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1、单片机应用技术第五章单片机应用技术第五章_MCS-51_MCS-51系统扩展技术系统扩展技术项目引入目引入1.项目描述片外RAM对信号灯的控制及可编程I/O口的应用2.硬件电路与工作原理让学生根据任务分析硬件要求，画出具体电路，并在实验开发板上接线3.程序设计（给出控制程序） 该系统的资源如下：该系统的资源如下：4KBROM，256BRAM；五源中断系五源中断系统；两个十六位加一定两个十六位加一定时/计数器数器；一个全双工串行一个全双工串行UART；四个并行四个并行I/O口。口。二、二、8031硬件最小系硬件最小系统8031单片机片内无片机片内无ROM，若要正常工作，必需外配，若要正常工作，必
2、需外配ROM。外接。外接ROM后，后，P3口、口、P2口、口、P0口均被占用只剩下口均被占用只剩下P1口作口作I/O口用，其它口用，其它功能不功能不变。图中：中：/E三三态门控制端控制端G 低低电平平锁存存三总线的概念三总线的概念: :地址地址总线AB，P0口提供（口提供（A7A0）；）；P2口提供（口提供（A15A8），共），共16位。位。数据数据总线DB，P0口提供（口提供（D7D0），共），共8位。位。控制控制总线CB，ALE、等。、等。7-2 7-2 存储器的扩展存储器的扩展一、三一、三总线的的连接接 1、数据、数据线的的连接接P0口的八位口的八位线承担此任，此承担此任，此时不用外接上
3、拉不用外接上拉电阻。阻。2、地址、地址线的的连接接P0口承担地址低八位口承担地址低八位线，A0A7；P2口承担地址高八位口承担地址高八位线。A8A15。注意：注意：P0口口线地址地址/数据分数据分时复用，需用地址复用，需用地址锁存器存器74LS373锁存地址。存地址。A10A8A7A0D7D0CB3、控制、控制线的的连接接对存存储器来器来讲控制控制线无非是：芯片的无非是：芯片的选通通控制、控制、读写写控制。控制。单片机与外部器件数据交片机与外部器件数据交换要遵循两个重要原要遵循两个重要原则：一是，地址唯一性，一个一是，地址唯一性，一个单元一个地址。元一个地址。二是，同一二是，同一时刻，刻，CP
4、U只能只能访问一个地址，即只能与一一个地址，即只能与一个个单元交元交换数据。数据。不交不交换时，外部器件，外部器件处于于锁闭状状态，对总线呈浮空状呈浮空状态。读/写写：CPU向外部向外部设备发出的出的读/写控制命令。写控制命令。EPROM：/OE/PSENSRAM：/WE/WR/OE/RD选通通：CPU与与器器件件交交换数数据据或或信信息息，需需先先发出出选通通信号信号/CE或或/CS，以便，以便选中芯片。中芯片。二、存储器地址编码二、存储器地址编码SRAM6116：“16”2K8=2KB21210=211即即6116有有11根地址根地址线。地址空地址空间：A10A9A8A7A6A5A4A3A
5、2A1A0最低地址：最低地址：000000000000000H最高地址：最高地址：111111111107FFHMCS-51单片机片机寻址范址范围：64KB26210=216即即16位地址位地址线地址空地址空间：A15A14A13A12A11A10A9A8A7A0单片机片机A10A9A8A7A0611625=322KB上式中：上式中：“”表示表示0或或1。即即单片机地址空片机地址空间中包含有中包含有32个个2KB。某片。某片6116占据的是哪占据的是哪2KB不能确定不能确定地址浮地址浮动。只只有有限限定定A15A11的的取取值才才能能确确定定6116在在系系统中中的的地地址址范范围。如如，P2
