第六章单片机系统的并行扩展c方案

8031扩展 8KB RAM Intel 6264
A15 A8＃ A12
A0＃ A7
MCS- 51＃ ＃
D0＃ D7 WR RD
＃ 5V
A0＃ A7 A8＃ A12 CE CS
6264
D0＃ D7
WE OE
四、程序与数据存储器扩展： 单片机连接 8KB EPROM 2764、8KB RAM 6264 各一片。
五、8255A编程规定
初始化编程：往控制口写入控制字，确定8255A工作方式。 方式控制字：D7=1；C口位置位/复位控制字：D7=0。
例：8255A的A口以方式0输出单片机的片内RAM数据，B口以方 式1输入…(设控制口的口地址为7F03H)
PIOS：
MOV DPTR，#7F03H ；控制口口地址AM指针加1
DEC 0FH
；长度减1
…
；执行其它任务
外部中断1服务程序：
PINT1：PUSH ACC
；现场保护（A、DPTR 等进栈）
PUSH DPH
PUSH DPL
PUSH PSW
MOV PSW，#8
；当前工作寄存器区切换到1区
MOV A，@R0
；从B口输出下一个数据打印
1
0
1
5#单元
0
1
1
X
…
X
1
1
0
6#单元
0
1
1
X
…
X
1
1
1
7#单元
0#芯片
全地址译码法
所有片选地
址线全部参加译 码。 1#芯片只有 A13
唯一的地址与其 A14 存储单元对应， 不存在地址重叠。 A15
常用地址译码器：
＃
2-4译码器：74LS139 3-8译码器：74LS138 ＃ 5V
4-16译码器：74LS154
实现数模转换的功能部件称为D/A转换器，衡量D/A转换器 性能的主要参数有：
•分辨率：即输出的模拟量的最小变化量，n位的D/A转 换器分辨率为2-n； •满刻度误差：即输入为全1时输出电压与其理想值之 间的误差，一般为2-(n+1)； •输出范围； •转换时间：指从转换器的输入改变到输出稳定的时间 间隔； •是否容易和CPU连接。
A13 A8＃ A12
A0＃ A7
MCS- 51＃ ＃
A0＃ A12 CE
6264 CS
WE D7＃ D0 OE
A0＃ A12
+5V
CE
+5V
PGM 2764
D7＃ D0 OE
D0＃ D7
PSEN RD WR
＃ 6＃ 8 MCS＃ 51＃ ＃ ＃ ＃ ＃ 6264＃ ＃ ＃ 2764＃ ＃ ＃ ＃ ＃
第六章 单片机系统扩展技术
1 51系统并行扩展原理 2 存储器的扩展 3 并行接口的扩展 4 D/A接口的扩展 5 A/D接口的扩展
6-1-1 并行扩展总线
P2口作为单片机的地址总线高八位A15~A8, P0为地址总线低八位A7~A0和数据总线 D7~D0复用。
地址锁存原理（图6-1）。
注意四个控制引脚的电平变化：ALE、PSEN、 RD 、WR。
B口：由一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入 缓冲器(输入不锁存，不可工作在方式2)组成。可设定为8位输 入或输出方式，但不能设定为双向输入/输出方式。
C口：由一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入 缓冲器(输入不锁存)组成。在方式1和方式2下，分为两个4位 口使用：高四位属于A口，传送A口上外设的控制/状态信息， 低四位属于B口，传送B口上所需的控制/状态信息。
一、8255A的引脚功能
1.数据总线（D7～D0） 传送CPU与8255A之间的数据、控制字和状态字。
2.控制总线（6条） CS：片选线 A1和A0：口选线，用于寻址A口、B口、C口以及控制口寄
存器中的一个。 RD和WR：二者必须相反，控制CPU与8255A之间数据的传
送和流向。 RESET：高电平复位，使内部寄存器全部清零。
主程序：
MAIN：MOV 8，#30H
；RAM首址→ 1区R0
MOV 0FH，#20H ；长度→1区R7
SETB SETB MOV MOV
EA
；开中断
EX1
；允许外中断，电平触发方式
DPTR，#7FFFH ；将8255A的PC2（即INTEB）置“1” A，＃05H
MOVX @DPTR，A ；
MOV A，#0BCH ；写方式控制字(B口方式1输出) MOVX @DPTR，A MOV DPTR，#7FFDH ；从PB口输出第一个数据打印 MOV A，30H
01
寄存器B（B口）
10
寄存器C（C口）
11
控制字寄存器（控制口）
RESET：复位控制端。为1时，8255A复位。复位状态：控制
字寄存器被清零。
4.A组和B组控制块
每个控制块接收来自读/写控制逻辑的命令 和内部数据总线的控制字，并向对应口发出适当 的命令。
A组控制块控制A口及C口的高4位。 B组控制块控制B口及C口的低4位。
Y0
A
Y1
B
Y2
C
Y3
1G
Y4
2G
Y5
G
Y6
74LS138
Y7
CS
0＃ ＃ ＃
A0 A1
A0 A1
( 1FF8H＃ 1FFFH) A2 A2
CS 1＃ ＃ ＃ A0 A0 A1 . . . A1
( 2000H＃ 3FFFH) A12 A12
. . .
