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1、单片机系统扩展在由单片机构成的实际测控系统中，最小应用系统往往不能满足要求，因此在系统设计时首先要解决系统扩展问题。单片机的系统扩展主要有程序存储器(ROM扩展，数据存储器(RAM扩展以及I/O口的扩展。MCS-51单片机有很强的扩展功能，外围扩展电路、扩展芯片和扩展方法都非常典型、规范。本章首先通过实训初步了解扩展的方法及应用，然后详细讨论各种扩展的常见电路、芯片以及使用方法。实训6片外RAM寸信号灯的控制及可编程I/O口的应用1.实训目的(1) 掌握扩展片外RAM勺方法及使用。(2) 熟悉8155可编程接口芯片的内部组成。(3) 掌握8155初始化的方法及I/O口的使用了解8155内部定时
2、器和RAM勺编程使用认识片外RAM8155相关地址的确定。2. 实训设备和器件实训设备：单片机开发系统、微机。实训器件：实训电路板1套。3. 实训电路图下图为实训电路图，与附录1中的电路图连接完全相同133119181716CWRP10P00P11P01P12P02P13P03P14P04P15P05P16P06P17P07INT1P20INT08031P21P22T1P23T0P24P25EA/VPP26P27X1X2RESETRXDTXDRD-ALE/P-WRPSEN10111214接8031P227接8031ALE接8031RESETAD0PA0AD1PA1AD2PA2AD3PA3AD4
3、PA4AD5PA5AD6PA6AD7PA7PB0CEPB1RD8155PB2WRPB3IO/MPB4ALEPB5PB6PB7TMROUTPC0PC1订MRINPC2PC3PC4RESETPC525262728293012123*373839PC0PC1PC2PC3VCCD0Q0D1Q1D2Q2D3Q3D4Q4D5Q5D6Q6D7Q7&E-LE1813AY0BY1CY2Y3Y4E1Y5E2Y6E3Y774LS1382226VCC200QX8D0A0D1A1D2A2D3A3D4A4D5A5D6A6D7A76264A8A9A10A11A12OECS2CS11接8031RD接8031WRlbIII-s
4、gfELELELELELELELEL0345.1KQX4157PA0PA7VCC图6.1实训6电路图4. 实训步骤与要求1）查阅附录实训电路板原理图及芯片手册，初步认识51单片机扩展片外RAM所使用的芯片6264的管脚排列，以及与单片机的连接关系；初步分析8155与单片机的连接及三个I/O口与外部LED的关系。2）将电路板与仿真器连接好。3）输入参考程序1，汇编并调试运行，观察P1口发光二极管的亮灭状态。4）输入参考程序2,汇编并调试运行，观察电路板中LED共阴极）的显示情况。参考程序1:对片外RAM写入数据并输出，控制P1口的亮灭状态。ORG0000HMOVA,#0FEH据MOVR1,#08
5、HWRITE:MOVXDPTR,AINCDPTRCLRCYRLADJNZR1,WRITE则顺序执行下一条指令MOVR1,#08HSTART:MOVDPTR,#1000HREAD:MOVXA,DPTRMOVP1,A极管LCALLDELAYINCDPTRDJNZR1,READ口显示SJMPSTART第一个数据单元开始。；设置第一个要送入的数；设循环次数;向RAM中写入数据;片外RAM地址加1;更新数据;8次未送完，继续写入，否;再次设置循环次数;指向第一个数据单元1000H;读出数据到A累加器;送P1口点亮发光二;延时一段时间;更新地址;连续读出8个数据，送P1;8个数据读完，继续从延时子程序参见
6、第4章参考程序2:对8155初始化，使I/O口控制LED的显示情况ORG0000HMOVDPTR，#4400HMOVA，#03HMOVXDPTR,A为输出，C口为输入。INCDPTRMOVA，#00HMOVXDPT，RA所有8个LED。INCDPTRMOVA，#OFFHMOVXDPT，RA输出点亮8个LEDSJMP$；指向8155命令寄存器;写入控制字。A口、B口;指向8155A口；向A口写入00H,输出选中;指向8155B口;向B口写入某个字型码,5. 实训总结和分析(1) 程序1的功能是，对片外RAM1000H1008H写入数据，然后再逐一读出送P1口控制发光二极管，使8个发光二极管依次点
7、亮。片外RAM是当单片机内部RAM够用时进行扩展的，常用的芯片是静态RAM例如实训电路板中所使用的6264，片外RAM勺地址线是由单片机的P0口和P2口提供的，其具体连接方法以及片外RAM地址的确定方法在6.2节介绍。实训中，对片外RAM勺写操作由MOVXDP,TIA完成，读操作由MOVXADPT完成。（2）程序2的功能是，对实训电路中扩展的8155芯片初始化，分别从8155的A口和B口输出数据，使8个LED同时显示“8”。8155是可编程的I/O芯片，当单片机提供的并行I/O口P0P3不够用户使用时，常常需要扩展I/O口，8155是扩展时使用较多的I/O芯片。在本书的实训电路中，用扩展的81
