【大学课件】单片机MCS51系统扩展技术P61.ppt

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1、第三章 MCS-51系统扩展技术,3.1 单片机扩展的基本概念3.2 单片机存储器的扩展 3.3 单片机I/O接口扩展电路设计3.4 单片机键盘接口技术3.5 单片机LED显示器接口技术,http:/,http:/,第一节 单片机扩展的基本概念,一、单片机最小系统 使单片机能运行的最少器件构成的系统，就是最小系统。无ROM芯片：(8031)必须扩展ROM，复位、晶振电路。有ROM芯片：不必扩展ROM，只须扩展复位、晶振电路。,http:/,http:/,2、P0、P2:地址总线 AB，P0为低8位，P2为高8位。,1、P0:数据总线 DB。,3、P3:控制总线 CB。,二、单片机三总线构成,h

2、ttp:/,第二节 单片机存储器的扩展,http:/,P0 ALE8031 P2 PSEN WR RD EA,D0D7,A8A15,373 LE OE,A0A7,AB A0A15,DB D0D7,A15,A14,A13,Vcc,总线扩展逻辑图,138 Y7.Y1 Y0A B C G1 G2A G2B,译码法,http:/,DB D0D7,AB A0A15,A15,A14,A13,Vcc,138 Y7.Y1 Y0A B C G1 G2A G2B,CE D0D7A0A12 2764,CE1 D0D7A0A12 6264,PSEN,RD,WR,接8031,OE,存储器扩展,OE,WR,http:/,

3、P0 ALE8031 P2 PSEN WR RD EA,D07,A8A15,373 LE OE,A07,AB A0A15,DB D0D7,D0D7 2764 CE OE,A012,D0D7 2764CE OE,A012,线选法,A15,http:/,P0.7 P0.0 ALE8031 P2 PSEN WR RD EA,373 LE OE,D0,D7,A0,A7,A8,A15,DB,AB,A Y0B Y1C 138G2BG2A G1 Y7,Vcc,A15,A14,A13,D0 D7 2764OE CEA0 A12,D0 D7,A0,A12,译码法电路图,接6264,http:/,D0 D7WR

4、6264OE CE1A0 A12,接8031,RD,WR,接138 Y1,DB,AB,D0 D7,A0,A12,http:/,第三节 I/O 接口技术概述一、接口电路（interface circuit）,http:/,外部设备情况复杂，导致外部设备与CPU不能同步。,1）工作速度差别大;2）信号形式多样:电压、电流等模拟量、开关量；3）外部设备与CPU距离差别大：数米、数十米；,http:/,4）数据转换：电流转电压，D/A、A/D，并行转串行，串行转并行。,接口电路的任务：1）协调速度，解决应答信号问题；,2）解决数据锁存问题，输出时外设与数据总线之间要有锁存器；,3）解决数据缓冲问题，输

5、入时外设与数据总线之间要有缓冲器；,http:/,二、简单I/O扩展,输入：使用三态门（缓冲器）74LS24474LS245,输出：使用锁存器74LS27374LS373,1、输入扩展，使用2个74LS244输入BCD码：存放在 R4（低字节），个位、十位（244）R5（高字节），百位、千位（244）74LS244输入端接外设（键），输出端接数据总线。,http:/,http:/,工作内容：1.设计电路2.地址译码3.设计程序,http:/,http:/,E000H,E001H,E000H,DB,AB,E002H,E003H,http:/,编写程序由244 读回数据（低字节）存放在 R4 由2

6、44 读回数据（高字节）存放在 R5,MOV DPTR,#E000H;244（I）口地址送数据指针DPTRMOVX A,DPTR;地址的内容送累加器AMOV R4,A;个位、十位数据送 R4INC DPTR;数据指针加 1，指向244（II）MOVX A,DPTR;地址的内容送累加器AMOV R5,A;百位、千位数据送 R5,http:/,2、输出扩展，使用2个74LS273输出数据,DB,AB,E000H,E000H,E001H,E002H,E003H,http:/,编写程序把#35H由273（I）送出，把#45H由273（II）送出。,MOV DPTR,#E000H;273 I 口地址送数

7、据指针DPTRMOV A,#35HMOVX DPTR,A;累加器A的内容送地址E000HINC DPTR;数据指针加 1，指向273 IIMOV A,#45HMOVX DPTR,A;累加器A的内容送地址E001H,http:/,三、8155作51系列单片机可编程I/O扩展,1、8155可编程并行接口芯片结构 按芯片功能，8155由三部分组成：,2）I/O接口：端口A，8位I/O端口PA0-7。端口B，8位I/O端口PB0-7。端口C，6位I/O端口PC0-5。命令寄存器，8位，只允许写入。状态寄存器，8位，只允许读出。,3）计数器/定时器：一个14位的二进制减法计数器/定时器。,1）随机存储器