CS 7＃ ＃ ＃ A0 A0 A1 A1
( 0FFFCH＃ 0FFFFH)
6-4 并行接口的扩展
单片机通常通过P0口和P2口构成数据、 地址总线，扩展EPROM、RAM或其它功 能芯片。这样一来，只有剩下的P1口和部 分P3口可提供给用户用作I/O口。因此，在 大部分的MCS-51单片机应用系统设计中都 需要进行I/O口的扩展。
并行接口的扩展
6-4-2 可编程并行I/O扩展接口8255A
部分地址译码法
片选线中 只有一部分参 与译码，其余 部分悬空。有 地址重叠。
Y0
A15
A0
Y1
A14
A1
A13＃ ＃
Y2
S
Y3 74LS138
0＃ ＃ ＃ A0 A0
CS
A1 A1
( 3FFCH＃ 3FFFH)
1＃ ＃ ＃ A0 A0
CS
A1 A1
( 7FFCH＃ 7FFFH)
2＃ ＃ ＃ A0 A0
方式1输出 OBF ：输出锁存器满状态标志输出线。 表示CPU已将数
据输出到此端口。
ACK ：设备响应信号输入线。表示外设已取走数据。
INTR：中断请求信号输出线，高电平有效。当 OBF 、ACK 和INTE都为”1”时，INTR被置“1”,发出中断请求 。
（3）方式2（双向选通I/O方式）
方式2仅对PA口有意义。方式2使PA口成为8位 双向三态数据总线口，既可发送数据又可接收 数据。PA口方式2工作时，PB口仍可作方式0 和方式1 I/O口，PC口高5位作状态控制线。
三、8255A的控制字
8255A有 两种控制字， 即方式控制 字和PC口位置 位/复位控制 字。
四、8255A的操作方式
(1)方式0（基本I/O方式）
PA、PB、PC可分别被定义为方式0输入或方式0输出。
–输出具有锁存功能，输入没有锁存。 –适用于无条件传输数据的设备，如读一组开关状态、控制
一组指示灯，不使用应答信号，CPU可以随时读出开关状 态，随时把一组数据送指示灯显示。
二、程序存储器(ROM)扩展： 常用EPROM芯片： Intel 2716(2K×8位)、2732(4KB)、2764(8KB)、
27128(16KB)、27256(32KB)、27512(64KB)。
8031扩展 32KB EPROM Intel 27256
三、数据存储器(RAM)扩展：
常用RAM芯片： Intel 6116(2KB)、6264(8KB)、62256(32KB)。
6-1-2 地址译码方法
CPU根据地址访问外部存储器，即根据地址线上 送 出的地址信息选中某一芯片的某个单元进行读写。逻辑 上，芯片的选择由高位地址译码实现、被选中芯片中单 元的选择则由低位地址信息确定。为了实现单片机与外 部存储器的连接，把单片机的地址线分为片内地址线和
片选地址线两部分。
片选地址线通常直接或通过地址译码器与存储器芯片的片选 端相连，也可以悬空不用。
3.读/写控制逻辑
CS：8255A的片选引脚端；
RD：读控制端。为0时，允许单片机从8255A读取数据或状态
字；
WR：写控制端。为0时，允许单片机将数据或控制字写入
8255A；
A1、A0：口地址选择线。通过A0、A1可选中8255A的四个寄
存器。口地址选择如下：
A1 A0
寄存器
00
寄存器A（A口）
方式1输入
STB:设备的选通信号输入线，低电平有效,通常是外设给 8255A的信号，表示外设给8255的数据已到达引脚。
IBF：端口锁存器满标志输出线，高电平有效。通知外设 数据已从引脚取入锁存器中。
INTE：8255A端口内部的中断允许触发器。 “1”表示中 断允许（手动设置）。
INTR：中断请求信号线，高电平有效。当STB、IBF、 INTE都为”1”时，INTR就置“1” 。
6-5-1 梯形电阻式D/A转换原理：“按权展开，然后相 加”
I I0 I1 I2 VREF 1 1 1
