单片机原理与应用第5章课件.ppt

1、第第5 5章章 MCS-51MCS-51单片机单片机系统的扩展系统的扩展5.1 系统扩展技术系统扩展技术5.2 存储器的扩展存储器的扩展5.3 并行并行I/O接口的扩展接口的扩展5.4 串行串行I/O接口的扩展接口的扩展5.5 定时器定时器/计数器的扩展计数器的扩展本章重点本章重点u了解存储器的种类；了解存储器的种类；u 掌握地址重叠的概念、扩展存储器地址分配、地址线、掌握地址重叠的概念、扩展存储器地址分配、地址线、控制信号（控制信号（ALEALE、RDRD、WRWR、PSENPSEN、EAEA等）的连接；等）的连接；u 能设计存储器扩展电路图，根据电路图分析地址。能设计存储器扩展电路图，根据

2、电路图分析地址。u 掌握掌握8255A8255A、82538253芯片的结构、功能并能在硬件和软件芯片的结构、功能并能在硬件和软件上正确应用。上正确应用。单片机本身的单片机本身的I/OI/O口可以实现简单的口可以实现简单的I/OI/O操作，但其功能十分有限。操作，但其功能十分有限。因为在单片机本身的因为在单片机本身的I/OI/O口电路中，只有数据锁存和缓冲功能，而没有状口电路中，只有数据锁存和缓冲功能，而没有状态寄存和命令寄存功能，难以满足复杂的态寄存和命令寄存功能，难以满足复杂的I/OI/O操作要求。因此，往往需要操作要求。因此，往往需要外部存储器及接口芯片的扩展。外部存储器及接口芯片的扩展

3、。5.1.15.1.1最小应用系统最小应用系统 单片机应用系统的扩展是以基本的最小系统为基础的。实际上，内单片机应用系统的扩展是以基本的最小系统为基础的。实际上，内部带有程序存储器的部带有程序存储器的80518051或或87518751单片机本身就是一个最简单的最小应用单片机本身就是一个最简单的最小应用系统，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系统，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的控制。如果采用的内部无程序存储器芯片的高性能的控制。如果采用的内部无程序存储器芯片的80318031单片机，则要单片机，则要用外接程序存储器的方法才能构成一个最小应

4、用系统。用外接程序存储器的方法才能构成一个最小应用系统。5.1 5.1 系统扩展概述系统扩展概述1.1.片内带程序存储器的最小应用系统片内带程序存储器的最小应用系统片内带程序片内带程序存储器的存储器的80518051、87518751单片机本身单片机本身即可构成一即可构成一个最小系统，个最小系统，只要将单片只要将单片机接上时钟机接上时钟电路和复位电路和复位电路即可，电路即可，如图所示。如图所示。单片机片内带程序存储器的最小应用系统单片机片内带程序存储器的最小应用系统1系统有大量的系统有大量的I/OI/O线线可供用户使用：可供用户使用：P0P0、P1P1、P2P2、P3P3共共4 4个口个口都可

5、以作为都可以作为I/OI/O口使口使用。用。2内部存储器的容量有限，内部存储器的容量有限，只有只有128 B的的RAM和和4 KB的程序存储器。的程序存储器。3应用系统的开发具有应用系统的开发具有特殊性，由于应用系特殊性，由于应用系统的统的P0P0、P2P2口在开发口在开发时需要作为数据、地时需要作为数据、地址总线，故这两个口址总线，故这两个口上的硬件调试只能用上的硬件调试只能用模拟的方法进行。模拟的方法进行。该系统的特点如下：该系统的特点如下：2.2.片内无程序存储器的最小应用系统片内无程序存储器的最小应用系统片内无程序存储器片内无程序存储器的芯片构成最小应的芯片构成最小应用系统时，必须在用

6、系统时，必须在片外扩展程序存储片外扩展程序存储器。由于一般用做器。由于一般用做程序存储器的程序存储器的EPROMEPROM芯片不能锁存地址，芯片不能锁存地址，故扩展时还应加一故扩展时还应加一个锁存器，构成一个锁存器，构成一个个3 3片最小系统，如片最小系统，如74LS37374LS373为地址锁存为地址锁存器，用于锁存低器，用于锁存低8 8位位地址，如图所示。地址，如图所示。单片机片内无程序存储器的最小应用系统单片机片内无程序存储器的最小应用系统5.1.2 5.1.2 系统扩展的方法及内容系统扩展的方法及内容 系统的扩展一般有下列几方面的内容：外部程序存储器扩展；外部数据系统的扩展一般有下列几

