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1、8051单片机系统扩展,本节介绍8051单片机系统扩展技术，主 要介绍一下2点：1、存储器的扩展 2、 I/O接口扩展电路设计,扩展使用的三总线,地址总线：P0低8位P2高8位 数据总线：P0 控制总线：RD、WR、 ALE、 PSEN( 读、 写、 地址锁存允许、 外部ROM读选通）,程序存储器的扩展,在8051单片机外部扩展8K字节程序存储器2764的连接图,数据存储器扩展,在8051单片机外部扩展一片8K字节数据存储器6264的连接图,例6.1、在8051单片机外部扩展 8KBRAM芯片6264，其地址范围为0000H-1FFFH将一些特殊常数信息存放在单片机片内ROM从1000H地址开
2、始的地方，程序运行时将ROM中从1000H地址开始的内容转存到外部RAM中，这个例子清楚地说明了8051单片机“哈福式”存储器结构的工作过程。,ORG 0000HMOV DPTR,#1000HMOV R7,#0 LP: MOV A,#0MOVC A,A+DPTRMOVX DPTR,AINC DPTRDJNZ R7,LPSJMP $ORG 1000H DB 0f0H, 0f8H, 0cH, 0c4H, 0cH, 0f8H, 0f0H, 00H, 03H, 07H, 0cH, 08H, 0cH, 07H, 03H, 00H DB 00H, 10H, 18H, 0fcH, 0fcH, 00H, 00
3、H, 00H, 00H, 08H, 08H, 0fH, 0fH, 08H, 08H, 00H DB 18H, 1cH, 04H, 0c4H, 0e4H, 3cH, 18H, 00H, 00H, 00H, 00H, 0dH, 0dH, 00H, 00H, 00H,系统扩展选址方法,1、线选法： 利用单片机的一根空闲高位地址线(通常采用P2的某根口线)选中一个外部扩展I/O端口芯片，若要选中某个芯片工作，将对应芯片的片选信号端设为低电平，其它未被选中芯片的片选信号端设为高电平，从而保证只选中指定的芯片工作。 优点：不需要地址译码器，可以节省器件，减小 体积，降低成本 缺点：可寻址的器件数目受到很大
4、限制，而且地址空间不连续，这些都会给系统设计带来 不便。,线选法进行外部扩展举例,6264的地址范围： 高8位地址变化范围 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.01 1 0 低8位地址变化范围：P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 由此可得6264的地址范围为：C000HDFFFH。,8255的地址范围： 高8位地址变化范围 ：P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.01 0 1 1 1 1 1 1 低8位地址变化范围：P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2
5、 P0.1 P0.01 1 1 1 1 1 由此可得8255的地址范围为：BFFCHBFFFH。,0832的地址： 高8位地址变化范围： P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.00 1 1 1 1 1 1 1 低8位地址变化范围： P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.01 1 1 1 1 1 1 1,由此可得0832的地址为：7FFFH。,2、地址译码法对于容量较大的存储器或I/O端口较多的单片机应用系统进行外部扩展，当芯片所需要的片选信号多于可利用的高位地址线时，就需要采用地址译码法。地址译码法必须采用地址译码器，
6、常用的地址译码器有3-8译码器74LS138、双2-4译码器74LS139等。,地址译码进行外部扩展举例,并行I/O端口扩展芯片 一. 8255可编程并行I/O接口扩展芯片 二. 8155可编程并行I/O接口扩展芯片,8255可编程并行I/O接口扩展芯片,（1）8255内部结构及引脚功能,（2）端口,PA0PA7、PB0PB7、PC0PC7共24条端口线。3个口皆为锁存/缓冲寄存器，A口、B口有锁存功能，C口无锁存功能。A、B、C 3口的工作方式由程序设置。,（3）数据线,8255是8位芯片，有8位数据线D0D7。数据线接于8051单片机的P0接口，,（3）控制线,控制线控制8255的读RD：
7、、写WR、复位RESET 及片选CS等。,（4）地址线,A1 A0 选择口0 0 A口0 1 B口1 0 C口1 1 控制口,8255方式选择及方式控制字,方式选择控制字,8255接口扩展举例,（1）8255与单片机连接图,（2） 8255初始化,例如，若要求8255PA口按方式1输入，PB口按方式0输出，PC口高4位按方式1输入，PC口低4位安方式0输出，则只要作如下初始化编程。MOV DPTR, #7FFFH ；8255控制口地址MOV A， #0B8H ；满足以上要求的控制字MOVX DPTR, A ；控制字送入8255控制口,对8255的3个端口的工作方式预先设定。设置控制字经控制口写
