P0.7～P0.0；2816A的端接8031的P2.3～P2.7中任一根；2816A的端接＋5V，讓2816A只讀不寫；8031、8282、2816A的連接如圖5-10所示。按圖中接法，2816A在64KB存儲(chǔ)空間內(nèi)所占地址編號(hào)為：起址：xxxx000000000000B；末址：xxxx011111111111B。圖5-10EEPROM擴(kuò)展圖5-11片外擴(kuò)展SRAM6116圖5-12DRAM擴(kuò)展5.4.3EEPROM作為片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展

EEPROM雖然是電可擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器，但它不僅能作程序存儲(chǔ)器使用，還能作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用，本節(jié)僅敘述作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)的應(yīng)用特點(diǎn)。EEPROM要想作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展，必須注意如下幾個(gè)問(wèn)題：

(1)單片機(jī)使用數(shù)據(jù)RAM擴(kuò)展用的引腳，如、等。

(2)占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址、指令和控制信號(hào)。

(3)由于擦除寫入時(shí)間長(zhǎng)，適合于用中斷或查詢方式工作。

(4)?EEPROM數(shù)據(jù)線可直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。

(5)因擦除時(shí)間較長(zhǎng)，寫入時(shí)必須保證足夠的擦除寫入時(shí)間，約9～15ms。

(6)因?qū)懭胨俣嚷贿m合頻繁改寫、要求快速存取的地方。

【例5-5】單片機(jī)片外擴(kuò)展兩片2817的電路圖如圖5-13所示。圖5-13片外擴(kuò)展兩片28175.5地址譯碼電路當(dāng)片外擴(kuò)展的存儲(chǔ)器容量小于64KB的時(shí)候，單片機(jī)的地址線必定會(huì)多出幾根，多出的地址線有3種不同的處理方法，即全譯碼法、部分譯碼法和線選法?，F(xiàn)以8031接兩片2817(每片2K×8)為例來(lái)說(shuō)明，見(jiàn)表5-9。圖5-14全譯碼電路圖5-1574LS138引腳及真值表圖5-16全譯碼法5.5.2部分譯碼法部分譯碼法是選取部分地址線作地址譯碼器輸入，本節(jié)例中需要2條譯碼輸出接，因此所用譯碼器為1/2譯碼，譯碼器輸入僅需1根線。從P2.3～P2.7中任取1根作譯碼器輸入，其余懸空如圖5-17所示。按圖中接法，2817(1)片的地址為x000H～x7FFH；2817(2)片的地址為x800H～xFFFH。圖5-17部分譯碼法5.5.3線性法線性法是有多少根片選線就使用多少根地址線，多余地址線懸空。所用地址線的取值要保證是字節(jié)操作，無(wú)論哪種情況下只能有1片芯片選中，如圖5-18所示。按圖中接法，2817(1)片的地址范圍為：xxx0100000000000B～xxx0111111111111B；2817(2)片的地址范圍為：xxx1000000000000B～xxx1011111111111B。即P2.4P2.3＝01選中2817(1)片，P2.4P2.3＝10選中2817(2)片。圖5-18線性法

【例5-6】

使用部分譯碼法進(jìn)行混合擴(kuò)展，用兩片EPROM2716擴(kuò)展成4KB的片外程序存儲(chǔ)器，用兩片SRAM6116擴(kuò)展成4KB的片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器與單片機(jī)的連接圖如圖5-19所示。圖5-198031片外擴(kuò)展4KBEPROM2716和4KBSRAM61165.6I/O端口擴(kuò)展5.6.1串行口外擴(kuò)展并行口單片機(jī)有一個(gè)串行口，用于通信時(shí)串行接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。串行口有兩條引腳與外界取得聯(lián)系：RXD(P3.0)和TXD(P3.1)。當(dāng)串行控制寄存器SCON的REN位置1時(shí)，單片機(jī)允許外界數(shù)據(jù)串行從RXD端輸入。當(dāng)數(shù)據(jù)從累加器A寫入串行口緩沖器時(shí)，數(shù)據(jù)將串行從TXD發(fā)送到片外。串行口外擴(kuò)展并行口包括兩方面的含義：將串行輸出的數(shù)據(jù)在片外變成并行輸出；在片外將并行輸入的數(shù)據(jù)變成串行輸入。相應(yīng)地，串行口外擴(kuò)展并行口也有兩種方法：片外擴(kuò)展一片串入并出接口；片外擴(kuò)展一片并入串出接口。單片機(jī)的串行口有4種工作方式，分別是方式0、1、2、3，其中方式0就是同步移位寄存器輸入/輸出方式，適合于片外擴(kuò)展。

