最新单片机课件第8章PPT课件.ppt

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1、单片机课件第单片机课件第8章章8.1 单片机的三总线结构单片机的三总线结构单片机的系统扩展两种方法单片机的系统扩展两种方法:n并行扩展法并行扩展法:利用单片机的三组总线，即数据利用单片机的三组总线，即数据总线、地址总线和控制总线来完成，它的优总线、地址总线和控制总线来完成，它的优点是速度快，常常用在高速应用的场合；点是速度快，常常用在高速应用的场合；n串行扩展法串行扩展法:利用利用SPI（Serial Peripheral Interface）三线总线和）三线总线和I2C（Inter-Integralal Circuit）双总线结构，它的优）双总线结构，它的优点是硬件接口简单，需要的点是硬件接

2、口简单，需要的I/0口线很少，常口线很少，常用在速度要求不高的场合。用在速度要求不高的场合。地址译码方法地址译码方法1 1 ）线选法：）线选法： 单片机的单片机的低低位地址位地址和和存储器存储器地址线连结地址线连结。余下余下的的高位地址线一根连结一个高位地址线一根连结一个存储器片选。存储器片选。2 2 ）译码法：）译码法： 单片机的低单片机的低位地址和位地址和存储器存储器地址线连结，余下地址线连结，余下的高位地址通过的高位地址通过地址译码器地址译码器参加译码。参加译码。 余下的高位地址全部参加译码余下的高位地址全部参加译码全地址译码全地址译码; 余下的高位地址部分参加译码余下的高位地址部分参加

3、译码部分地址译码部分地址译码。线选法举例线选法举例译码法中常用的地址译码器译码法中常用的地址译码器全地址译码举例全地址译码举例3.用2片2764扩展16k字节EPROM2764(A)的一个地址空间为的一个地址空间为4000H5FFFH，2764(B)的的一个一个地址空间为地址空间为2000H3FFFH。8.3 数据存贮器扩展数据存贮器扩展n数据存贮器空间地址同程序存贮器一样，由数据存贮器空间地址同程序存贮器一样，由P2口提供高口提供高8位地址，位地址，P0口分时提供低口分时提供低8位位地址和地址和8位双向数据线。位双向数据线。n数据存贮器的读数据存贮器的读/写信号由写信号由RD和和WR控制，控

4、制，而程序存贮器由读选通信号而程序存贮器由读选通信号PSEN控制。控制。1.SRAM存贮器存贮器常用的常用的SRAM有有6116、6264、62256等，它们的存贮容量分别是等，它们的存贮容量分别是2K8、8K8、以及、以及32K8 。 2.用用6116扩展扩展2KB RAM由于系统只扩展一片由于系统只扩展一片6116，其片选接地，故地址是不唯一的。，其片选接地，故地址是不唯一的。 3.扩展扩展16k字节数据存贮器和字节数据存贮器和 16k字节程序存贮器。字节程序存贮器。1 ）线选法：）线选法： 2 ）译码法：）译码法：nIC1:IC1:程序存贮空间程序存贮空间 4000H5FFFH4000H

5、5FFFHnIC2:IC2:程序存贮空间程序存贮空间 2000H3FFFH2000H3FFFHnIC3:IC3:数据存贮空间数据存贮空间 4000H5FFFH4000H5FFFHnIC4:IC4:数据存贮空间数据存贮空间 2000H3FFFH2000H3FFFHIC0:IC0:程序存贮空间程序存贮空间 0000H1FFFH0000H1FFFHIC1:IC1:程序存贮空间程序存贮空间 2000H3FFFH2000H3FFFHIC2:IC2:数据存贮空间数据存贮空间 0000H1FFFH0000H1FFFHIC3:IC3:数据存贮空间数据存贮空间 2000H3FFFH2000H3FFFHIC1,I

6、C3IC0,IC28.4 串行E2PROM扩展SDA称为串行数据线，用来传输双向数据；SCL称为串行时钟线，用来同步串行数据上的数据。 I2C总线结构总线结构 n串行串行E2PROM是理想的非易失性存贮器。在是理想的非易失性存贮器。在移动电话、智能仪表中用于保存各种数据，移动电话、智能仪表中用于保存各种数据，使数据不会由于停电、干扰等原因而丢失。使数据不会由于停电、干扰等原因而丢失。nAT24LC65是一种是一种CMOS串行串行E2PROM读读/写程序器，工作电压范围写程序器，工作电压范围2.5V6V，容量为，容量为8K8bit，采用，采用I2C总线结构，总线结构，8脚脚DIP封装。封装。一、

