《MCS 51单片机应用实验教程 高等教育电子信息类 陈育斌第四章 脱机Flash运行模式》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MCS 51单片机应用实验教程 高等教育电子信息类 陈育斌第四章 脱机Flash运行模式（245页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、大连理工大学 电信学院 陈育斌,1,第四章 单片机系统扩展及应用,本章内容： 系统扩展的三种方式： 最小系统； 总线扩展系统； 串行口扩展系统。 总线扩展系统中的 MOVX 指令分析； 常用的外围模块与单片机的接口及编程。,2,大连理工大学 电信学院 陈育斌,本 章 目 录,4.1 单片机的系统扩展 4.1.1 外部程序存储器ROM的扩展 4.1.2 数据存储器RAM的扩展 4.1.3 使用串行口扩展I/O端口 4.2 专用并行输入、输出接口芯片的扩展电路 4.3 MCS-51与D/A转换器的接口 4.4 MCS-51与A/D转换器的接口 4.5 动态数码显示及键盘扫描电路 4.6 单片机的监
2、控电路 - 看门狗电路,3,大连理工大学 电信学院 陈育斌,4.1 单片机的系统扩展,单片机与外围器件进行连接以实现特定的功能，我们将此称之为系统扩展； 从硬件的角度可将扩展分为： 最小系统； 三总线结构的总线扩展系统； 串行口扩展系统。 不同的扩展方式具有不同的特点和适用场合。,4,大连理工大学 电信学院 陈育斌,（一）最小系统,外围器件直接与单片机的I/O端口连接，实现数据交换。 特点： 硬件连接简单。适用于外部器件较少的场合。 软件编程时，数据信息使用与端口相关的MOV指令即可实现交换；控制信号可使用相关的“位操作”指令实现。,5,大连理工大学 电信学院 陈育斌,由8个按键、8个LED灯
3、构成的最小I/O系统,MCS-51 P0.7 P0.0 P1.7 P1.0,K0,K7,LED0,LED7,LED6, ,系统功能：将P1口的8个按键值输入后经P0口输出； 指令如下： MOV P1,#0FFH MOV A ,P1 MOV P0 ,A 【分析】第1条指令的作用。,6,大连理工大学 电信学院 陈育斌,思考题：设计一个4路抢答器并编程,MCS-51 P0.3 。 。 P0.0 P1.4 P1.3 P1.2 P1.3 /INT0 P1.0,K0,K2,K1,K3,LED0, ,LED3,与门,K4,参考电路,思考题： 开关Ki断开时P1.i=？ 开关Ki按下时P1.i=?,7,大连理
4、工大学 电信学院 陈育斌,设 计 要 求,原始状态LED0LED3熄灭； 当K0K3有按键操作时，对应位置的LED点亮并延时一段时间； 当K4按下时LED熄灭，程序回到原始状态； 采用中断方式编程。,8,大连理工大学 电信学院 陈育斌,ORG 0000H LJMP 0100H ORG 0003H LJMP INT_0 ORG 0100H ;主程序 START: SETB EX0 ;开int0中断 SETB EA LOOP1: MOV P0，#0FFH ;熄灭P0口灯 LOOP2: MOV P1，#0FFH ;为输入做准备 SJMP $ ;等待抢答 INT_0: MOV A,P1 MOV P0,
5、A ;输出抢答号（灯） JB P1.4,$ ;主持人控制否？ MOV P0，#0FFH ;主持人按键时熄灭P0口灯 RETI ;返回主程序,参考程序,9,大连理工大学 电信学院 陈育斌,最小系统的特点和应用场合,最小系统常用于功能比较简单的设计。如电子抢答器、循环彩灯显示器等。电路结构简单； 使用ADC、DAC等少数几个外围芯片时也可以采用这种方式： 使用一个端口与ADC的数据口连接，使用MOV指令读取数据； 使用另一个口的某些线与ADC的控制信号连接，对ADC进行启动、查询状态和读取数据的控制操作。这里使用的是位操作（SETB、CLR或位测试指令）。 这种方法必须熟悉ADC的工作时序，并使用
6、位操作来模拟控制时序。,10,大连理工大学 电信学院 陈育斌,（二）总线结构的扩展系统,当系统采用 RAM、ROM 、ADC、DAC等多个并行数据总线接口的外围器件时，为了减少引线、简化控制而采用的一种扩展方法； 实际上是沿用了微型计算机系统的扩展方式，即三总线结构；,11,大连理工大学 电信学院 陈育斌,外8K RAM扩展系统,P2.5 P2.4 : : P2.0 P0.7 : : : P0.0 ALE /RD /WR,CE A12 : : A8 A7 O7 : : : : : : A0 O0 /OE /WE,D7 Q7 D0 Q0 CP,6264 8K RAM,MCS-51,/CE = P
7、2.5(A12),三态输出的数据口由/OE控制,12,大连理工大学 电信学院 陈育斌,51单片机总线扩展系统其结构和工作方式具有如下特征： 单片机的P0口作外存的低8位地址和数据的“复用总线”； 单片机的P2口作外存的高8位地址总线； 单片机的P3.6、P3.7作外部RAM的读/写控制线并直接与其/WR、 /RD端相连接，psen引脚与外ROM使能端连接； RAM、ROM、ADC、DAC、8155、8279等专用芯片其数据线、地址线和片选控制线都与对应的总线连接。每一个器件都有自己的地址，除ROM外都通过MOVX指令进行读/写操作；,总线扩展系统的特点和应用场合,13,大连理工大学 电信学院