8、入。,例6。2、8255与8051单片机的一种PROTEUS仿真接口电路如图所示，图中8255的片选信号CS连到8051的P27，端口地址选择信号A1、A0由P21、P20提供。根据表6-3可知，该电路中8255的PA、PB、PC及控制口的地址分别为7CFFH、7DFFH、7EFFH、7FFFH。编程实现8255的PA口按方式0输出，PB口按方式0输入，将PB口外接8个开关的状态通过PA口外接的LED灯反映出来。,ORG 0000H PORTA EQU 7CFFH ;A口 PORTB EQU 7DFFH ;B口 PORTC EQU 7EFFH ;C口 CADDR EQU 7FFFH ;控制字地
9、址SJMP STARTORG 0030H START: MOV A,#82H ;方式0,PA,PC输出，PB输入MOV DPTR,#CADDRMOVX DPTR,A loop: MOV DPTR,#PORTBMOVX A, DPTR ;读入B口MOV DPTR,#PORTAMOVX DPTR,A ;输出到A口LCALL DELAY LJMP loopDELAY: MOV R6,#0 DELAY1: MOV R7,#0 DELAY2: DJNZ R7,DELAY2DJNZ R6,DELAY1RETEND,8155可编程并行I/O接口扩展芯片,（1）8155内部结构及引脚功能,（2）8155的控制
10、字格式,（3）8155的状态字格式,8155片内可编程定时/计数器由两个8位寄存器组成，低8位和高6位存放计数初值，最高2位控制定时器的工作方式,（4）8155的定时器使用,（5）8155的端口地址分配,8155接口扩展举例,（1）8255与单片机连接图,8155的端口地址编码为： 命令/状态寄存器地址：7F00H, 片内RAM字节地址： 7E00H7EFFH, PA口地址：7F01H, PB口地址：7F02H, PC口地址：7F03H, 定时计数器低位地址： 7F04H， 定时计数器高位地址： 7F05H。,若要求8155的PA、PB作为基本输出口，PC作为基本输入口，不允许中断，不启动定时
11、计数器，则命令字为03H，初始化编程下：MOV DPTR, #7F00H ；8155命令口地址MOV A, #03H MOVX DPTR, A ；写入命令字,（2） 8155初始化,例6。3、8051单片机与8155的接口电路如图所示，编程实现将8155的PA口定义为基本输入方式，PB口定义为基本输出方式，定时器对输入脉冲进行15分钟分频并输出连续方波。,ORG 000H START:LJMP MAINORG 0030H MAIN: MOV DPTR,#7F04H ;定时计数器低位地址MOV A,#0FH ;计数常数MOVX DPTR,A ;计数常数装入定时计数器低8位MOV DPTR,#7F
12、05H ;定时计数器高位地址MOV A,#40H ;置定时计数器为连续方波输出MOVX DPTR,A ;装入定时计数器高8位MOV DPTR,#7F00H ;定时计数器命令寄存器地址MOV A,#0C2H ;设定命令字MOVX DPTR,A ;写入命令寄存器 L: SJMP LEND,利用I2C总线进行系统扩展,I2C是PHILIPS公司开发的双向二线制同步串行总线，可用于集成电路IC与IC间沟通的总线。可用于一主多从或多主多从系统。主要特点如下： （1）只需2根线：串行时钟线SCL和串行数据线SDA。 （2）是真正的多主总线，带有竞争检测和仲裁电路。 （3）同步时钟波特率最高100Kbps。
13、 （4）集成电路数受400PF最大总线电容限制。,I2C总线连接,单片机,I2C从器件1,I2C从器件2,SCL,SDA,SCL,SDA,SCL,SDA,I2C总线数据传送基本时序,（1）开始和停止总线时序,（2）数据传输,数据传输时要保证SCL为高时，SDA数据稳定， SCL为低时SDA数据才能改变。当 SCL下降沿读1bit，SCL上升沿写入1bit。,（3）数据传输后的应答,主器件收发一个字节后，产生一个时钟应答脉冲，在此期间，发送器保证SDA为高，由接收器将其置低，称为应答信号（ACK）。,I2C设备寻址,总线中每个器件都有自己唯一确定的地址。启动条件后主机发送的第一个字节就是从器件的
14、7位地址，格式如下：,第8位R/W是方向位，“0”表示主器件写，“1”表示主器件读。,主器件发送和接收数据的过程,主器件发送数据,主器件接收数据,8051单片机内部无I2C总线模块，因此外接I2C器件时需软件模拟I2C 时序关系。举例说明：256x8B串行E2PROM 24C02，I2C接口，支持字节写和页写两种写入方式。通过级联实现扩展64KB 的E2PROM,1、字节写,字节写模式下，主机发送起始信号和从机地址 信息（R/W为0），主机受到应答后，发送2个8位 地址word address，24C02再次应答，受到停止信 号后开始擦写内部数据。,2、页写,页写模式下，24C02可一次写入64个字节数据,3、读操作,（1）读当前地址,地址为最后操作字节地址加1，省略了地址。,（2）随机地址读取,首先发送起始信号、从机地址和它想读取的 地址，执行一次伪写操作（R/W为0）。在 24C02应答后，重新发送起始信号和从机地址， 此时R/W置1， 24C02响应并发送应答信号， 然后输出所要求的8位字节数据。,（3）顺序地址读取,
