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1、第14章 MCS-51单片机并行扩展技术,内容安排,一. 总线扩展及地址分配二. 外部存储器的扩展三. 并行I/O口的扩展四. 并行A/D和D/A接口的扩展,14.1 总线扩展及地址分配,1. MCS-51单片机总线的构造方法,（1） 地址总线AB： AB=16，寻址范围64kBP2口高8位，P0口低8位需ALE的下降沿锁存在锁存器（74LS373、8282、 74LS273）中,（2） 数据总线DB： DB=8， P0口提供，真三态双向口，交换数据、指令、信息,总线：是连接各扩展部件的一组公共信号线包括AB、DB、CB,单片机的扩展：是将各个扩展部件采用适当的方法“挂”在总线上。微机提供专用
2、的AB和DB，但MCS-51没有，需借助于本身的I/O线经过改造而成,2. 编址技术,编址：使用单片机地址总线，通过适当的连接，最终达到一个地址惟一对应一个选中单元的目的,存储器映像：是研究各部分存储器在整个存储空间中所占据的地址范围，以便为存储器使用提供依据,当CPU访问存储器时，出现在AB总线上的地址信号可划分为两部分：片内地址线 和片外地址线,片内地址线：直接与存储器连接的地址线。其所用根数与存储器的容量有关，容量=2n；其中n为片内地址线的根数片外地址线：又称为片选地址线，AB总线 - 片内地址线，做译码电路的片选地址线,地址译码技术,地址译码电路：为每个存储芯片提供一个与地址信息有关
3、的片选信号，目的是区别各芯片之间的地址差异,全译码方式：指所有片选地址线都参加译码的工作方式特点：存储器的每一个存储单元只有惟一的一个地址与之对应，不存在地址重叠现象,地址重叠现象：一个存储单元将有多个地址与之对应 对于剩余AB线，尽量按“0”选取,线选方式：利用片选地址线或某端口的I/O线直接与存储器芯片或接口的片选引脚线连接的工作方式特点：方法简单，不需附加译码电路，适用于芯片较少，而且片选线充足的系统注意：若有多条片选线时，在CPU访问存储器期间只能有一根处于有效状态，不允许出现多条片选线同时有效的现象,部分译码方式：只有部分片选地址线参加译码，其余部分悬空的工作方式特点：由于剩余线状态
4、任意，会出现地址重叠现象,14.2 外部存储器扩展技术,51单片机中，ROM和RAM的寻址空间是严格分开的，称为“哈佛”结构，单独编址，读取指令不一样RAM与I/O端口地址统一编址 内外ROM统一编址（MOVC） 内外RAM分开编址（内RAM ：MOV ; 外RAM： MOVX） 外设和外RAM统一编址（MOVX）占用一部分地址单元,注意： 8086系统结构采用“冯诺依曼”结构：存储器统一编址存储器与I/O端口地址单独编址，读取指令不一样,1. 程序存储器EPROM与51单片机连接举例,例14-1：8031与2764连接,地址分析：,例14-2：已知如图所示，2片2716与8031单片机连接，
5、片选线P2.7P2.5参加译码，而P2.4和P2.3未参加译码，故称为部分译码方式，也存在地址重叠现象，请根据图，经过地址分析后，求出每片2716的地址范围,地址分析：,2. 数据存储器与51单片机连接举例,例14-3：已知如图所示，1片2716与8031单片机连接，2片6264与8031单片机连接，用74LS138译码器实现全译码，求出每个存储器芯片的地址范围,地址分析：,2764地址范围： 0000H1FFFH6264（1）地址范围： 8000H9FFFH6264（2）地址范围： A000HBFFFH,14.3 并行I/O口的扩展技术,（1） 借用外部RAM地址来扩展I/O端口 指在外部R
6、AM地址中让出一部分供外设端口使用，即将外设端口与外部RAM统一编址,1. MCS-51 I/O端口扩展方法：,如：MOVX A，Ri 或 MOVX Ri，A （00HFFH） MOVX A，DPTR 或 MOVX DPTR，A （0100HFFFFH）,如：8255A、8155A、8253A、8250A等,（2） 采用并行I/O接口芯片来扩展I/O端口,特点： 方法一简单，所扩I/O端口数量不限，但外设没有接口能力时，使用受到限制 方法二复杂，但I/O数据可以得到缓冲和锁存，故可采用中断方法传送I/O数据，提高CPU利用率,2. 并行接口的扩展技术的应用,（1） 采用8255A并行I/O接口
7、芯片来扩展I/O端口,例14-4： 8255A与51单片机的连接,地址分析：,假设8255A工作方式0，且PA口输入， PB、 PC口输出依据题意，确定8255A的工作方式控制字：,ORG 0000H LJMP START ORG 2000HSTART: MOV A, #90H MOV DPTR, #0FF7FH MOVX DPTR, A ；方式控制字8255控制寄存器MOV DPTR, #0FF7CHMOVX A, DPTR ；从PA口读入数据AMOV DPTR, #0FF7DHMOV A, #DATA1MOVX DPTR, A ；将数据DATA1从PB口输出INC DPTRMOV A, #
