《第8-2章8051单片机系统扩展与接口技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第8-2章8051单片机系统扩展与接口技术（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七章 8051单片机系统扩展与接口技术,第一节 8051 单片机系统扩展概述,第二节 单片机外部存储器扩展,第三节 单片机输入输出（I/O）口扩展及应用,第四节 LED显示器接口电路及显示程序,第五节 单片机键盘接口技术,第六节 单片机与数模（DA）及模数（AD）转换,第三节 单片机输入输出（I/O）口扩展及应用,概述 一、I/O接口电路 把CPU与外设连接起来的电路。 二、 CPU与外设之间通过I/O口交换的信息 1、数据信息 2、控制信息 3、状态信息,三、I/O接口的作用,消除CPU与外设之间的差异。 1、速度协调。 （1）数据锁存。（2）三态缓冲。 2、数据格式转换。 3、电平转换。
2、,四、数据交换的方式,1、无条件传送方式 定时已知的简单外设。 2、条件传送方式（查询方式） 定时未知的中低外设。 3、中断方式 4、DMA方式,五、通信方式,主机与外设之间信息交换称为通信。 1、并行通信 数据的各位同时传送，并行接口实现。 2、串行通信 数据的各位分时一位一位顺序传送，串行接口实现。,六、I/O接口的编址方式,1、统一编址方式外部I/O接口与外部RAM统一编址，共用一个地址空间。用访问外部RAM的指令MOVX 访问外部I/O口。 2、独立编址方式外部I/O接口有独立的地址空间，有专用的I/O接口输入/输出指令。,第三节 单片机输入输出（I/O）口扩展及应用,7-3-1 单片
3、机简单I/O口应用及扩展,7-3-2 8155作单片机的I/O扩展,一、8155引脚,RESET： 复位信号线，高电平有效。,CE：片选端，低电平有效。该端 加一低电平时，芯片被选中，可以与单 片机交换信息。 AD7AD0：三态地址/数据总 线，分时传送8位地址信号和数据号。 ALE：地址锁存器启用信号线，高电平有效，其有效信号可将AD7AD0的地址信号、以及片选信CE，IO/M信号锁存起来。,IO/M：I/O口和RAM选择信号线，高电平选择I/O口，低电平选择RAM。,RD：读信号线，低电平有效，当片选信号与RD有效时，此时如果IO/M为低电平，则RAM的内容读至AD7AD0；如果IO/M为
4、高电平，则选中的I/O口的内容读到AD7AD0。,TIN：定时/计数器输入信号线，定时/计数器的计数脉冲由此输入。 TOUT：定时/计数器输出信号线，输出信号为方波还是脉冲则由定时/计数器的工作方式而定。 VCC：电源线，接5V直流电源。 VSS：接地线。,WR：写信号线，低电平有效，当片选信号和WR信号有效时，AD7AD0上的数据将根据IO/M的极性写入RAM或I/O口中,PB7PB0：端口B的输入输出信号线，通用的8位I/O口，输入/输出方向通过命令/状态寄存器的编程来选择。 PC5PC0：端口C的输入/输出线，6位可编程I/O口，也可用作A和B的控制信号线，通过对命令/状态寄存器编程来选
5、择。,PA7PA0：输入/输出口A的信号线，通用8位I/O口，输入/输出的方向通过对命令/状态寄存器的编程来选择。,二、结构,三、8155的RAM和I/O口寻址,8155在8051系统中的RAM和I/O口是按外部存储器统一编址的,为16位地址。其高8位提供 和 输入信号。低8位地址由8051的P0口送到8155芯片地址线AD0AD7确定。当 为0时，单片机对8155RAM读/写，RAM低8位编址为00HFFH；当 为1时，单片机对I/O口进行读写，8155内部I/O及定时器的低8位编址如表,四、8155寄存器,8155内部共有7个寄存器，其中命令寄存器（只写）和状态寄存器（只读）共用一个地址X
6、 X X X X 0 0 0B，故称命令/状态寄存器，由读写指令来区别，定时器寄存器的高8位和低8位各有其地址，X X X X X 1 0 1B和X X X X X 1 0 0B,1 命令寄存器（COMMAND，只写）可以把一个命令写入X X X X X 0 0 0B地址中改变命令寄存器的内容实现编程，即控制I/O接口的工作方式和数据流向。工作方式控制字的格式及功能如图所示,2 状态寄存器 （STATUS,只读） 状态寄存器和命令寄存器的地址相同，当读地址XXXXX000B的内容时，则可查询I/O口和定时/计数器的状态。状态寄存器中各位的意义如表所示：,6 定时/计数器8155片内的定时/计数
7、器是一个14位的减法计数器，另外两位是用于确定输出方式。因此它是两个8位寄存器。 低8位地址为XXXXX100B和高8位地址为XXXXX101B。计数初值由程序预置，每次预置一个字节，该寄存器的013位规定了下一次计数的长度，14、15位规定了定时/计数器的输出方式，该寄存器的定义如表所示。,两个寄存器有双重作用，在写操作时，可送入定时常数和输出方式的指令；在读操作时，可把定时/计数器的当前值和方式位读出。上述读写均要分两次传送进行。,对定时器编程首先要计数常数和定时器的方式字送入地址口04H和05H。,定时常数范围：2H3FFFH。定时/计数器的启动和停止命令送命令寄存器（00H）的最高位。
8、,定时/计数器是递减计数器，定时/计数器对TIN端的时钟脉冲进行计数，并在达到最后计数值（TC）终值时给出一个方波或脉冲。高字节寄存器中的M1和M2是输出波形控制位。波形如图所示。,五、8155的使用,1、作片外256字节RAM,2、作扩展I/O口使用,3、作定时器扩展用,IO/M脚接低电平，8155作片外RAM用，地址高8位接片选端CE和IO/M端，低8位为00HFFH，与其它片外数据存储器统一编址。,IO/M脚接高电平，8155作扩展I/O口用，此时PA、PB、PC口的口地址低等位分别为01H、02H、03H（设无关位为0）。I/O方式的选择是对命令寄存器（命令口）设定命令控制字。,定时器
