第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
第4章MCS-51单片机系统功能扩展

74LS373结构示意图
74LS373的引脚
引脚说明如下: D7~D0: 8位数据输入端。 Q7~Q0: 8位数据输出端。 G:数据输入锁存控制端:当G为“1” 时,锁存器 输出端与输入端数据相同;当G由“1” 变“0” 时,数据输入锁存器中。 OE#: 输出允许端。
P0口与地址锁存器74LS373的连接
4.1 系统扩展概述
4.1.1 最小应用系统
图4.1 MCS–51单片机最小化系统 (a) 8051/8751最小系统结构图;(b) 8031最小系统结构图
4.1.2 单片机系统扩展的内容与方法
1.单片机的三总线结构
图4.2 MCS–51单片机的三总线结构形式
(1)以P0口作为低8位地址/数据总线。 (2)以P2口的口线作高位地址线。 (3)控制信号线。 *使用ALE信号作为低8位地址的锁存控制信号。 *以PSEN#信号作为扩展程序存储器的读选通信号。 *以EA#信号作为内外程序存储器的选择控制信号。 *由RD#和WR#信号作为扩展数据存储器和I/O口的 读选通、写选通信号。 尽管MCS-51有4个并行I/O口,共32条口线,但由于系 统扩展需要,真正作为数据I/O使用的,就剩下P1 口和P3口的部分口线。
锁存器8282 功能及内部结构与74LS373完全一样,只是其引脚的排 列与74LS373不同 ,8282的引脚如下图。
4.2.2 74LS244和74LS245芯片
在单片机应用系统中, 扩展的三总线上挂接
很多负载, 如存储器、并行接口、A/D接口、显
示接口等, 但总线接口的负载能力有限, 因此常
3) 采用地址译码器的多片程序存储器的扩展
例3 要求用2764芯片扩展8031的片外程序存储器,分配的 地址范围为0000H~3FFFH。
单片微型计算机原理及应用_课后习题答案_山东理工

《单片微型计算机原理及应用》习题参考答案姜志海刘连鑫王蕾编著电子工业出版社目录第1章微型计算机基础 (2)第2章半导体存储器及I/O接口基础 (4)第3章MCS-51系列单片机硬件结构 (11)第4章MCS-51系列单片机指令系统 (16)第5章MCS-51系列单片机汇编语言程序设计 (20)第6章MCS-51系列单片机中断系统与定时器/计数器 (26)第7章MCS-51系列单片机的串行口 (32)第8章MCS-51系列单片机系统扩展技术 (34)第9章MCS-51系列单片机键盘/显示器接口技术 (36)第10章MCS-51系列单片机模拟量接口技术 (40)第11章单片机应用系统设计 (44)第1章微型计算机基础1.简述微型计算机的结构及各部分的作用微型计算机在硬件上由运算器、控制器、存储器、输入设备及输出设备五大部分组成。
运算器是计算机处理信息的主要部分;控制器控制计算机各部件自动地、协调一致地工作;存储器是存放数据与程序的部件;输入设备用来输入数据与程序;输出设备将计算机的处理结果用数字、图形等形式表示出来。
通常把运算器、控制器、存储器这三部分称为计算机的主机,而输入、输出设备则称为计算机的外部设备(简称外设)。
由于运算器、控制器是计算机处理信息的关键部件,所以常将它们合称为中央处理单元CPU(Central Process Unit)。
2.微处理器、微型计算机、微型计算机系统有什么联系与区别?微处理器是利用微电子技术将计算机的核心部件(运算器和控制器)集中做在一块集成电路上的一个独立芯片。
它具有解释指令、执行指令和与外界交换数据的能力。
其内部包括三部分:运算器、控制器、内部寄存器阵列(工作寄存器组)。
微型计算机由CPU、存储器、输入/输出(I/O)接口电路构成,各部分芯片之间通过总线(Bus)连接。
以微型计算机为主体,配上外部输入/输出设备、电源、系统软件一起构成应用系统,称为微型计算机系统。
MCS-51单片机的指令系统

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4.2 寻址方式
51汇编语言有42种操作码助记符,用来描述33种操作功 能。一种操作码可以使用一种以上的数据类型,又由于 助记符规定了其访问的存储器空间,所以一种功能可能 有几个助记符(如MOV、MOVX、MOVC)。功能助记 符与寻址方式组合,得到111条指令。
