第12章MCS-51单片机系统扩展与接口技术 经济适用的单片机应用系统,必然包 含合适的外围器件。外围器件与单片机的 接口是单片机应用系统至关重要的环节。 本章主要讲述MCS-51单片机与常见的程序 存储器、数据存储器、数字I/O通道的接口 技术,模拟输入输出通道和单片机的接口 技术下章讲述
第12章 MCS-51单片机系统扩展与接口技术 经济适用的单片机应用系统，必然包 含合适的外围器件。外围器件与单片机的 接口是单片机应用系统至关重要的环节。 本章主要讲述MCS-51单片机与常见的程序 存储器、数据存储器、数字I/O通道的接口 技术，模拟输入输出通道和单片机的接口 技术下章讲述
12.1存储器的扩展 MCS-51的程序存储器的扩展 MCS-51的程序存储器寻址空间为 64KB。其中8051/8751片内包含4KB的 ROM或 EPROM,8031片内不带ROM。当 片内ROM不够使用或采用8031芯片时,需 扩展程序存储器。 图12-1给出了MCS-51外扩16K字节 EPROM的27128的电路图
12.1 存储器的扩展 ➢MCS-51的程序存储器的扩展 MCS-51 的 程序 存储 器寻 址空 间 为 64KB。其中8051/8751片内包含4KB的 ROM或EPROM, 8031片内不带ROM。当 片内ROM不够使用或采用8031芯片时，需 扩展程序存储器。 图12-1给出了MCS-51外扩16K字节 EPROM的27128的电路图
27413 P2.4 A12 P2 22 A10 P2.0 7Q7 16 8031P0.435 D4 S Q412 27128 P0. D33Q3 A3(16K×8) P0.237 D27g2/6 D13Q1 OE V PGM 76图2 b5432 EA PSEN ALE 图12-18031外接27128扩展图
26 25 24 23 22 21 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 32 33 34 35 36 37 38 39 18 17 14 13 8 7 4 3 19 16 15 12 9 6 5 2 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 7 4 L S 3 7 3 3 4 5 6 7 8 9 10 20 14 26 2 23 21 24 25 A13 A12 A11 A10 A9 A8 19 18 17 16 15 13 12 11 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8031 31 29 30 EA PSEN ALE G OE OE 22 +5V VPP VCC PGM 28 27 1 CE 27128 （16K×8） GND +5V 20 10 图1.2-3 8031外接27128 11 1 图12-1 8031外接27128 扩展图
MCS-51数据存储器扩展 数据存贮器的扩展方法大体上分 为两种: √扩展容量为256B的RAM,这时可采用 MOVX@Ri指令访问外部RAM,只用 P0口传送8位地址; √扩展容量大于256B而小于64KB的 RAM,访问外部RAM时采用MOVX@ DTPR指令,同时用PO和P2口传送16 位地址:
➢MCS-51数据存储器扩展 数据存贮器的扩展方法大体上分 为两种： ✓扩展容量为256B的RAM，这时可采用 MOVX ＠Ri指令访问外部RAM，只用 P0口传送8位地址； ✓扩展容量大于256B而小于64KB的 RAM,访问外部RAM时采用MOVX ＠ DTPR指令，同时用P0和P2口传送16 位地址；
接口实例 (1)外扩256B的RAM。市面上并不出售容量为 256B的RAM芯片,在下图12-2的线路中采用了 Inte公司的专用芯片8155作为外扩器件。 IO亙 K< PA7 RESET 10uF/16V18.2k 8155 P0.0 分频 Timeout 输出 Timerin 图12-5利用8155外扩256B的存储器
• 接口实例 （1）外扩256B的RAM。市面上并不出售容量为 256B的RAM芯片，在下图12-2的线路中采用了 Intel公司的专用芯片8155作为外扩器件。 8031 EA PA7-0 PB7-0 PC5-0 IO/M CE 8155 RESET +5V 10μF/16V 8.2k f晶 P2.0 P2.7 24分频 Timerout 图12-5 利用8155外扩256B的存储器 输出 Timerin
(2)大于256B的MCS-51数据存储器扩展。在 8031单片机应用系统中,最常用的数据存储器RAM芯 片有6116(2k×8)和6264(8k×8)两种。图12-3为 扩展单片6116的电路图 w2222 D6 8031 PO D5 P0336 8 46116 P0.2 P00 图12-3为扩展单片6116的电路图