8、陈育斌,使用MOVX A,DPTR指令访问外部时，指令将DPTR中的外部地址通过P0、P2 口输出，并自动的产生/RD或/WR信号，实现对外的数据访问操作，避免使用软件去模拟器件的工作时序； 使用MOVC指令访问外ROM （EA=0时），指令将PC中的程序地址通过P0、P2口送出，并自动产生/PSEN信号选通外ROM ，实现外部程序、指令的读取。 这类芯片都采用标准的8位并行数据总线结构、标准的读写控制方式，数据口皆为三态结构。它们都具有自己的物理地址。这种结构设计使系统具有很好的扩展能力。,14,大连理工大学 电信学院 陈育斌,（三）串行口扩展系统,采用具有串行接口的专用外围芯片与单片机进行
9、连接。此类芯片具有引脚少、封装简单、成本低廉等突出的优点，已成为接口器件的主流产品。 采用串行接口的芯片有：RAM、E2PROM、ADC、DAC、LCD驱动器、温度传感器、日历芯片等等；,15,大连理工大学 电信学院 陈育斌,目前流行的串行接口标准,USART同步串行接口； SPI同步串行接口； I2C总线接口； CAN总线接口； 1-Wire总线接口； USB串行接口等。,16,大连理工大学 电信学院 陈育斌,MCS-51单片机虽然只有USART同步串行接口，但也可以采用软件模拟的方法模仿SPI、I2C等串行接口进行编程； 同步串行接口作系统内部的扩展，已经成为当前系统硬件设计的主流。 本节
10、只着重介绍USART同步串行接口作系统扩展的方法，其它接口只作简单描述。,返回本章目录,17,大连理工大学 电信学院 陈育斌,4.1.1 外部程序存储器ROM的扩展,采用“总线方式”的系统扩展 单片机的P0、P2口作为外电路的数据、地址总线： P0口做为低8位地址和数据复用总线； P2口做为高8位地址总线。 单片机的/Psen 作为数据选通信号与外ROM的数据输 出三态控制/OE端连接（参照访问外存储器的时序）； 使用一个8位的数据锁存器来锁定P0口的低八位地址信号，使用单片机的ALE信号作锁存器的锁存控制。 将单片机的引脚/EA接低电平（选择外部ROM）。,18,大连理工大学 电信学院 陈育
11、斌,具有三态功能的8D锁存器,/L：三态控制。 低电平：允许数据输出，三态门通； 高电平：三态门关闭，输出高阻。 G：数据锁存控制。高电平时，输出随输入变化； 低电平时，高电平时输入的数据被所存。,D7 Q7 D0 Q0 G /L,数据 输入端,数据 输出端,74LS373,/L=0,19,大连理工大学 电信学院 陈育斌, MCS-51与1片32K ROM的连接（地址线全译码）,CE A14 : : A8 A7 O7 : : : : : : A0 O0 OE,27256 32K ROM,MCS-51,/CE = P2.7(A15),返回前一次,完整的地址信号,三态输出的数据口由/OE控制,D7
12、 Q7 74LS373 D0 Q0 G /L,P2.7 : : : P2.0 P0.7 : : : P0.0 ALE /EA Psen,20,大连理工大学 电信学院 陈育斌,访问外部程序存储器ROM的时序:,A15-A8(PC),A7-A0,OP,A7-A0,常数,ROM输出控制 /Psen,地址总线（高八位）P2口,地址/数据（低8位）P0 口,S1,S2,S6,S5,S4,S3,74LS373的锁存信号 ALE,A15-A8 (DPTR+A),MOVC A,A+DPTR,A B,转电路图,返回前一次,（参考讲义76页）,21,大连理工大学 电信学院 陈育斌,片外存储器访问时序说明,P0、P
13、2口作地址和数据总线。其中P0口作为地址和数据复用总线，前半部（A段）作地址总线，后半部（B段）作为数据总线。 外部程序存储器ROM的操作步骤如下： 1，必须为ROM其提供完整的（15位）地址信息； 2，ROM芯片的/CE 端=0，选中该芯片； 3，在满足上述条件的基础上，当ROM的/OE=0时（B时间段），存储器输出数据的三态门打开，并将与输入地址相对应的存储单元中的指令（数据）向外输出，单片机通过P0口将指令送至CPU 内部。 74LS373锁存器:将A时间段P0口输出的低位地址进行保存，使ROM在B时间段仍然可以得到完整的地址信号。,转电路图,转时序图,22,大连理工大学 电信学院 陈育
14、斌,外部ROM的状态与地址线A15的关系表,注意：1，ROM地址线与存储器的容量之间的关系； 2，ROM的/OE 与单片机的/psen 连接； 3，ROM的/CE信号是存储器的片选； 4，由于采用地址线全译码，所以每一个地址对应唯 一的存储单元,23,大连理工大学 电信学院 陈育斌, MCS-51与2片32K ROM的连接（地址线全译码）,A15 P2口 MCS - 51 P0口 ALE /EA Psen,/CE2 A14 A8 A7 A0 /OE2 O0O7,/CE1 A14 A8 A7 A0 /OE1 O0O7,74LS373,24,大连理工大学 电信学院 陈育斌,由两片32K的ROM构成64K存储阵列与A15的 关系表,25,大连理工大学 电信学院 陈育斌, MCS-51与多个 ROM的连接（地址线全译码）,若需要对2片以上的芯片扩展，可以通过译码电路实现。,P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.0 P0口 ALE Psen,/CE0 A12 A8 A7 8K8 A0 /OE1 O0O7,74LS373,C y7 B A y 0,/CE1 A12 A8 A7 8K8 A0 /OE1 O0O7,/CE7 A12 A8 A7 8K8 A0 /OE1