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4.2 寻址方式
1)无操作数单字节指令
这类指令只有操作码字段,操作数隐含在操作码中。
例如:INC DPTR
指令码为 :
数据指针隐含其中
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指令的组成及字节数
2)含有操作数寄存器号的单字节指令 单字节的指令码由操作码字段和指示操作数所 在寄 存器号的字段组成。 例如;MOV A,Rn 指令码为:
其中,rrr为寄存器Rn的编号
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2
4.1 指令和指令程序
“指令”: CPU能直接识别和执行的命令。 指令系统:CPU所能执行的全部指令的集合。
与CPU的能力、使用的方便灵活性密切相关。 指令的记忆问题?指令本身是二进制代码。
例如以下的51单片机指令:
把10放到累 740AH 加器A中 为பைடு நூலகம்便于记忆 指令助
A加20,结 果仍在A中
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指令的组成及字节数
3.三字节指令(17条)
这条指令的指令码的第1字节为操作码;第2和第3字节为 操作数或操作数地址,有如下3类。 1)16位数据 例如:MOV DPTR,#26ABH 指令码为:
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指令的组成及字节数
2)8位地址和8位数据 例如:MOV 74H,#0FFH 指令码为:
在MCS-51指令中,若操作数是以R0~R7来表示操作数时, 就属于寄存器寻址方式。
MCS51单片机总线系统与IO口扩展

6.2.2 单片机总线扩展的编址技术
OE
LE
Dn
Qn
L
H
H
H
L
H
L
L
L
L
L
Qn-1
L
L
H
Qn-1
H
×
×
Z
地址锁存器74LS373
CLR D0-D7Q0-Q7 4 6 2 6 74LS24474LS273 E 0123456789E GG 12Q0-Q7CLKD0-D7AAAAAAAAAAA10A11A12I/O0I/O1I/O2I/O3I/O4I/O5I/O6I/O7OWCE1CE2 56? UUU P0.0-P0.7P0.0-P0.7 +5V 11 01234567 E >> QQQQQQQQ O 01234567 E DDDDDDDDL 2 U74LS373 012 YYY ABC 3 U74LS138 R AD E R P20P07P21P06P22P05P23P04P24P03P25P02P26P01P27P00 W ALE 89C51 1 U
MOV
DPTR,#0FEFFH ;确定扩展芯片地址
MOVX
A,@DPTR
;将扩展输入口内容读入累加器A
当与74LS244相连的按键都没有按下时,输入全为1,若按下某键,则所在线 输入为0。
6.2.1 单片机I/O口扩展
输出控制信号由P2.0和相“或”后形成。当二者都为0后,74LS273的控制端 有效,选通74LS273, P0上的数据锁存到74LS273的输出端,控制发光二极管 LED , 芯 片 地 址 与 74LS244 的 选 通 地 址 相 同 ( 都 是 ×××× ×××0 ×××× ××××B,通常取为FEFFH)。当某线输出为0时,相应的LED发 光。
《单片机原理及应用》课后习题答案

答案:ALE是地址锁存使能信号,是机器周期的二倍。当不使用单字节双周期的指令,如MOVX类指令时,可以作为外部设备的定时信号。
2.13 有那几种方法能使单片机复位?复位后各寄存器的状态如何?复位对内部RAM有何影响?
2.6 8051如何确定和改变当前工作寄存器组?
2.7 MCS-51单片机的程序存储器中0000H、0003H、000BH、0013H、001BH和0023H这几个地址具有什么特殊的功能?
2.8 8051单片机有哪几个特殊功能寄存器?可位寻址的SFR有几个?
2.9 程序状态寄存器PSW的作用是什么?常用标志有哪些位?作用是什么?