1．片外擴(kuò)展串入并出接口芯片擴(kuò)展電路如圖5-20所示，74LS164就是一片具有串入并出功能的位移寄存器。串行口輸出數(shù)據(jù)通過(guò)RXD接74LS164的輸入端，串行口輸出位移脈沖通過(guò)TXD接74LS164的時(shí)鐘輸入端，用P1.0作控制線，作74LS164的選通信號(hào)。圖5-20串行口擴(kuò)展串入并出口單片機(jī)串行發(fā)送數(shù)據(jù)的程序段如下：

2．片外擴(kuò)展并入串出接口芯片片外擴(kuò)展一片74LS165，該芯片是一個(gè)并行輸入串行輸出的位移寄存器，有了它，片外的并行數(shù)據(jù)就能進(jìn)入單片機(jī)的串行端口。電路如圖5-21所示，74LS165的串出端接單片機(jī)的RXD，作串行數(shù)據(jù)輸入；74LS165的位移時(shí)鐘由單片機(jī)的TXD端提供。圖5-21串行口擴(kuò)展并入串出口

74LS165的S/是移位/置入控制線，當(dāng)S/=0時(shí)，允許74LS165接收來(lái)自D0～D7的并行數(shù)據(jù)；S/=1時(shí)允許74LS165從Q端移位輸出數(shù)據(jù)。單片機(jī)接收數(shù)據(jù)的過(guò)程從SCON寄存器置成方式0且REN位置1開(kāi)始，相應(yīng)接收數(shù)據(jù)的程序段如下：5.6.2片外擴(kuò)展TTL或CMOS芯片單片機(jī)并行I/O端口外部擴(kuò)展一片或幾片TTL或CMOS集成芯片，主要是為了讓一些開(kāi)關(guān)量或并行數(shù)據(jù)直接輸入/輸出單片機(jī)。這時(shí)，P2P0口不再作地址線使用，而是作輸入/輸出數(shù)據(jù)線使用，因此這種擴(kuò)展多通過(guò)P0口進(jìn)行。能夠當(dāng)作8位I/O擴(kuò)展的芯片有74LS系列產(chǎn)品，如244、245、273、367、373、377等。擴(kuò)展位數(shù)按需要選擇，有2位、4位、6位和8位芯片供選用，但要注意的是，作輸入口時(shí)一定要具備三態(tài)功能，否則會(huì)影響總線的正常操作。圖5-22P0口片外擴(kuò)展74LS芯片讀入開(kāi)關(guān)狀態(tài)再送輸出顯示的程序段如下：5.6.3片外擴(kuò)展定時(shí)計(jì)數(shù)器8253/8254

MCS-51單片機(jī)內(nèi)有T0、T1兩個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器，但若數(shù)量和功能不滿足一些用戶的需要時(shí)，就要在片外擴(kuò)展定時(shí)計(jì)數(shù)器，擴(kuò)展芯片主要是8253/8254。8253和8254的結(jié)構(gòu)基本相同，操作基本一致，僅最高時(shí)鐘頻率有差別，8253為2MHz，8254為8MHz。以8253為例，它有3個(gè)獨(dú)立的16位減1計(jì)數(shù)通道T0、T1、T2，有6種不同的工作方式，有4個(gè)端口和1個(gè)控制字。4個(gè)端口分別為計(jì)數(shù)器#0、計(jì)數(shù)器#1、計(jì)數(shù)器#2、控制字寄存器CWR，其中前3個(gè)端口為數(shù)據(jù)口，用于給3個(gè)16位計(jì)數(shù)器輸入初值或讀出16位減1計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值；后一個(gè)端口是控制口，用于在初始化程序中寫入方式控制字。8253/8254的端口地址由芯片的地址線A1A0決定。