7、方面的内容：外部程序存储器扩展；外部数据存储器扩展；并行输入输出口（存储器扩展；并行输入输出口（I/OI/O口）的扩展；串行口）的扩展；串行I/OI/O口的扩展；定时口的扩展；定时/计数器的扩展等。计数器的扩展等。MCS-51MCS-51单片机系统扩展示意图单片机系统扩展示意图 为了使单片机能方便地与各种扩展芯片连接，常将单片机的为了使单片机能方便地与各种扩展芯片连接，常将单片机的外部总线连接为一般的微型计算机三总线结构形式。外部总线连接为一般的微型计算机三总线结构形式。MCS-51 MCS-51 单片机三总线扩展结构图单片机三总线扩展结构图 1.1.系统总线系统总线分地址总线、数据总线、控制

8、总线三组。分地址总线、数据总线、控制总线三组。（1 1）地址总线）地址总线(Address Bus(Address Bus，简写，简写AB)AB)：输出地址信号，以选择存储单：输出地址信号，以选择存储单元和元和I/OI/O端口。地址总线的数目决定着可直接访问的存储单元的数目。端口。地址总线的数目决定着可直接访问的存储单元的数目。地址位数地址位数1 12 23 34 41616首单元地址首单元地址 0 000000000000000000000000000末单元地址末单元地址 1 111111111111111111111111111寻址单元个数寻址单元个数2 22 22 22 23 32 24

9、 42 21616 （2 2）数据总线）数据总线(Data Bus(Data Bus，简写，简写DB)DB)：8 8位双向，用于在单片机与位双向，用于在单片机与存储器、存储器、I/OI/O端口之间相互传递数据。端口之间相互传递数据。（3 3）控制总线）控制总线(Control Bus(Control Bus，简写，简写CB)CB)：是一组控制信号线，对：是一组控制信号线，对于任意某一根是单向的，可以输入到单片机，也从单片机输出，因此于任意某一根是单向的，可以输入到单片机，也从单片机输出，因此也称为准双向总线。也称为准双向总线。控制信号：控制信号：lALEALE：地址锁存的选通信号，输出，高电平

10、有效地址锁存的选通信号，输出，高电平有效;lPSENPSEN：程序存储器的读选通信号，输出，低电平有效；程序存储器的读选通信号，输出，低电平有效；lRDRD：扩展数据存储器和扩展数据存储器和I/OI/O端口的读选通信号，输出，低电平有效；端口的读选通信号，输出，低电平有效；lWRWR：扩展数据存储器和扩展数据存储器和I/OI/O端口的写选通信号，输出，低电平有效。端口的写选通信号，输出，低电平有效。5.2 5.2 存储器的扩展存储器的扩展 MCS-51 MCS-51系列单片机片外数据存储器的空间可达系列单片机片外数据存储器的空间可达64 64 KBKB，而片内的数据存储器空间只有，而片内的数据

11、存储器空间只有128 B128 B，当片内的数，当片内的数据存储器不够用时，则需进行数据存储器的扩展。据存储器不够用时，则需进行数据存储器的扩展。单片机的地单片机的地址译码方法址译码方法线选法线选法译码法译码法 （1 1）完全译码；）完全译码；（2 2）部分译码。）部分译码。片外体选法。片外体选法。5.2.1 5.2.1 单片机的地址译码方法单片机的地址译码方法 在译码电路中常用的译码器芯片有在译码电路中常用的译码器芯片有74LS13974LS139（双（双2-42-4译码器）和译码器）和74LS13874LS138（3-83-8译码器）等。译码器）等。（1 1）74LS13974LS139译

12、码器译码器74LS13974LS139译码器引脚图译码器引脚图输入端输入端输出端输出端使能使能选择选择Y0Y0Y1Y1Y2Y2Y3Y3G GB BA A1 11 11 11 11 10 00 00 00 01 11 11 10 00 01 11 10 01 11 10 01 10 01 11 10 01 10 01 11 11 11 11 10 074LS13974LS139译码器真值表译码器真值表74LS13974LS139译码器引脚图译码器引脚图（2 2）74LS13874LS138译码器译码器74LS13874LS138译码器引脚图译码器引脚图输入端输入端输出端输出端C CB BA AY

13、0Y0Y1Y1Y2Y2Y3Y3Y4Y4Y5Y5Y6Y6Y7Y70 00 00 00 01 11 11 11 11 11 11 10 00 01 11 10 01 11 11 11 11 11 10 01 10 01 11 10 01 11 11 11 11 10 01 11 11 11 11 10 01 11 11 11 11 10 00 01 11 11 11 10 01 11 11 11 10 01 11 11 11 11 11 10 01 11 11 11 10 01 11 11 11 11 11 10 01 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 10 074LS1