7、串行一、串行E2PROM 24LC65管脚功能管脚功能1.A0A1A2地址选择端地址选择端该端可用于器件寻址，用于多片器件扩展。该端可用于器件寻址，用于多片器件扩展。2.SDA串行地址串行地址/数据输入输出端数据输入输出端双向的串行传输端，用于传送地址和数据。双向的串行传输端，用于传送地址和数据。3.SCL串行时钟端串行时钟端用于同步传输进入和发出器件的数据。用于同步传输进入和发出器件的数据。二、总线特性二、总线特性n总线不忙：当总线不忙：当SCL和和SDA均保持高电平均保持高电平2.开始数据传送信号（START）时钟时钟SCL为高，为高，SDA由高到低变化时，由高到低变化时，决定开始工作。决

8、定开始工作。3.停止信号传送（停止信号传送（STOP）当当SCL为高，为高，SDA线由低到高的变化线由低到高的变化决定停止条件。决定停止条件。4.数据有效n在开始条件发出后，时钟信号在开始条件发出后，时钟信号SCL高电平期高电平期间，间，SDA上传送的数据位应保持恒定，在时上传送的数据位应保持恒定，在时钟信号低电平期间，钟信号低电平期间，SDA上可以更换数据，上可以更换数据，每位数据传送需要一个时钟脉冲。每位数据传送需要一个时钟脉冲。5.确认信号（ACK）n在接收到每一个字节后，在接收到每一个字节后，SDA线上会产生一线上会产生一个应答信号。为此个应答信号。为此SCL应增加一个额外脉冲。应增加

9、一个额外脉冲。在在SCL高电平期间，高电平期间，SDA出现低电平，表示出现低电平，表示SDA上的一个字节已发送完毕。上的一个字节已发送完毕。6.控制字节控制字节n 在对在对E2PROM24LC65进行操作时，当发出进行操作时，当发出START信号后，紧接着应发送控制字节，控信号后，紧接着应发送控制字节，控制字节格式如下：制字节格式如下：三、写操作写操作有两种基本操作模式：字节写和页面写。写操作有两种基本操作模式：字节写和页面写。n字节写：每次写一个字节数据字节写：每次写一个字节数据n页面写页面写:低低6位地址指针在内部加位地址指针在内部加1，高，高7位地址位地址保持常数。一次最多写保持常数。一

10、次最多写26个字节的数据。个字节的数据。字节写操作n字节写次序如图字节写次序如图8-16所示。所示。四、读操作n当控制字节的当控制字节的R/W位被置位被置“1”，启动读操作。，启动读操作。存在三种基本读操作类型：读当前地址内容，存在三种基本读操作类型：读当前地址内容，读随意地址内容，读顺序地址内容。读随意地址内容，读顺序地址内容。读任意地址内容读任意地址内容 首先必须发送字地址。主器件在确认位后首先必须发送字地址。主器件在确认位后面产生一个开始条件。再次发控制字节，使面产生一个开始条件。再次发控制字节，使R/W=1，然后发送，然后发送8位数据。这时无确认信位数据。这时无确认信号，但应产生一个停

11、止条件。号，但应产生一个停止条件。8.4.2串行E2PROM的硬件接口及软件编程nP3.4引脚接引脚接SDA线，线，P3.5引脚接引脚接SCL线，线，图图8-21 8031和和24LC65接口接口1.产生开始信号子程序START SDA BIT P3.4 SCL BIT P3.5 START：SETB SCL：SCL引脚高电平引脚高电平NOP NOP SETB SDA：SDA引脚高电平引脚高电平 NOP NOP NOP CLR SDA：SDA引脚低电平引脚低电平 NOP NOP RET时钟时钟SCL为高，为高，SDA由高到低由高到低变化时，决定变化时，决定开始工作。开始工作。2.产生停止信号子