6、.6=0，选中中6116的的/CS线。设P2.7P2.5P2.4P2.3假定全假定全为1则:6116地址范地址范围是是B800HBFFFH。同理，同理，P27P25P24P23假定全假定全为0则:6116地址范地址范围是是0000H07FFH；再再设P27选中中6116（设P26P25P24P23全全为1） 则：地址范：地址范围是是7800H7FFFH可可见：存：存储器芯片在系器芯片在系统中地址分布由两个因素决定：中地址分布由两个因素决定：一是，芯片本身的地址一是，芯片本身的地址线（与容量有关）（与容量有关）二是，芯片二是，芯片选通信号的通信号的获得方式。得方式。扩展展存存储器器时，总是是让单
7、片片机机低低位位地地址址与与存存储器器芯芯片片地地址址线相相接接；而而让单片片机机剩剩余余的的高高位位地地址址线（在在P2口口）常常作作为片片选信号信号线。这种种方方法法对SRAM、EPROM、扩展展I/O芯芯片片、外外设同同样适用。适用。P2.5=0时，选中中2764；“64”8K8b=23210=213A15A14A13A12A11A023=88KB若取若取P2.7P2.6均均为1；则2764在本系在本系统内地址范内地址范围：C000HDFFFH可以。此可以。此时6116：D800HDFFFH2764：C000HDB00H若若6116与与2764都用都用A13（P25）选中可否中可否611
8、6与2764在0800H DFFFH范围内地址重叠，这是不是违反交换原则呢？不会！因不会！因为，6116是是SRAM，2764是是EPROM。除地址。除地址和和选通信号外，通信号外，还有有读/写控制信号起作用。写控制信号起作用。RAM /WE /WR /OE /RD ROM /OE /PSEN可用来区分二器件包括：包括：256B静静态RAM；2个个8位和位和1个个6位可位可编程并行程并行I/O口；口；1个个14位定位定时器（减器（减1计数）；数）；1个个8位地址位地址锁存器；存器；一些控制一些控制逻辑电路等。路等。5-5 5-5 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片81558155一、引脚一、
9、引脚AD0AD7地址地址/数据数据线。传送地址、数据、命令、状送地址、数据、命令、状态等。等。ALE地址地址锁存（存（输入）入）IO/MIO口口/RAM选择；0:选内内RAM；1:选内内IO口口/CE片片选线/RD、/WR读、写控制、写控制PA7PA0A口口输入入/输出出线PB7PB0B口口输入入/输出出线PC5PC0C口口输入入/输出出线TIMERIN定定时器器输入（入（输入定入定时器所需器所需时钟）TIMEROUT定定时器器输出（出（输出所出所产生的方波脉冲）生的方波脉冲）二、二、81558155的的RAMRAM和和I / OI / O口地址编码口地址编码包括：内包括：内RAM256B对应
10、256个地址个地址命令命令/状状态寄存器地址寄存器地址1个地址个地址PA口地址口地址1个地址个地址PB口地址口地址1个地址个地址PC口地址口地址1个地址个地址定定时器低器低8位地址位地址1个地址个地址定定时器高器高8位地址位地址1个地址个地址由由AD7AD0及及IO/M决定。决定。三、三、81558155的工作方式与基本操作的工作方式与基本操作有三种基本操作有三种基本操作：1、作、作单片机片外片机片外256B数据存数据存储器器IO/M=0，与其它数据存，与其它数据存储器器统一一编址。用址。用MOVX访问。2、作、作扩展展I/O口使用口使用IO/M=1，PA口、口、PB口、口、PC口，可通口，可
11、通过编程决定如何使用。程决定如何使用。命令寄存器（命令控制字）命令寄存器（命令控制字）I/O口工作方式口工作方式状状态标志寄存器志寄存器PA口、口、PB口状口状态标志。志。命令寄存器，只写不命令寄存器，只写不读状状态标志寄存器，只志寄存器，只读不写不写二者使用同一地址二者使用同一地址I/O口工作方式有四种：口工作方式有四种：A口、口、B口口基本基本I/O口，口，C口口输入；入；A口、口、B口口基本基本I/O口，口，C口口输出；出；A口口选通通I/O、B口基本口基本I/O、C口作口作联络线；A口、口、B口口选通通I/O、C口作口作联络线。状状态标志寄存器：志寄存器：BF缓冲器冲器满标志；志；IN
