程序存储器的扩展课件.ppt
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- 程序 存储器 扩展 课件
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1、项目七:程序存储器的扩展项目七:程序存储器的扩展v项目目标项目目标v项目任务项目任务v项目分析项目分析v项目预备知识项目预备知识v知识点链接知识点链接v项目实施项目实施 通过调用不同程序存储器中的程序,通过调用不同程序存储器中的程序,观察控制现象,学习观察控制现象,学习程序存储器扩展程序存储器扩展的的方法,理解扩展程序存储器的意义,掌方法,理解扩展程序存储器的意义,掌握握INC、DEC、JZ、JNZ指令的功能并编指令的功能并编写控制程序。写控制程序。应用应用AT89C51芯片和程序存储器芯片,芯片和程序存储器芯片,实现单片机系统程序存储器的扩展。实现单片机系统程序存储器的扩展。本项目通过编写不
2、同的程序存储于不本项目通过编写不同的程序存储于不同的程序存储器(片内和片外),学习程同的程序存储器(片内和片外),学习程序存储器扩展和读取程序的方法。序存储器扩展和读取程序的方法。在在MCS-51指令系统中,为了使用方便,特别设计了指令系统中,为了使用方便,特别设计了7条条对累加器对累加器A的逻辑操作指令,包括清零、取反、移位和高低的逻辑操作指令,包括清零、取反、移位和高低半字节交换,其中的移位指令已经在项目二中进行了学习,半字节交换,其中的移位指令已经在项目二中进行了学习,下面我们学习其余指令。下面我们学习其余指令。汇编指令汇编指令 指令功能指令功能 清零:清零:CLR A 将将A的内容清成
3、的内容清成00H 取反:取反:CPL A 将将A中内容按位取反中内容按位取反 半字节交换:半字节交换:SWAP A 将将A中高低半字节交换中高低半字节交换项目预备知识:汇编指令学习项目预备知识:汇编指令学习 加加1指令又称为增量指令,共有指令又称为增量指令,共有5条指令;减条指令;减1指令又指令又称减量指令,有称减量指令,有4条。和加法、减法指令所不同的是,除条。和加法、减法指令所不同的是,除奇偶标志位外,这些指令的操作不影响奇偶标志位外,这些指令的操作不影响PSW中的标志位。中的标志位。1)加)加1指令指令 汇编指令汇编指令 指令功能指令功能 INC A 累加器内容加累加器内容加1 INC
4、direct 直接地址单元内容加直接地址单元内容加1 INC Rn 通用寄存器内容加通用寄存器内容加1 INC Ri 加加 INC DPTR 数据指针数据指针EPTR内容加内容加1 例如,(例如,(30H)=22H,执行,执行 INC 30H 后,(后,(30H)=23H。本组指令将操作数内容加本组指令将操作数内容加1,结果仍然送回原,结果仍然送回原地址存放,如果原地址单元中内容为地址存放,如果原地址单元中内容为0FFH,加,加1后将要变为后将要变为00H,运算结果不影响任何标志位。指,运算结果不影响任何标志位。指令中前令中前4条是条是8位数加位数加1指令,可以用来对指定的指令,可以用来对指定
5、的单元操作,第单元操作,第5条指令是条指令是16位数的加位数的加1指令,指令,运算过程中,若有低运算过程中,若有低8位(位(DPL)向高)向高8位(位(DPH)的进位,直接进位即可。这也是的进位,直接进位即可。这也是MCS-51指令系统指令系统中唯一的一条中唯一的一条16位算术运算指令。位算术运算指令。汇编指令汇编指令 指令功能指令功能 DEC A 累加器内容减累加器内容减1 DEC direct 直接地址单元内容减直接地址单元内容减1 DEC Rn 通用寄存器内容减通用寄存器内容减1 DEC Ri 减减 本组指令将操作数减本组指令将操作数减1,结果仍送回原地址单元,若,结果仍送回原地址单元,
6、若原指定单元中的内容为原指定单元中的内容为00H,减,减1后将变为后将变为0FFH,运算结,运算结构也不影响任何标志位。这构也不影响任何标志位。这4条指令全是条指令全是8位数减位数减1指令,指令,若需要对若需要对16位数进行减位数进行减1操作,可通过简单的编程实现。操作,可通过简单的编程实现。例如,例如,R0=30H,(,(30H)=22H,执行,执行 DEC R0 后,后,(30H)=21H。汇编指令汇编指令 指令功能指令功能 JZ rel 若(若(A)=0,则程序转移;否则顺序执行,则程序转移;否则顺序执行 JNZ rel 若(若(A)0,则程序转移;否则顺序执行,则程序转移;否则顺序执行