8、DATA2MOVX DPTR, A ；将数据DATA2从PC口输出 SJMP $END,程序：,例14-5：利用8031单片机通过8255A和字符打印机连接,要求：8255A中PA口工作于方式1，以中断方式输出，将8031内部RAM以20H为始址的连续50个存储单元中的数据输出打印,地址分析：,8255控制字： 10101000 B = A8H,程序：,MOV R1, #20H ；数据块始址送R1MOV R2, #32H ；中断次数50送R0MOV R0, #00H ；A口地址送R0MOV A, #00H ；数据送AMOVX R0, A ；送8255A口MOV R0, #03H ；控制口地址送
9、R0 MOV A, #01H MOVX R0, A ；PC0=1控制字送控制口 MOV A, #00HMOVX R0, A ；PC0=0控制字送控制口 SJMP $ ；等待中断（虚拟）,ORG 2000HPINT0：MOV R0, #00H ；R0指向8255 A口 MOV A, R1 ；打印数据送A MOVX R0, A ；送8255 A口INC R1 ；数据指针送R1MOV R0 , #02H ；R0 指向C口MOV A, #01H ；产生负选通脉冲MOVX R0, AMOV A, #00HMOVX R0, A DJNZ R2, NEXT ；若未打完，则NEXT,中断服务程序：,CLR E
10、X0 ；若已打完，则关中断 SJMP DONE NEXT： SETB EX0 ；开中断DONE： RETI ；中断返回 END,例14-6：利用8031单片机通过8255A和BCD拨码盘连接,BCD码拨盘是输入设备，常用于参数设定十进制数输入拨盘，其输出是BCD码,地址分析：,程序：,ORG 2000HMOV DPTR，#0003H；8255控制口地址DPTRMOV A，#92H；8255控制字MOVX DPTR，A；输出控制字8255控制寄存器DEC DPLDEC DPL；DPTR指向PB口MOVX A，DPTR；从PB口取入低两位BCD码MOV R0，ADEC DPL；DPTR指向PA口M
11、OVX A，DPTR；从PA口取入高BCD码MOV R1，ASJMP $END,（2） 采用8155A并行I/O接口芯片来扩展I/O端口,8155A内部结构及引脚功能：,特点：,是内部有一个8位“地址锁存器”，所以可以直接与51单片机的P0口连接，不需要再构造总线系统,双向数据总线缓冲器：8位，用于传送CPU对RAM存储器的读写数据,地址锁存器：8位，用于锁存CPU送来的RAM单元地址和端口地址,地址译码器：3位地址由地址锁存器输出端送来，译码后可以选中命令/状态寄存器、定时/计数器和A、B、C三个I/O寄存器中某个工作,RAM存储器：容量为256字节，主要用于存放实时数据。存储器存储单元地址
12、由地址锁存器输出端送来,I/O寄存器：分为A、B和C三个端口。A口和B口的I/O寄存器为8位，既可以存放外设的输出数据又可以存放外设的输入数据；C口的I/O寄存器只有6位，用于存放I/O数据或命令/状态信息注：8155在某一瞬时只能选中某个I/O寄存器工作，这由CPU送给8155的命令字决定,命令寄存器和状态寄存器：皆为8位寄存器。命令寄存器存放CPU送来的命令字，状态寄存器存放8155的状态字,引脚功能：,AD7AD0: 地址/数据线，用于分时传送地址和数据信息，可与51单片机的P0口直接相连。8位地址线可对片内256个字节地址寻址,I/O总线: PA7PA0/ PB7PB0为通用I/O线，
13、分别用于传送A口、B口上的数据，数据传送方向由8155命令字决定。 PC5PC0为I/O数据/控制线，在通用I/O方式下，用作传送I/O数据；在选通I/O方式下，用作传送命令/状态信息,8155A各端口地址：,8155A命令字：,ALT1方式： PA 、 PB口做基本I/O， PC口做输入ALT2方式： PA 、 PB口做基本I/O， PC口做输出ALT3方式：PA口选通I/O，PB口基本I/O，PC.3PC.5做输出 ALT4方式： PA 、 PB口均做选通I/O， PC口做联络信号线,8155A状态字：,8155A工作方式, 存储方式, I/O方式,通用I/O方式（基本输入输出方式）：PA、PB、PC均可工作于此方式，它们可各自独立与外设连接，做并行数据的输入或输出操作,选通I/O方式：只有PA、PB口工作于此种方式，此时由PC口提供联络信号线,