12、TR端口中断端口中断请求求标志；志；INTE端口中断允端口中断允许标志；志；TIMER定定时器中断器中断请求。求。3、作定、作定时器器扩展使用展使用可以通可以通过编程决定程决定输出出4种信号，即有四种工作台方式种信号，即有四种工作台方式（P172图5-27）单方波；方波；连续方波；方波；单脉冲；脉冲；连续脉冲。脉冲。由两个由两个8位寄存器，决定位寄存器，决定14位定位定时器器计数常数及四种工作方式。数常数及四种工作方式。由命令寄存器的最高两位由命令寄存器的最高两位对定定时器器进行四种控制。行四种控制。T7T6T5T4T3T2T1T0(a) 定时器格式T7T6T5T4T3T2T1T0D7 D7
13、D7 D7 D7 D7 D7 D7 减1计数器低8位减1计数器低6位定时器方式编辑位D7 D7 D7 D7 D7 D7 D7 D7 M2 M1方式定时器输出波形0 0单波形0 1 连续波形1 0单脉冲1 1连续脉冲(b)定时器方式及输出波形四、单片机与四、单片机与81558155的接口及操作软件的接口及操作软件图5-28（P173）如如图连线后地址分布是：内后地址分布是：内RAM地址地址7E00H7EFFHI/O口地址：口地址：命令状命令状态口口7F00HPA口口7F01HPB口口7F02HPC口口7F03H定定时器低器低8位位7F04H定定时器高器高8位位7F05H操作操作软件：件：MOVD
14、PTR，#RAM或或I/O口地址口地址MOVA，#欲写内容或命令字欲写内容或命令字MOVDPTR，A5-6 5-6 常用通道配置及接口基础常用通道配置及接口基础一、按一、按键、键盘及其接口及其接口1、按、按键操作存在的操作存在的问题键抖抖动硬件消除抖硬件消除抖动P180图5-37，RS触触发器构成器构成单稳电路路软件去抖件去抖延延时10ms左右。左右。2、按、按键分分类（1）独立式按）独立式按键单片机一条片机一条I/O口口线对应一个按一个按键。（2）键盘一般指矩一般指矩阵式式键盘。若干若干I/O口口线作行作行线；若干；若干I/O口口线作列作列线，在每个行列交，在每个行列交点点设置按置按键组成。
15、成。图5-42P1853、按、按键监测方法方法（1）监测有无有无键按下按下（中断方式或（中断方式或查询方式）方式）（2）按）按键的的识别（哪一个（哪一个键被按下）被按下）扫描法描法有有键按下按下时，读入行或列入行或列值，则为0值的行列交点的的行列交点的键便是。便是。线反反转法院法院第一步，行第一步，行线输出全出全0，列，列线输入；入；第二步，列第二步，列线输出全出全0，行，行线输入；入；输入的行入的行值、列、列值均均为0的相的相应键便是。便是。二、七段二、七段LEDLED显示器及接口显示器及接口1、字形、字形码表的表的产生生，P192表表5-112、显示方式示方式1）静）静态显示示2）动态显示
16、（利用人眼的示（利用人眼的视觉暂留效留效应）3、接口方法、接口方法1）与）与单片机直接相接：取字形片机直接相接：取字形码表中的表中的码值来来显示。示。2）通）通过硬件七段硬件七段译码器相接：器相接：单片机利用口片机利用口线输出十六出十六进制制数来数来显示。示。5-7 D / A5-7 D / A转换转换一、一、D/A转换的作用的作用二、二、D/A转换的重要指的重要指标分辨率的定分辨率的定义：最小最小输出出电压与最大与最大输出出电压所所对应的数字量之比。的数字量之比。如如10位位D/A转换器：器：分辨率分辨率=1/（2101）=1/1023=0.001反映了反映了D/A转换的灵敏度。的灵敏度。三
