80C51单片机的系统扩展

2020/2/241第7章80C51单片机的系统扩展存储器的扩展7.1输入/输出及其控制方式7.281C55接口芯片及其应用7.3LCD接口及其扩展7.4系统扩展并行总线扩展速度快，但接线多，控制简单适合通信数据量大的设备（大容量存储器、显示设备LCD，A/DD/A转换器）串行总线扩展速度慢，接线少，控制复杂适合通信数据量小的设备（小容量存储器、时钟芯片、温度传感器）2020/2/2422020/2/243扩展总线7.1.1程序存储器的扩展数据总线，P0口地址总线，高8位P2口、低8位P0口控制总线，RD、WR、EA、ALE、PSEN7.1存储器的扩展GQDQGD0D6D7Q7Q6Q0OE:::GQDQGQDQ74LS373OEGALE80C31D7::D0Q7::Q0P2P0ABDB74LS3732020/2/244片外ROM操作时序片内片外ROM读，用指令MOVC（产生PSEN信号）片外片外ROM选择，用EA。片外ROM最大容量64K。【例7-1】读外部ROM时序。S1S2S3S4S5S6S134H34H12H13H1个机器周期ALEPSENP2口P0口74H50H3412HMOVA,#50H74H片外ROM50H3413H2020/2/245ROM芯片及其扩展方法常用ROM芯片特性芯片型号27C6427C12827C25627C512容量8KB16KB32KB64KB引脚数28282828读出时间/ns1201209090最大工作电流/mA20202025最大维持电流/mA0.10.10.10.03注：应注意优先选用CMOS器件，其读出时间短，耗电少。2020/2/246常用ROM芯片引脚1234567891011121314282726252423222120191817161527C6427C12827C25627C51227C64VccPGMNCA8A9A11OEA10CEQ7Q6Q5Q4Q327C128VccPGMA13A8A9A11OEA10CEQ7Q6Q5Q4Q327C256VccA14A13A8A9A11OEA10CEQ7Q6Q5Q4Q327C512VccA14A13A8A9A11OE/VppA10CEQ7Q6Q5Q4Q327C64VppA12A7A6A5A4A3A2A1A0Q0Q1Q2GND27C256VppA12A7A6A5A4A3A2A1A0Q0Q1Q2GND27C128VppA12A7A6A5A4A3A2A1A0Q0Q1Q2GND27C512A15A12A7A6A5A4A3A2A1A0Q0Q1Q2GND2020/2/247扩展电路OE27C256A7::A0A8-A14CED0～D774LS573OEGALE80C31D7::D0Q7::Q0PSENEAP2.0-P2.6P0MOVDPTR,#3050HMOVCA,@DPTR2020/2/248RAM扩展原理读操作时序7.1.2数据存储器的扩展【例7-2】若（DPTR）=2030H，片外RAM单元2030H内容为55H，指令MOVXA，@DPTR（该指令代码为E0H）所在片外ROM的地址为2314H。S1S2S3S4S5S6S1S2S3S4S5S6S1S223H20H14H30H第1个机器周期第2个机器周期ALEPSENP2口P0口E0H55HPCHPCL指令RD下一条指令2020/2/249写操作时序【例7-3】若（DPTR）=1040H，（A）=88H，指令MOVX@DPTR，A（该指令代码为F0H）所在片外ROM的地址为2218H。S1S2S3S4S5S6S1S2S3S4S5S6S1S222H10H18H40H第1个机器周期第2个机器周期ALEPSENP2口P0口F0H88H输出PCHPCL指令WR下一条指令2020/2/2410数据存储器扩展方法常用RAM芯片特性芯片型号62646212862256容量8KB16KB32KB典型工作电流/mA4088典型维持电流/mA20.50.5最大存取时间/ns2002002002020/2/2411常用RAM芯片引脚1234567891011121314282726252423222120191817161562C64VccWECSA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D3NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDNCA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDA14A12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccWEA13A8A9A11OEA10CED7D6D5D4D3VccWEA13A8A9A11OE/RFSHA10CED7D6D5D4D362C25662C12862C6462C6462C12862C25662C12862C2562020/2/2412扩展电路OE62C64A7::A0A8-A12D0～D774LS373OEGALE80C31D7::D0Q7::Q0RDEAP2.0-P2.4P0CS+5VWEWRP2.7CE练习1.扩展外围ROM（32K*8）给出扩展ROM的地址范围画出扩展电路图2.扩展外围RAM（8K*8）给出扩展RAM的地址范围画出扩展电路图3.扩展外围ROM（32K*8）及外围RAM（8K*8）2020/2/24132020/2/24147.2输入/输出及其控制方式7.2.1输入/输出接口的功能单片机与输入/输出设备的关系74LS373OEGALE80C51D7::D0Q7::Q0P2P0INTXRD,WR22数据端口状态端口控制端口I/O接口I/O设备控制信号状态信号数据2020/2/2415输入/输接口的功能对单片机输出的锁存对输入设备的三态缓冲信号转换时序协调2020/2/24167.2.2单片机与I/O设备的数据传送方式无条件传送查询状态传送中断传送DMA传送复习“单片机的系统扩展”单片机系统扩展总线有哪些？按数据总线宽度不同，单片机系统扩展可分为哪些？EA、PSEN*、RD*、WR*是什么信号？I/O接口的功能有哪些？