8、RAM：256字节,http:/,2、8155引脚及内部逻辑结构(P310),1 402 39.20 21,256BRAM,计数器,A,B,C,IO/M,AD70,CE,ALE,RD,WR,RESET,TIMER IN,TIMER OUT,PA70,PB70,PC50,PC3,PC4,PC5,PC0,PC1,PC2,Vcc,TIMER IN,RESET,TIMER OUT,IO/M,CE,RD,WR,ALE,AD0,AD1,AD2,AD3,AD4,AD5,AD6,AD7,Vss,PB0,PB1,PB2,PB3,PB4,PB5,PB6,PB7,PA7,PA6,PA5,PA4,PA3,PA2,PA

9、1,PA0,http:/,AD0AD7：地址/数据线ALE：地址锁存信号RD:读信号WR:写信号CE:片选信号TIMER IN:计时器输入信号TIMER OUT:计数器输出信号RESET:复位信号IO/M:输入“1”为 I/O端口操作I/O、RAM操作选择 输入“0”为片内 256B RAM读写操作PA0-7,PB0-7,PC0-5:三个通用I/O端口,http:/,3、I/O口工作方式（用软件设置）,http:/,4、8155片内RAM及I/O口地址,2）I/O口地址:00H 命令/状态寄存器地址 01H 端口A地址 02H 端口B地址 03H 端口C地址 04H 计数器低 8 位地址 05

10、H 计数器高 8 位地址以上地址均为8155芯片内部的 8 位地址,1）RAM地址：00HFFH 256 B,http:/,8155MCS-51AD 07P 0.0 0.7ALEALERESET.RSTRD.RDWR.WR,5、8155与51单片机连接,8155与51单片机的许多信号兼容，可以直接连接。,http:/,6、51单片机可编程I/O扩展（译码法）,http:/,http:/,ALE,RST,A8,B07,A07,C05,6000H7FFFH,DB,AB,AD0,AD7,1）I/O扩展电路图,接8031,8155,http:/,2）扩展后8155 RAM及I/O口地址,http:/,

11、7、命令/状态字,1）命令字：8 位寄存器，用来定义端口及计数器的工作方式，对此寄存器只能写，不能读。格式：,http:/,00:无操作计数器工作方式:01:停止计数 10:计数完成后停止 11:开始计数,http:/,格式：,2）状态字：8 位寄存器，用低 7 位来寄存各端口及计时器的工作 状态，对此寄存器只能读，不能写。,INTRA:A口中断请求ABF:A口缓冲器满/空INTEA:A口空中断允许INTRB:B口中断请求BBF:B口缓冲器满/空INTEB:B口中断允许TIMER:计时器中断,http:/,8、8155 计数器/定时器,1）结构：14 位减法计数器，由两个 8 位寄存器组成,输

12、出方式,计数器高 6 位,计数器低 8 位,05H,04H,http:/,0 0 单方波 0 1 连续方波 1 0 单脉冲 1 1 连续脉冲,开始计数,终止计数,2）M2M1：定义计数器输出信号方式,http:/,9、8155 命令字,计数器/定时器应用(初始化),要求对计数脉冲进行千分频，并重新置数以产生连续方波。,分频的概念：,二分频：输出频率是输入频 率的二分之一,计数脉冲：输入,连续方波：输出,500,500,计数常数:500,输入,输出,http:/,A口:输入,B口:输出,C口:输入,AB口:禁止中断,TM2TM1,命令字：,输出连续方波：M2M1 0 1；计数常数:500,计数器

13、低 8 位,计数器高 8 位,计数初值为：41F4H,0 C 2 H,http:/,2）500,2）250 0,2）125 0,2）62 1,2）310,2）15 1,2）71,2）31,2）1 1,2）0 1,高,低,1 1 1 1 1 0 1 0 0,00 00 0001 1111 010 0,14 位,计数常数 500 转换成二进制数：“除 2 取余”,0 1 F 4 H,高,低,2）0 0,http:/,命令字：0 C 2 H,地址：6100H,计数初值为：4 1 F 4 H,地址：6104H 存放 0F4H 6105H 存放 41H,8155初始化程序：,MOVDPTR,#6100H

14、MOVA,#0C2HMOVXDPTR,AMOVDPTR,#6104HMOVA,#0F4HMOVXDPTR,AINCDPTRMOVA,#41HMOVXDPTR,A,写入命令字,装入计数初值,http:/,第四节 单片机键盘接口技术,非编码：用软件产生键码，单片机用。键盘分为两种 编码法:用硬件产生键码。,列线,行线,http:/,一、51单片机键盘结构,（在前述扩展电路中使用）,PA 0 PA 1PA 2.PA 7PC 0PC 1PC 2PC 3,+5V,5.1K4,0行,1行,2行,3行,0列,1列,2列,3列,4列,5列,6列,7列,0,1,2,3,4,5,6,7,8,16,23,24,31

