MCS-51单片机的系统扩展与应用.ppt

《MCS-51单片机的系统扩展与应用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MCS-51单片机的系统扩展与应用.ppt（65页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第三章 MCS-51单片机的系统扩展与应用3.1 MCS-51最小系统3.2 MCS-51系列单片机的外部扩展原理3.3 存储器的扩展3.4 输入/输出口的扩展3.5 定时器/计数器的应用3.6 串行口的应用3.7 布尔处理机的应用3.1 MCS-51最小系统3.1.1 最小应用系统最小应用系统单片机系统的扩展是以基本的单片机系统的扩展是以基本的最小系统为基础最小系统为基础的的,故应首先熟悉最小应用系统的结构。故应首先熟悉最小应用系统的结构。内部带有程序存储器的内部带有程序存储器的80518051或或87518751单片机单片机本身就本身就是一个最简单的最小应用系统是一个最简单的最小应用系统,

2、许多实际应用系统就许多实际应用系统就是用这种成本低和体积小的单片结构实现了高性能是用这种成本低和体积小的单片结构实现了高性能的控制。的控制。对于目前较多采用的内部无程序存储器的芯片对于目前较多采用的内部无程序存储器的芯片80318031来说来说,则则要用外接程序存储器要用外接程序存储器的方法才能构成的方法才能构成一个最小应用系统。一个最小应用系统。一、一、一、一、8051/87518051/8751硬件最小系统硬件最小系统硬件最小系统硬件最小系统对于片内有对于片内有ROMROM型单片机，其自身可以构成最小系统型单片机，其自身可以构成最小系统系统构成：系统构成：4KB ROM4KB ROM，25

3、6B RAM256B RAM；五个中断源；五个中断源；两个两个1616位定时位定时/计数器；计数器；一个全双工串行一个全双工串行UART;UART;四个并行四个并行I/OI/O口口二、二、二、二、80318031硬件最小系统硬件最小系统硬件最小系统硬件最小系统80318031单片机片内无单片机片内无ROMROM，若要正常工作，必需，若要正常工作，必需外配外配ROMROM。外接。外接ROMROM后，后，P3P3口、口、P2P2口、口、P0P0口均被占用口均被占用只剩下只剩下P1P1口作口作I/OI/O口用，其它功能不变。口用，其它功能不变。3.2 MCS-51系列单片机的外部扩展原理1.MCS-

4、511.MCS-51系列单片机的片外总线结构系列单片机的片外总线结构MCS-51MCS-51系列单片机具有很强的外部扩展功能。其外部扩展系列单片机具有很强的外部扩展功能。其外部扩展都是通过三总线进行的。都是通过三总线进行的。（1 1）地址总线（）地址总线（ABAB）地址总线用于传送单片机输出的地址信号，宽度为地址总线用于传送单片机输出的地址信号，宽度为1616位，位，P0P0口经锁存器提供低口经锁存器提供低8 8位地址，锁存信号是由位地址，锁存信号是由CPUCPU的的ALEALE引脚提引脚提供的；供的；P2P2口提供高口提供高8 8位地址。位地址。（2 2）数据总线（）数据总线（DBDB）数据

5、总线是由数据总线是由P0P0口提供的，宽度为口提供的，宽度为8 8位。位。（3 3）控制总线（）控制总线（CBCB）控制总线实际上是控制总线实际上是CPUCPU输出的一组控制信号。输出的一组控制信号。MCS-51MCS-51单片单片机通过三总线扩展外部设备的总体结构图如下图所示。机通过三总线扩展外部设备的总体结构图如下图所示。单片机的三总线结构形式单片机的三总线结构形式2 2MCS-51MCS-51系列单片机系统的扩展能力系列单片机系统的扩展能力系列单片机系统的扩展能力系列单片机系统的扩展能力片外可扩展存储器的最大容量为片外可扩展存储器的最大容量为2 21616=64KB=64KB，地址范围为

6、，地址范围为0000H0000HFFFFHFFFFH。片外程序存储器和数据存储器的地址重叠共享，但选通信号不片外程序存储器和数据存储器的地址重叠共享，但选通信号不同。同。PSENPSEN选通片外程序存储器，选通片外程序存储器，RDRD和和WRWR分别选通片外数据存储分别选通片外数据存储器的读写。器的读写。I/OI/O接口的编址方法：一种是接口的编址方法：一种是独立编址独立编址，另一种是，另一种是统一编址统一编址。MCS-51MCS-51单片机采用了统一编址方式，单片机采用了统一编址方式，即即I/OI/O端口地址与外部数据端口地址与外部数据存储单元地址共同使用存储单元地址共同使用0000H000