单片机与I/O设备的数据传送方式有哪些？2020/2/24187.2.3单片机扩展TTL芯片的输入/输出基本扩展电路ALE80C51RDP0WRP2.774LS273≥1CPQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8CLRD1D2D3D4D5D6D7D8≥174LS2441G1A11A21A31A42A12A22A32A42G1Y11Y21Y31Y42Y12Y22Y32Y4+5V1K×8L7L010K12345678ON10K×8SW1~SW8+5V开关地址：0x7FFFLED地址：0x7FFF2020/2/2419驱动LED数码管示例80C51P0WRP2.7P2.6P2.574LS373≥1GQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8D1D2D3D4D5D6D7D8+5V1abcdefgdp74LS373GQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8D1D2D3D4D5D6D7D8+5Vabcdefgdp74LS373GQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8D1D2D3D4D5D6D7D8abcdefgdp≥11≥1174LS138CBAY0Y1Y2+5V100Ω×3送数锁存地址：0x5FFF，0x3FFF，0x1FFF独立编址和统一编址1.独立编址(专用的I/O端口编址)----存储器和I/O端口在两个独立的地址空间中(1)优点：I/O端口的地址码较短，译码电路简单，存储器同I/O端口的操作指令不同，程序比较清晰；存储器和I/O端口的控制结构相互独立，可以分别设计(2)缺点：需要有专用的I/O指令，程序设计的灵活性较差2.统一编址(存储器映像编址)----存储器和I/O端口共用统一的地址空间，当一个地址空间分配给I/O端口以后，存储器就不能再占有这一部分的地址空间（P197）(1)优点：不需要专用的I/O指令，任何对存储器数据进行操作的指令都可用于I/O端口的数据操作，程序设计比较灵活；由于I/O端口的地址空间是内存空间的一部分，这样，I/O端口的地址空间可大可小，从而使外设的数量几乎不受限制(2)缺点：I/O端口占用了内存空间的一部分，影响了系统的内存容量；访问I/O端口也要同访问内存一样，由于内存地址较长，导致执行时间增加2020/2/24202020/2/24217.381C55接口芯片及其应用7.3.181C55的结构及工作方式81C55的结构及引脚12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221PC3PC4TIMERINRESETPC5TIMEROUTIO/MCERDWRALEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7GNDVCCPC2PC1PC0PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA081C55256×8静态RAM计数器ABCAD0～AD7IO/MCERDWRRESETALETIMERINTIMEROUTVCCGNDPA0～PA7PB0～PB7PC0～PC5命令/状态寄存器2020/2/242281C55的内部编制内部RAM地址为00H～FFH内部端口地址000：命令/状态寄存器001：A口010：B口011：C口100：计数器低8位101：计数器高6位及计数器方式设置位2020/2/2423工作方式设置及状态字格式方式设置76543210TM2TM1IEBIEAPC2PC1PBPA地址：000PA：A口方向。0--输入；1--输出PB：B口方向。0--输入；1--输出2020/2/2424PC2PC1工作方式说明00ALT1A、B口为基本I/O，C口方向为输入11ALT2A、B口为基本I/O，C口方向为输出01ALT3A口为选通I/O，PC0～PC2作为A口的选通应答B口为基本I/O，PC3～PC5方向为输出10ALT4A口为选通I/O，PC0～PC2作为A口的选通应答B口为选通I/O，PC3～PC5作为B口的选通应答PC1、PC2：C口工作方式设置位IEA：A口的中断允许设置位。0--禁止；1--允许。IEB：B口的中断允许设置位。0--禁止；1--允许。2020/2/2425TM2、TM1：计数器工作方式设置位TM2TM1工作方式说明00方式0空操作，对计数器无影响01方式1使计数器停止计数10方式2减1计数器回0后停止工作11方式3未计数时，送完初值及方式后立即启动计数；正在计数时，重置初值后，减1计数器回0则按新计数初值计数2020/2/2426状态字格式76543210TIMERINTEBBFBINTRBINTEABFAINTRA地址：000INTRX：中断请求标志BFX：口缓冲器空/满标志INTEX：口中断允许/禁止标志TIMER：计数器计满标志2020/2/2427计数器输出模式位号1514131211109876543210M2M1T13T12T11T10T9T8T7T6T5T4T3T2T1T0M2M1输出方式说明00方式0单方波输出。计数期间输出低电平，计数器回0后输出高电平。01方式1连续方波输出。计数前半部分输出高电平，后半部分输出低电平。10方式2单脉冲输出。计数器回0后输出一个单脉冲。11方式3连续脉冲输出（计数值自动重装）。计数器回0后输出单脉冲，又自动向计数器重装原计数值，回0后又输出单脉冲，如此循环。2020/2/2428选通I/O方式的组态STBASTBBSTBA工作方式PC5PC4PC3PC2PC1PC0ALT1输入ALT2输出ALT3输出BFAINTRAALT4BFBINTRBBFAINTRA选通方式时，C口的PC0～PC5被定义为A或B口选通I/O方式的应答和控制线2020/2/2429组态逻辑RDWRPA0～PA7PB0～PB7PC0PC1PC2PC3PC4PC5ABINTEA&INTEB&AD0～AD7INTRAINTRBBFBSTBBSTBABFA2020/2/24