单片机最小系统及外扩展

二、串行扩展方式分类
1、一线制
一线制的典型代表为Dallas公司推出的单总线 （1-wire）。
2、二线制
二线制的典型代表为philips公司推出的I2C总线 （Intel Integrated Circuit BUS ）。
3、三线制
三线制（不包括片选线）主要有两种： ⑴ 由Motorala公司推出的SPI（Serial peripheral Interface）； ⑵ 由NS公司推出的Micro wire /PLUS。
SPI的时钟线是SCK，数据线MOSI（主发从 收）、MOSO（主收从发），主从器件的MOSI和 MOSO是同名端相连。 Micro wire /PLUS的时钟线是SK，数据线 为SI和SO，但SI、SO依照主器件的数据传送方向 而定，主器件的SO与所有扩展器件数据输入端DI 或SI相连；主器件的SI与所有扩展器件数据输出 端DO或SO相连。 由于该两类器件无法通过数据传输线寻址， 因此，必须由MCU I/O线单独寻址，连到扩展器 件的片选端CS（若只扩展一片，可将扩展芯片CS 接地）。
三、80C51 I/O虚拟串行接口
利用80C51通用I/O口虚拟移位寄存器工作方式实 现串行扩展，只需用任一通用I/O口代替RXD和TXD，设 为VRXD和VTXD。 80C51虚拟串行I/O口归一化子程序： ⑴ 单字节虚拟串行输出子程序 ⑵ 单字节虚拟串行输入子程序 ⑶ 多字节虚拟串行输出子程序 ⑷ 多字节虚拟串行输入子程序
2、80C51扩展并行输入口
74LS165为并入串出移位寄存器，A、B、…、H为并行输入端 （A为高位），QH为串行数据输出端，SER为串行数据输入端， CLK为同步时钟输入端，S/L为预置控制端。S/L=0时，锁存并行 输入数据；S/L=1时，可进行串行移位操作。
二、串行方式0归一化子程序
所谓归一化子程序，即通用或标准化操作子程序， 将80C51串行方式0所有应用操作归纳成几个基本的输入 输出子程序，并使这些标准子程序具有规范的入口条件 和出口状态。应用时，只要设置相应的入口和出口，调 用归一化子程序，就能达到串行输入输出的目的。 80C51串行方式0归一化子程序： ⑴ 单字节串行输出子程序 ⑵ 单字节串行输入子程序 ⑶ 多字节串行输出子程序 ⑷ 多字节串行输入子程序
§8-3 I2C总线串行扩展技术
一、I2C总线串行扩展概述
1、扩展连接方式
具有I2C总线结构的器件，不论SRAM、E2PROM、
ADC/DAC、I/O口或MCU，均可通过SDA、SCL连接
（同名端相连）。Байду номын сангаас
无I2C总线结构的器件，如LED/LCD显示器、键
盘、码盘、打印机等也可通过具有I2C总线结构的 I/O接口电路成为串行扩展器件。
四、移位寄存器串行扩展应用
80C51移位寄存器串行扩展应用，只需根据 标准化的电路形式连接，设置好入口条件，然后
调用串行方式0归一化子程序或虚拟串行接口归
一化子程序，即可完成扩展应用。
【例8-1】电路如图8-5所示，fosc = 12MHz，要求 发光二极管从左向右依次点亮，点亮时间为1秒，不 断循环。设串行方式0归一化子程序已存在ROM中。
外部扩展的器件可以有ROM、RAM、I/O口和 其他一些功能器件，扩展器件大多是一些常规芯 片，有典型的扩展应用电路，可根据规范化电路 来构成能满足要求的应用系统。
§8-1
串行扩展概述
一、串行扩展特点
⑴ 最大程度发挥最小系统的资源功能。 原来由并行扩展占用的P0口、P2口资源，直 接用于I/O口。 ⑵ 简化连接线路，缩小印板面积。 ⑶ 扩展性好，可简化系统的设计。 ⑷ 串行扩展的缺点: 数据吞吐容量较小，信号传输速度较慢，但 随着CPU芯片工作频率的提高，以及串行扩展芯片 功能的增强，这些缺点将逐步淡化。
4、80C51 移位寄存器串行扩展
80C51的UART(Universal Asynohronous Receiver/Transmitter)有4种工作方式，其中方 式0为同步移位寄存器工作方式，通过移位寄存 方式，可将串行数据并行输出，也可以将并行数 据串行输入。
三、虚拟串行扩展概念
用通用I/O口来模拟串行接口，构成虚拟的 串行扩展接口。只要严格控制模拟同步信号， 并满足串行同步数据传送的时序要求，就可满 足串行数据传送的可靠性要求。
§8-2
89C51移位寄存器 串行扩展技术
一、移位寄存器串行扩展方式
80C51串行方式0时，串行口作为 同步移位寄存器使用。TXD端（P3.1） 发出移位脉冲，频率为fosc/12，RXD 端（P3.0）输入输出数据。
1、80C51扩展并行输出口
74LS164为串入并出移位寄存器，其中A、B为串行数据输入 端，QA、QB、…、QH为并行数据输出端（QA为高位），CLK为同 步时钟输入端，CLR为输出清0端。若不需将输出数据清0，则 CLR端接Vcc。
解：
PIOX1 BIT P1.0 WORK: MOV A,#10000000B LOOP: CLR PIOX1 LCALL UART0 LCALL DLY1s RR A SJMP LOOP
;定义PIOX1 ;置D7灯亮,其余暗 ;74LS164输出全0,灯全暗 ;调用单字节串行输出子程序 ;调用延时1秒子程序(略) ;右移 ;
2、器件寻址方式
具有I2C总线结构的器件在器件出厂时已经 给定了器件的地址编码。 I2C总线器件地址SLA格式如下：
D7 SLA D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
DA3
DA2
DA1
DA0
A2
A1
A0
R/ W
读/写
器件固有地址编码
器件引脚地址
⑴ DA3～DA0 4位器件地址是I2C总线器件固有的地址编码， 器件出厂时就已给定，用户不能自行设置。 ⑵ A2A1A0 3位引脚地址用于相同地址器件的识别。若I2C总线 上挂有相同地址的器件，或同时挂有多片相同器件时，可用硬 件连接方式对3位引脚A2A1A0接Vcc或接地，形成地址数据。 ⑶ R/W 数据传送方向。R/W=1时，主机接收（读）； R/W=0时，主机发送（写）。
并行扩展总线组成(地址、数据、控制总线) 并行扩展寻址方式（线选法、译码法） 并行扩展EPROM 并行扩展E2PROM 并行扩展RAM 用74系列芯片并行扩展I/O口 扩展总线驱动能力
89C51系列单片机有很强的外部扩展能力。 外部扩展可分为并行扩展和串行扩展两大形式。 早期的单片机应用系统以采用并行扩展为多， 近期的单片机应用系统以采用串行扩展为多。