9、的方式选择 定时器的编程,六、MCS51芯片和 8155的连接和编程,1、连接方法,2、8155软件,设下例中按上图连接,课本例子,现用8155作为外部256个RAM扩展及六位LED显示器接口电路，要求外部RAM地址范围是0200H02FFH；A口输出，作为LED显示器八位段控输出口，地址是0301H；C口输出，作为六位LED的位控输出口，地址是0303H，试设计硬件电路并写出初始化程序。 解：由题意可得硬件电路如719所示：,由图可得：P2.1=1，CE =0时芯片选中；P2.0= 0，选中RAM单元； P2.0= 1，选中I/O口。显然地址信号在0200H02FFH范围内可选中8155中2
10、56个RAM单元。（P2.1 P2.0=10，A7A0从0000000011111111B变化），8155中六个I/O地址如下：,又根据题意可得8155控制字如下：,初始化程序如下：MOV DPTR， #0300H ；指向命令寄存器地址。MOV A， #05H ；控制字送A。MOVX DPTR，A ；控制字送命令寄存器。,命令状态寄存器地址： 0300H （P2.1，P2.0=11，A2 A1 A0=000）口A地址： 0301H （P2.1，P2.0=11，A2 A1 A0=001）口C地址： 0303H （P2.1，P2.0=11，A2 A1 A0=011）,第四节 LED显示器接口电路及
11、显示程序,一LED显示器工作原理,LED显示器用于显示工业控制参数、过程状态。 1. LED数码管 共阴极LED和共阳极LED 当LED字段引线与数据线连接，每个显示字形对应一个字形码。,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 h g f e d c b a,二、LED显示器与单片机的接口电路,显示多位数据的两种电路： 1静态显示,2动态显示,多位LED共用一个8位字段口，各位LED公共端用字位口控制，扫描输出显示不同字形。,每个LED需要一个8位并行口,例：8155接6位LED动态显示,三、显示程序任务：,1.设置显示缓冲区，存放待显示数据和字符（位置码）。 2.显示译码：程序存储器
12、中建立字形码常数表，查表得出对应数据和字符的字形码。 3.输出显示：输出字形码到显示端口。,1、显示缓冲区与多位LED对应关系：,例： MOV DPTR，#WTAB；指向字形码表首地址MOV A，R0 ；取显示缓冲区中数据MOVC A，A+DPTR；查表显示译码MOV P1，A ；输出显示 WTAB： DB 3FH，06H，5BH ；字形码表,2、译码,3、显示程序：,DIS： MOV R0，#7AH ；指向显示缓冲区起始单元 MOV R3，#01H ；字位码初值R3MOV A，R3 ；取字位码 DLP： MOV DPTR，#PAAR；指向字位口 (PA口) MOVX DPTR，A ；输出字位
13、码，显示其中1位 MOV A，R0 ；取一个显示数据ADD A，#0CH ；查表偏移量MOVC A，A+PC ；取出字形码INC DPTR ；指向字段口(PB口)MOVX DPTR，A ；输出字形码ACALL DLY1MS ；延时1msINC R0 ；指向显缓区下一单元MOV A，R3 ；修改字位码RL A ；显示下一位MOV R3，AJNB ACC.6，DLP ；未显示到最右边LED，继续显示 RET ；全部扫描一遍，结束 DTAB：DB 0C0H，0F9H，0A4H ；字形表,共阳极LEDDB 0B0H，99H， DLY1MS： ；延时1ms子程序,课本例子,1. 建立显示缓冲区通常在内部
14、RAM中开辟显示缓冲区，显缓区单元个数与LED位数相同。例如对六位LED显示器，可设显示缓冲区单元为79H7EH，对应关系如下：,显示缓冲区中可按显示次序放入所显示字符的编码，或直接放入所显示的字符，然后再通过查字形代码表找出相应字符编码作为段控码送LED显示器。,2编写显示程序 现用六位LED显示”008031”六个字符，设A口地址为0301H，C口地址为0303H，用查表方式来求得相应编码并显示。可事先在显示缓冲区中依次放入待显示字符如下：,例：8155接6位LED动态显示,显示参考程序如下：（考虑反相驱动器反相作用）DIS：MOV R1， #79H ；指向显缓区首址。MOV R2， #0
15、0000001B ；从右面第一位开始显示。LD0：MOV A， #00HMOV DPTR， #0303H ；送字形前先关显示。MOVX DPTR，A MOV A， R1 ；取显示字符。MOV DPTR， TABLE ；指向字符代码表首址。MOVC A， A+DPTR ；取字符相应编码。MOV DPTR， #0301H ；指向段控口。MOVX DPTR， A ；字符编码送A口（段控口）。MOV A， R2 ；位控码送A。MOV DPTR， #0303H ；指向位控口。MOVX DPTR，A ；位控码送C口（位控口）。 ACALL DELAY ；延时。INC R1 ；指向下一显缓单元。MOV A， R2 ；取当前位控码。JB ACC.5， LD1， ；是否扫描到最左边，是返回。RL A ；否，左移一位。MOV R2， A ；保存位控码。AJMP LD0 ；继续扫描显示。LD1：RET ；返回。ORG 3000H ；依次建立字符代码表。TABLE：DB 0C0H ；0DB 0F9H ；1DB 0A4H ；2DB 0B0H ；3DB 99H ；4DB 92H ；5. . . . .,
