接口与系统扩展A

第四讲：接口与系统扩展（1）本讲重点：片外RAM与片外ROM扩展（参考范例应用）;简单I/O扩展（选用锁存器与驱动器）;扩展8255,8155（初始化,电路及应用）;LED显示接口（动态与静态，硬件译码与软件译码，电路与编程应用）.RAM,ROM存储器扩展单片机本身资源不足以满足应用需求的情况下,必须借助外部器件对系统进行扩展主要介绍:并口、RAM、ROM、键盘、LED、DAC、ADC等接口的扩展与应用,其中涉及到6264、2764、74LS373、74LS244、74LS245、8255、8155、DAC0832、ADC0809等芯片。第四、六章接口芯片与系统扩展以AT89C51/52应用为例进行介绍AT89C51/52与MCS-51系列的8031/8032在性能、引脚、指令等方面完全兼容,此外，内部还集成了4K/8K的FlashROM。①程序存储器EPROM的扩展：单片机内部没有ROM,或虽有ROM但容量太小时,必须扩展外部程序存储器方能工作。最常用的ROM器件是EPROM。如:2764(8K)/27128(16K)/27256(32K)/27040(512K)……一、存储器的扩展(EPROM)P.110VppVccA12PGMA7NCA6A8A5A9A4A11A3OEA2A10A1CEA0D7D0D6D1D5D2D4GNDD32764VppVccA12PGMA7A13A6A8A5A9A4A11A3OEA2A10A1CEA0D7D0D6D1D5D2D4GNDD327128VppVccA12A14A7A13A6A8A5A9A4A11A3OEA2A10A1CEA0D7D0D6D1D5D2D4GNDD327256程序存储器2764的扩展：单片机EPROM2764锁存器74LS373P0.0-P0.7ALEPSENP2.0-P2.48D8QOEA8-A12A0-A7D0-D7GEAOECE51单片机能提供16条地址线，可扩展64K字节的ROM。可以用一片EPROM，也可以用多片EPROM(如书上P115—116图所示)。②数据存储器RAM的扩展：有时需要扩展外部数据存储器RAM方能工作(如数据采集系统数据量较大，需要专设RAM或FlashRAM)。最常用的RAM器件是SRAM。如:6116(2K)/6264(8K)/62128(16K)/628128(128K)……一、存储器的扩展(RAM)P.117A7VccA6A8A5A9A4WEA3OEA2A10A1CEA0D7D0D6D1D5D2D4GNDD36116VppVccA12WEA7CE2A6A8A5A9A4A11A3OEA2A10A1CE1A0D7D0D6D1D5D2D4GNDD36264VppVccA12WEA7A13A6A8A5A9A4A11A3OEA2A10A1CEA0D7D0D6D1D5D2D4GNDD362128数据存储器6264的扩展：89C51单片机SRAM6264锁存器74LS373P0.0-P0.7ALEP2.7P2.0-P2.48D8QOEA8-A12A0-A7D0-D7GEAOECE251单片机能提供16条地址线，可扩展64K字节的RAM。可以用一片芯片，也可以用多片RAM（参见书上P118—119图所示）。RDWRWECE1+5V简单I/O,8255,8155并口扩展在单片机的I/O口线不够用的情况下，可以借助外部器件对I/O口进行扩展。可资选用的器件很多，方案也有多种。③简单I/O扩展：（锁存器扩展）二、并行接口的扩展(简单I/O)P.119CLRVCC1Q8Q1D8D2D7D2Q7Q3Q6Q3D6D4D5D4Q5QGNDCLKOEVCC1Q8Q1D8D2D7D2Q7Q3Q6Q3D6D4D5D4Q5QGNDGOEVCC1Q8Q1D8D2D7D2Q7Q3Q6Q3D6D4D5D4Q5QGNDCLK74LS27374LS37374LS374通常输出需要锁存，输入需要缓冲。