7、0HFFFFHFFFFH（64KB64KB）。当）。当MCS-51MCS-51单片单片机应用统扩展较多外部设备和机应用统扩展较多外部设备和I/OI/O接口时，要占去大量的数据存储接口时，要占去大量的数据存储器的地址。器的地址。3.3 存储器的扩展一、存储器扩展概述一、存储器扩展概述一、存储器扩展概述一、存储器扩展概述MCS-51MCS-51系列单片机具有系列单片机具有64 KB64 KB的程序存储器空间的程序存储器空间，其中其中80518051、87518751型型单单片片机机含含有有4 4 KB KB 的的片片内内程程序序存存储储器器,而而80318031型单片机则无片内程序存储器型单片机则

8、无片内程序存储器。当采用当采用80518051、87518751型单片型单片机机而而程程序序超超过过4KB,4KB,或或采采用用80318031型型单单片片机机时时,就就需需要要进进行行程程序序存储器的扩展。存储器的扩展。MCS-51MCS-51系列单片机的数据存储器与程序存储器的地址空系列单片机的数据存储器与程序存储器的地址空间是互相独立的间是互相独立的,其片外数据存储器的空间可达其片外数据存储器的空间可达64 KB,64 KB,而片而片内的数据存储器空间只有内的数据存储器空间只有128 B128 B。如果片内的数据存储器不如果片内的数据存储器不够用时够用时,则需进行数据存储器的扩展。则需进

9、行数据存储器的扩展。存存储储器器扩扩展展的的核核心心问问题题是是存存储储器器的的编编址址问问题题。所所谓谓编编址址就就是给存储单元分配地址。是给存储单元分配地址。由于存储器通常由多片芯片组成由于存储器通常由多片芯片组成,为为此此存存储储器器的的编编址址分分为为两两个个层层次次:即即存存储储器器芯芯片片的的选选择择和和存存储器芯片内部存储单元的选择。储器芯片内部存储单元的选择。存储器芯片的选择有两种方法存储器芯片的选择有两种方法:线选法线选法和和译码法译码法。1.1.线选法线选法所所谓谓线线选选法法,就就是是直直接接以以系系统统的的地地址址线线作作为为存存储储器器芯芯片片的的片片选选信信号号,为

10、为此此只只需需把把用用到到的的地地址址线线与与存存储储器器芯芯片片的的片片选选端直接相连即可。端直接相连即可。2.2.译码法译码法所所谓谓译译码码法法就就是是使使用用地地址址译译码码器器对对系系统统的的片片外外地地址址进进行行译译码码,以其译码输出作为存储器芯片的片选信号。以其译码输出作为存储器芯片的片选信号。译码法又分为译码法又分为完全译码完全译码和和部分译码部分译码两种。两种。(1)(1)完全译码。完全译码。地址译码器使用了全部地址线，地址译码器使用了全部地址线，地址与存储单元一一地址与存储单元一一对应，对应，也就是也就是1 1个存储单元只占用个存储单元只占用1 1个唯一的地址。个唯一的地

11、址。(2)(2)部分译码。部分译码。地址译码器仅使用了部分地址线，地址译码器仅使用了部分地址线，地址与存储单元不地址与存储单元不是一一对应，是一一对应，而是而是1 1个存储单元占用了几个地址。个存储单元占用了几个地址。1 1根地址根地址线不接，线不接，一个单元占用一个单元占用2(22(21 1)个地址；个地址；2 2根地址线不接，根地址线不接，一一个单元占用个单元占用4(24(22 2)个地址；个地址；3 3根地址线不接，根地址线不接，则占用则占用8(28(23 3)个个地址，地址，依此类推。依此类推。注：注：在设计地址译码器电路时，在设计地址译码器电路时，如果采用地址译码关系，如果采用地址译

12、码关系，将会带来很大的方便。将会带来很大的方便。二、二、二、二、MCS-51MCS-51单片机扩展外部存储器应考虑的问题：单片机扩展外部存储器应考虑的问题：单片机扩展外部存储器应考虑的问题：单片机扩展外部存储器应考虑的问题：（1 1）选择合适类型的存储器芯片）选择合适类型的存储器芯片）选择合适类型的存储器芯片）选择合适类型的存储器芯片只读存储器用于固化程序和常数。可分为掩膜只读存储器用于固化程序和常数。可分为掩膜ROMROM、可编程、可编程PROMPROM、紫外线可擦除、紫外线可擦除EPROMEPROM和电可擦和电可擦除除E E2 2PROMPROM几种。若所设计的系统是小批量生产或开发几种。