8253在使用之前需要用指令設(shè)置工作狀態(tài)，設(shè)置過(guò)程稱為初始化。初始化的主要內(nèi)容是寫入方式控制字。方式控制字是一組8位二進(jìn)制數(shù)，用于規(guī)定8253/8254芯片處于何種工作方式、如何賦予初值、是否需要讀當(dāng)前計(jì)數(shù)值等。方式控制字的格式如下：

8253雖然有6種工作方式，但不論采用哪種方式，它們的初始化程序都具有相同的結(jié)構(gòu)，惟一不同的是控制字不同。6種工作方式的特點(diǎn)如表5-10所示。

【例5-8】

MCS-51單片機(jī)P0口片外擴(kuò)展一片8253，連接電路如圖5-23所示。圖5-23P0口片外擴(kuò)展一片8253

(1)計(jì)算端口地址。

(2)編制初始化程序，使用計(jì)數(shù)器#0工作于方式0?？刂谱譃?0110000B。5.6.4片外擴(kuò)展并行I/O接口芯片8243

8243是一個(gè)內(nèi)含1個(gè)控制口、4個(gè)并行I/O數(shù)據(jù)口的集成電路芯片，采用DIP封裝，如圖5-24所示，24條引腳功能如下：圖5-248243引腳圖

●P2口：有P2.0～P2.3共4條引線，屬地址控制/數(shù)據(jù)線雙向端口。在作地址控制線使用時(shí)，P2.0和P2.1為地址線，用于決定8243的4個(gè)并行I/O數(shù)據(jù)口的端口地址；P2.2和P2.3為控制線，用于決定8243的4種不同工作方式，如表5-11所示。在作數(shù)據(jù)線使用時(shí)，既可輸入數(shù)據(jù)，又可以輸出數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)是把選中端口(P4～P7中的1個(gè))的數(shù)據(jù)送到P2端口；輸出數(shù)據(jù)是把P2端口的數(shù)據(jù)送到選中的端口(P4～P7中的1個(gè))。

●：片選信號(hào)，低電平有效，可接MCS-51單片機(jī)地址線或地址譯碼器輸出。

●PROG：程序控制，輸入，用于控制P2口信息種類。在PROG的下降沿，表明P2口作地址控制線用；在PROG的上升沿，P2口作輸入/輸出數(shù)據(jù)用。

●P4～P7：并行輸入/輸出雙向數(shù)據(jù)口。輸入時(shí)，將輸入的數(shù)據(jù)傳送到P2口，由P2口送到單片機(jī)，輸入無(wú)鎖存，要求外界輸入數(shù)據(jù)在PROG為低電平期間一直保持不變，在輸出后才能消失。輸出時(shí)，接收P2口送來(lái)的數(shù)據(jù)并送至外界，輸出數(shù)據(jù)有鎖存功能。

●GND：地。

MCS-51單片機(jī)片外擴(kuò)展8243的典型連接如圖5-25所示。圖5-25MCS-51單片機(jī)片外擴(kuò)展8243鎖存8243的P4地址及輸出編碼可以用指令使P0.1＝0讓PROG下跳來(lái)實(shí)現(xiàn)。程序如下：5.6.5片外擴(kuò)展并行I/O接口芯片8155

MCS-51單片機(jī)片外擴(kuò)展一片8155后，8155的I/O接口可外接鍵盤、打印機(jī)、A/D、D/A等；8155的片內(nèi)SRAM可作數(shù)據(jù)緩沖用，定時(shí)計(jì)數(shù)器可作分頻器或計(jì)數(shù)定時(shí)用。

1．帶SRAM的可編程I/O接口芯片8155

1)?8155內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)

8155內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)由以下四部分組成：

(1)靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)，容量為256B。

(2)三個(gè)可編程I/O端口，分別是：端口A(PA7～PA0)，8位數(shù)據(jù)口；端口B(PB7～PB0)，8位數(shù)據(jù)口；端口C(PC5～PC0)，6位數(shù)據(jù)/控制口。

(3)兩個(gè)寄存器，一個(gè)是8位命令寄存器，只允許寫入控制命令字；另一個(gè)是8位狀態(tài)寄存器，只允許讀出狀態(tài)字。

(4)一個(gè)14位的二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器/定時(shí)器CTC。

2)?8155的I/O端口數(shù)