17、、三、D/A转换器器DAC08300832u8位分辨率位分辨率u具有具有两个两个输入数据寄存器（入数据寄存器（8位）；可位）；可单缓冲、双冲、双缓冲或冲或u直接直接输入，入，实现多通道多通道D/A同步同步转换输出。出。u须外接参考外接参考电压源源u为电流流输出型出型D/A转换器器1、DAC0832内部内部结构构P205图5-58有有20个引脚。个引脚。2、与、与8031单片机接口及操作片机接口及操作软件件（1）单缓冲方式冲方式P206图5-60有有20个引脚个引脚DI0DI7数据数据输入入线ILE数据允数据允许锁存存/CS输入寄存器入寄存器选择/WR1输入寄存器的写入寄存器的写选通通/WR2D
18、AC寄存器的写寄存器的写选通通/XREF数据数据传送信号送信号Vref基准基准电源源输入入Rfb反信号反信号输入（内有反入（内有反馈电阻）阻）Iout1、Iout2电流流输出出Vcc、AGND、DGND电源、地源、地完成一次完成一次D/A转换：MOVDPTR，#7FFFH；DAC0832口地址口地址MOVA，#DATA；欲；欲转换的数字量的数字量MOVXDPTR,A；转换（2）双）双缓冲器同步方式冲器同步方式电路：路：图5-61图中：中：P2.5选中中DAC0832(1)P2.6选中中DAC0832(2)输入入锁存器存器P2.7控制两芯片控制两芯片/XREF同步同步转换3、应用用例例、利利用用
19、单片片机机及及DAC0832产生生阶梯梯波波，DAC0832采采用用单缓冲冲方方式式，定定时1ms，增幅增幅10，10ms一循一循环。解：解：START：MOVA，#00HMOVDPTR，#7FFFH；转换器地址器地址MOVR1，#0AH；10个台个台阶（10ms）1ms0vtLOOP：MOVXDPTR，A；送欲；送欲转换数字量数字量CALLDL1；延；延时1msDJNZR1，NEXT；10个台个台阶未完未完继续增幅增幅SJMPSTARTNEXT：ADDA，#10JMPLOOPDL1：MOV20H，#249DLL：NOPNOPDJNZ20H，DLLRET 如此，如此，还可可产生生锯齿波，三角波
20、等。波，三角波等。5-8 A / D5-8 A / D转换转换一、常用一、常用A/D转换器的器的转换原理原理1、逐次逼近式、逐次逼近式图5-662、双、双积分式分式图5-67分辨率的定分辨率的定义：输出出数数字字量量变化化一一个个相相邻数数码所所需需要要输入入模模拟电压的的变化化量量。用公式表示用公式表示为：满刻度刻度电压/2n（n为位数）位数）二、二、ADC0808/08098路路8位位A/D转换器器采采用用逐逐次次逼逼近近式式A / D转换原原理理（时钟：10 1280KHz）模模拟输入有入有8个通道（任一通道模个通道（任一通道模拟都可以都可以转换为一个一个8位数字量位数字量输出）出）1、
21、ADC0809内部内部结构及引脚构及引脚（图5-72）图中中SAR是逐次逼近寄存器；引脚（有是逐次逼近寄存器；引脚（有28条）：条）：IN0IN78路模路模拟量量输入通道的入通道的输入口；入口；2-12-88位数字量位数字量输出口；出口；START启启动输入口入口启启动转换ALE通道地址通道地址锁存存EOC转换结束束输出信号出信号OE输出允出允许CLK时钟端端ADDA、ADDB、ADDC8路模路模拟开关的开关的3位地址位地址选择端端REF（+）、）、REF（-）参参电压输入端入端Vcc、GND电源、地。源、地。2、ADC0809与与8031单片机接口片机接口设计有有查询方式、中断方式、等待延方
22、式、中断方式、等待延时方式。方式。片片内内无无时钟，由由单片片机机的的ALE（fosc/6）经二二分分频后接入。后接入。若若fosc=6MHz，则接入接入时钟为500KHz，满足：足：101280KHz的要求。的要求。图5-75P2.7（片（片选）地址地址码输入通道入通道CBA7FF8H0000IN07FFFH0 111IN7例、例、对通道通道IN0，采，采样一次，一次，转换，并将，并将转换结果存到数据存果存到数据存储区。区。解：解：MAIN：MOVR1，#data；存数地址；存数地址MOVDPTR，#7FF8H；P2.7=0，指向，指向IN0MOVXDPTR，A；不；不论A中中为何内容都启何
