【正文】 1系列單片機(jī)的外部 RAM和 I/O口是統(tǒng)一編址的，因此用戶可以把單片機(jī)外部 64KB的 RAM空間的一部分作為擴(kuò)展 I/O的地址空間。 教學(xué)目標(biāo) 理解單片機(jī)最小系統(tǒng)與外圍擴(kuò)展的必要性。 (2) 單元尋址：由地址總線 AB(A0～ A15)完成；低 8位地址線 A0～ A7由 P0口提供 ,高 8位地址線 A8～ A15由 P2口提供。 8031單片機(jī)沒有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，因此 EA管腳總是接低電平。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 下面分別介紹外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器 EPROM和 E2PROM的方法及這兩種形式的存儲(chǔ)器與 MCS51系列芯片的連接。下面介紹2864A型 E2PROM存儲(chǔ)器。 CPU對其內(nèi)部 RAM有豐富的操作指令，因此這個(gè) RAM是十分珍貴的資源，應(yīng)合理、充分地使用片內(nèi) RAM存儲(chǔ)器，發(fā)揮它的作用。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 I/O 口擴(kuò)展設(shè)計(jì) 當(dāng) CPU與外部設(shè)備連接時(shí)，并行接口是經(jīng)常使用的。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 (2)A、 B組控制電路。 A0、 A1：地址輸入線。工作方式控制字用于規(guī)定端口的工作方式，分別由 3位及 4位對 B、 A兩組進(jìn)行設(shè)定?，F(xiàn)分別敘述如下。 INTE觸發(fā)器的意義與輸入時(shí)相同，用以控制該端口輸入數(shù)據(jù)的中斷請求信號 INTR。 觸發(fā)器 OBFA和 IBFA與方式 1工作時(shí)的作用完全相同，即為輸出數(shù)據(jù)緩沖器滿和輸入數(shù)據(jù)緩沖器滿這樣兩個(gè)標(biāo)志觸發(fā)器，其狀態(tài)可通過讀狀態(tài)字得到，也可通過引腳 OBFA和 IBFA輸出至外設(shè)。 1. 8155的結(jié)構(gòu) 按照器件的功能， 8155可由下列 3部分組成： 1)隨機(jī)存儲(chǔ)器部分 容量為 256 8bit的靜態(tài) RAM。 在 AD0～ AD7引腳上出現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息是讀出還是寫入8155，由系統(tǒng)控制信號 WR或 RD來決定。 ② 寫 I/O端口電路的必要條件是：(IO/M)=1)可由計(jì)量器的工作方式?jīng)Q定該輸出信號的波形。 “ 0” —— 輸入方式；“ 1” —— 輸出方式。其中兩個(gè)是命令 /狀態(tài)寄存器 (C/S)，地址為 000。 8155中 RAM的地址，因 As=0， =0，所以可選為 0111 1110 0000 0000B(7E00H)～ 0111 1110 1111 1111B(7EFFH)； I/O口地址由表 108得： 7F00H～ 7F05H。顯示器的點(diǎn)亮既跟點(diǎn)亮?xí)r的導(dǎo)通電流有關(guān)，也跟點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。使顯示器最右邊位亮 MOV A,R3 LDO： MOV DPTR,BCFFH 。 用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的鍵盤有兩類：一類是編碼鍵盤，即鍵盤上閉合鍵的識別由專用硬件實(shí)現(xiàn)的；另一類是非編碼鍵盤，即鍵盤上輸入及閉合鍵的識別由軟件來完成?？梢圆扇《〞r(shí)控制方式，每隔一定時(shí)間， CPU對鍵盤掃描一次，也可以采用中斷方式。采用顯示子程序作為延遲子程序，其優(yōu)點(diǎn)是在進(jìn)入鍵輸入子程序后，顯示器始終是亮的。R4清 0A LK4： MOV DPTR,DIGL 。全“ 0” → 掃描口 A口 MOV A,00H MOVX DPTR,A 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 INC DPH INC DPH MOVX A,DPTR 。轉(zhuǎn) DIS0再顯示 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 DIS2： RET DSEG： DB 3FH,06H,5BH,4FH 。通常給出在一定溫度下的最大非線性度，一般為 %～ %。 (8) 供電電源為單一電源，可在 5～ 15V范圍內(nèi)。當(dāng) WR2， XFER均有效時(shí)，則在 DAC寄存器的鎖存信號產(chǎn)生正脈沖，當(dāng)DAC寄存器的鎖存信號為高電平時(shí)， DAC寄存器的輸出和輸入寄存器的狀態(tài)一致， DAC寄存器的鎖存信號負(fù)跳變，輸入寄存器的內(nèi)容打入 DAC寄存器。圖中 ILE接 +5V， Iout2接地， Iout1輸出電流經(jīng)運(yùn)放 741輸出一個(gè)單極性電壓范圍為 0～ 5V。 (3) 精度。若分辨率為 8位，表示它可以對全量程的 1/28=1/256的增量作出反應(yīng)。單緩沖器方式即輸入寄存器的信號和 DAC寄存器的信號同時(shí)控制，使一個(gè)數(shù)據(jù)直接寫入 DAC寄存器。