15、,结构,8155,9,A,B,C,D,E,F,http:/,http:/,键识别,键测试,有键按下否？,去抖动,行扫描,键值计算,键值送A,等待键释放,JMP ADPTR,0键处理子程序,1键处理子程序,n键处理子程序,.,N,二、对键盘的识别流程,Y,http:/,1、键测试,先把输出口每位送“0”；再读输入口 全为“1”时无键按下；不全为“1”时有键按下；,2、去抖动延时法：采用延时躲过抖动；比较法：读几次进行比较；,键按下,键稳定,前抖动,后抖动,键测试,http:/,3、键扫描,使用逐行扫描法确定被按键所在行的位置（行号）：先使一条列线为“0”，逐行进行扫描，如果此列线上无键按下，则各

16、行线都为“1”。如果此列线上有键按下，则对应行线为“0”。通过行号与列号计算被按键的键值（位置）。,4、键值计算键值的定义原则：计算方便按图示定义键值：K=行号8 列号行：0，1，2，3 共 4 行；列：0，1，2，7 共 8 列；,键值,逐行扫描,http:/,D0 1D1 1D2 1D3 1,+5V,有键按下,悬空,键测试,A口:输出,C口:输入,键测试,http:/,D0 1D1 1D2 1D3 1,+5V,有键按下,悬空,A口:输出,C口:输入,逐行扫描,逐行扫描,http:/,D0 1D1 1D2 1D3 1,+5V,有键按下,悬空,A口:输出,C口:输入,逐行扫描,键扫描,http

17、:/,三、键盘程序设计,A口:列输出，地址为6101H;,C口:行输入，地址为6103H,1、键识别子程序:KS1,KS1:MOV DPTR,#6101H;MOV A,#00H;各列送“0”MOVX DPTR,A;INCDPTR;INC DPTR;指向C口 MOVX A,DPTR;读C口状态CLP A；C口数据取反“1 1 1 0”“0 0 0 1”ANL A,#0FH;屏蔽高四位 0 0 0 0 1 1 1 1RET 0 0 0 0 0 0 0 1,http:/,2、键盘扫描程序,LEY1:ACALL KS1;JZRET1;A的内容为零时转移到“RET1”子程序LK0:ACALLDIR;调用

18、延时子程序 DI R ACALLDIR;延时去抖动ACALLKS1JZRET1;A的内容为零时转移到“RET1”子程序LK2:MOVR2,#80H;列输出寄存器赋初值MOVR7,#0FFH;列号计数器赋初值MOVR6,#08H;列输出变更计数器赋初值,http:/,LK1:MOVA,R2;INCR7;RLA;MOVR2,A;MOVDPTR,#6101H;CPLA;MOVX DPTR,A;INCDPTRINCDPTR;MOVXA,DPTR;CPL AANLA,#0FH,http:/,JNZLKPDJNZ R6,LK1;AJMP RET1;LKP:CLRC;MOVR2,#00H;MOVR6,#04

19、H;NEXT:RRC A;JCLKP1;INCR2;DJNZ R6,NEXT;AJMP RET1;,http:/,LKP1:MOV A,R2;RLARLARLAADDA,R7;PUSH ACC;LK3:ACALL DIR;ACALL KS1;JNZLK3;POPACC;RET,http:/,RET1:ACALL DIR;MOVA,#0FFH;RET,http:/,a d0 b d1c d2d d3e d4f d5g d6dp d7,第五节 单片机LED显示器接口技术,一、发光二极管显示器 LED（Light Emitting Diode）1、LED的结构：,a f g b e cd dp,GN

20、D,a b,g f,c dp,e d,5V,共阴极,共阳极,http:/,共阴极字形（字模）,dp g f e d c b a 0 0 0 0 0 1 1 0,字形码 06H 显示“1”,http:/,PA5PA4PA3PA2PA1PA0,PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7,同,http:/,二 动态显示编程,A口:输出字位，地址为6101H;,B口:输出字形，地址为6102H。,1、显示缓冲区（内部RAM）存放待显示的数字：1，2，,D,E,F,依次显示,http:/,字形（字模）,dp g f e d c b a 0 0 0 0 0 1 1 0,字形码 06H 显示 1,二、显示程序,DIR:MOVR0,#79H;MOVR3,#01H;MOVA,R3;LD0:MOV DPTR,#6101H;MOVX DPTR,A;INCDPTR;MOVA,R0;,共阴极,a d0 b d1c d2d d3e d4f d5g d6dp d7,http:/,DIR0:ADDA,#0DH;MOVC A,APC;ACALL DL;INCR0;MOVA,R3;JBACC.5,LD1;RLAMOVR3,A;AJMP LD0;LD1:RETDB3FH,06H,5BH,DB79H,71H,http:/,