13、若所设计的系统是小批量生产或开发产品，则建议使用产品，则建议使用EPROMEPROM和和E E2 2PROMPROM；若为成熟的大；若为成熟的大批量产品，则应采用批量产品，则应采用PROMPROM或掩膜或掩膜ROMROM。随机存取存储器常用来存取实时数据、变量和运算随机存取存储器常用来存取实时数据、变量和运算结果。可分为静态结果。可分为静态RAMRAM（SRAMSRAM）和动态）和动态RAMRAM（DRAMDRAM）两类。）两类。此外，还可以选择此外，还可以选择OTP ROMOTP ROM、FlashFlash存储器、存储器、FRAMFRAM、NVSRAMNVSRAM、用于多处理机系统的、用于

14、多处理机系统的DSRAMDSRAM（双端口（双端口RAMRAM）等。）等。（2 2）选择合适的存储容量）选择合适的存储容量）选择合适的存储容量）选择合适的存储容量在在MCS-51MCS-51应用系统所需存储容量不变的前提下，应用系统所需存储容量不变的前提下，若所选存储器本身存储容量越大，则所用芯片数量若所选存储器本身存储容量越大，则所用芯片数量就越少，所需的地址译码电路就越简单。就越少，所需的地址译码电路就越简单。（3 3）合理分配存储器地址空间的分配）合理分配存储器地址空间的分配）合理分配存储器地址空间的分配）合理分配存储器地址空间的分配存储器地址空间的分配必须满足存储器本身的存储器地址空间

15、的分配必须满足存储器本身的存储容量，否则会造成存储器硬件资源的浪费。存储容量，否则会造成存储器硬件资源的浪费。（4 4）合理选择地址译码方式）合理选择地址译码方式）合理选择地址译码方式）合理选择地址译码方式可根据实际应用系统的具体情况选择线选法、全可根据实际应用系统的具体情况选择线选法、全地址译码法、部分地址译码法等地址译码方式。地址译码法、部分地址译码法等地址译码方式。二、三总线的连接二、三总线的连接二、三总线的连接二、三总线的连接1 1、数据线的连接、数据线的连接 P0P0口口的八位线承担此任，此时不用外接上拉电阻。的八位线承担此任，此时不用外接上拉电阻。2 2、地址线的连接、地址线的连接

16、 P0P0口口承担地址低八位线，承担地址低八位线，A0 A7A0 A7；P2P2口口承担地址高八位线。承担地址高八位线。A8 A15A8 A15。注意：注意：P0P0口线地址口线地址 /数据分时复用，需用地址锁存器数据分时复用，需用地址锁存器 74LS37374LS373锁存地址。锁存地址。3 3、控制线的连接、控制线的连接 对存储器来讲控制线无非是：芯片的对存储器来讲控制线无非是：芯片的选通选通控制、控制、读写读写控控制。单片机与外部器件数据交换要遵循两个重要原则：制。单片机与外部器件数据交换要遵循两个重要原则：一是，地址唯一性，一个单元一个地址。一是，地址唯一性，一个单元一个地址。二是，同

17、一时刻，二是，同一时刻，CPUCPU只能访问一个地址，即只能与一个只能访问一个地址，即只能与一个单元交换数据。单元交换数据。不交换时，外部器件处于锁闭状态，对总线不交换时，外部器件处于锁闭状态，对总线呈浮空状态。呈浮空状态。选通：选通：CPUCPU与器件交换数据或信息，需先发出选通信号与器件交换数据或信息，需先发出选通信号 /CE/CE或或/CS/CS，以便选中芯片。，以便选中芯片。读读 /写：写：CPUCPU向外部设备发出的读向外部设备发出的读/写控制命令。写控制命令。EPROMEPROM：/OE /PSEN/OE /PSEN SRAM SRAM：/WE /WR/WE /WR /OE /RD

18、/OE /RD A10 A8A7 A0D7 D0 CB3.3.1 程序存储器的扩展1.1.常用常用EPROMEPROM程序存储器程序存储器 EPROMEPROM主要是主要是2727系列芯片，如系列芯片，如:27C64(8K):27C64(8K)、27C128(16K)27C128(16K)、27C256(32K)27C256(32K)、27C51227C512（64K64K）、）、27C040(512K)27C040(512K)、27C08027C080（1M1M），一般选择），一般选择8KB8KB以以上的芯片作为外部程序存储器。其引脚图如下图所上的芯片作为外部程序存储器。其引脚图如下图所示：