當(dāng) WR CS、 ILE均有效時(shí)，可將數(shù)據(jù)寫入 8位輸入寄存器。 (4) 增益溫度補(bǔ)償為 %FS/℃ 。分辨率為 10位，表示它可能對滿量程的1/210=1/1024的增量作出反應(yīng)。延時(shí) DL1： MOV R6,0FFH DL2： DJNZ R6,DL2 DJNZ R7,DL1 INC R0 。鍵號出棧 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 RET NEXT： INC R4 。調(diào)用鍵是否閉合子程序 JNZ LK2 。 (3) 判別閉合鍵的鍵號，方法為對鍵盤的列線進(jìn)行掃描，掃描口 PA0～ PA7依次輸出： 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 并按相應(yīng)的順次讀 PC口的狀態(tài)，若 PC0～ PC1不全為“ 1” ，則列線為 0的這一列上沒有鍵閉合，否則這一列上有鍵閉合，閉合鍵的鍵號等于低電平的列號加上為低電平的行的首鍵號。例如， 4號鍵按下閉合時(shí)，行線 X1和列線 Y1短路，此時(shí) Y1的電平由 X1行線的電位所決定。延時(shí)子程序 DL： MOV R6,OFFH 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 DL6： DJNZ R6,DL6 DJNZ R7,DL RET 讀懂以上程序后，就會(huì)根據(jù)硬件的變化修改，根據(jù)此子程序試編出顯示 8的完整程序。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 圖 1024 8位動(dòng)態(tài)顯示接口 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 【 例 101】 顯示子程序。例如，七段顯示器要顯示 7，則 a、 b、 c導(dǎo)通， d、 e、 f、 g截止。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 圖 1021中最高兩位 (M M1)定義的定時(shí)器方式如表107所示。狀態(tài)寄存器為 8位，各位均可鎖存，其中最高位為任意位，低 6位用于指定轉(zhuǎn)接口的狀態(tài)，另一位用作指示定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的狀態(tài)之用。其中低 4位 (0～ 3位 )用來定義 PA、 PB和 PC轉(zhuǎn)接口的工作方式；當(dāng) PC用作控制 PA或 PB的端口工作時(shí)，第 5兩位分別用來允許或禁止 PA和 PB的中斷，而最高兩位 (第 7兩位 )則用來定義定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的工作方式。各種功能的實(shí)現(xiàn)均由可編程序的命令寄存器的內(nèi)容決定 。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 由于系統(tǒng)控制的作用， WR (寫 )和 RD (讀 )信號不會(huì)同時(shí)有效。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 2． 8155的引腳功能 8155具有 40個(gè)引腳，采用雙列直插式封裝，引腳分布如圖 1018所示，其功能定義如下。 8255的數(shù)據(jù)總線 D0～ D7和 8031的 P0口相連， 8255的片選信號 CS、 A0、 A1分別和 8031的 、 ，所以 8255的 A口、 B口、 C口、控制口地址可分別選為 FF7CH、 FF7DH、 FF7EH、 FF7FH。 (3)方式 2(帶聯(lián)絡(luò)信號的雙向 I/O端口 )。 在 CPU讀入數(shù)據(jù)的同時(shí)，由于 RD下降為低電平， INTR也被清零。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 (2)方式 1(帶聯(lián)絡(luò)信號的輸入 /輸出 )。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 使用時(shí)一般將 A A0接入地址總線的低 2位，因而一塊 8255芯片占用 4個(gè)設(shè)備地址，分別對應(yīng)于端口 A、端口 B、端口 C和控制寄存器。一般和單片機(jī)的復(fù)位端相連，復(fù)位后， 8255所有內(nèi)部寄存器清 0，所有口都為輸入方式。 A口、 B口和 C口均為 8位 I/O數(shù)據(jù)口，但結(jié)構(gòu)上略有差別。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 2．?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展設(shè)計(jì) (1)6264靜態(tài) RAM 6264是 8K 8bit的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片，它采用 CMOS工藝制造，由單一 +5V供電，額定功耗 200mW，典型存取時(shí)間為 200ns。圖中采用了將外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間和程序存儲(chǔ)器空間合并的方法，即將 PSEN信號與 RD信號相“或”，其輸出作為單一的公共存儲(chǔ)器讀選通信號。 2764的 5種工作方式如表 102所示。