《单片机原理及应用 第2版 教学课件 ppt 作者 张伟 第5章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理及应用 第2版 教学课件 ppt 作者 张伟 第5章（93页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章 MCS-51单片机系统的扩展,存储器的扩展 显示器接口技术 键盘接口技术 打印机接口技术 模/数与数/模转换接口技术 串行接口技术 各类接口的C语言编程,存储器的扩展,MCS-51的地址总线由P2口和P0口组成，P2口送出高8位地址，P0口送出低8位地址，通过地址总线送出的地址来选择某一存储单元。在扩展多片存储器时，要完成这样的功能，必须进行两种选择：一是必须选择出该存储器芯片，即片选；二是必须选择出该芯片中的存储单元，即字选。扩展时各片的地址线、数据线和控制线都并行挂接在系统的三总线上，各片的片选信号要分别处理。常用的对存储器选址的方法有线选择法和地址译码法两种。,存储器的扩展,1.
2、 线选法寻址 所谓线选法是用所需的低位地址线进行片内单元寻址，而用余下的高位地址线分别作各芯片的片选信号信号。当芯片对应的片选地址线输出有效电平时，该片存储器被选通操作，其余的片选信号都无效。线选法构成的存储系统单元地址不连续，造成存储器的部分空间浪费。 2. 译码法寻址 译码法又分为全译码和部分译码两种。全译码方式是将所余的高位地址线全部参与译码，即作为译码器的输入线，译码器的输出作为片选线。在全译码片选方式下，每一个片选信号的地址是唯一的，不存在地址重叠问题。部分译码方式是取所余高位地址线中的部分线参与译码，译码器的输出作片选线。这种方式下，由于没有参与译码的高位地址线的状态不确定，使各片
3、选信号的16位地址不唯一，存在着地址重叠。但部分译码较简单。,存储器的扩展,总线的扩展与驱动 1. 外部总线的扩展 由于受管脚数目的限制，MCS-51没有专用的对外地址总线和数据总线。其P0口和P2口既是通用的I/O口，同时P0口还是双向数据总线和低8位的地址总线，P2口则是高8位的地址总线，结合相应的控制线就可以进行存储器和I/O接口的扩展。系统的扩展实际上就是单片机和片外存储器或I/O接口之间地址总线AB（Address Bus）、数据总线DB（Data Bus）和控制总线CB（Control Bus）这三类总线的具体连接。 P0口是数据总线和低8位地址总线分时复用口，输出地址时ALE变为
4、高电平有效，输出数据时ALE无效。扩展时需外接地址锁存器把地址和数据分开。,存储器的扩展,总线的扩展与驱动 2.总线驱动 在单片机应用系统中，通常要在扩展的三总线上挂接很多负载，如存储器、并行接口、A/D 与D/A接口、显示器接口等，但总线端口的驱动能力是很有限的，一般只能驱动几个LSTTL负载或十几个MOS电路负载，因此常常需要进行总线驱动。对于I/O口而言，总线驱动器只相当于增加了一个TTL负载，因此驱动器还能对负载的波动变化起隔离作用。,程序存储器的扩展扩展EPROM型程序存储器,程序存储器的扩展扩展EEPROM型程序存储器,数据存储器的扩展扩展SRAM型数据存储器,存储器的综合扩展,简
5、单I/O口的扩展,显示器接口技术 LED显示器接口,1）硬件为主的接口方法 在数据总线和LED显示器之间，必须有锁存器或I/O接口电路，此外不需要有专用的译码器/驱动器。通过译码器把1位十六进制数（4位二进制）译码为相应的字形代码，然后由驱动器提供足够的功率去驱动发光二极管。 这种接口方法，仅需使用一条输出指令，就可以进行LED显示。但这种接口方法使用硬件电路较多、缺乏灵活性，且只能显示十六进制数。,2）以软件为主的接口方法 这种接口方法是以软件查表来代替硬件译码，不但省去了译码器，而且还能显示更多的字符。软件为主也需要简单的硬件电路配合。图5-14是软件为主的LED显示器接口电路。,显示器接