14、3874LS138译码器真值表译码器真值表 上述必须保证使能上述必须保证使能E3E3、E2E2、E1E1分别为分别为1 1、0 0、0 0，若为其他组合，输出均为，若为其他组合，输出均为1 1。掩膜掩膜ROM简称为简称为ROM，其编程，其编程是由半导体制造厂家完成的，是由半导体制造厂家完成的，即在生产过程中进行编程。一即在生产过程中进行编程。一般在产品定型后使用，可以降般在产品定型后使用，可以降低成本。低成本。Flash ROM又称快闪存储器，或称又称快闪存储器，或称快可擦写快可擦写ROM。Flash ROM是在是在EPROM、EEPROM的基础上发展的基础上发展起来的一种只读存储器，是一种非

15、起来的一种只读存储器，是一种非易失性、电可擦除型存储器。易失性、电可擦除型存储器。PROM芯片出厂时并没有任何程序芯片出厂时并没有任何程序信息，应用程序可由用户一次性编信息，应用程序可由用户一次性编程写入，但只能编程一次。与掩膜程写入，但只能编程一次。与掩膜ROM相比，有了一定的灵活性。相比，有了一定的灵活性。可擦除可擦除ROM芯片的芯片的内容可以由用户编程内容可以由用户编程写入，并允许反复擦写入，并允许反复擦除重新编程写入。除重新编程写入。掩膜掩膜ROM可编程可编程ROM可擦除可擦除ROMFlash ROM5.2.2 5.2.2 常用存储器常用存储器1.1.程序存储器程序存储器2.2.数据存

16、储器数据存储器 数据存储器数据存储器RAMRAM可分为静态可分为静态RAMRAM（static random access static random access memorymemory，SRAMSRAM）和动态）和动态RAMRAM（dynamic random access memorydynamic random access memory，DRAMDRAM）两种，对）两种，对RAMRAM既可以进行写操作，又可以进行读操作。既可以进行写操作，又可以进行读操作。3.3.串行存储器串行存储器 串行存储器是一种串行存储器是一种CMOSCMOS工艺制成的电可擦除可编程只读存工艺制成的电可擦除可

17、编程只读存储器。储器。5.2.3 5.2.3 程序存储器的扩展程序存储器的扩展1.1.不采用片外译码的单片程序存储器的扩展不采用片外译码的单片程序存储器的扩展 由于由于80318031单片机无片内单片机无片内程序存储器，所以必须外接程序存储器，所以必须外接程序存储器以构成最小系统。程序存储器以构成最小系统。图中经图中经74LS37374LS373输出的是输出的是EPROM27128EPROM27128所需的低所需的低8 8位地位地址址;EPROM27128 EPROM27128的高的高6 6位地位地址由址由80318031的的P2.0P2.0P2.5P2.5实实现现;EPROM27128;EP

18、ROM27128的地址范围的地址范围是是0000H0000H3FFFH3FFFH。这种方法常常用于系统这种方法常常用于系统中只有一片程序存储器扩展中只有一片程序存储器扩展的情况。的情况。80318031单片机与单片机与EPROM27128EPROM27128连接图连接图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l 图中采用图中采用P2.7(A15)P2.7(A15)、P2.6(A14)P2.6(A14)、P2.5(A13)P2.5(A13)三根地址线分别连接三根地址线分别连接3#3#、2#2#、1#EPROM27641#EPROM2764芯芯片的片选信号端，采用线

19、选法的形式选中片的片选信号端，采用线选法的形式选中3 3个芯片。个芯片。l 当当P2.7(A15)P2.7(A15)、P2.6(A14)P2.6(A14)、P2.5(A13)P2.5(A13)分别为低电平时，选中各自对应芯片分别为低电平时，选中各自对应芯片,扩展电路的各存扩展电路的各存储器地址分别为：储器地址分别为：（1 1）1#1#：C000HC000HDFFFHDFFFH。（2 2）2#2#：A000HA000HBFFFHBFFFH。（3 3）3#3#：6000H6000H7FFFH7FFFH。l 常用于系统中有多片程序存储器扩展，且要求译码电路简单或尽量不用地址译码器的情况。常用于系统中