8155有6個(gè)I/O端口，分別是命令狀態(tài)口、A口、B口、C口、定時(shí)器低8位口和定時(shí)器高8位口。其中，第一個(gè)是控制狀態(tài)口，在初始化程序中寫入命令字用，在工作程序中讀取狀態(tài)用；后5個(gè)是數(shù)據(jù)口，寫入8位二進(jìn)制數(shù)用。

3)引腳功能

8155有40條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖5-26所示。引腳可以分成兩大部分：與單片機(jī)相連及與I/O設(shè)備相連?，F(xiàn)敘述如下。圖5-268155的40條引腳

4)?8155的256BSRAM地址和6個(gè)端口地址

8155在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是按照片外數(shù)據(jù)RAM統(tǒng)一編址的，地址編碼16位：高8位由、IO/接P2口決定；低8位由AD0～AD7接P0口決定。256BSRAM和6個(gè)端口的地址都用4位十六進(jìn)制數(shù)表示，如表5-12所示。

【例5-10】8031與8155的連接如圖5-27所示，計(jì)算8155SRAM和I/O端口地址。圖5-27例5-10用圖

解：SRAM地址空間為：式中x為任意，可取其中一組，如7E00H～7EFFH，256BSRAM編號(hào)為00H～FFH。

6個(gè)I/O端口地址為：可選取其中一組，如7F00H～7F05H。

【例5-11】將立即數(shù)47H送入8155SRAM的7E2EH單元中，程序如下：

【例5-12】將單片機(jī)內(nèi)30H單元的數(shù)送至8155B口輸出，程序如下：

5)?8155的控制命令字

8155的控制命令字格式為8位二進(jìn)制數(shù)，用于規(guī)定各個(gè)端口的工作方式以及是否允許中斷?？刂泼钭质褂幂敵鲋噶顝目刂?狀態(tài)端口地址在初始化程序中寫入。其格式及各位意義如下：

●TM2、TM1(D7、D6)：定時(shí)計(jì)數(shù)器命令位，用于規(guī)定定時(shí)計(jì)數(shù)器的4種不同工作方式，如表5-13所示。

●IEB(D5)：B口中斷允許位。如果IEB＝0，則禁止B口中斷；如果IEB＝1，則允許B口申請(qǐng)中斷。

●IEA(D4)：A口中斷允許位。如果IEA＝0，則禁止A口中斷；如果IEA＝1，則允許A口申請(qǐng)中斷。

●PCⅡ、PCⅠ(D3、D2)：C口工作方式定義位，用于定義C口4種工作方式，分別為方式0、方式1、方式2和方式3。

●PB(D1)：定義B口的PB7～PB0作輸入還是輸出，PB＝0作輸入，PB＝1作輸出。

●PA(D0)：PA＝0，A口作輸入；PA＝1，A口作輸出。各種不同方式下，A口、B口和C口有不同的功能，如表5-14所示。表5-14中各參數(shù)解釋如下：

●INTER：Interrput中斷。AINTER是A口中斷請(qǐng)求輸出線，由8155的A口指向MCS-51，成為單片機(jī)的外部中斷源，高電平有效。當(dāng)8155的A口緩沖器接收到I/O設(shè)備送來(lái)的數(shù)據(jù)(輸入)或從緩沖器取走數(shù)據(jù)(輸出)時(shí)，中斷請(qǐng)求線(PCⅡPCⅠ為01或10時(shí)的PC0)升高，向單片機(jī)提出中斷申請(qǐng)。如果單片機(jī)對(duì)8155的A口進(jìn)行一次讀/寫操作，AINTER將變?yōu)榈碗娖?。BINTER是B口中斷申請(qǐng)輸出線。

●BUFFER：緩沖器狀態(tài)標(biāo)志輸出線，A(B)口緩沖器有數(shù)據(jù)時(shí)，A(B)BUFFER為1，否則為0。

●STB：I/O設(shè)備選通輸入線，低電平有效。ASTB＝0表示I/O設(shè)備送到8155A口的數(shù)據(jù)有效；否則無(wú)效。BSTB用于B口。基本I/O和選通I/O的時(shí)序關(guān)系如圖5-29所示。圖5-28選通I/O邏輯結(jié)構(gòu)圖5-29基本I/O和選通I/O時(shí)序圖(a)基本I/O時(shí)序；(b)選通I/O時(shí)序