TH1、TL1、TH0、TL0的内容为00H,定时器/计数器的初值为0。
(TMOD)=00H,复位后定时器/计数器T0、T1为定时器方式0,非门控方式。
(TCON)=00H,复位后定时器/计数器T0、T1停止工作,外部中断0、1为电平触发方式。
(T2CON)=00H,复位后定时器/计数器T2停止工作。
可位寻址的SFR有11个。
2.9 程序状态寄存器PSW的作用是什么?常用标志有哪些位?作用是什么?
答案:PSW—程序状态字。主要起着标志寄存器的作用。常用标志位及其作用如下:
Cy——进(借)位标志,其主要作用是保存算术运算的进或借位并在进行位操作时做累加器。
在执行某些算术和逻辑指令时,可以被硬件或软件置位或清零。在算术运算中它可作为进位标志,在位运算中,它作累加器使用,在位传送、位与和位或等位操作中,都要使用进位标志位。
2.14 MCS-51的时钟振荡周期、机器周期和指令周期之间有何关系?
MCS51单片机的结构

MCS51单片机的结构MCS-51单片机是Intel公司设计开发的一种高度集成的8位微控制器(microcontroller),主要应用于嵌入式系统中。
它采用了Harvard 架构,包含一个CPU核心、片内存储器、外围接口和定时器/计数器等功能模块。
在本文中,我将详细介绍MCS-51单片机的结构。
MCS-51单片机的结构主要分为以下几个部分:1.中央处理器(CPU)核心:MCS-51单片机的CPU核心采用了8位的数据总线和地址总线,以及一组功能强大的指令集。
该CPU支持多种指令,包括数据传送指令、算术逻辑指令、位操作指令和条件跳转指令等。
它还包括一个累加寄存器和标志寄存器,用于存储操作数和标志位信息。
2.存储器部分:MCS-51单片机包含片内存储器和片外存储器。
片内存储器主要用于存储程序代码和数据,包括ROM(只读存储器)和RAM(随机存储器)。
ROM用于存储程序代码,RAM用于存储数据和临时变量。
片外存储器通过地址线和数据线与单片机连接,可以扩展存储器容量。
3.输入输出(I/O)接口:MCS-51单片机通过多个I/O口与外部世界进行数据交互。
每个I/O 口包含一组引脚,可以用作输入或输出。
这些引脚可以通过配置寄存器来选择其功能。
MCS-51单片机还支持中断输入,可以用于实现外部设备的中断功能。
4.定时器/计数器(Timer/Counter):MCS-51单片机内置了多个定时器/计数器模块,用于生成精确的时间延迟或测量外部事件的时间间隔。
定时器可以产生周期性的中断信号,用于实现定时任务。
计数器可以计数外部事件的脉冲数量,用于测量时间间隔。
5.串行通信接口:MCS-51单片机内置了一个串行通信接口,可以用于与其他设备进行数据传输。
该接口支持异步串行通信协议,如UART(通用异步收发器)或SPI(串行外围接口)等。
它可以通过配置寄存器来设置通信参数,如波特率和数据格式等。
6.时钟电路:MCS-51单片机需要一个精确的时钟源来驱动内部运算和外设操作。
单片机原理及应用习题集(含答案)

(B)11100001B
3、十进制 29 的二进制表示为原码( (A)11100010B (B) 10101111B
4、十进制 0.625 转换成二进制数是( )。 (A)0.101 (B) 0.111 (C)0.110 )。 (C) 07 )。 (C) 11 ) (D) 1011 (D) 47 (D)0.100
5、二进制数、十进制数、十六进制数各用什么字母尾缀作为标识符?无标识符时表示什么进 制数? 6、试比较 MCS-51,MSP430,EM78,PIC,M6800 及 AVP 等系列单片机的特点。 第二章 MCS-51 单片机的硬件结构与工作原理 2-1 单项选择 1、要 MCS-51 系统中,若晶振频率屡 6MHz,一个机器周期等于( A 1 B 2 C 3 D 0.5 ): D 存储器 ) μ s
2、以下不是构成的控制器部件(
A 程序计数器、 B 指令寄存器、 C 指令译码器、 3、以下不是构成单片机的部件( A 微处理器(CPU)、B 存储器 4、下列不是单片机总线是( A 地址总线 B 控制总线 C 数据总线 )
C 接口适配器(I\O 接口电路) D 打印机 ) D 输出总线
5、PSW=18H 时,则当前工作寄存器是( ) (A)0 组 (B)1 组 (C)2 组 ) (B)4个TTL低电平负载 (D)10个TTL低电平负载 ) (D)3 组