20、有多片程序存储器扩展，且要求译码电路简单或尽量不用地址译码器的情况。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地址线与各片地址线与各片27642764芯片的对应的关系芯片的对应的关系P0.0P0.00.70.7P2.0P2.0P2.1P2.1P2.2P2.2P2.3P2.3P2.4P2.4P2.5P2.5P2.6P2.6P2.7P2.71#27641#2764X XX XX XX XX XX X0 00 00 02#27642#2764X XX XX XX XX XX X1 10 00 0A0A0A7A7A8A8A9A9A10A10A11A11A12A12

21、A13A13A14A14A15A15 根据图表可知，这个根据图表可知，这个扩展电路的两片扩展电路的两片27642764存储存储器的地址分别为：器的地址分别为：(1)1#(1)1#芯片的地址译码芯片的地址译码的范围是的范围是0000H0000H1FFFH1FFFH；(2)2#(2)2#芯片的地址译码芯片的地址译码的范围是的范围是2000H2000H3FFFH3FFFH。这种方法的特点是存这种方法的特点是存储体地址连续。储体地址连续。5.2.4 5.2.4 数据存储器的扩展数据存储器的扩展 对大多数控制性应用场合，内部对大多数控制性应用场合，内部RAMRAM已能满足系统对数已能满足系统对数据存储器

22、的要求。对需要大容量数据存储器的应用系统，如据存储器的要求。对需要大容量数据存储器的应用系统，如语音录入回放系统中采样数据容量很大，就需要在单片机外语音录入回放系统中采样数据容量很大，就需要在单片机外部扩展大容量的数据存储器才能满足应用要求。部扩展大容量的数据存储器才能满足应用要求。1.1.大于大于256B256B的数据存储器的扩展的数据存储器的扩展l图中图中RAM6116RAM6116芯片的芯片的A8A8A10A10接接MCS-51MCS-51单片单片机扩展地址线机扩展地址线P2.0P2.0P2.2P2.2；l数据存储器的地址可数据存储器的地址可以为以为0000H0000H07FFH07FF

23、H，也，也可以是可以是0800H0800H0FFFH0FFFH等等多块空间。多块空间。l如果系统中有多片如果系统中有多片RAM RAM 61166116芯片，则各个芯片芯片，则各个芯片的片选信号需接译码器的片选信号需接译码器的输出端。的输出端。2.256B2.256B的数据存储器的扩展的数据存储器的扩展 市面上并不出售容量为市面上并不出售容量为256B256B的的RAMRAM芯片，当单片机扩展芯片，当单片机扩展256B256B的的数据存储器时，一般采用数据存储器时，一般采用IntelIntel公司的专用芯片公司的专用芯片81558155作为外扩器件。作为外扩器件。3.3.数据存储器扩展的调试方

24、法数据存储器扩展的调试方法 当系统的数据存储器硬件扩展电路设计完成后，往往需要验证是否正当系统的数据存储器硬件扩展电路设计完成后，往往需要验证是否正确。常用的验证方法为将某些数据写入存储单元，然后读出并与写入的数确。常用的验证方法为将某些数据写入存储单元，然后读出并与写入的数据进行比较。如果一致，则表明系统的数据存储器硬件扩展正确。据进行比较。如果一致，则表明系统的数据存储器硬件扩展正确。具体的验证程序如下：具体的验证程序如下：MOV DPTRMOV DPTR，#ADRI ;ADRI#ADRI ;ADRI为某单元地址为某单元地址 MOV AMOV A，#DATA ;DATA#DATA ;DAT

25、A为验证数据为验证数据 MOVX DPTR MOVX DPTR，A ;A ;写验证数据数据写验证数据数据 MOVX AMOVX A，DPTR ;DPTR ;读验证数据读验证数据 XRL AXRL A，#DATA ;#DATA ;验证数据比较验证数据比较 JNZ EROORJNZ EROOR ;正确正确 EROOREROOR：;错误错误 某些控制系统，由于实时控制的需要，系统既需要扩展程序某些控制系统，由于实时控制的需要，系统既需要扩展程序存储器，又需要同时扩展数据存储器，此时，可采用线选法或译存储器，又需要同时扩展数据存储器，此时，可采用线选法或译码法，将数据存储器与程序存储器等同看待，但注意

26、码法，将数据存储器与程序存储器等同看待，但注意CPUCPU对数据存对数据存储器与程序存储器的控制信号不同，所以数据存储器与程序存储储器与程序存储器的控制信号不同，所以数据存储器与程序存储器地址可以重叠。器地址可以重叠。5.2.5 5.2.5 存储器的综合扩展存储器的综合扩展存储器综合扩展连接图存储器综合扩展连接图(1)存储器综合扩展连接图存储器综合扩展连接图(2)MCS-51 MCS-51单片机有单片机有4 4个并行个并行I/OI/O接口，其中，只有接口，其中，只有P1P1端口具有单一端口具有单一的输入的输入/输出功能，输出功能，P0P0端口和端口和P2P2端口在外部扩展时需提供地址总线和端口