19、示：引脚符号的含义和功能如下：引脚符号的含义和功能如下：D7D0：三态数据总线；A0Ai：地址输入线，：片选信号输入线；：输出允许输入线；VPP：编程电源输入线；：编程脉冲输入线；VCC：电源；GND：接地；NC：空引脚。2.2.2.2.地址锁存器地址锁存器地址锁存器地址锁存器程序存储器扩展时，还需要地址锁存器，地址锁存器常用程序存储器扩展时，还需要地址锁存器，地址锁存器常用的有带三态缓冲输出的的有带三态缓冲输出的8D8D锁存器锁存器74LS37374LS373、带有清除端的、带有清除端的74LS27374LS273。74LS37374LS373是带有三态门的是带有三态门的8D8D锁存器，当三

20、态门的使能信号锁存器，当三态门的使能信号线线OEOE为低电平时，三态门处于导通状态，允许锁存器输出，为低电平时，三态门处于导通状态，允许锁存器输出，锁存控制端为锁存控制端为1111脚脚LELE，采用下降沿锁存，控制端可以直接与，采用下降沿锁存，控制端可以直接与CPU CPU 的地址锁存控制信号的地址锁存控制信号ALEALE相连。相连。3.3.程序存储器扩展举例程序存储器扩展举例现分现分3 3种情况说明程序存储器的扩展方法。种情况说明程序存储器的扩展方法。(1)(1)不用片外译码的单片程序存储器的扩展。不用片外译码的单片程序存储器的扩展。例例1:1:试用试用EPROM2764EPROM2764构

21、成构成80318031的最小系统。的最小系统。解解:由于由于80318031无片内程序存储器无片内程序存储器,因此必须因此必须外接程序存储外接程序存储器器以构成最小系统。以构成最小系统。其连接方法是在将三总线连接好的基础上其连接方法是在将三总线连接好的基础上,将将27642764按三总线按三总线的要求连接的要求连接,其连接的关键在于地址译码。其连接的关键在于地址译码。由于一般所采用由于一般所采用的的芯芯片片其其字字节节数数均均超超过过256256个个单单元元,也也就就是是说说片片内内地地址址线线超超过过8 8条条,故地址译码的核心问题是高故地址译码的核心问题是高8 8位地址线的连接。接线图位地

22、址线的连接。接线图如下页所示：如下页所示：(2)(2)采用线选法的多片程序存储器的扩展。采用线选法的多片程序存储器的扩展。例例2:2:在下页图所示的连接图中在下页图所示的连接图中,使用了两片使用了两片2764,2764,一共一共构成了构成了8K8K 2=16K2=16K的有效地址。的有效地址。采用线选法编址采用线选法编址,以以P2.7(A15)P2.7(A15)直接作为片选信号直接作为片选信号,当当P2.7=0 P2.7=0 时时,选中左边选中左边1 1片片2764,2764,其地址范围为其地址范围为0000H1FFFH;0000H1FFFH;当当P2.7=1 P2.7=1 时时,选中右边选中

23、右边1 1片片2764,2764,其地址范围为其地址范围为8000H9FFFH8000H9FFFH。(3)(3)采用地址译码器的多片程序存储器的扩展。采用地址译码器的多片程序存储器的扩展。例例3:3:要求用要求用27642764芯片扩展芯片扩展 8031 8031 的片外程序存储器空的片外程序存储器空间间,分配的地址范围为分配的地址范围为 0000H3FFFH0000H3FFFH。解：本例采用完全译码的方法解：本例采用完全译码的方法,即所有地址线全部连即所有地址线全部连接接,每个单元只占用唯一的每个单元只占用唯一的1 1个地址。个地址。确定片数确定片数:字片数=(末地址-首地址)+1 芯片字数

24、=(3FFFH-0000H)+12000H=4000H 2000H=2(片)分配地址范围分配地址范围:第第1 1组组(1(1片片)所占用的地址范围为所占用的地址范围为:0000,0000,0000,0000 0000,0000,0000,0000 0000H0000H 0001,1111,1111,1111 0001,1111,1111,11111FFFH1FFFH第第2 2组组(1(1片片)所占用的地址范围为所占用的地址范围为:0010,0000,0000,0000 0010,0000,0000,00002000H2000H 0011,1111,1111,1111 0011,1111,111