6、口技术 8155可编程接口芯片,8155的结构及引脚功能,RAM和I/O端口寻址方法及应用 当片选信号 =0时，选中该片，=1时该片未选中。AD0 AD7 是低8位地址线和数据共用输入口，当ALE=1时，输入的是地址信息，否则是数据信息。所以，AD0AD7 应与8031的P0连接。 IO/是RAM或I/O连接线。当 IO/ =0时，选中8155片内RAM，AD0 AD7 为RAM地址（00HFFH）；若 IO/=1时，选中8155片内3个I/O端口（A，B，C），AD0 AD7 为I/O口地址，其分配如表5-8所示。,命令字及状态字的格式及用法,（1）命令字的格式与用法 8155在操作前，必须
7、由CPU向命令寄存器送命令字，设定其工作方式。命令寄存器只能写入不能读出，由8位锁存器组成，每位定义如图5-18所示。 在各种ALT方式下，C口各位以及A口、B口工作方式如表59所示。,由表59可知，8155在ALT1 或ALT2 方式下，A口、B口、C口均可工作于基本输入输出方式；在ALT3 方式下，A口定义为选通输入输出方式，由C口低3位作A口联络线，C口其余位作输出线；在ALT4 方式下，A 口、B口均为选通输入输出方式，C口为之提供对外的联络线。有三种联络线： INTR中断请求输出信号，高电平有效，作为CPU的中断源。当8155的A口或B口缓冲器接收到外设送来的数据或外设从缓冲器中取走
8、数据时，中断请求线INTR变为高电平（仅当命令寄存器相应中断允许位为 1时），向CPU申请中断，CPU响应此中断后对8155的相应I/O口进行一次读/写操作，使INTR信号恢复为低电平。,BFI/O口缓冲器标志输出信号，缓冲器有数据时，BF 为高电平，否则为低电平。 由外设提供的选通信号，低电平输入信号有效。 I/O操作过程是这样的：在输入时，是外设送来的选通信号，当有效后，把输入数据装入8155，然后BF变高，以反映缓冲器已装满。当恢复高电平时，INTR变高，向CPU申请中断。当CPU开始读取输入数据时（信号下降沿），INTR恢复低电平。读取数据完毕（信号上升沿），使BF恢复低电平，一次数据
9、输入结束。在输出时，当外设取走并处理完数据后，向8155发出负脉冲，在变高后使INTR有效，开始申请中断，即要求CPU发出下一个数据。当CPU把数据写到8155后，使BF变高，以通知外设可以再来取下一个数据。,状态字的格式与用法,状态寄存器和命令寄存器共用一个口地址，状态字只能读出不能写入，它保持着I/O和定时器的状态。各位定义如图519,8155定时/计数器的工作方式,在8155芯片内设置有一个14位的定时/计数器，可用来定时或对外部事件计数。14位定时/计数器占用2个端口地址。使用前，要先设定它的计数长度和输出方式。因为14位定时/计数器的核心是一个14位减法计数器，故计数长度的值可在00
10、02H3FFFH之间选择（定时/计数器的计数终值为2）。其低8位值装入定时/计数器寄存器的低8位，高 6位值装入定时/计数器寄存器的高6位。定时/计数寄存器的最高二位M2、M1用来定义输出方式，其寄存器格式如图5-20所示。M2、M1所定义的输出波形如表5-10所示。然后，对命令寄存器写入工作方式控制字并启动定时/计数器开始工作。定时/计数器的工作方式由控制字的高2位决定，如表5-10所示。,使用定时/计数器时注意问题,1任何时刻都可以将计数器长度和输出方式装入定时/计数器，装入后必须再对命令寄存器装入启动命令。在定时/计数器计数期间，新装入的计数长度和输出方式不影响原来的操作，新的启动命令装
11、入后，要等到原计数值减到零才起作用控制定时/计数器按新的工作方式、计数长度和输出方式进行工作。 28155复位后，定时/计数器的方式和长度不被预置，但停止计数。 3在矩形波输出时，计数长度为偶数时，输出波形对称;计数长度为奇数时，输出波形不对称。这是因为高电平的半个周期比低电平的半个周期多计一个数。,LED显示器显示方式及其与单片机的接口,静态显示方式及接口电路,LED显示器显示方式及其与单片机的接口,动态显示方式及接口电路,显示程序,DIR： MOV RO，#79H ；建立显示缓冲区首址 MOV R3，#01H ；从右端第一位显示器开始 MOV A，R3 ；位控码初值 LD0： MOV DP
