8031单片机各种系统扩展

单片机系统扩展

在由单片机构成的实际测控系统中，最小应用系统往往不能满足要求，因此在系统设计时首先要解决系统扩展问题。单片机的系统扩展主要有程序存储器（ROM）扩展，数据存储器（RAM）扩展以及I/O口的扩展。MCS-51单片机有很强的扩展功能，外围扩展电路、扩展芯片和扩展方法都非常典型、规范。本章首先通过实训初步了解扩展的方法及应用，然后详细讨论各种扩展的常见电路、芯片以及使用方法。

实训6 片外RAM对信号灯的控制及可编程I/O口的应用

1.实训目的

(1) 掌握扩展片外RAM的方法及使用。

(2) 熟悉8155可编程接口芯片的内部组成。

(3) 掌握8155初始化的方法及I/O口的使用。

(4) 了解8155内部定时器和RAM的编程使用。

(5) 认识片外RAM及8155相关地址的确定。

2.实训设备和器件

实训设备：单片机开发系统、微机。

实训器件：实训电路板1套。

3.实训电路图

下图为实训电路图，与附录1中的电路图连接完全相同。

图6.1 实训6电路图

4.实训步骤与要求

1)查阅附录实训电路板原理图及芯片手册，初步认识51单片机扩展片外RAM 所使用的芯片6264的管脚排列，以及与单片机的连接关系；初步分析8155与单片机的连接及三个I/O口与外部LED的关系。

2)将电路板与仿真器连接好。

3)输入参考程序1，汇编并调试运行，观察P1口发光二极管的亮灭状态。

4)输入参考程序2，汇编并调试运行，观察电路板中LED(共阴极)的显示情况。

参考程序1：对片外RAM写入数据并输出，控制P1口的亮灭状态。

ORG 0000H

MOV DPTR,#1000H ；指向片外RAM的首地址

MOV A,#0FEH ；设置第一个要送入的数据

MOV R1,#08H ；设循环次数

WRITE: MOVX @DPTR,A ；向RAM中写入数据

INC DPTR ；片外RAM地址加1

CLR CY

RL A ；更新数据

DJNZ R1,WRITE ；8次未送完，继续写入，否则顺序执行下一条指令

MOV R1,#08H ；再次设置循环次数

START: MOV DPTR,#1000H ；指向第一个数据单元1000H

READ: MOVX A,@DPTR ；读出数据到A累加器

MOV P1,A ；送P1口点亮发光二极管

LCALL DELAY ；延时一段时间

INC DPTR ；更新地址

DJNZ R1,READ ；连续读出8个数据，送P1口显示

SJMP START ；8个数据读完，继续从第一个数据单元开始。

延时子程序参见第4章。

参考程序2：对8155初始化，使I/O口控制LED的显示情况。

ORG 0000H

MOV DPTR，#4400H ；指向8155命令寄存器

MOV A，#03H

MOVX @DPTR,A ；写入控制字。A口、B口为输出，C口为输入。

INC DPTR ；指向8155A口

MOV A，#00H

MOVX @DPTR，A ；向A口写入00H，输出选中所有8个LED。

INC DPTR ；指向8155B口

MOV A，#OFFH

MOVX @DPTR，A ；向B口写入某个字型码，输出点亮8个LED。

SJMP $

5.实训总结和分析

（1）程序1的功能是，对片外RAM1000H～1008H写入数据，然后再逐一读出送P1口控制发光二极管，使8个发光二极管依次点亮。片外RAM是当单片机内部RAM不够用时进行扩展的，常用的芯片是静态RAM，例如实训电路板中所使用的6264，片外RAM的地址线是由单片机的P0口和P2口提供的，其具体连接方法以及片外RAM地址的确定方法在6.2节介绍。实训中，对片外RAM的写操作由MOVX @DPTR，A完成，读操作由MOVX A，@DPTR完成。

（2）程序2的功能是，对实训电路中扩展的8155芯片初始化，分别从8155的A口和B口输出数据，使8个LED同时显示“8”。8155是可编程的I/O芯片，当单片机提供的并行I/O口P0～P3不够用户使用时，常常需要扩展I/O口，8155是扩展时使用较多的I/O芯片。在本书的实训电路中，用扩展的8155连接了8个LED数码管和16个按键。通过扩展8155可以提供3个并行I/O口：A口、B 口和C口，3个I/O口的工作方式（例如是输入还是输出）是由用户的编程来确定的，这个过程称作对8155的初始化。初始化编程是通过8155的命令寄存器写入控制字来实现的，例如参考程序2中的前3条指令。控制字的规定、8155和单片机的接口方法以及8155相关地址的确定在6.3.4节介绍。

（3）分析参考程序2，我们注意到，对扩展I/O口芯片8155的写操作也是MOVX @DPTR，A，与片外RAM的使用方法相同，读操作也是一样，因此这就要求片外RAM和扩展I/O口的地址不能冲突，在扩展连接时，二者要统一考虑，统一编址。

（4）请读者学习本章知识后，思考以下问题：实训中扩展的6264的地址范围是什么？为什么8155命令寄存器、A口、B口的地址是程序2中所使用的4400H、4401H、4402H？

（5）在实际应用中，不仅要扩展RAM和I/O口，当单片机内部用于存放程序、表格的程序存储器容量不够时，也需要扩展。对这三者的扩展方法、常用芯片和使用方法是本章重点讨论的内容。

6.1 程序存储器扩展

在进行单片机应用系统设计时，首先考虑的就是存储器的扩展，包括程序存储器和数据存储器。其次是I/O口的扩展，用来连接一定的输入设备和输出设备。在本书附录的参考实训电路板原理图中，除了实训6中我们初步认识和使用的RAM和I/O口8155芯片，读者会注意到还扩展了两片存储器芯片2764和2864，这是在程序存储器扩展中要介绍的内容。