最新单片机课件第8章PPT课件

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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并并行行扩扩展展法法:利利用用单单片片机机的的三三组组总总线线，即即数数据据总总线线、地地址址总总线线和和控控制制总总线线来来完完成成，它它的的优优点是速度快，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串串行行扩扩展展法法:利利用用SPI（Serial Peripheral Interface）三三 线线 总总 线线 和和 I2C（Inter-Integralal Circuit）双双总总线线结结构构，它它的的优优点点是是硬硬件件接接口口简简单单，需

2、需要要的的I/0口口线线很很少少，常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译码部分地址译码部

3、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数数据据存存贮贮器器空空间间地地址址同同程程序序存存贮贮器器一一样样，由由P2口口提提供供高高8位位地地址址，P0口口分分时时提提供供低低8位位地址和地址和8位双向数据线。位双向数据线。n数数据据存存贮贮器器的的读读/写写信信号号由由RD和和WR控控制制，而而程序存贮器由读选

4、通信号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 4000H5FFFH 4000H5FFFHnIC2:IC2:程序存

5、贮空间程序存贮空间 2000H3FFFH 2000H3FFFHnIC3:IC3:数据存贮空间数据存贮空间 4000H5FFFH 4000H5FFFHnIC4:IC4:数据存贮空间数据存贮空间 2000H3FFFH 2000H3FFFHIC0:IC0:程序存贮空间程序存贮空间 0000H1FFFH 0000H1FFFHIC1:IC1:程序存贮空间程序存贮空间 2000H3FFFH 2000H3FFFHIC2:IC2:数据存贮空间数据存贮空间 0000H1FFFH 0000H1FFFHIC3:IC3:数据存贮空间数据存贮空间 2000H3FFFH 2000H3FFFHIC1,IC3IC0,IC28

6、.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串串行行E2PROM是是理理想想的的非非易易失失性性存存贮贮器器。在在移移动动电电话话、智智能能仪仪表表中中用用于于保保存存各各种种数数据据，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是是一一种种CMOS串串行行E2PROM读读/写写程程序序器器，工工作作电电压压范范围围2.5V6V，容容量量为为8K8bit，采用，采用I2C总线结构，总线结构，8脚脚DIP封装。封装。一、串行一、串行E2PROM 24L

7、C65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，决由高到低变化时，决定开始工作。定开始工作。3.停止信号传送（停

8、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在在开开始始条条件件发发出出后后，时时钟钟信信号号SCL高高电电平平期期间间，SDA上上传传送送的的数数据据位位应应保保持持恒恒定定，在在时时钟钟信信号号低低电电平平期期间间，SDA上上可可以以更更换换数数据据，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在在接接收收到到每每一一个个字字节节后后，SDA线线上上会会产产生生一一个个应应答答信信号号。为为此此SCL应应增增加加一一个个额额外外脉脉冲冲。在在SCL高高电电平平期期间间，S

9、DA出出现现低低电电平平，表表示示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 在在对对E2PROM24LC65进进行行操操作作时时，当当发发出出START信信号号后后，紧紧接接着着应应发发送送控控制制字字节节，控控制字节格式如下：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页页面面写写:低低6位位地地址址指指针针在在内内部部加加1，高高7位位地地址址保持常数。一次最多写保持常数。一次最多写26个字节的数据。个字节的数据。字节写操作n字节写次

10、序如图字节写次序如图8-16所示。所示。四、读操作n当当控控制制字字节节的的R/W位位被被置置“1”，启启动动读读操操作作。存存在在三三种种基基本本读读操操作作类类型型：读读当当前前地地址址内内容容，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 首首先先必必须须发发送送字字地地址址。主主器器件件在在确确认认位位后后面面产产生生一一个个开开始始条条件件。再再次次发发控控制制字字节节，使使R/W=1，然然后后发发送送8位位数数据据。这这时时无无确确认认信信号，但应产生一个停止条件。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

11、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.产生停止信号子程序STOPSTOP：CLR SCL：SCL引脚低电平引脚低电平 NOP NO

12、P 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；查查询询SDA引引脚脚，低低电电平平表表示示一一个个字字节节发送完发送完 CLR SCL NOP NOP RET 在在接接收收到到每每一一个个字字节节后后，SDA线线上上会会产产生

13、生一一个个应应答答信信号号。SCL应应增增加加一一个个额额外外脉脉冲冲。在在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 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

14、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

15、换数据n6.将将 一一 个个 字字 节节 数数 据据 写写 入入 24LC65子子 程程 序序WRITBYTE。设设 24LC65的的 地地 址址 存存 放放 在在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LCALL WRITE-8BITLCALL ACKMOV A，DPL：发送地址低八位：发送地址低八位LCALL WRI

16、TE-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任任意意地地址址中中读读出出一一个个字字节节数数据据子子程程序序READBYTE。设设24LC65的的地地址址存存放放在在DPTR中中，读读出出的的数数据据存存放放在在A中中。具具体体过过程程可参阅图可参阅图8-19。READBYTE：LCALL START;发送开始信号发送开始信号MOV A，#0A0H;置为写模式置为写模式LCALL WRITE-8BIT LCALL ACKMOV A，DPH

17、：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8255A8.5.1 8255A的内部结构 1.8255功能慨述:82558255是是可可编编程程并并行行接接口口,可可以以扩扩展展三三个个

18、8 8位位的的输输入入输输出出端端口口,通通过过编编程程有有三三种种工工作作方方式式,直直接接可可以以和和微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是是可可编编程程并并行行接接口口,可可以以扩扩展展三三个个8 8位位的的输输入入输输出出端端口口,通通过过编编程程有有三三种种工工作作方方式式,直直接接可可以以和和微微机总线相连机总线相连.8255A的内部结构和引脚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

19、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 三三个个8位位的的输输入入输输出出端端口口，可可用用指指令令将将它它们们分分别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

20、。8.5.2 8255A的引脚的引脚8255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口口与与外外部部设设备备连连接接的的数据线。数据线。nPB7PB0：B口口与与外外部部设设备备连连接接的的数据线。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 A

21、0I/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有有两两个个控控制制字字:方方式式选选择择控控制制字字和和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

22、。：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8003

23、H 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通通过过控控制制端端口口：向向C端端口口写写入入位位控控字字，使使C端端口口的的某某个个引引脚脚输输出出1或或0，或或置置位位复复位位对对端端口口C的数据输出有两种办法的数据输出有两种办法n通通过过端端口口C的的I/O地地址址：向向C端端口口

24、直直接接写写入入字字节节数数据据。这这一一数数据据被被写写进进C端端口口的的输输出出锁锁存存器器，并并从从输输出出引引脚脚输输出出，但但对对设设置置为为输输入入的的引引脚脚无效无效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

25、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端端口口A和和端端口口B用用作作8位位数数据据的的输输入入/输输出出，端端口口C的的一一

26、些些引引脚脚被被规规定定为为端端口口A、B的的联联络络信信号。号。A口定义方式1输入时: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

27、(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数数据据线线和和控控制制线线和和系系统统总总线线的的相相应应信信号号相连相连n8255片选信

28、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上上图图中中:若若定定义义PA口口为为方方式式0输输出出，B口口为为方方式式0输输入入，PC7PC4为为输输出出，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