12、TR，#0101H ；位控码地址 MOVX DPTR,A ；输出位控码 INC DPTR ；得段控口地址 MOV A，R0 ；取出显示数据 DIR0： ADD A，#0DH ；计算查表偏移量 MOVC A，A+PC ；查表取字形代码 DIR1： MOVX DPTR，A ；输出段控码 ACALL DL ；延时 INC R0 ；转向下一个缓冲单元 MOV A，R3 JB ACC.5，LD1 ；是否到最后位，到则返回 RL A ；不到，向显示器高位移位 MOV R3，A ；位控码送R3保存 AJMP LD0 LD1： RET DSEG： DB 3FH DB 06H DB 5BH ,键盘接口技术 82
13、79键盘/显示器接口芯片,8279的内部结构,8279引脚功能,8279的工作方式键盘工作方式,键盘有双键互锁和N键轮回两种工作方式。 双键互锁方式 当键盘中同时有两个或两个以上的键被按下，任何一个键的编码信息均不能进入FIFO RAM中，直至剩一键保持闭合时，该键的编码信息方能进入FIFO RAM中。这种工作方式可避免一些误操作信息进入计算机。 N键轮回方式 在这种方式下，一次可以按下任意个键，这些键均被识别，并按键扫描顺序把键值送入FIFO RAM中。,8279的工作方式显示器工作方式,显示缓冲器RAM有16个单元（地址为015），所以LED显示器最多可安排16位，可有8位和16位两种选择
14、方案，但显示位数超过8位时均被设定为16位字符显示。如果将LED显示器从左到右编号为015，则0号显示器与0号单元对应、1号显示器与1号单元对应，依此类推。CPU将显示数据写入显示缓冲器时，有左端输入和右端输入两种方式。写入方式的不同，也就决定了它工作方式的不同。,8279的工作方式显示器工作方式,左端输入方式 左端输入为依次填入方式。CPU依次从0地址或某一地址（由命令字给定）开始，将字形码写入显示缓冲器。地址大于15时，再从0地址开始写入。例如，从0地址单元开始写入，第1次写入的数据存入0地址单元，第2次写入的存入1号地址单元，第16次写入的存入15号地址单元，第17次写入的又将存入0地址
15、单元。显示器显示同序号显示缓冲单元中的内容。 右端输入方式 右端输入为移位输入方式。输入数据总是写入最右边的显示缓冲单元。数据写入显示缓冲器后，原来缓冲器中的内容左移一个字节，原最左边显示缓冲器中的内容被移出。显示方式同袖珍计算器一样。,8279的工作方式传感器矩阵方式,在这种方式下，片内去抖动逻辑被禁止掉，传感器的开关状态直接输入到FIFO RAM中。虽然这种方式不能提供去抖动功能，但CPU知道传感器何时闭合，何时释放。因为在这种方式下，每当检测到传感器信号改变时，IRQ就变为高电平，向CPU申请中断，如果读FIFO/传感器RAM命令字中AI=0，则对FIFO/传感器RAM的第一次读操作将清
16、除IRQ；如果AI=1，则由中断结束命令清除IRQ。,8279的工作方式选通输入方式,当系统不需要配置键盘，只需要配置显示器时，可令8279工作于此方式。这时，RL0RL7作为选通输入口，可用来输入其他信号。选通信号由CNTL/STB端输入。该信号的上升沿把来自RL0RL7的数据锁入FIFO/传感器RAM中。,8279的命令字,（1）键盘/显示方式设置命令字 此命令用来设置键盘和显示器的工作方式。DD（D4D3）两位用来设定显示方式如下 DD 显示方式 00 8个字符显示，左端输入 01 16个字符显示，左端输入 10 8个字符显示，右端输入 11 16个字符显示，右端输入 KKK（D2D1D0）用来设定键盘工作方式， KKK 工作方式 000 外部译码键扫描方式，双键互锁 001 内部译码键扫描方式，双键互锁 010 外部译码键扫描方式，N键轮回 011 内部译码键扫描方式，N键轮回 100 外部译码扫描传感器矩阵方式 101