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 控制信號 ALE上升為高電平后， P0口輸出地址低 8位 (PCL)，P2口輸出地址高 8位 (PCH)，由 ALE的下降沿將 P0口輸出的低 8位地址鎖存到外部地址鎖存器中。一般情況下，有并且使用片內(nèi) ROM時(shí)， EA接VCC；無片內(nèi) ROM或僅使用片外 ROM時(shí)， EA接地。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 單片機(jī)常用擴(kuò)展芯片 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)本身所提供的資源如I/O口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串行口等往往不能滿足要求，因此需要在單片機(jī)上擴(kuò)展其他外圍接口芯片。 理解單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展接口技術(shù)。 (3) 交互握手：由控制總線 CB完成。 (4) RD：輸出，用于讀片外 RAM選通，執(zhí)行 MOVX讀指令時(shí) RD會(huì)自動(dòng)有效，與片外 RAM讀允許端 OE連接。 1． EPROM接口設(shè)計(jì) 紫外線擦除電可編程只讀存儲(chǔ)器 EPROM可作為 MCS51系列芯片的外部程序存儲(chǔ)器，其典型的產(chǎn)品有 2716(2K 8bit)、2732(4K 8bit)、 2764(8K 8bit)、 27128(16K 8bit)和27256(32K 8bit)等。 Intel的 2864A是 8K 8bit的電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，單一 +5V供電，最大工作電流為 140mA，維持電流為60mA。在諸如數(shù)據(jù)采集處理的應(yīng)用系統(tǒng)中，僅有片內(nèi)的 RAM存儲(chǔ)器往往是不夠的，在這種情況下，可利用 MCS51系列產(chǎn)品擴(kuò)展外部 RAM存儲(chǔ)器。對51系列來說，如果帶有外部存儲(chǔ)器，則只有 P1口可以完全用作并行口對外部設(shè)備連接， I/O接口的數(shù)目顯然很不夠。這是兩組根據(jù) CPU的命令字控制8255工作方式的電路。當(dāng) CS=0芯片被選中時(shí)，這兩位的 4種組合 00、 0 11分別用于選擇 A、 B、 C口和控制寄存器。按位置數(shù)控制字用于對端口 C的 I/O引腳的輸出進(jìn)行控制。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 ① 端口 A(或 B)被定義為方式 1并行輸入時(shí)，內(nèi)部控制電路便自動(dòng)提供兩個(gè)狀態(tài)觸發(fā)器，即中斷允許觸發(fā)器 INTE和“輸入數(shù)據(jù)緩沖器滿”觸發(fā)器 IBF，同時(shí)還借用原端口 C引腳作為 IBF的輸出端、選通信號 STB的輸入端和中斷請求INTR信號的輸出端。啟用端口前，也應(yīng)通過按位設(shè)置控制字將它置位，如表105所示。 INTE1為輸出請求允許觸發(fā)器，其作用和功能與方式 1輸出時(shí)的 INTE相同； INTE2為輸入請求允許觸發(fā)器，其作用和功能與方式 1輸入時(shí)的 INTE相同。 2)I/O接口部分 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 (1) 端口 A。 (2) RESET：這是由 8031提供的復(fù)位信號作為總清器件使用， RESET信號的脈沖寬度一般為 600ns。(WR)=0) (13) VCC為 +5V電源引腳。 第 1位 (PB)：定義 PB0～ PB7數(shù)據(jù)信息傳送方向。如前所述，當(dāng)寫操作期間選中 C/S寄存器時(shí)，就把一個(gè)命令 (按圖 1019所示的定義 )寫入命令寄存器中，并且命令寄存器的狀態(tài)信息不能通過其引腳來讀取；當(dāng)讀操作期間選中 C/S寄存器時(shí)，將 I/O端口和定時(shí)器的狀態(tài)信息 (按圖 1019所示的格式 )讀出。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 在同時(shí)需要擴(kuò)展 RAM和 I/O口及計(jì)數(shù)器的 MCS51應(yīng)用系統(tǒng)中選用 8155是特別經(jīng)濟(jì)的。調(diào)整電流和時(shí)間的參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高、較穩(wěn)定的顯示。掃描值送 PA口 (BCFFH為PA口地址 ) MOVX DPTR,A 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 MOV DPTR,BDFFH 。 本節(jié)將主要介紹 8051與非編碼鍵盤的接口技術(shù)和鍵輸入程序的設(shè)計(jì)。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 每當(dāng)鍵盤上有鍵閉合時(shí)，向 CPU請求中斷， CPU響應(yīng)鍵盤輸入中斷，對鍵盤掃描，以識別哪一個(gè)鍵處于閉合狀態(tài)，并對鍵輸入信息作出相應(yīng)處理。在鍵輸入源程序中， DISUP為顯示程序調(diào)用一次用 6ms。A口逐列