25、1,11113FFFH 3FFFH 位片数为 位片数=单元位数 芯片位数=总片数=字片数位片数=21=2(片)画出地址译码关系图画出地址译码关系图:第1组 0 0 0 0 0 0 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X XP2.7P2.6P2.5P2.4 P2.0 P0.7 P0.0(A15)(A14)(A13)(A12)(A8)(A7)(A0)0 0 0 0 1 1 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X 第2组 上面打上面打 部分为片内译码部分为片内译码,对于对于27

26、642764来说有来说有1313位位,其地址变化范围为从全其地址变化范围为从全0 0变到全变到全1,1,其余部分为片外其余部分为片外译码。译码。设计外译码电路设计外译码电路:本例只介绍采用译码器芯片的设计方法本例只介绍采用译码器芯片的设计方法,现采用现采用3-83-8译码器译码器74LS13874LS138。片外译码只有。片外译码只有3 3根线根线(P2.7,(P2.7,P2.6,P2.5)P2.6,P2.5)，分别接至译码器的，分别接至译码器的C C、B B、A A输入端。输入端。控制端控制端G1,G2A,G2BG1,G2A,G2B不参与译码，接成常有效。不参与译码，接成常有效。画出存储器扩

27、展连接图画出存储器扩展连接图:该连接图如下所示。图中该连接图如下所示。图中3-83-8译码器译码器74LS13874LS138只用了只用了两个译码输出端两个译码输出端,如果需要的话如果需要的话,还可利用其余还可利用其余6 6个译个译码输出端。码输出端。例例4 4：图中译码器：图中译码器74LS13874LS138的译码输出端的译码输出端Y4Y4和和Y5Y5所对应的地址所对应的地址范围各为多少范围各为多少?解：解：对于对于Y4Y4来说，其地址变化范围为来说，其地址变化范围为100000000000000010000000000000001001111111111111,1001111111111

28、111,即即8000H9FFFH8000H9FFFH。对于对于Y5Y5来说，其地址变化范围为来说，其地址变化范围为101000000000000010100000000000001011111111111111,1011111111111111,即即A000HA000HBFFFHBFFFH。3.3.2 数据存储器的扩展单片机内部的单片机内部的RAMRAM为为128B128B（或（或256B256B），有的单片机应用系），有的单片机应用系统需要扩展外部数据存储器统需要扩展外部数据存储器RAM(RAM(如数据采集系统数据量较如数据采集系统数据量较大，需要专设大，需要专设 RAMRAM或或 Flas

29、h RAM)Flash RAM)。最常用的。最常用的 RAMRAM器件是静器件是静态态RAMRAM（SRAM SRAM）。）。1.1.1.1.常用静态常用静态常用静态常用静态RAMRAMRAMRAM存储器存储器存储器存储器 常用的常用的SRAMSRAM有有6264(8K)6264(8K)、62128(16K)62128(16K)、62256(32K)62256(32K)、628128(128K)628128(128K)等。一般选择等。一般选择8KB8KB以上的芯片作为外部程序存以上的芯片作为外部程序存储器。储器。引脚符号的含义和功能如下：引脚符号的含义和功能如下：D7D7D0D0：双向三态数据

30、总线；双向三态数据总线；A0A0AiAi：地址输入线；地址输入线；CS(CS1)CS(CS1)：片选信号输入端；：片选信号输入端；CS2:CS2:片选信号输入端，高电平片选信号输入端，高电平有效（仅有效（仅62646264芯片有）；芯片有）；RDRD：读选通信号输入线，低电平有：读选通信号输入线，低电平有效；效；WRWR：写选通信号输入线，低电平有效；写选通信号输入线，低电平有效；VccVcc：电源电源+5V+5V；GNDGND：地。地。2 2、MCS-51MCS-51扩展数据存储器与程序存储器电路的异同：扩展数据存储器与程序存储器电路的异同：（1）所用的地址总线，数据总线完全相同；（2）读/

31、写控制线不同：扩展程序存储器的读选通信号由 PSEN控制，扩展数据存储器的读、写控制线用RD、WR分别 控制存储器芯片的OE和WE；（3）数据存储器与程序存储器的地址可以重叠，因为扩展它们 的控制信号不同。（4）I/O扩展的地址空间与数据存储器扩展的空间是共用的，所以扩展数据存储器涉及到的问题远比扩展程序存储器扩展 多。3 3、数据存储器的扩展方法：、数据存储器的扩展方法：扩展容量为扩展容量为256B256B的的RAMRAM，采用，采用MOVX MOVX RiRi指令访问外部指令访问外部RAMRAM，只用，只用P0P0口传送口传送8 8位地址；位地址；扩展容量大于扩展容量大于256B256B而