3.并行I/O总线（PA7～PA0、PB7～PB0、PC7～PC0） 传送8255A与外设之间的数据，其中的PC7～PC0还可用作
联络线。 4.电源线（2条）
二、8255A的芯片结构
1.数据总线驱动器（与单片机数据总线相连） 2.并行I/O端口（A口、B口和C口）
A口：由一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入 锁存器组成。可设定为8位输入或输出，或双向输入/输出方式。
A14 CS 1＃ ＃ ＃ A0 A0 A1 . . . A1
( 0A000H＃ 0BFFFH)A12 A12
A13 CS 2＃ ＃ ＃ A0 A0 A1 A1
( 0C000H＃ 0DFFFH)
地址重叠:有两个及以上地址与存储单元对应。
对于0#芯片，X为无关项，即不论X取0或1，对单元的确定
都无影响，故0#芯片中每个单元都有210个重叠地址。当X由全
MOV A，#86H
；写工作方式控制字
MOVX @DPTR，A
MOV DPTR，#7F00H ；A口口地址
MOV A，@R0
；取片内RAM的数据
MOVX @DPTR，A ；由A口输出
…
例6-4 8255A采用方式1工作，CPU采用中断方式控制打印机 把内部RAM中30H开始的32个单元的内容经B口输出打印。
MOV DPTR，#7FFDH
MOVX @DPTR，A
INC R0
；修改指针
DJNZ R7，BACK CLR EX1 SETB F0 BACK：POP PSW
；长度为0，关中断返回 ；置打印结束标志位F0 ；现场恢复（DPTR、A等退栈）
POP DPL
POP DPH
POP ACC
RETI
6-5 D/A接口的扩展
片内地址线通常直接或通过地址锁存器与相应存储器地址线 相连。
按照片选地址线的不同连接方式，单片机
地址译码可分为：
线选法
用某一位地址线
A15 CS 0＃ ＃ ＃ A0 A0 A1 A1
( 6000H＃ 7FFFH) A2 A2
直接连到所扩展的芯 片的片选端。
A15、A14、A13 中不能有两根以上地 址线同时为低！！！
“0”
变到全“1”时，0#芯片的地址范围为6000H～7FFFH。
A15基本A地14 址范A1围3 ：A610200H～… 6007A3H。 A2 A1 A0
0
1
1
X
…
X
0
0
0
0#单元
0
1
1
X
…
X
0
0
1
1#单元
0
1
1
X
…
X
0
1
0
2#单元
0
1
1
X
…
X
0
1
1
3#单元
0
1
1
X
…
X
0
0
0
4#单元
0
1
1
X
…
X
如：令A口和C口高四位工作在方式0输出方式， B口和C 口低四位工作在方式0输入方式。 MOV R0 , #0FBH ;控制字寄存器地址 MOV A , #83H ；方式控制字 MOVX @R0 , A
（2）方式1（应答I/O方式）
有选通输入和选通输出两种工作方式。
A口和B口皆可独立地设置成这种工作方 式，在方式1下，A口和B口通常用于传 送和它们相连外设的I/O数据，C口用作 A口和B口的握手联络线，以实现中断方 式传送I/O数据。
CS
A1 A1
( 0BFF8H＃ 0BFFFH) A2 A2
3＃ ＃ ＃ A0 A0
CS
A1 . . . A1
( 0E000H＃ 0FFFFH)A12 A12
6-2 存储器的扩展
一、MCS-51用于存储器扩展的外部总线信号： P0.0～0.7：8位数据和低8位地址信号复用； P2.0～2.7：高8位地址信号； ALE：地址锁存允许控制信号； PSEN：片外程序存储器读控制信号； RD：片外数据存储器读控制信号； WR：片外数据存储器写控制信号； EA：片内、外程序存储器选择信号。