23、内容都启动转换MOVR6，#0AH；软件延件延时DLAY：NOPNOPNOPNOPNOPDJNZR6，DLAYMOVXA，DPTR；读转换结果果MOVR1,A；存；存储数据数据A/D转换接口的接口的设计1、硬件、硬件连线(图P2185-75)图中，中，ALE=START=/（/WR+P2.7）OE=/（/RD+P2.7）通道地址：通道地址：P27P26P20P07P0.3P0.2P0.1P0.0A15A14A8A7A3A2A1A07FFBH00007FFFH0111（1）延）延时等待方式等待方式2、软件件设计方法方法分分别8路路模模拟信信号号轮流流采采样一一次次，并并依依次次把把结果果转存存到
24、到数数据据存存储区区的的采采样转换程程序序如如下下（设数数据据区区首首地地址址30H；采采样采用循采用循环程序，程序，R7作作计数器）：数器）：ORG0000HAJMPMAINORG0100HMAIN：MOVR1，#30HMOVDPTR，#7FF8HMOVR7，#08HLOOP：MOVXDPTR，AMOVR6，#0FHDLAY：NOPNOPNOPNOPDJNZR6，DLAYMOVXA，DPTRMOVR1，AINCDPTRINCR1DJNZR7，LOOPRET(2)中断方式中断方式合合上上K1，启启动转换后后，经tEOC时间，EOC输出出负脉脉冲冲波波形形，表表示示某某通道通道转换已已结束，束，
25、单片机可以取走数据。片机可以取走数据。让八个通道八个通道轮流流转换一遍。一遍。ORG0000HAJMPMAIN2ORG0013HAJMPINTR1ORG0300HMAIN2：MOVR1，#30HSETBIT1；下降沿触；下降沿触发/INT1中断中断SETBEX1；允；允许/INT1中断中断SETBEA；开中断；开中断MOVR7，#08H；待；待转换的通道个数，即循的通道个数，即循环次数次数MOVDPTR，#7FF8H；指向通道；指向通道0MOVDPTR，A；启；启动首次首次转换WAIT：CJNER7，#00H，$；等待中断；等待中断CLREX1；8个通道个通道转换完成，完成，结束束SJMP$O
26、RG0500HINTR1:MOVXA，DPTR；读取取转换结果果MOVR1，A；存数；存数INCDPTR；通道号加；通道号加1INCR1DECR7MOVXDPTR，A；启；启动下一次下一次转换RETIEND（3）查询方式方式启启动转换后后，经tOEC时间后后，转换结束束，EOC输出出负脉脉冲。冲。所所以以，启启动转换后后，延延时tEOC时间，检查EOC电平平，若若为0说明明仍仍在在转换中中，若若为高高电平平说明明转换结束束，书中中只只针对IN0通道模似量通道模似量转换一次而一次而编程。程。ADC08010804转换芯芯片片与与ADC0809芯芯片片的的区区别是：是：ADC08010804是是单
27、通道模通道模拟信号。信号。P00DB0REF+P01DB1REF-P02DB2P07DB7P27/CSVIN+/WR/WRVIN-/RD/RD/INT1INTR上上图中，模中，模拟通道地址是：通道地址是：7FFFH。 编程同程同ADC0809，只是，只是仅有一个通道。有一个通道。8031ADC0801本章小本章小结1、常用的程序存储器芯片有哪些？2、扩展芯片地址范围如何确定？3、8155A有几个并行I / O口？几种工作方式？4、如何软件去抖？5、键盘扫描程序一般具有哪些功能？6、静态显示与动态显示的区别7、动态显示的接口电路及程序设计8、DAC 0832的作用是什么？分辨率是多少位？9、D/A转换器的指标有哪些？10、ADC0809的作用是什么？有几个模拟通道？作作业P2451、2、3、5、7、9、18、20、30、33、42结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！65