7、 这两条指令是以累加器这两条指令是以累加器A的内容是否为零作为程序是的内容是否为零作为程序是否转移的条件。否转移的条件。单个的单片机芯片用途是有限的,它往往要和其他具单个的单片机芯片用途是有限的,它往往要和其他具有专门用途的芯片组成单片机应用系统,才会更好的发挥有专门用途的芯片组成单片机应用系统,才会更好的发挥它在控制方面的优势。单片机应用系统的组成特点之一就它在控制方面的优势。单片机应用系统的组成特点之一就是单片机、存储器、是单片机、存储器、I/O口、外设控制均以芯片的形式存在。口、外设控制均以芯片的形式存在。典型单片机应用系统的硬件组成框图如图所示。典型单片机应用系统的硬件组成框图如图所示
8、。知识点链接知识点链接:单片机系统扩展技术单片机系统扩展技术 MCS 51系统单片机(系统单片机(8031、8032除外)尽管是一除外)尽管是一功能完全的单片机,但因其内部资源(功能完全的单片机,但因其内部资源(RAM、ROM、I/O、A/D、D/A等)不足,在实际应用中不加以扩展直等)不足,在实际应用中不加以扩展直接用其基本系统的情况较少,一般情况下需扩展。接用其基本系统的情况较少,一般情况下需扩展。单片机扩展的首要问题就是构造系统总线,然后再往单片机扩展的首要问题就是构造系统总线,然后再往系统总线上系统总线上“挂挂”存储芯片或存储芯片或I/O接口芯片。接口芯片。MCS-51MCS-51系列
9、单片机片外引脚可以构成三总线结构:系列单片机片外引脚可以构成三总线结构:地址总线(地址总线(ABAB)数据总线(数据总线(DBDB)控制总线(控制总线(CBCB)所有外部芯片都通过这三组总线进行扩展所有外部芯片都通过这三组总线进行扩展 二、外部总线的扩展二、外部总线的扩展单片机扩展构造图单片机扩展构造图ALE0P2PPSENRDWREA8031815AA8位地址位地址高高07AA8位地址位地址低低数据线数据线控制线控制线锁锁存存器器 1)地址总线()地址总线(AB)地址总线宽度为地址总线宽度为16位,寻址可达位,寻址可达64KB。地址总线由地址总线由P0口提供地址的低口提供地址的低8位,位,P
10、2口提供地口提供地址的高址的高8位。由于位。由于P0口是数据口是数据/地址复用线,只地址复用线,只能分时使用,故能分时使用,故P0口先输出的地址低口先输出的地址低8位只能锁位只能锁存到地址锁存器中保存。存到地址锁存器中保存。P2口具有输出锁存功口具有输出锁存功能,故不需外加锁存器便可保存地址高能,故不需外加锁存器便可保存地址高8位。位。P0口和口和P2口作系统扩展的地址线后,便不能再作口作系统扩展的地址线后,便不能再作一般的一般的I/O口使用。口使用。数据总线由数据总线由P0口提供,其宽度为口提供,其宽度为8位,该口位,该口为三态双向口,是应用系统中使用最为频繁的通为三态双向口,是应用系统中使
11、用最为频繁的通道。单片机与外部交换的数据、指令、信息大部道。单片机与外部交换的数据、指令、信息大部分由分由P0口传送。通常系统数据总线上连有很多芯口传送。通常系统数据总线上连有很多芯片,而在某一时刻,数据总线上只能有一个有效片,而在某一时刻,数据总线上只能有一个有效的数据,究竟哪个芯片的数据有效,则由地址信的数据,究竟哪个芯片的数据有效,则由地址信号控制各个芯片的片选端来选择。号控制各个芯片的片选端来选择。单片机控制信号有单片机控制信号有PSEN、WR、RD、ALE和和EA。PSEN:用于片外程序存存储器(:用于片外程序存存储器(EPROM)的)的“读读”控制,控制,实际上就是实际上就是 取指
12、令选通控制(低电平有效)。取指令选通控制(低电平有效)。WR、RD:用于片外数据存储器(包括其它接口芯片)的:用于片外数据存储器(包括其它接口芯片)的“读读”、“写写”控制(低电平有效)控制(低电平有效)。ALE:用于锁存:用于锁存P0口上地址低口上地址低8位的控制线。位的控制线。EA:用于选择片内或片外程序存储器。当:用于选择片内或片外程序存储器。当EA=0时,只访时,只访问外部程序存储器,不管片内有无程序存储器,因此使用片问外部程序存储器,不管片内有无程序存储器,因此使用片内内ROM时时EA=1。作为数据作为数据/地址复用总线,地址复用总线,P0口可驱动口可驱动8个个TTL门电路,门电路,