8、55连接了8个LED数码管和16个按键。通过扩展8155可以提供3个并行I/O口：A口、B口和C口，3个I/O口的工作方式（例如是输入还是输出）是由用户的编程来确定的，这个过程称作对8155的初始化。初始化编程是通过8155的命令寄存器写入控制字来实现的，例如参考程序2中的前3条指令。控制字的规定、8155和单片机的接口方法以及8155相关地址的确定在6.3.4节介绍。（3）分析参考程序2，我们注意到，对扩展I/O口芯片8155的写操作也是MOVXDP，RA，与片外RAM勺使用方法相同，读操作也是一样，因此这就要求片外RAM和扩展I/O口的地址不能冲突，在扩展连接时，二者要统一考虑，统一编址。
9、（4）请读者学习本章知识后，思考以下问题：实训中扩展的6264的地址范围是什么？为什么8155命令寄存器、A口、B口的地址是程序2中所使用的4400H4401H、4402H？（5）在实际应用中，不仅要扩展RAM和I/O口，当单片机内部用于存放程序、表格的程序存储器容量不够时，也需要扩展。对这三者的扩展方法、常用芯片和使用方法是本章重点讨论的内容。6.1程序存储器扩展在进行单片机应用系统设计时，首先考虑的就是存储器的扩展，包括程序存储器和数据存储器。其次是I/O口的扩展，用来连接一定的输入设备和输出设备。在本书附录的参考实训电路板原理图中，除了实训6中我们初步认识和使用的RAM和I/O口8155
10、芯片，读者会注意到还扩展了两片存储器芯片2764和2864,这是在程序存储器扩展中要介绍的内容。单片机的程序存储器空间和数据存储器空间是相互独立的。程序存储器的寻址空间是64K字节（OOOOHHFFFFH6.1.1单片机程序存储器概述单片机应用系统由硬件和软件组成，软件的载体就是硬件中的程序存储器。对于MCS-51系列8位单片机，片内程序存储器的类型及容量如表6.1所示表6.1MCS-51系列单片机片内程序存储器一览表单片机型号器片内程序存储类型容量（字节）8031无8051ROM4Kn8751EPROM4K8951Flash4K对于没有内部ROM勺单片机或者程序较长、片内ROM量不够时，用户
11、必须在单片机外部扩展程序存储器。MCS-51单片机片外有16条地址线，即P0口和P2口，因此最大寻址范围为64K字节（0000H-FFFFH。这里要注意的是，MCS-51单片机有一个管脚EA跟程序存储器的扩展有关。如果EA接高电平，那么片内存储器地址范围是0000H-0FFFH（4K字节），片外程序存储器地址范围是1000H-FFFFH（60K字节）。如果EA接低电平，不使用片内程序存储器，片外程序存储器地址范围为0000H-FFFFH（64K字节）。8031单片机没有片内程序存储器，因此EA管脚总是接低电平。扩展程序存储器常用芯片有EPROMErasableProgrammableReadO
12、nlyMemory型（紫外线可擦除型），如2716（2KX8）、2732（4KX8）、2764（8KX8)、27128(16KX8)、27256(32KX8)、27512(64KX8)等，另外还有+5V电可擦除EEPRO,M如2816(2KX8)、2864(8KX8)等等。如果程序总量不超过4KB般选用具有内部ROM勺单片机。8051内部ROM只能由厂家将程序一次性固化，不适合小批量用户和程序调试时使用。因此选用8751、8951勺用户较多。如果程序超过4K字节，一般不会选用8751、8951，直接选用8031，利用外部扩展存储器来存放程序。EPROM程序存储器扩展实例紫外线擦除电可编程只读存
13、储器EPRO是国内用得较多的程序存储器。EPROMS片上均有一个玻璃窗口，在紫外线照射下，存储器中的各位信息均变1，即处于擦除状态。擦除干净的EPRO可以通过编程器将应用程序固化到芯片中。例6.1在8031单片机上扩展4KEPRO程序存储器1. 选择芯片本例要求选用8031单片机，内部无RO巫，无论程序长短都必须扩展程序存储器(目前较少这样使用，但扩展方法比较典型、实用)。在选择程序存储器芯片时，首先必须满足程序容量，其次在价格合理情况下尽量选用容量大的芯片。芯片少，接线简单，芯片存储容量大，程序调整余量大。如估计程序总长3KB左右，最好扩展一片4KB的EPROM732,而不选用2片2716(
14、2KB)。在单片机应用系统硬件设计中应注意，尽量减少芯片使用个数，使得电路结构简单，提高可靠性，这也是8951比8031使用更加广泛的原因之一。2. 硬件电路图8031单片机扩展一片2732程序存储器电路如图6.2所示GND图6.2单片机扩展2732EPRONfe路3. 芯片说明(1) 74LS37374LS373是带三态缓冲输出的8D锁存器，由于单片机的三总线结构中，数据线与地址线的低8位共用P0口，因此必须用地址锁存器将地址信号和数据信号区分开。74LS373的锁存控制端G直接与单片机的锁存控制信号ALE相连，在ALE的下降沿锁存低8位地址(2) EPROM2732EPROM2732勺容量为4KX8位。4K表示有4X1024(22X210=212)个存储单元，8位表示每个单元存储数据的宽度是8位。前者确定了地址线的位数是12位(A0A11)，后者确定了数据线的位数是8位(OLO7)，目