12、程序STOPSTOP： CLR SCL ：SCL引脚低电平引脚低电平 NOP NOP CLR SDA ：SDA引脚低电平引脚低电平 NOP NOP SETB SCL：SCL引脚高电平引脚高电平 NOP NOP SETB SDA：SDA引脚高电平引脚高电平 NOP NOP RET当当SCL为高，为高，SDA线由低到线由低到高的变化决定高的变化决定停止条件。停止条件。3.产生确认信号子程序ACK ACK： CLR SCL NOP NOP SETB SCL NOP NOP ACK1： JB SDA，ACK1 ；查询；查询SDA引脚，低电平表示一个字节引脚，低电平表示一个字节发送完发送完 CLR SC

13、L NOP NOP RET 在接收到每一个在接收到每一个字节后，字节后，SDA线上线上会产生一个应答信会产生一个应答信号。号。SCL应增加一应增加一个 额 外 脉 冲 。 在个 额 外 脉 冲 。 在SCL高电平期间，高电平期间， SDA出现低电平，出现低电平， 表示表示SDA上的一个上的一个 字节已发送完毕。字节已发送完毕。 4.读8位二进制数据子程序READ-8BIT。读完八位数据后存入A中。 MOV R6，#8RED：SETB SCL；SCL引脚高电平引脚高电平 NOP NOP MOV C，SDA ；从；从SDA线上读入数据线上读入数据 CLR SCL；SCL引脚低电平引脚低电平 NOP

14、 NOP RLC A DJNZ R6，RED；八位未读完转；八位未读完转RED RETREAD-8BIT ：SCL每来一每来一个脉冲，个脉冲，读一位数读一位数据，并在据，并在SCL高电平高电平时从时从SDA线上读入线上读入数据，数据，5.写八位二进制数据子程序WRITE-8BIT，写入八位数据放在A中。 WRITE-8BIT： MOV R6，#8WR： CLR SCL;SCL引脚低电平引脚低电平 NOP NOP RLC A MOV SDA，C;将将A中一位数据写入中一位数据写入 NOP NOP SETB SCL;SCL引脚高电平引脚高电平 NOP NOP DJNZ R6，WR；八位未写完转；八

15、位未写完转WR RETSCL每来一每来一个脉冲，传个脉冲，传送一位数送一位数据，在据，在SCL低电平时，低电平时，SDA线上可线上可更换数据更换数据n6.将一个字节数据写入将一个字节数据写入24LC65子程序子程序WRITBYTE。设。设24LC65的地址存放在的地址存放在DPTR中，欲写入的数据存放在中，欲写入的数据存放在A中。中。WRITBYTE： PUSH ACC LCALL START：发送开始信号：发送开始信号MOV A，#0A0H：写控制字节，置为写模式：写控制字节，置为写模式LCALL WRITE-8BITLCALL ACKMOV A，DPH：发送地址高八位：发送地址高八位LCA

16、LL WRITE-8BITLCALL ACKMOV A，DPL：发送地址低八位：发送地址低八位LCALL WRITE-8BITLCALL ACK POP ACC LCALL WRITE-8BIT：写入数据：写入数据 LCALL ACK LCALL STOP：发送停止信号：发送停止信号 RETn7.从从24LC65任意地址中读出一个字节数据任意地址中读出一个字节数据子程序子程序READBYTE。设。设24LC65的地址存放的地址存放在在DPTR中，读出的数据存放在中，读出的数据存放在A中。具体过中。具体过程可参阅图程可参阅图8-19。 READBYTE：LCALL START;发送开始信号发送开

17、始信号MOV A，#0A0H;置为写模式置为写模式LCALL WRITE-8BIT LCALL ACKMOV A，DPH ：发送：发送24LC65地址高八位地址高八位LCALL WRITE-8BIT LCALL ACKMOV A，DPL：发送：发送24LC65地址低八位地址低八位LCALL WRITE-8BITLCALL ACKLCALL START;重新发送开始信号重新发送开始信号MOV A，#0A1H;写控制字节，置为读模式写控制字节，置为读模式LCALL WRITE-8BITLCALL ACKLCALL READ-8BITLCALL STOPRET8.5 可编程并行接口8255A8.5.