13、P1、P2、P3只能驱动只能驱动4个个TTL门电路。当应用系统规模门电路。当应用系统规模较大、超过其负载能力时,系统便不能稳定可靠地工作。较大、超过其负载能力时,系统便不能稳定可靠地工作。在这种情况下,系统设计时应加总线驱动器,以增强系在这种情况下,系统设计时应加总线驱动器,以增强系统总线的驱动能力。常被用户选择的有单向总线驱动器统总线的驱动能力。常被用户选择的有单向总线驱动器74LS244、74LS273,双向驱动器,双向驱动器74LS245等芯片。如等芯片。如下图下图7-8所示,所示,74LS273作作8位并行输出接口,位并行输出接口,74LS244作作8位并行输入接口。位并行输入接口。7
14、4LS244是一个三态输出八缓冲器是一个三态输出八缓冲器及总线驱动器,其带负载能力强,可直接驱动小于及总线驱动器,其带负载能力强,可直接驱动小于130的负载。的负载。总线驱动能力总线驱动能力芯片功能介绍芯片功能介绍(1)74LS244三态缓冲器三态缓冲器(2 4路路)1G状态状态输入输入/输出输出1高阻高阻隔离隔离0驱动驱动输入输出输入输出 74LS24474LS244三态缓冲器功能表三态缓冲器功能表A1Y1A2Y2主要功能:主要功能:数据保持(锁存)数据保持(锁存)8D1D:8位数据输入;位数据输入;8Q1Q:8位数据输出;位数据输出;CLK:时钟信号,上升沿数据锁存;:时钟信号,上升沿数据
15、锁存;CLR:清除端清除端典型芯片:典型芯片:带清除端的带清除端的8D锁存器锁存器74273LS(2)74LS273 8D锁存器锁存器74LS273只有清除端为高电平才具锁存功能只有清除端为高电平才具锁存功能锁存器控制较锁存器控制较CLK,上升沿锁存数据。单片机,上升沿锁存数据。单片机ALE引脚需接引脚需接反相器反相器输入输入 输出输出 CLR CLRCLKCLKD DQ QL LL L H HH HH HH HL LL LH HL LQ Q不变不变74LS273功能表功能表CLK(3 3)用)用74LS27374LS273和和74LS24474LS244扩展扩展I/OI/O口口芯片及连线说明
16、芯片及连线说明P0口作为双向口作为双向8位数据线,既能够从位数据线,既能够从74LS244输入输入数据,又能够从数据,又能够从74LS273输出数据。输出数据。输入控制信号由输入控制信号由P2.7和和 相相“或或”后形成。当后形成。当二者都为二者都为0时,时,74LS244的控制端有效,选通的控制端有效,选通74LS244,外部的信息输入到,外部的信息输入到P0数据总线上。当与数据总线上。当与74LS244相连的按键都没有按下时,输入全为相连的按键都没有按下时,输入全为1,若,若按下某键,则所在线输入为按下某键,则所在线输入为0。RD 输出控制信号由输出控制信号由P2.7和和 相相“或或”后形
17、成。当二者都为后形成。当二者都为0后,后,74LS273的控制端有效,选通的控制端有效,选通74LS273,P0上的数据锁存上的数据锁存到到74LS273的输出端,控制发光二极管的输出端,控制发光二极管LED,当某线输出为,当某线输出为0时,相应的时,相应的LED发光。发光。I/O口地址确定口地址确定 因为因为74LS244和和74LS273都是在都是在P2.7为为0时被选通的,所以时被选通的,所以二者的口地址都为二者的口地址都为7FFFH(这个地址不是惟一的,只要保证(这个地址不是惟一的,只要保证P2.7=0,其它地址位无关)。但是由于分别由,其它地址位无关)。但是由于分别由RD和和WR控制
18、,控制,因而两个信号不可能同时为因而两个信号不可能同时为0(执行输入指令,如(执行输入指令,如MOVX A,DPTR时,时,RD有效;执行输出指令,如有效;执行输出指令,如MOVX DPTR,A时,时,WR有效),所以逻辑上二者不会发生冲突。有效),所以逻辑上二者不会发生冲突。WR 编程应用编程应用 下述程序实现的功能是按下任意键,对应的下述程序实现的功能是按下任意键,对应的LED发光。发光。CONT:MOV DPTR,#7FFFH ;数据指针指向口地址;数据指针指向口地址 MOVXA,DPTR ;检测按键,向;检测按键,向74LS244 读入数据读入数据 MOVX DPTR,A ;向;向74
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