27、在外部扩展时需提供地址总线和数据总线复用功能，数据总线复用功能，P3P3端口作为双功能口，也常使用第二功能。因端口作为双功能口，也常使用第二功能。因此，在此，在MCS-51MCS-51应用系统中经常遇到应用系统中经常遇到I/OI/O接口扩展问题。接口扩展问题。扩展扩展I/OI/O接口的方法主要有两种：接口的方法主要有两种：l 用数据缓冲器或数据锁存器构成简单的并行用数据缓冲器或数据锁存器构成简单的并行I/OI/O接口；接口；l 另一种利用专用芯片如另一种利用专用芯片如8255A8255A等扩展等扩展I/OI/O接口。接口。5.3 5.3 并行并行I/OI/O接口的扩展接口的扩展 按照按照“输入

28、三态，输出锁存输入三态，输出锁存”与总线相连的原则，选择与总线相连的原则，选择74LS74LS系列系列的的TTLTTL或或MOSMOS电路即能组成简单的电路即能组成简单的I/OI/O扩展口。扩展口。【例例】采用】采用8 8位三态缓冲器位三态缓冲器74LS24474LS244组成输入口，采用组成输入口，采用8D8D锁存器锁存器74LS27374LS273、74LS37374LS373、74LS37774LS377等组成输出口。等组成输出口。、CPU与外设交换信息所采用的与外设交换信息所采用的指令为：指令为：输入操作：输入操作：MOV DPTR，0FEFFH MOVX A，DPTR 输出操作：输出

29、操作：MOV A，DATA MOV DPTR，0FDFFH MOVX DPTR，A5.3.1 5.3.1 简单并行简单并行I/OI/O接口的扩展接口的扩展 5.3.2 5.3.2 可编程并行可编程并行I/OI/O接口接口8255A8255A1.1.引脚说明引脚说明8255A8255A共有共有4040个引脚，采用双列直插式封装，各引脚功能如下：个引脚，采用双列直插式封装，各引脚功能如下：PA7PA0PA7PA0：A A口输入口输入/输出线。输出线。PB7PB0PB7PB0：B B口输入口输入/输出线。输出线。PC7PC0PC7PC0：C C口输入口输入/输出线。输出线。D7D0D7D0：三态双向

30、数据线，与单片机数据总线连接，用来传送数据信息。：三态双向数据线，与单片机数据总线连接，用来传送数据信息。A1A0A1A0：地址线，与单片机的地址总线相连，用来选择：地址线，与单片机的地址总线相连，用来选择8255A8255A内部端口或内部端口或控制寄存器。控制寄存器。CSCS：片选信号线，低电平有效，表示芯片被选中。：片选信号线，低电平有效，表示芯片被选中。RESETRESET：复位信号线。复位后，：复位信号线。复位后，8255A8255A内部寄存器全部清零，内部寄存器全部清零，PAPA、PBPB、PCPC口呈高阻态。口呈高阻态。RDRD：读选通信号线，低电平有效，控制数据的读出。：读选通信

31、号线，低电平有效，控制数据的读出。WRWR：写选通信号线，低电平有效，控制数据的写入。：写选通信号线，低电平有效，控制数据的写入。VccVcc：+5 V+5 V电源。电源。2.2.内部结构内部结构1)1)并行输入并行输入/输出端口输出端口A A，B B，C C A A口是一个口是一个8 8位数据输出锁存器位数据输出锁存器/缓冲器和一个缓冲器和一个8 8位数据输入锁存器。位数据输入锁存器。B B口是一个口是一个8 8位数据输出锁存器位数据输出锁存器/缓冲器和一个缓冲器和一个8 8位数据输入缓冲器位数据输入缓冲器（输入不锁存）。（输入不锁存）。C C口是一个口是一个8 8位数据输出锁存器位数据输出

32、锁存器/缓冲器和一个缓冲器和一个8 8位数据输入缓冲器。位数据输入缓冲器。通常通常A A口、口、B B口作为数据输入口作为数据输入/输出端口。输出端口。C C口作为控制口作为控制/状态信息端状态信息端口，它在口，它在“方式控制字方式控制字”的控制下可分为两个的控制下可分为两个4 4位端口。每个端口有一位端口。每个端口有一个个4 4位锁存器，分别与位锁存器，分别与A A口和口和B B口配合使用，作为控制信号输出端口或状口配合使用，作为控制信号输出端口或状态信息输入端口。态信息输入端口。2)2)工作方式控制电路工作方式控制电路 工作方式控制电路有两个，一个是工作方式控制电路有两个，一个是A A组控