32、小于而小于64KB64KB的的RAMRAM，访问外部，访问外部RAMRAM时时采用采用MOVX DPTRMOVX DPTR指令，同时用指令，同时用P0P0和和P2P2口送口送1616位地址；位地址；扩展容量略大于扩展容量略大于256B256B的的RAMRAM，为节省，为节省I/OI/O口（口（P2P2），用），用P0P0口送低口送低8 8位地址，通过少量位地址，通过少量I/OI/O口线、用软件方法传送高位地口线、用软件方法传送高位地址的指令。址的指令。数据存储器数据存储器 RAM RAM 的扩展：的扩展：有时需要扩展外部数据存储器有时需要扩展外部数据存储器RAMRAM方能工作方能工作(如数据采

33、集系统如数据采集系统数据量较大，需要专设数据量较大，需要专设 RAMRAM或或 Flash RAM)Flash RAM)。最常用的最常用的 RAMRAM器件是器件是SRAMSRAM。如如:6116(2K)/6264(8K)/62128(16K)/628128(128K):6116(2K)/6264(8K)/62128(16K)/628128(128K)A7 A7 VccVccA6 A8A6 A8A5 A9A5 A9A4 A4 WEWE A3 A3 OEOEA2 A10A2 A10A1 A1 CECEA0 D7A0 D7D0 D6D0 D6D1 D5D1 D5D2 D4D2 D4GND D3GN

34、D D36116VppVpp VccVccA12 A12 WEWEA7 A7 CE2CE2A6 A8A6 A8A5 A9A5 A9A4 A11 A4 A11 A3 A3 OEOEA2 A10A2 A10A1 A1 CE1CE1A0 D7A0 D7D0 D6D0 D6D1 D5D1 D5D2 D4D2 D4GND D3GND D36264VppVpp VccVccA12 A12 WEWEA7 A7 A13A13A6 A8A6 A8A5 A9A5 A9A4 A11 A4 A11 A3 A3 OEOEA2 A10A2 A10A1 A1 CECEA0 D7A0 D7D0 D6D0 D6D1 D5D1

35、D5D2 D4D2 D4GND D3GND D362128数据存储器数据存储器 6264 6264 的扩展：的扩展：锁存器锁存器74LS3735151单片机能提供单片机能提供1616条地址线，可扩展条地址线，可扩展64K64K字节字节的的RAMRAM。可以用一片芯片，也可以用多片可以用一片芯片，也可以用多片RAMRAM89C51单片机单片机SRAM6264P0.0-P0.7ALEP2.7P2.0-P2.48D8QOEA8-A12A0-A7D0-D7GEAOECE2RDWRWECE1+5V4 4、全地址范围的存储器最大扩展系统、全地址范围的存储器最大扩展系统80318031的片外程序存储器和数据

36、存储器的地址各为的片外程序存储器和数据存储器的地址各为64K64K。若。若采用采用EPROM2764EPROM2764和和RAM6264RAM6264芯片，则各需芯片，则各需8 8片才能构成全部片才能构成全部有效地址。芯片的选择采用有效地址。芯片的选择采用3838译码器译码器74LS13874LS138，片外地址，片外地址线只有线只有3 3根根(A15(A15、A14A14、A13)A13)，分别接至，分别接至74LS13874LS138的的C C、B B、A A端，其端，其8 8路译码输出分别接至路译码输出分别接至8 8个个27642764和和8 8个个62646264的片选端的片选端CEC

37、E。5 5、MCS-51MCS-51对外部存储器的扩展对外部存储器的扩展 下图所示的下图所示的80318031扩展系统中，外扩了扩展系统中，外扩了16KB16KB程序存储器（使程序存储器（使用两片用两片27642764芯片）和芯片）和8KB8KB数据存储器（使用一片数据存储器（使用一片62646264芯片）。芯片）。采用全地址译码方式，采用全地址译码方式，P2.7P2.7用于控制用于控制2424译码器的工作，译码器的工作，P2.6,P2.6,P2.5P2.5参加译码，且无悬空地址线，无地址重叠现象。参加译码，且无悬空地址线，无地址重叠现象。1#2764,1#2764,2#2764,3#6264

38、2#2764,3#6264的地址范围分别为：的地址范围分别为：0000H0000H1FFFH,2000H1FFFH,2000H3FFFH,40003FFFH,40005FFFH5FFFH。6 6、程序存储空间和数据存储空间的混合、程序存储空间和数据存储空间的混合 在硬件结构上将在硬件结构上将PSENPSEN信号信号和和RDRD信号相信号相“与与”后连接到后连接到RAMRAM芯片的读选通端，这样就能芯片的读选通端，这样就能使程序存储空间和数据存储空间使程序存储空间和数据存储空间混合。如右图所示。将程序装入混合。如右图所示。将程序装入62646264中，很容易进行读写修改，中，很容易进行读写修改，

