单片机原理与接口技术(电子工业出版社)课件. 第8章 单片机系统基本并行扩展技术

单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录122:46单片机原理与接口技术第8章单片机系统基本并行扩展技术单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录222:46本章教学要求(1)熟悉单片机系统总线的扩展方法，理解其扩展原理。(2)掌握译码法和线选法进行单片或多片存储器的扩展设计方法。(3)掌握8155并行接口的扩展设计方法。(4)掌握LED显示器和行列式键盘的扩展设计方法。(5)了解打印机扩展方法。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录322:46本章目录8.1概述8.2外部总线扩展8.3外部存储器扩展8.3.1外部程序存储器扩展8.3.2外部数据存储器扩展8.3.3多片存储器芯片扩展8.4并行接口扩展8.4.1并行接口的简单扩展方法8.4.28155可编程并行I/O接口扩展8.5显示器与键盘扩展8.5.1LED显示器接口扩展8.5.2LCD显示器接口扩展8.5.3键盘接口扩展8.5.4键盘和显示器接口设计实例8.6打印机扩展8.6.1TPuP-16A/40A微型打印机8.6.2打印机接口扩展方法习题与思考题单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录422:468.1概述一个单片机应用系统是以单片机作为核心部件的，但其硬件资源还远不能满足实际需求。通常还需要进行一些必要的扩展。包括：扩展程序存储器，以存放较大控制程序和数据表格等；扩展数据存储器，以解决大量数据的存储问题；扩展I/O端口，以解决单片机对外I/O端口线复用问题；扩展键盘、显示器和打印机等，以解决数据输入、输出和人机交互信息等接口问题。一个实际的单片机应用系统往往具有如图8-1所示的一般结构，需要根据实际情况进行系统扩展。----单片机应用系统扩展问题单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录522:468.1概述图8-1单片机应用系统结构图----单片机应用系统结构图本章主要讨论MCS-51系列单片机存储器和I/O端口等基本并行扩展问题。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录622:468.2外部总线扩展由于单片机的I/O端口是分时复用的，须将三总线分离出来才能与外部设备或存储器进行连接。单片机操作外部设备或外部数据存储器所使用的指令为MOVX。在该指令执行过程中,P0口先送出低8位地址,后送出数据。而外部存储器或设备本身不具备地址保持功能,无法保持有效地址。这就要求在单片机P0口与存储器的低8位地址之间加锁存器对低8位地址进行锁存。P2口高8位地址会一直持续到指令周期结束，不需要进行锁存。ALE信号可用来控制锁存器对地址信号进行锁存。----P0口扩展单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录722:46MCS-51系列单片机对外提供16条地址线，可扩展的存储空间为64KB，但51系列单片机还提供了PSEN、WR和RD信号。操作程序存储器（取指令及执行MOVC指令）时，PSEN有效。操作数据存储器（MOVX）时，RD或WR信号有效。因而实际可扩展空间为128KB，即程序存储器可扩展至64KB（包括单片机内部程序存储空间）。外部数据存储器也可扩展至64KB（不包括单片机内部RAM）。8.3外部存储器扩展----存储器寻址范围单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录822:46----访问程序存储器的时序图8.3.1外部程序存储器扩展1．程序存储器的访问时序单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录922:46----程序存储器扩展图8-4MCS-51单片机扩展外部程序存储器的示意图8.3.1外部程序存储器扩展单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1022:46----EPROM芯片特性8.3.1外部程序存储器扩展2．EPROM程序存储器扩展(1)EPROM芯片及其主要技术特性表8-1常用EPROM存储器的主要技术特性单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1122:46----EPROM芯片引脚8.3.1外部程序存储器扩展(2)常用EPROM芯片的引脚定义单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1222:46(3)EPROM芯片操作方式表8-22764操作方式----EPROM芯片操作方式8.3.1外部程序存储器扩展单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1322:46(4)EPROM程序存储器扩展图8-68031单片机扩展EPROM存储器2764的接口电路----EPROM扩展8.3.1外部程序存储器扩展单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1422:462764的容量是8KB，有13条地址线。单片机ALE信号与74LS373的锁存控制端连接，通过74LS373实现了单片机地址线与数据线的分离。2764的A0~A7与锁存器74LS373的Q0~Q7连接，A8~A12直接与单片机P2口的P2.0~P2.4连接。由于8031单片机没有程序存储器，控制程序必须存放在2764中，因而8031的端必须接地。将单片机的引脚连接到2764的端，控制EPROM中数据的读出。图中2764的地址范围是0000~1FFFH。8.3.1外部程序存储器扩展----EPROM扩展单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1522:463．EEPROM程序存储器扩展（1）2864A内部结构----EEPROM扩展8.3.1外部程序存储器扩展EEPROM是电可擦写的只读存储器，可以实现在线写入，并具有EPROM的数据保持功能，可以如同SRAM一样使用，但写入速度比SRAM慢得多。