但并非一成不变简单I/O扩展：(缓冲/驱动器扩展)P.120单片机锁存器74LS273P0.0-P0.7P2.0P2.1RDWRD0D7D0D7D0D7D0D7缓冲器74LS244≥1≥1CLKCE1CE2输出输入或门或门输入指令：MOVDPTR，#0200HMOVXA，@DPTR输出指令：MOVDPTR，#0100HMOVX@DPTR，A④可编程并行I/O接口芯片8255扩展I/O：二、并行接口的扩展(8255)P.164PA3PA4PA2PA5PA1PA6PA0PA7RDWRGNDD0A1D1A0D2PC7D3PC6D4PC5D5PC4D6PC0D78255PC2PB7PC3PB6PB0PB5PB1PB4PB2PB3CSRESETPC1VCC8255的基本特性与引脚：◆PA，PB，PC三个8位I/O口;40PIN◆PC口分高4位和低4位。高4位可与PA口合为一组(A组),低4位可与PB口合为一组(B组)。◆3种工作方式。内部有4个寄存器，由A1,A0与读,写信号选择。片选低有效,复位高有效。◆PC可按位置位/复位。◆40条引脚，DIP封装。须注意VCC与GND引脚的位置。一个8位的数据口D0～D7。8255的PA,PB,PC口的三种工作方式：P.165◆三种方式中只有方式0用得最多且最容易使用。基本输入/输出方式就是简单输入/输出方式。◆方式1和方式2使用复杂。因单片机能自动提供各种应答信号，这两种方式已很难见到再有人用于单片机系统。工作方式A口B口C口0基本输入/输出输出锁存,输入三态基本输入/输出输出锁存,输入三态基本输入/输出输出锁存,输入三态1应答式输入/输出输入/输出均锁存应答式输入/输出输入/输出均锁存提供A口和B口的应答信号2应答式双向输入/输出输入/输出均锁存B口无此方式提供A口的应答信号PA,PB,PC口的三种工作方式示意图：P.167RDWRD7——D0A1A0地址总线控制总线数据总线ABCPA0-7PB0-7PC4-7PC0-3A组B组8255的方式0ABPA0-7PB0-7控制线控制线A组B组ABPA0-7PB0-7控制线I/OA组B组76543210PC口8255的方式18255的方式276543210PC口8255的端口选择表：P.166注意：对PA,PB,PC三个口的任何读/写操作，就是对PA,PB,PC这三个寄存器进行I/O操作.第4个寄存器是控制字寄存器(命令字寄存器)A1A0RDWRCS操作说明00010CPU读取PA口数据从8255的I/O口读有效01CPU读取PB口数据10CPU读取PC口数据0010CPU向PA口输出数据向8255的I/O口写有效01CPU向PB口输出数据10CPU向PC口输出数据11100对控制寄存器写控制字初始化8255时必须做的工作XXXX1没有选中，8255不工作8255对系统总线呈高阻态11010非法状态控制寄存器只能写不能读XX110非法状态8255对系统总线呈高阻态D7D6D5D4D3D2D1D0特征位=1A组方式选择00：方式001：方式11X：方式2A口B口CL口CH口B组方式选择=0，方式0=1，方式1=0，输出=1，输入=0，输出=1，输入=0，输出=1，输入=0，输出=1，输入8255控制寄存器P.171～172接受控制命令,告诉8255以何种方式工作。其地址是：A1,A0=11。它可以接受两条命令，第一条命令叫“方式控制字”，方式控制字格式如下：A组B组注意：对同一控制寄存器可写两种命令,故必须在命令本身用“特征位”加以区别。第二条命令的特征位=0D7D6D5D4D3D2D1D0特征位=0Don’tcarebits选中的位将要输出的状态=0，清0=1，置18255控制寄存器可以接受的第2条命令是:可以对PC口按位进行“置1”和“清0”操作。