39、执行程序时，由执行程序时，由PSENPSEN信号选通信号选通RAMRAM读出。调试通过后，再将读出。调试通过后，再将RAM6264RAM6264调换成调换成EPROM2764EPROM2764。注意2点：1。程序和数据之和不大于存储器总容量。2。程序必须存放在低地址，数据存放在高地址。3.4 输入/输出口的扩展MCS-51MCS-51单片机具有四个并行单片机具有四个并行8 8位位I/OI/O口（即口（即P0,P1,P2,P0,P1,P2,P3 P3），原理上这四个），原理上这四个I/OI/O口均可用做双向并行口均可用做双向并行I/OI/O接口，但在接口，但在实际应用中，可提供给用户使用的实际应

40、用中，可提供给用户使用的I/OI/O口只有口只有P1P1口和部分口和部分P3P3口线及作为数据总线用的口线及作为数据总线用的P0P0口。在单片机的口。在单片机的I/OI/O口线不够用口线不够用的情况下，可以借助外部器件对的情况下，可以借助外部器件对I/OI/O口进行扩展。可资选用口进行扩展。可资选用的器件很多，方案也有多种。的器件很多，方案也有多种。并口扩展常用三种方法：并口扩展常用三种方法：1 1、利用、利用TTLTTL、CMOSCMOS集成电路来扩展集成电路来扩展2 2、利用单片机串口扩展、利用单片机串口扩展3 3、利用可编程并行接口芯片来扩展、利用可编程并行接口芯片来扩展2.MCS-51

41、单片机扩展并行单片机扩展并行I/O口的扩展性能口的扩展性能 访问扩展I/O口的方法与访问数据存储器完全相同，使用相同的指令，所有扩展的I/O口与片外数据存储器统一编址。利用串行口扩展法扩展的外部并行I/O口不占用外部RAM地址空间。利用并行总线扩展的方法扩展外部并行I/O口时，必须注意P0,P2,P3口的负载问题，若负载能力不够，必须进行总线驱动能力扩展。扩展外部并行I/O口对外设的硬件具有依赖性（驱动功率、电平匹配、干扰抑制、隔离等）。1、利用、利用TTL、CMOS集成电路来扩展集成电路来扩展 利用TTL芯片、CMOS锁存器、三态门等接口芯片扩展P0口，常选用74LS273、74LS373、

42、74LS244等芯片。2、用串行口扩展并行、用串行口扩展并行I/O 接口接口 如果串口别无他用，则可让其工作于方式0，来扩展一个或多个8位并行I/O口（1）用74LS165扩展并行I/O口 8031 P3.0 P3.1 P1.0H G F E D C B AQH SIN/QH 74LS165（1）S/L M CPH G F E D C B AQH SIN/QH 74LS165（2）S/L M CPD0 .D7D0 .D7（2）用74LS164扩展并行输出口 74LS164是8位串入、并出移位寄存器，其中，CP为移位脉冲输入端；/CR为清除端。8031 P3.0 P3.1 P1.0A B C D

43、 E F G HAB 74LS164（1）/CR CPA B C D E F G HAB 74LS164（2）/CR CPD7 .D0D7 .D0A AB BCLKCLKh g f e d c b ah g f e d c b aCLRCLRA AB BCLKCLKCLRCLR+5V+5VVCCVCCTxDTxDRxDRxD 89C51单片机单片机74LS16474LS164h g f e d c b ah g f e d c b a+5V+5V共阳共阳LED数码管数码管LED数码管静态显示举例数码管静态显示举例 有几个LED就要几个74LS164，但只要数据不变，送一次就保持住了，且不闪烁，

44、编程十分简单。3、利用可编程并行接口芯片来扩展、利用可编程并行接口芯片来扩展 可编程I/O接口芯片的特点：适应多种功能需求，使用灵活，可扩展多个并行I/O口，可以编程设定为输入或输出口，应用非常广泛。（1）可编程并行口8255A芯片 Intel 8255A芯片是通用可编程并行接口电路，广泛应用于单片机扩展并行I/O口。它具有3个8位并行口PA,PB和PC，一个8位的数据口D0D7，PC口分高4位和低4位。高4位可与PA口合为一组(A组),低4位可与PB口合为一组(B组)，PC口可按位置位/复位。40条引脚，DIP封装。引脚图如右图所示。（2）8255A的3种工作方式方式0（基本输入/输出方式）