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1622:46（2）2864A的引脚定义----EEPROM扩展8.3.1外部程序存储器扩展（3）2864A的操作方式单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1722:468.3.1外部程序存储器扩展----EEPROM扩展（4）2864A的页写入时序单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1822:46（5）8301单片机扩展EEPROM存储器2864A的接口电路8.3.1外部程序存储器扩展----EEPROM扩展图中2864A的地址范围是0000H~1FFFH。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1922:468.3.2外部数据存储器扩展MCS-51单片机访问外部数据存储器的时序图----访问外部数据存储器时序单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2022:466264的引脚定义和操作方式8.3.2外部数据存储器扩展----6264数据存储器单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2122:46MCS-51单片机扩展外部数据存储器6264的接口电路8.3.2外部数据存储器扩展----扩展6264接口电路图中，6264存储器芯片采用线选法，A0~A12可从全0变为全1，因而其地址范围为0000H~1FFFH。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2222:46例8-1将上图6264中1000H～1007H的8个单元内容移到单片机内部RAM的60H开始的连续单元中。DATAMOV：MOVDPTR,#1000H;DPTR指向源地址MOVR0,#60H;R0指向目的地址MOVR1,#8;数据块长度DATALOOP:MOVXA,@DPTR;从6264取数据MOV@R0,A;保存至内部RAM指定单元INCDPTR;修改地址指针INCR0DJNZR1,DATALOOP;长度控制RET8.3.2外部数据存储器扩展----扩展6264编程举例单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2322:468.3.3多片存储器芯片的扩展8031单片机扩展多片存储器----多片存储器扩展单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2422:468.4并行接口扩展51系列单片机的外扩设备占用外部RAM空间，可利用MOVX指令对外设进行操作。因而扩展外设和扩展外部存储器对单片机资源的使用情况是相同的。在单片机应用系统中扩展存储器时，P0口用做低8位地址和数据总线复用，P2口用做高8位地址总线，若再考虑串行通信、数据存储器扩展等问题，则P3口作为第二功能被使用，这样，单片机就只剩下P1口可以作为并行I/O接口使用了。在P1端口不能满足需要时，还需要扩展并行I/O接口。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2522:468.4.1并行接口的简单扩展方法1．用74LS377扩展并行输出接口74LS377是8D触发器，引脚定义及功能特性如下：----74LS377芯片单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2622:468.4.1并行接口的简单扩展方法例：在扩展外部RAM的同时,利用74LS377扩展并行输出口,采用线选法实现片选。RAM的地址范围是4000H～5FFFH，74LS377的端口地址为8000H。----应用74LS377扩展输出口单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2722:468.4.1并行接口的简单扩展方法74LS245是三态输出8总线收发/驱动器，无数据锁存功能，但可以控制数据传送方向，可以用于扩展并行I/O接口。当其控制引脚G为低电平时，芯片工作在传输状态，数据传输方向受DIR引脚信号控制，可以将A端数据传输到B端（DIR=1）或将B端数据传输到A端（DIR=0）。2．用74LS245扩展并行输入接口74LS245的引脚定义----74LS245芯片单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2822:468.4.1并行接口的简单扩展方法图示为利用74LS245扩展并行输入接口的电路。图中采用线选法选中74LS245。74LS245的端口地址为8000H，而RAM的地址范围为4000H～5FFFH。----应用74LS245扩展输入口单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2922:468.4.28155可编程并行I/O接口扩展1．8155的引脚定义及内部结构----8155结构单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录3022:462．8155的内部寄存器及操作8.4.28155可编程并行I/O接口扩展----8155寄存器及操作8155的控制字寄存器和状态字寄存器共用一个地址，写该地址时，写入的是控制字，读该地址时，读出的是状态字。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录3122:461)8155的控制字8155的控制字格式如下：8.4.28155可编程并行I/O接口扩展----8155控制字控制字各位定义如下：PA：定义A口的输入/输出PA=0，定义A口输入PA=1，定义A口输出PB：定义B口的输入/输出PB=0，定义B口输入PB=1，定义B口输出单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录3222:468.4.28155可编程并行I/O接口扩展----8155控制字PAB1和PAB2：定义A口、B口和C口的工作方式。00：A口和B口为基本输入/输出口，C口为输入口。11：A口和B口为基本输入/输出口，C口为输出口。01：A口工作在选通方式,B口为基本输入输出口,PC5,PC4,PC3为输出方式，PC0～PC2提供A口选通方式的握手联络信号（PC0=INTRA，PC1=BFA，PC2=STBA）。10：A口和B口均为选通方式，PC0～PC5提供它们所需握手联络信号（PC0=INTRA，PC1=BFA，PC2=STBA，PC3=INTRB，PC4=BFB，PC5=STBB