6)?8155的狀態(tài)字

8155的狀態(tài)寄存器是一個(gè)8位鎖存器，用于存放狀態(tài)字。狀態(tài)字反映了A口、B口和定時(shí)計(jì)數(shù)器的現(xiàn)狀，其格式及各位含義如下：狀態(tài)字的讀取用輸入指令，有兩條指令可用。一條是

MOVXA，@DPTR指令中DPTR存放著命令狀態(tài)端口的地址；另一條是

MOVXA，@Ri指令中Ri存放著命令狀態(tài)端口地址的低8位，高8位地址在P2中。這兩條指令都能將狀態(tài)字從命令狀態(tài)端口讀至單片機(jī)的累加器A。

7)?14位可裝入初值的減1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)可裝入計(jì)數(shù)長(zhǎng)度初值的14位減1計(jì)數(shù)器，對(duì)輸入的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)到最后一個(gè)數(shù)后輸出一個(gè)脈沖或矩形波。計(jì)數(shù)初值又稱計(jì)數(shù)長(zhǎng)度，使用輸出指令從低8位端口和高8位端口地址寫入?？紤]到計(jì)數(shù)器只有14位，裝入計(jì)數(shù)長(zhǎng)度寄存器的值是0H～3FFFH。從兩個(gè)端口寫入的計(jì)數(shù)初值格式如下：由M2M1定義的定時(shí)器輸出方式如圖5-30所示。圖5-30M2M1定義的輸出方式

2．MCS-51單片機(jī)片外擴(kuò)展一片8155

8155直接與單片機(jī)相連后，單片機(jī)系統(tǒng)增加了256BSRAM、22位I/O數(shù)據(jù)線和14位的定時(shí)計(jì)數(shù)器。

【例5-13】電路如圖5-31所示。SRAM地址編號(hào)為7E00H～7EFFH，I/O端口地址為7F00H～7F05H，現(xiàn)定義A口、B口都為基本輸出方式，編程把單片機(jī)內(nèi)20H、30H單元內(nèi)容分別由A口、B口輸出，設(shè)定時(shí)計(jì)數(shù)器初值為1026H，計(jì)滿歸零后從8155TIMEROUT端輸出連續(xù)脈沖?？刂谱譃?1001111B＝CFH；計(jì)數(shù)初值高8位為11010000B＝D0H；計(jì)數(shù)初值低8位為26H。圖5-31片外擴(kuò)展8155程序如下：MOV DPTR，#7F00H ；指向命令狀態(tài)端口MOV A，#CFH MOVX @DPTR，A ；寫入控制字MOV DPTR，#7F04H ；指向定時(shí)器低8位端口MOV A，#26H MOVX @DPTR，A ；寫入計(jì)數(shù)初值低8位INC DPTR ；指向定時(shí)器高8位端口MOV A，#D0H MOVX @DPTR，A

；寫入計(jì)數(shù)初值高8位，初始化完成MOV DPTR，#7F01H ；指向A口MOV A，20H MOVX@DPTR，A ；從A口輸出20H單元內(nèi)容MOV DPTR，#7F02H ；指向B口MOV A，30H MOVX@DPTR，A ；從B口輸出30H單元內(nèi)容5.6.6綜合擴(kuò)展

【例5-14】MCS-51單片機(jī)片外擴(kuò)展一片2716、兩片6116及一片8155，電路連接如圖5-32所示。圖5-32片外擴(kuò)展一片2716、兩片6116及一片8155各接口電路芯片的片選信號(hào)引自地址譯碼器74LS138的輸出。按圖中接法，當(dāng)P2.7～P2.3＝00001時(shí)選中8155；當(dāng)P2.7～P2.3＝00101時(shí)選中6116(1)片；當(dāng)P2.7～P2.3＝01001時(shí)選中6116(2)片；當(dāng)P2.7～P2.3＝01101時(shí)選中2716。各芯片的地址空間范圍由此決定：

8155片內(nèi)256BSRAM的地址范圍是00001xxx00000000B～00001xxx11111111B，6個(gè)I/O端口地址是00001xxx00000000B～00001xxx00000101B(6個(gè)I/O端口