单片机原理及应用 第16讲 系统扩展

P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07
X1
C2 20P
VCC 10U
9
RESET
P2.0 P2.1
OC G
P21 P22
INT0 INT1 T0 T1 29 PSEN
P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 ALE/P RD WR
18 20 21
CE OE WE
利用8255A扩展I/O口 • 8255A是Intel公司生产的可编程并行I/O 接口芯片，具有3个8位的并行I/O口，3 种工作方式，可通过编程改变其功能， 因而使用灵活方便，通用性强。
1.引脚说明 40只引脚，双列直插式封装，引脚功能如下：
D7～D0：三态双向数据线，与单片机数据总线连接
CS*：片选信号线，低电平有效，表示本芯片被选中
（2）任一个端口都可以设定为输入或输出。
（3）数据输出锁存，输入不锁存。
例 假设8255A的控制字寄存器地址为FF7FH，则令A口 和C口的高4位工作在方式0输出， B口和C口的低4位 工作于方式0输入，初始化程序：
MOV DPTR，#0FF7FH ；控制字寄存器地址送DPTR
MOV
A，#83H
；方式控制字83H送A
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 │ P2.0
D0 │ D7
Q0 │ Q7
5 ● 8
● 5 ● 8 A8-A12 CE 2764 D0-D7 8 ● OE 8 ● +5V CS A0-A7
● 5 8 A8-A12 CE +5V CS A0-A7
5
A0-A7
A8-A12 CE
74LS373
ALE 8051 P0.7 P0.0 PSEN RD WR ● │ 8 8 G OE 1# 6264 2# 6264 WR
查表程序
• 例：已知R0低四位有一个十六进制数 （0-F中的一个），请编程把它转换成 ASCII码并送入R0
ORG 0400H MOV A, R0 ANL A,#0FH MOV DPTR,#TAB MOVC A, @A+DPTR MOV R0, A SJMP $ TAB:DB ‘0’,’1’,’2’,’3’,’4’,’5’,’6’,’7’,’8’,’9’ DB ‘A’,’B’,’C’,’D’,’E’,’F’ END
RD*：读出信号线，控制8255A中数据的读出
WR*：写入信号线，控制向8255A数据的写入。
Vcc：+5V电源。
PA7～PA0：A口输入/输出线。 PB7～PB0：B口输入/输出线。 PC7～PC0：C口输入/输出线。 A1、A0：地址线，用来选择8255A内部的4个端口。
2.内部结构
（1）端口A、B、C
2）I/O端口的编址
I/O接口：是指单片机与外设间的I/O接口芯片。
I/O端口：简称I/O口，指具有端口地址的 寄存器或缓冲器 一个I/O接口芯片可以有多个I/O端口
2）I/O端口编址： I/O端口编址两种方式：独立编址与统一编址。
（1） 独立编址方式 I/O寄存器地址空间和存储器地址空间分开编址，但
数据总线为三态 非法状态
0
0 1
0
1 0
1
1 1
0
0 0
0
0 0
1
× 1
1
× 1
1
× 0
0
× 1
0
1 0
×
×
1
1
0
数据总线为三态
工作方式选择控制字及C口置位/复位控制字
8255A有三种工作方式：
(1) 方式0：基本输入输出； (2) 方式1：选通输入输出； (3) 方式2：双向传送（仅A口有）。
1.工作方式选择控制字 三种工作方式由方式控制字来决定。 控制字格式如下。
图中8255A各端口寄存器的地址为：
A口： B口： C口：
FF7CH FF7DH FF7EH
控制寄存器：
FF7FH
3.软件编程 要求8255A工作在方式0，且A口作为输入，B口、 C口作为输出，程序段如下：
MOV
MOV
A,#90H
DPTR,#0FF7FH
；A口方式0输入，B口、
；C口输出的控制字送A ；控制寄存器地址→DPTR
74LS373 D0 Q0 D1 Q1 D2 Q2 D3 Q3 D4 Q4 D5 Q5 D6 Q6 D7 Q7 2 5 6 9 12 15 16 19 P20 8 7 6 5 4 3 2 1 23 22 19
6116 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 9 10 11 13 14 15 16 17
；83H送控制字寄存器
MOVX @DPTR，A
例如:从A口读入一组开关状态，向C端口 输出数字量，控制一组指示灯的亮、灭。