（2）大于256B的MCS-51数据存储器扩展。在 8031单片机应用系统中，最常用的数据存储器RAM芯 片有6116 (2k×8)和6264(8k ×8)两种。图12-3为 扩展单片6116的电路图 8031 17 16 24 23 22 21 32 33 34 35 36 37 38 39 18 17 14 13 8 7 4 3 19 16 15 12 9 6 5 2 1 2 3 4 5 6 7 8 31 30 EA ALE 11 1 20 21 18 19 22 23 6116 2k×8 GND 24 12 +5V P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 WRRD D7 D6 D5 D4 Q6 Q3 Q0 D1 Q5 Q2 D0 D2 Q7 Q4 Q1 D3 D7 D6 D5 D4 D1 D0 D2 D3 A7 A6 A5 A4 A1 A0 A2 A3 74LS373 A10 A9 A8 WR CEOE VCC 17 16 15 14 13 11 10 9 图12-3为扩展单片6116的电路图
12.2MCS-51的I/O接口扩展 >I/0接口的功能 1.实现和不同外设的速度匹配 2.输出数据锁存 3.输入数据三态缓冲 端口的编址 常用的IO端口编址有两种方式,一种是 独立编址方式,另一种是统一编址方式
12.2 MCS-51的I/O接口扩展 ➢I/0接口的功能 1.实现和不同外设的速度匹配 2.输出数据锁存 3.输入数据三态缓冲 ➢端口的编址 常用的I/O端口编址有两种方式，一种是 独立编址方式，另一种是统一编址方式
>I/O数据的几种传送方式 1.无条件传送方式无条件传送类似于单片机和外部数据存储器之 间的数据传送,比较简单。当外设速度能和单片机的速度相比拟 时,常常采用无条件传送方式 2查询方式查询式传送方式下,单片机需要I0接口为外设提供 状态和数据两个端口,单片机通过状态口查询外设“准备好”后 就进行数据传送 3中断传送方式中断传送方式是利用单片机本身的中断功能和I/0 接口的中断功能来实现I/O数据的传送。采用中断方式可使单片 机和外设并行工作。单片机只有在外设准备好后才中断主程序, 而进入外设的中断服务程序,中断服务完成后又返回主程序继续 执行
➢I/O数据的几种传送方式 1.无条件传送方式 无条件传送类似于单片机和外部数据存储器之 间的数据传送，比较简单。当外设速度能和单片机的速度相比拟 时，常常采用无条件传送方式。 2.查询方式 查询式传送方式下，单片机需要I/0接口为外设提供 状态和数据两个端口，单片机通过状态口查询外设“准备好”后 就进行数据传送。 3.中断传送方式 中断传送方式是利用单片机本身的中断功能和I/0 接口的中断功能来实现I/O数据的传送。采用中断方式可使单片 机和外设并行工作。单片机只有在外设准备好后才中断主程序， 而进入外设的中断服务程序，中断服务完成后又返回主程序继续 执行
可编程并行I/O芯片8255A 8255A是Inte公司生产的可编程的并行I/O接口芯片, 它具有3个8位的并行I/O口,三种工作方式,可通过编程改 变其功能,因而使用灵活方便,通用性强,可作为单片机与 多种外围设备连接时的中间接口电路。8255A的引脚及内部 的结构如图12-4和图12-5所示。 PA3CI 40PA4 PAlE 39PPA5 PAIE 38PA6 PAOd 37 BPA PAO 35 pRESET GNDE 33D 32bD2 PC PC710g3531D3 PCll PC3 30D4 PC PC413 PC014 PC1d15 26 bICC PC2616 25PB7 PC3d17 24 23PB5 PBIE19 22 PB4 RESET 迄洲 PB220 21 PPB3 图12-48255A的引脚 图12-58255A的内部结构
➢ 可编程并行I/O芯片8255A 8255A是Intel公司生产的可编程的并行I/O接口芯片， 它具有3个8位的并行I/O口，三种工作方式，可通过编程改 变其功能，因而使用灵活方便，通用性强，可作为单片机与 多种外围设备连接时的中间接口电路。8255A的引脚及内部 的结构如图12-4和图12-5所示。 图12-4 8255A的引脚 图12-5 8255A的内部结构
√工作方式选择控制字及C口置位/复位控制字 8255有三种基本工作方式:方式0:基本输入输出;方 式1:选通输入输出;方式2:双向传送。 (1)三种工作方式由写入控制字寄存器的方式控制字来决定。方式控制字的 格式如图12-6所示。三个端口中C口被分为两个部分,上半部分随A口称为 A组,下半部分随B口称为B组。其中A口可工作于方式0,|和2,而B口只能 工作在方式0和1。 C口 0:输出 低4位 1:输入 0:输出 B囗 方式 0:方式0 选择 l:方式1 C口 高4位 l:输入 A口 01:方式1 方式标志:1(有效) 图12-68255A的方式控制字
✓ 工作方式选择控制字及C口置位／复位控制字 8255有三种基本工作方式：方式0：基本输入输出；方 式1：选通输入输出；方式2：双向传送。 (1)三种工作方式由写入控制字寄存器的方式控制字来决定。方式控制字的 格式如图12-6所示。三个端口中C口被分为两个部分，上半部分随A口称为 A组，下半部分随B口称为B组。其中A口可工作于方式0，l和2，而B口只能 工作在方式0和1。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 B 组 0：输出 1：输入 0：输出 1：输入 0：方式0 1：方式1 C口 低4位 B口 方式 选择 A 组 0：输出 1：输入 0：输出 1：输入 C口 高4位 A口 方式 选择 00：方式0 01：方式1 1×：方式2 方式标志：1（有效） 图12-6 8255A的方式控制字