具体命令格式如下:（地址同样是：A1,A0=11）例如：设8255的控制寄存器在系统中的地址是:0003H,要将PC5引脚置1,可用如下指令完成：MOVDPTR，#0003HMOVA，#0BHMOVX@DPTR，AD3D2D1选中PCx引脚000PC0001PC1010PC2011PC3100PC4101PC5110PC6111PC7在P.174有这几句8255与单片机的连接：(参见P.173)AT89C51825574LS373P0.0-P0.7ALEP2.78DQ0Q1CSRESETA0A1D0-D7GEAOERESETRDWRWRRD+5VPAPCPBP2.7接片选/CS端,8255的(一组)寄存器地址可以是：PA口:7000HPB口:7001HPC口:7002H命令口:7003H8255与单片机的连接：(参见P.174)AT89C51825574LS373P0.0-P0.7ALE8DQ0Q1Q7CSRESETA0A1D0-D7GEAOERESETRDWRWRRD+5VPAQ7接片选/CS端,8255的(一组)寄存器地址可以是：PA口:0000HPB口:0001HPC口:0002H命令口:0003H也可以是：007CH,007DH,007EH,007FH……PC7PC0微型打印机8255的编程应用例：初始化A口,B口,C口为基本I/O输出口MOVDPTR,#7003H;指向控制字寄存器MOVA,#80H;A,B,C口均为输出口MOVX@DPTR,A;装入按照8255控制寄存器方式控制字格式写命令：D7D6D5D4D3D2D1D0特征位=1A组方式选择00：方式001：方式11X：方式2A口B口CL口CH口B组方式选择=0，方式0=1，方式1=0，输出=1，输入=0，输出=1，输入=0，输出=1，输入=0，输出=1，输入8255硬件实验五:8255A.B.C口输出方波ORG0100HWAVE:MOVDPTR,#0FFDBH;8255控制字寄存器地址MOVA,#80H;初始化A,B,C口为基本输出口MOVX@DPTR,AMOVA,#55H;8位高/低电平相间输出REPT:MOVDPTR,#0FFD8H;8255A口地址MOVX@DPTR,AINCDPTR;8255B口地址（0FFD9H）MOVX@DPTR,AINCDPTR;8255C口地址（0FFDAH）MOVX@DPTR,ALCALLDELY1S;延时CPLA;取反SJMPRETP;跳到REPT去循环8255硬件实验五:8255A.B.C口输出方波PA0输出PA1输出PA2输出PA3输出PA4输出PA5输出PA6输出PA7输出PB0输出……………………………………⑤可编程RAM/IO/CTC接口芯片8155：二、并行接口的扩展(8155)P.175PC3VCCPC4PC2TIMERINPC1RESETPC0PC5PB7IO/MPB5RDPB3WRPB2ALEPB1AD0PB0AD1PA7AD2PA6AD3PA58155AD5PA3AD6PA2AD7PA1CE/CEPB4GNDPA0TIMEROUTPB6AD4PA440PIN8155与8255是Intel推出的两个广泛应用的并行口扩展芯片：8255扩展了三个8位的并行口8155扩展了两个8位并行口+一个6位的并行口+一个14位Timer+片内256字节RAM8155有一个姊妹芯片——8156片选端为高有效,其他完全相同⑤可编程RAM/IO/CTC接口芯片8155引脚：PC3VCCPC4PC2TIMERINPC1RESETPC0PC5PB7IO/MPB5RDPB3WRPB2ALEPB1AD0PB0AD1PA7AD2PA6AD3PA58155AD5PA3AD6PA2AD7PA1CE/CEPB4GNDPA0TIMEROUTPB6AD4PA4◆PA,PB两个8位和一个6位PC口。◆AD0—AD7,地址/数据复用线。◆ALE，地址锁存使能，控制地址/数据复用。◆/CE是8155的片选端,低有效;8156的片选端是CE，高有效。◆IO/M，I/O口或RAM选择线。◆/RD是读信号；/WR是写信号；RESET是复位信号，高有效。◆片内1个14位减法Timer，计