不需要联络信号，
1.硬件接口电路
图是8051扩展1片8255A的电路图。74LS373是地 址锁存器，P0.1、P0.0经74LS373与8255A的地址线A1、A0 连接； P0.7经74LS373与片选端相连，其他地址线悬空。 2.端口地址确定
ORG 0400H MOV A, R0 ANL A, #0FH ADD A, #03H MOVC A, @A+PC MOV R0, A SJMP $ TAB:DB ‘0’,’1’,’2’,’3’,’4’,’5’,’6’,’7’,’8’,’9’ DB ‘A’,’B’,’C’,’D’,’E’,’F’ END
单片机系统的扩展
• • • • 1、存储器的扩展 2、I/O端口的扩展 3、中断源的扩展 4、定时器/计数器的扩展
1、存储器的扩展
• 1）怎样识别扩展的程序存储器和扩展的 数据存储器 • 2）扩展的存储器的容量多大 • 3）存储器的地址范围怎么确定
80C51
31 C1 20P X1 12MHz 18 19 EA/VP P0.0 39 P0.1 38 P0.2 37 P0.3 36 P0.4 35 P0.5 34 X2 P0.6 33 P0.7 32 21 22 23 24 25 26 27 28 30 17 16 1 11
OE WR
●
D0-D7 OE 8
●
2、I/O端口的扩展
1）I/O接口的作用 2）I/O端口的编址 3）扩展I/O端口的方法
1)I/O接口的作用 I/O接口电路应满足以下要求：
（1）实现和不同外设的速度匹配
（2）改变信号传送方式：把串行数据变成并 行数据或把并行数据变成串行数据
（3）改变信号的性质和电平：数据型数据和 状态、命令型数据之间的转换；TTL电平和其 他类型的电平之间的转换
需专门读写I/O的指令和控制信号。 （2）统一编址方式 I/O寄存器与数据存储器单元同等对待，统一编址。
不需要专门的I/O指令，直接使用访问数据存储器的指
令进行I/O操作，简单、方便且功能强。
3）扩展I/O口的方法： • 1）利用常用的外围I/O接口芯片8255A， 8155 • 2）74LS系列的TTL电路也可以作为 MCS-51的扩展I/O口，如74LS244、 74LS273等。 • 3）利用串行口来扩展并行I/O口
• 程序设计例题 • 系统扩展
例：统计数据块的长度
• 内部RAM 30H开始的存储区有若干个数据， 最后一个数据为字符FFH，统计出数据个 数，并将统计结果存入40H单元。
ORG 0100H MAIN： MOV R1，#30H ；R1作为地址指针 CLR A ；累加器A作为计数器 LOOP：CJNE @R1，#0FFH，NEXT；与数据FFH比较 SJMP JSH1 ；找到结束符号，结束循环 NEXT：INC A ；计数器加1 INC R1 ；指针加l SJMP L00P ；循环 JSHl：INC A ；再加入l个字符 MOV 40H，A ；存结果 END
MOVX @DPTR,A ；方式控制字→控制寄存器 MOV DPTR,#0FF7CH ；A口地址→DPTR
MOVXMOຫໍສະໝຸດ MOVXA,@DPTRDPTR,#0FF7DH @DPTR,A
；从A口读数据
；B口地址→DPTR ；将DATA1送B口输出
各端口的工作状态与控制信号的关系如表所示。
8255A端口工作状态选择
A1 A0 RD WR CS 工作状态
0
0 1
0
1 0
0
0 0
1
1 1
0
0 0
读端口A：A口数据→数据总线 读端口B：B口数据→数据总线 读端口C：C口数据→数据总线 写端口A：总线数据→A口 写端口B：总线数据→B口 写端口C：总线数据→C口 写控制字：总线数据→控制字寄 存器
功能和结构上有些差异 PA口：输出锁存和输入缓冲 PB口：输出锁存和输入缓冲
PC口：输出锁存和输入缓冲 PC口可在软件的控制下，分为两个4位端口，作为
PA口、PB口选通方式操作时的状态控制信号。
(2)A组和B组控制电路
A组：PA口和PC口的上半部（PC7～PC4）； B组：PB口和PC口的下半部（PC3～PC0）,可根据“命 令字”对PC口按位“置1”或“清0”。 (3)数据总线缓冲器 三态双向，作为8255A与单片机数据线之间接口， 传送数据、控制命令及外部状态信息。 (4)读/写控制逻辑电路 该电路接收CPU发来的控制信号、RESET、地址信 号A1、A0等。对端口进行读写。
C口上半部分（PC7～PC4）随A口称为A组
C口下半部分（PC3～PC0）随B口称为B组。
其中A口可工作于方式0、1、和2，而B口只能工作在 方式0和1。
2. C口按位置位/复位控制字
可对C口8位中的任一位置“1”或清“0”。
1.方式0