33、制电路，另一个是组控制电路，另一个是B B组控制组控制电路。这两组控制电路具有一个控制命令寄存器，用来接收电路。这两组控制电路具有一个控制命令寄存器，用来接收CPUCPU发来的发来的控制字，以决定两组端口的工作方式，也可以根据控制字的要求将控制字，以决定两组端口的工作方式，也可以根据控制字的要求将C C口口的对应位置的对应位置1 1或者清零。或者清零。A A组控制电路用来控制组控制电路用来控制A A口和口和C C口的高口的高4 4位（位（PC7PC4PC7PC4），），B B组控制电路组控制电路用来控制用来控制B B口和口和C C口的低口的低4 4位（位（PC3PC0PC3PC0）。）。3)3

34、)读读/写控制逻辑电路写控制逻辑电路 读读/写控制逻辑电路用来接收写控制逻辑电路用来接收CPUCPU送来的读送来的读/写命令和所选的端口地写命令和所选的端口地址，也向两个控制组发布命令。用于统管数据及控制字或状态字的所有址，也向两个控制组发布命令。用于统管数据及控制字或状态字的所有内外传送，控制对内外传送，控制对8255A8255A的读的读/写。写。4)4)数据总线缓冲器数据总线缓冲器 数据总线缓冲器是一个数据总线缓冲器是一个8 8位双向三态数据缓冲器，作为位双向三态数据缓冲器，作为8255A8255A与系统与系统总线之间的接口部件，其对外的引脚是总线之间的接口部件，其对外的引脚是D7D0D7

35、D0。当单片机执行对。当单片机执行对8255A8255A的的输入或输出指令时，该缓冲器负责传送数据或控制信息。输入或输出指令时，该缓冲器负责传送数据或控制信息。3.3.工作方式选择工作方式选择8255A8255A有有3 3种基本工作方式：种基本工作方式：（1 1）方式）方式0 0：基本输入：基本输入/输出方式。基本输入输出方式。基本输入/输出方式为无输出方式为无条件数据传送方式，条件数据传送方式，A A、B B、C C三个端口均可使用这种工作方式用三个端口均可使用这种工作方式用做输入做输入/输出端口，但端口不能既输入又输出。输出端口，但端口不能既输入又输出。（2 2）方式）方式1 1：选择输入

36、：选择输入/输出方式。方式输出方式。方式1 1主要用于中断和查主要用于中断和查询数据传送方式，只有询数据传送方式，只有A A口和口和B B口可以选择这种工作方式。口可以选择这种工作方式。（3 3）方式）方式2 2：双向传送方式。只有：双向传送方式。只有A A口可以使用方式口可以使用方式2 2，既可以输，既可以输入数据，也可以输出数据，此时入数据，也可以输出数据，此时C C口中的口中的PC3PC7PC3PC7用做用做A A口的控制口的控制和联络信号。和联络信号。8255A 8255A的的3 3种工作种工作方式由写入控制字寄方式由写入控制字寄存器的方式控制字来存器的方式控制字来决定。方式控制字的决

37、定。方式控制字的格式如图所示。格式如图所示。3 3个个端口中端口中C C口被分为两口被分为两个部分，上半部分随个部分，上半部分随A A口称为口称为A A组，下半部组，下半部分随分随B B口称为口称为B B组。其组。其中中A A口可工作于方式口可工作于方式0 0、1 1和和2 2，而，而B B口只能工口只能工作在方式作在方式0 0和和1 1。8255A的方式控制字格式的方式控制字格式 8255A 8255A的的C C口各口各位还具有位控制功位还具有位控制功能。能。8255A8255A工作在方工作在方式式1 1和方式和方式2 2时，时，C C口口的某些位通常是控的某些位通常是控制联络信号。为了制联

38、络信号。为了实现控制功能，可实现控制功能，可通过置位通过置位/复位控制复位控制字将字将C C口的任意一位口的任意一位置置1 1或者清零。或者清零。C C口口按位置位按位置位/复位控制复位控制字的格式如图所示。字的格式如图所示。C口按位置位口按位置位/复位控制字格式复位控制字格式4.4.实例编程实例编程 在实际的应用系统中，必须根据外围设备的类型选择在实际的应用系统中，必须根据外围设备的类型选择8255A8255A的操的操作方式，并在初始化程序中把相应控制字写入控制口。下面根据下作方式，并在初始化程序中把相应控制字写入控制口。下面根据下图举例说明图举例说明8255A8255A的编程方法。的编程方