(A)C (B)F0 (C)OV (D)P 5、下面条指令将 MCS-51 的工作寄存器置成 3 区( (A)MOV PSW,#13H (B)MOV PSW,#18H (C)SETB PSW.4 CLR PSW.3 (D) SETB PSW.3 CLR PSW.4 6、执行 MOVX A,DPTR 指令时,MCS-51 产生的控制信号是( (A)/PSEN (B)ALE (C)/RD (D)/WR 7、MOV C,#00H 的寻址方式是( ) ) )
51单片机的扩展

(a)程序存储器的扩展
.程序存储器的作用----存放程序代码或常数表格
.扩展时所用芯片----一般用只读型存储器芯片(可以是 EPROM、E2PROM、 FLASH芯片等)。 .扩展电路连接 ---- 用EPROM 2732扩展程序存储器。 .存储器地址分析----究竟单片机输出什么地址值时,可以
一、系统扩展的含义
单片机中虽然已经集成了CPU、I/O口、定时器、 中断系统、存储器等计算机的基本部件(即系统资 源),但是对一些较复杂应用系统来说有时感到以 上资源中的一种或几种不够用,这就需要在单片机 芯片外加相应的芯片、电路,使得有关功能得以扩 充,我们称为系统扩展(即系统资源的扩充)。 需要解决的问题是单片机与相应芯片的接口电 路连接(即地址总线、数据总线、控制总线的连接) 与编程。
指向存储器中的某一单元。
.扩展时所用芯片
2732----4K EPROM
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 O0 O1 O2 GND Vcc A8 A9 A11 OE/Vpp A10 CE O7 O6 O5 O4 O3
2732引脚功能
A0-A11 CE 地址线 选片 输出允许/ 编程电源 数据线
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
A8 A9 A10 A11
2732
CE OE
ALE
PSEN 图4.2 扩展电路
8031
2732
数据总线的连接: P0.0-P0.7(数据总线)----------------------------------------O0-O7 地址总线的连接: 经过锁存器373 P0.0-P0.7(地址总线低8位)---------------------------------- A0-A7 P2.0-P2.3(地址总线高8位中的4位)--------------------------- A8-A11 控制总线的连接: PSEN(程序存储器允许,即读指令) -------------------------- OE ALE(地址锁存允许)-------------------------------------接373的使能端 G
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第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展 (2) 全译码:所谓全译码就是存储器芯片的地址线与单片机 系统的地址线顺次相接后,剩余的高位地址线全部参加译码。 这种译码方法存储器芯片的地址空间是唯一确定的,但译码电 路相对复杂。
这两种译码方法在单片机扩展系统中都ห้องสมุดไป่ตู้应用。在扩展存 储器(包括I/O口)容量不大的情况下,选择部分译码,译码电路 简单,可降低成本。
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
4.1 系统扩展概述 4.2 常用扩展器件简介 4.3 存储器的扩展 4.4 I/O扩展 扩展
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
4.1 系统扩展概述
4.1.1 最小应用系统
图4.1 MCS–51单片机最小化系统 (a) 8051/8751最小系统结构图;(b) 8031最小系统结构图
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
4.1.2 单片机系统扩展的内容与方法
1.单片机的三总线结构 .
