8031单片机各种系统扩展
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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。