39、法。如要求如要求8255A8255A工作在方式工作在方式0 0，且，且A A口作为输入，口作为输入，B B口、口、C C口作为输出，口作为输出，则程序如下：则程序如下：MOVA,MOVA,90H 90H；A A口方式口方式0 0输入输入,B,B口、口、C C口输出的方式控制字口输出的方式控制字AA MOVDPTR,MOVDPTR,OFF7FHOFF7FH；控制寄存器地址；控制寄存器地址DPTRDPTR MOVXDPTR,A MOVXDPTR,A；方式控制字；方式控制字控制寄存器控制寄存器 MOVDPTRMOVDPTR，OFF7CHOFF7CH；A A口地址口地址DPTRDPTR MOVXA M

40、OVXA，DPTRDPTR；从；从A A口读数据口读数据 MOVDPTRMOVDPTR，OFF7DHOFF7DH；B B口地址口地址DPTRDPTR MOVA MOVA，DATA1DATA1；要输出的数据；要输出的数据DATA1ADATA1AMOVXDPTRMOVXDPTR，A A；将；将DATA1DATA1送送B B口输出口输出MOVDPTRMOVDPTR，OFF7EH OFF7EH ；C C口地址口地址DPTR DPTR MOVA,MOVA,DATA2DATA2；DATA2ADATA2A MOVXDPTR,A MOVXDPTR,A；将；将DATA2DATA2送送C C口输出口输出 8255

41、A 8255A的的C C口口8 8位中的任一位，均可用指令来置位或复位。例位中的任一位，均可用指令来置位或复位。例如，如果想把如，如果想把C C口的口的PC5PC5置置1 1，相应的控制字为，相应的控制字为00001011B00001011B0BH0BH（关于（关于8255A8255A的的C C口置位口置位/复位的控制字说明参见图复位的控制字说明参见图5 51818），程），程序如下：序如下：MOVDPTRMOVDPTR，#OFF7FH#OFF7FH；控制口地址；控制口地址DPTRDPTR MOVA MOVA，0BH0BH；控制字；控制字AA MOVXDPTR,A MOVXDPTR,A；控制字

42、；控制字控制口，控制口，PC5=1PC5=15.4 5.4 串行串行I/OI/O接口的扩展接口的扩展 常用的标准常用的标准5151单片机内部仅含有一个可编程的全双工串行单片机内部仅含有一个可编程的全双工串行通信接口，具有通信接口，具有UARTUART的全部功能。该接口电路不仅能同时进行的全部功能。该接口电路不仅能同时进行数据的发送和接收，也可作为一个同步移位寄存器使用。当以数据的发送和接收，也可作为一个同步移位寄存器使用。当以此类型单片机构成分布式多级应用系统时，器件本身的串口资此类型单片机构成分布式多级应用系统时，器件本身的串口资源就不够用了，就必须对串口进行扩展。另外当单片机的串行源就不够

43、用了，就必须对串口进行扩展。另外当单片机的串行口在方式口在方式0(0(移位寄存器方式移位寄存器方式)下，也可使用移位寄存器芯片扩下，也可使用移位寄存器芯片扩展一个或多个并行展一个或多个并行I/OI/O口口。采用串口扩展芯片采用串口扩展芯片如如SP2538、ST16C550、ST16C554、MAX3110等等虽然成本高，但系统可靠虽然成本高，但系统可靠性高，适用于数据量较性高，适用于数据量较 大、串口需求较多系统。大、串口需求较多系统。采用分时切换方法采用分时切换方法将一个串口扩展与多个串将一个串口扩展与多个串口设备通信，采用分时复口设备通信，采用分时复用的方法，成本低。但只用的方法，成本低。

44、但只适用于数据量不大场合适用于数据量不大场合,并并且只能由这个单片机主动且只能由这个单片机主动和多个设备通信，实时性和多个设备通信，实时性差。差。用软件模拟方法扩展串口用软件模拟方法扩展串口其优势也是成本低、实时其优势也是成本低、实时性好，但要占用一些性好，但要占用一些CPU时间。一般软件模拟扩展时间。一般软件模拟扩展串口方法，使用串口方法，使用1个个I/O端端口、口、1个个INT外部中断和定外部中断和定时器。时器。5.4.1 5.4.1 串口的扩展串口的扩展该方法扩展串口有两个缺点：该方法扩展串口有两个缺点：由于使用了由于使用了INTINT外部中断，故只能使用外部中断，故只能使用2 2个个I