18、1 8255A的内部结构 1.8255功能慨述: 82558255是可编程并行接口是可编程并行接口, ,可以可以扩展三个扩展三个8 8位的输入输出端口位的输入输出端口, ,通过通过编程有三种工作方式编程有三种工作方式, ,直接可以和微直接可以和微机总线相连机总线相连. .8.5 I/O口扩展8.5.1 8255A的内部结构 1.8255功能慨述: 82558255是可编程并行接口是可编程并行接口, ,可以可以扩展三个扩展三个8 8位的输入输出端口位的输入输出端口, ,通过通过编程有三种工作方式编程有三种工作方式, ,直接可以和微直接可以和微机总线相连机总线相连. . 8255A的内部结构和引脚

19、总线总线缓冲器缓冲器内部控制线内部控制线内部数据线内部数据线D0D7A组组控制控制A组组端口端口AA组组端口端口C上部上部B组组控制控制B组组端口端口BB组组端口端口C下部下部读写读写逻辑逻辑PC0PC3PB0PB7PC4PC7PA0PA7RDWRA0A1CSRESET2.8255A组成：n三个数据端口三个数据端口A、B、C 三个三个8位的输入输出端口，可用指令将它们分别位的输入输出端口，可用指令将它们分别设置成输入或输出端口。设置成输入或输出端口。nA组控制、组控制、B组控制组控制 A组控制组控制:端口端口A和端口和端口C的高的高4位。位。 B组控制组控制:端口端口B和端口和端口C的低的低4

20、位。位。n 数据总线缓冲器数据总线缓冲器 双向三态的双向三态的8位缓冲器。位缓冲器。 n 读读/写控制逻辑写控制逻辑 管理管理8255A的数据传输过程。的数据传输过程。 8.5.2 8255A的引脚的引脚8255APA3PA2PA1PA0R DC SG N DA1A0PC7PC6PC5PC4PC3PC2PC1PC0PB0PB1PB2PA4PA5PA6PA7W RR E SE TD0D1D2D3D4D5D6D7VC CPB7PB5PB6PB4PB314020218255的引脚信号：的引脚信号：1. 与与CPU连接的信号线连接的信号线n数据线数据线:D7D0。n地址线地址线: A1、A0。n控制信

21、号控制信号: CS#：片选。：片选。 RD#：读信号。：读信号。 WR#：写信号。：写信号。 RESET：复位信号。：复位信号。nVCC、GND：电源和地线。：电源和地线。2. 与外部设备相连的信号线与外部设备相连的信号线nPA7PA0：A口与外部设备连接的口与外部设备连接的数据线。数据线。nPB7PB0：B口与外部设备连接的口与外部设备连接的数据线。数据线。nPC7PC0：C口输入输出数据线口输入输出数据线3.端口地址分配CS* A1 A0I/O地址地址读操作读操作RD*写操作写操作WR*0 0 00 0 10 1 00 1 1端口端口A端口端口B 端口端口C 控制口控制口读端口读端口A读端

22、口读端口B读端口读端口C非法非法写端口写端口A写端口写端口B写端口写端口C写控制字写控制字8.5.3 8255A的控制字的控制字8255A有两个控制字有两个控制字:方式选择控制字和方式选择控制字和C口按位置位口按位置位/复位控制字复位控制字 1. 1. 方式选择控制字方式选择控制字: :定义定义8255工作方式工作方式方式方式0：基本的输入：基本的输入/输出方式。输出方式。方式方式1：选通输入：选通输入/输出方式。输出方式。方式方式2：双向传输方式。：双向传输方式。方式控制字格式方式控制字格式例：例：A口方式口方式1输入，输入，B口方式口方式0输出，上输出，上C口口输出，下输出，下C口输入。口

23、输入。 控制字为：控制字为：10110001写入方式控制字：示例n方式控制字：方式控制字：10110001B或或B1Hn初始化的程序段：初始化的程序段：MOV DPTR,#8003h;假设控制端口为假设控制端口为8003HMOV A,#0b1h;方式控制字方式控制字MOVX DPTR,A;送到控制端口送到控制端口2. 端口端口C置位置位/复位控制字复位控制字 例：例： PC1输出输出1： MOV DPTR,#8003h;假设控制端口为假设控制端口为8003H MOV A,# 03h;位置位位置位/复位控制字复位控制字 MOVX DPTR,A ; PC1输出输出1 写入位置位位置位/复位控制字复