45、：不需要任何选通信号，适合于无条件传输数据的设备，数据输出有锁存功能，数据输入有缓冲（无锁存）功能。方式1（选通输入/输出方式）：A组包括A口和C口的高四位（PC7PC4），A口可由程序设定为输入口或输出口，C口的高四位则用来作为输入/输出操作的控制和同步信号；B组包括B口和C口的低四位（PC3PC0），功能和A组相同。方式2（双向I/O口方式）：仅A口有这种工作方式，B口无此工作方式。此方式下，A口为8位双向I/O口，C口的PC7PC3用来作为输入输出的控制和同步信号。此时，B口可以工作在方式0或方式1。（3）8255A芯片的控制字 8255A为可编程接口芯片，以控制字形式对其工作方式和C口

46、各位的状态进行设置。它有两种控制字：工作方式控制字和C口置位/复位控制字。应注意的是，作为联络线使用的C口各位是不能采用置位/复位操作来使其置位或复位的。其数值应视现场的具体情况而定。8255A控制字格式(a)工作方式控制字;(b)C口置位/复位控制字（4）接口与编程方法 MCS-51单片机外扩8255A芯片的电路原理图如下图所示。8255A芯片内部已有数据总线驱动器，可以直接与MCS-51单片机总线相连接（P0口接D0D7）。8255A的RESET,RD,WR,CS 分别与MCS-51单片机的RESET,RD,WR,P2.7相连，单片机地址线最低2位分别接8255A芯片的A1，A0。PA,P

47、B,PC及控制寄存器的地址分别是7FFCH,7FFDH,7FFEH和7FFFH。例：例：如图上页所示，假设8255A芯片的PA接8只状态指示灯，PB接8个开关，现须将开关闭合的状态输入到片内60H单元保存，将70H单元的内容送状态指示灯显示，并置位PC7引脚，编写相应程序。解：解：根据题意，设置8255A的A口方式0输出，B口方式0输入，C口高四位输出，则8255A的方式字为82（10000010B），C口置位/复位字为0FH（00001111B），8255A的方式字及置位/复位控制字地址为7FFFH。初始化过程及输入/输出的程序如下：ORG 1000H DSP8255:MOV DPTR,#7

48、FFFH ;数据指针指向8255A控制口 MOV A,#82H MOVX DPTR,A;工作方式字送8255A控制口 MOV A,#0FH MOVX DPTR,A;C口置位/复位字送8255A控制口 MOV DPTR,#7FFDH;数据指针指向8255A 的B口 MOVX A,DPTR MOV 60H,A;将B口开关状态送入60H单元 MOV DPTR,#7FFCH;数据指针指向8255A 的A口 MOV A,70H MOVX DPTR,A;70H单元内容A口指示灯显示 RET END 3.5 定时器/计数器的应用定时器/计数器可按片内机器周期定时，也可对由T0/T1引脚输入一个负脉冲进行加法

49、计数。在应用时，其工作方式和工作过程均可通过程序设定和控制，因此，定时器/计数器在工作前必须先对其进行初始化，计算和设置初值。1.定时器/计数器初始化的步骤（1）写TMOD，设置定时器/计数器的工作方式（2）计算定时器/计数器的初值，写入TH0/TH1、TL0/TL1。（3）设置IE、IP，以开放相应的中断和设定中断优先级。2.定时器T0/T1 中断申请过程（1）在已经开放T0/T1中断允许且已被启动的前提下，T0/T1加1计满溢出时 TF0/TF1标志位自动置“1”；（2）CPU检测到TCON中TF0/TF1变“1”后,将产生指令：LCALL 000BH/LCALL 001BH 执行中断服务

50、程序；（3）TF0/TF1标志位由硬件自动清“0”,以备下次中断申请。3.定时器/计数器的定时器/计数器范围（1）工作方式0：13位定时器/计数器方式 最大计数值=213=8192（2）工作方式1：16位定时器/计数器方式 最大计数值=216=65536（3）工作方式2和工作方式3：8位的定时器/计数器方式 最大计数值=28=256 4.4.定时器定时器/计数器应用举例计数器应用举例例：设一只发光二极管LED和8051的P1.0脚相连。当P1.0脚是低电平时，LED发亮；当P1.0脚是高电平时，LED不亮。编制程序用定时器来实现发光二极管LED的闪烁功能，设置LED每1s闪烁一次。已知单片机系