45、NTINT外部中断扩展外部中断扩展2 2个串口；个串口；文中发送和接收数据效率比较低，占用了文中发送和接收数据效率比较低，占用了CPUCPU大量时间，不能与其大量时间，不能与其他任务同时进行，所以使用范围有限。他任务同时进行，所以使用范围有限。5.4.2 5.4.2 用串行口扩展并行用串行口扩展并行I/OI/O口口 1.1.用用74LS16574LS165扩展并行输入口扩展并行输入口 74LS16574LS165是是8 8位并入位并入/串出移位寄存器。当移位串出移位寄存器。当移位/置入置入()()由高到低跳由高到低跳变时，并行输入端的数据被置入寄存器；变时，并行输入端的数据被置入寄存器；当当

46、=1=1，且时钟禁止端，且时钟禁止端(15(15引脚引脚)为低电平时，允许时钟输入，这时为低电平时，允许时钟输入，这时在时钟脉冲的作用下，数据将由在时钟脉冲的作用下，数据将由SINSIN到到 方向移位。利用该器件可方便方向移位。利用该器件可方便的扩展输入口。的扩展输入口。【例例】采用两片】采用两片74LS16574LS165扩展两个扩展两个8 8位并行输入口。位并行输入口。S/LS/LHQ2.2.用用74LS16474LS164扩展并行输出口扩展并行输出口 74LS16474LS164是是8 8位串入并出移位寄存器。位串入并出移位寄存器。当当MCS-51MCS-51单片机片内串行口工作在方式单

47、片机片内串行口工作在方式0 0发送状态时，串行数据由发送状态时，串行数据由P3.0(RXD)P3.0(RXD)送出，移位时钟由送出，移位时钟由P3.1(TXD)P3.1(TXD)送出。在移位时钟的作用下，串送出。在移位时钟的作用下，串行口发送缓冲器的数据一位一位地移入行口发送缓冲器的数据一位一位地移入74LS16474LS164中。中。由于由于74LS16474LS164无并无并行输出控制端，因而在串行输入过程中，其输出的状态会不断变化，在行输出控制端，因而在串行输入过程中，其输出的状态会不断变化，在某些应用场合，在某些应用场合，在74LS16474LS164的输出端应加接输出三态门控制，以便

48、保证的输出端应加接输出三态门控制，以便保证串行输入结束后再输出数据。串行输入结束后再输出数据。将将RAMRAM缓冲区缓冲区30H30H、31H31H的内容经串行口由的内容经串行口由74LS16474LS164并行输出。并行输出。解：对应子程序如下：解：对应子程序如下：START:MOV R7START:MOV R7，#02H#02H ；设置要发送的字节个数；设置要发送的字节个数 MOV R0MOV R0，#30H#30H ；设置地址指针；设置地址指针 MOV SCONMOV SCON，#20H#20H ；设置串行口为方式；设置串行口为方式0 0 SEND:MOV A SEND:MOV A，R0

49、R0 MOV SBUF MOV SBUF，A A ；启动串行口发送数据；启动串行口发送数据 WAIT:JNB TIWAIT:JNB TI，WAIT WAIT ；一帧数据未发送完；一帧数据未发送完,循环等待循环等待 CLR TICLR TI INC R0 INC R0 ；取下一个数；取下一个数 DJNZ R7DJNZ R7，SENDSEND RET RET5.5 5.5 定时定时/计数器的扩展计数器的扩展 MCS-51 MCS-51的内部有两个的内部有两个1616位定时位定时/计数器，能满足绝大多数应用计数器，能满足绝大多数应用场合的需要。在特殊情况下，若需要更多的定时场合的需要。在特殊情况下，

50、若需要更多的定时/计数器，则可采计数器，则可采用用IntelIntel公司生产的公司生产的82538253可编程定时可编程定时/计数器接口电路。计数器接口电路。82538253可编程定时可编程定时/计数器芯片内有计数器芯片内有3 3个独立的个独立的1616位计数器。每个位计数器。每个计数器的最高计数频率可达计数器的最高计数频率可达2.6MHz2.6MHz。它所有的计数方式、操作方式。它所有的计数方式、操作方式都通过编程控制。由于它的功能强，且能很方便地与其他型号的微都通过编程控制。由于它的功能强，且能很方便地与其他型号的微机系统相配，所以近年来得到了广泛的应用。机系统相配，所以近年来得到了广泛