24、位控制字：示例nPC6输出输出0： MOV DPTR,#8003h;假设控制端口为假设控制端口为8003H MOV A,# 0Ch;位置位位置位/复位控制字复位控制字 MOVX DPTR,A; PC6输出输出0对C口操作两个方法n通过控制端口：通过控制端口：向向C端口端口写入位控字写入位控字，使，使C端端口的某个引脚输出口的某个引脚输出1或或0，或置位复位对端口，或置位复位对端口C的数据输出有两种办法的数据输出有两种办法n通过端口通过端口C的的I/O地址：地址：向向C端口直接端口直接写入字写入字节数据节数据。这一数据被写进。这一数据被写进C端口的输出锁存端口的输出锁存器，并从输出引脚输出，但对

25、设置为输入的器，并从输出引脚输出，但对设置为输入的引脚无效引脚无效8.5.4 8255A的工作方式n方式方式0：基本输入输出方式基本输入输出方式n适用于无条件传送和查询方式的接口电路适用于无条件传送和查询方式的接口电路n方式方式1：选通输入输出方式选通输入输出方式n适用于查询和中断方式的接口电路适用于查询和中断方式的接口电路n方式方式2：双向选通传送方式双向选通传送方式n适用于与双向传送数据的外设适用于与双向传送数据的外设n适用于查询和中断方式的接口电路适用于查询和中断方式的接口电路1 1方式方式0 : 0 : 基本输入基本输入/ /输出方式输出方式（1）方式）方式0的工作特点：的工作特点：A

26、口和口和B口作为两个口作为两个8位端口位端口C口的高口的高4位和低位和低4位可以用作两个位可以用作两个4位端口位端口（2）方式）方式0的使用场合：的使用场合：无条件传送无条件传送查询式传送查询式传送2方式方式1 : 选通输入选通输入/输出方式输出方式（1 1）方式）方式1 1工作特点工作特点n带有选通的输入带有选通的输入/输出方式。输出方式。n端口端口A、端口、端口B和端口和端口C被分为两个组。被分为两个组。n端口端口A和端口和端口B用作用作8位数据的输入位数据的输入/输出，端输出，端口口C的一些引脚被规定为端口的一些引脚被规定为端口A、B的联络信的联络信号。号。A口定义方式1输入时:数据选通

27、信号表示外设已经准备好数据输入缓冲器满信号表示A口已经接收数据中断请求信号请求CPU接收数据PC4PC5PC3PA7PA0INTEAIBFAINTRASTBA中断允许触发器(PC4) 方式方式1 1需借用端口需借用端口C C用做联络信号用做联络信号同时还具有中断请求和屏蔽功能同时还具有中断请求和屏蔽功能B口定义方式1输入时:PC2PC1PC0PB7PB0INTEBIBFBINTRBSTBB数据选通信号表示外设已经准备好数据输入缓冲器满信号表示A口已经接收数据中断请求信号请求CPU接收数据中断允许触发器(PC2)A口定义方式1输出时:外设响应信号表示外设已经接收到数据输出缓冲器满信号表示CPU已

28、经输出了数据中断请求信号请求CPU再次输出数据PC6PC7PC3PA7PA0INTEAOBFAINTRAACKA中断允许触发器(PC6)B口定义方式1输出时:PC2PC1PC0PB7PB0INTEBOBFBINTRBACKB外设响应信号表示外设已经接收到数据输出缓冲器满信号表示CPU已经输出了数据中断请求信号 请求CPU再次输出数据 中断允许触发器(PC2)8.5.5 8255A与与CPU的连接的连接n8255数据线和控制线数据线和控制线和系统总线的相应信号和系统总线的相应信号相连相连n8255片选信号片选信号和地址译码器的输出相连和地址译码器的输出相连n8255三个端口线三个端口线和外设的数

29、据线直接相连。和外设的数据线直接相连。n8255A的端口选择信号的端口选择信号A1和和A0。和系统总和系统总线的连接触线的连接触和外部设备和外部设备的连接的连接8255与与8051的一种连接方法的一种连接方法PA口：口：8000H PB口：口：8001HPC口：口：8002H 控制口：控制口：8003H8255初始化编程n上图中上图中:若定义若定义PA口为方式口为方式0输出，输出，B口为方口为方式式0输入，输入，PC7PC4为输出，为输出，PC3PC0为为输入，则初始化编程如下：输入，则初始化编程如下：nMOV DPTR，#8003HnMOV A,#83HnMOVX DPTR,A习题n8.4 8.6