图4.2 MCS–51单片机的三总线结构形式
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展 2.系统扩展的内容与方法 . (1) 系统的扩展一般有以下几方面的内容: ① 外部程序存储器的扩展。 ② 外部数据存储器的扩展。 ③ 输入/输出接口的扩展。 ④ 管理功能器件的扩展(如定时器/计数器、键盘/显示器、中 断优先级编码器等)。
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
4.2.3 3-8译码器 译码器74LS138 译码器
图4.8 74LS138引脚图
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展 表4.2 74LS138的译码逻辑关系
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
4.3 存储器的扩展
4.3.1 存储器扩展概述 1.MCS-51单片机的扩展能力 . 单片机的扩展能力 根据MCS-51单片机总线宽度(16位),在片外可扩展的存储器最 大容量为64 KB,地址为0000H~FFFFH。 因为MCS-51单片机对片外程序存储器和数据存储器的操作使 用不同的指令和控制信号,所以允许两者的地址空间重叠,故片外 可扩展的程序存储器与数据存储器分别为64 KB。 为了配置外围设备而需要扩展的I/O口与片外数据存储器统一编 址,即占据相同的地址空间。因此,片外数据存储器连同I/O口一起 总的扩展容量是64 KB。
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展 3.扩展存储器所需芯片数目的确定 . 若所选存储器芯片字长与单片机字长一致,则只需扩展容量。 所需芯片数目按下式确定:
系统扩展容量 芯片数目 = 存储器芯片容量
若所选存储器芯片字长与单片机字长不一致,则不仅需扩 展容量,还需字扩展。所需芯片数目按下式确定:
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
图4.11 2764与8031的扩展连接图
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展 图4.11所示连接电路的8个重叠的地址范围为 0000000000000000~0001111111111111,即0000H~1FFFH; 0010000000000000~0011111111111111,即2000H~3FFFH; 0100000000000000~0101111111111111,即4000H~5FFFH; 0110000000000000~0111111111111111,即6000H~7FFFH; 1000000000000000~1001111111111111,即8000H~9FFFH; 1010000000000000~1011111111111111,即A000H~BFFFH; 1100000000000000~1101111111111111,即C000H~DFFFH; 1110000000000000~1111111111111111,即E000H~FFFFH。
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展 3) 采用地址译码器的多片程序存储器的扩展 例3 要求用2764芯片扩展8031的片外程序存储器,分配的 地址范围为0000H~3FFFH。 本例要求的地址空间是唯一确定的,所以要采用全译码方法。 由分配的地址范围知:扩展的容量为3FFFH-0000H+1=4000H=4 KB,2764为8 K×8位,故需要两片。第1片的地址范围应为 0000H~1FFFH;第2片的地址范围应为2000H~3FFFH。 由地址范围确定译码器的连接。为此画出译码关系图如下:
表4.1 常用的扩展器件
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
表4.1 常用的扩展器件
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
4.2.1 8D锁存器 锁存器74LS373 锁存器
图4.3 74LS373结构示意图
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
图4.4 74LS373用作地址锁存器
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展 存储器芯片的地址线:地址线的数目由芯片的容量决定。容 量(Q)与地址线数目(N)满足关系式:Q=2N。存储器芯片的地址线 与单片机的地址总线(A0~A15)按由低位到高位的顺序顺次相接。 一般来说,存储器芯片的地址线数目总是少于单片机地址总线的 数目,如此相接后,单片机的高位地址线总有剩余。剩余地址线 一般作为译码线,译码输出与存储器芯片的片选信号线相接。存 储器芯片有一根或几根片选信号线。对存储器芯片访问时,片选 信号必须有效,即选中存储器芯片。片选信号线与单片机系统的 译码输出相接后,就决定了存储器芯片的地址范围。因此,单片 机的剩余高位地址线的译码及译码输出与存储器芯片的片选信号 线的连接,是存储器扩展连接的关键问题。
芯片数目=
系统扩展容量 系统字长 × 存储器芯片容量 存储器芯片字长
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
4.3.2 程序存储器的扩展
1.EPROM芯片 . 芯片
图4.10 常用EPROM芯片的引脚图
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展 2.程序存储器扩展举例 . 1) 不用片外译码器的单片程序存储器的扩展 例1 试用EPROM2764构成8031的最小系统。 2764 8K 8 2764是8K×8位程序存储器,芯片的地址引脚线有13条,顺 13 次和单片机的地址线A0~A12相接。由于不采用地址译码器,所 以高3位地址线A13、A14、A15不接,故有23=8个重叠的8 KB地 址空间。因只用一片2764,其片选信号CE可直接接地(常有效)。 其连接电路如图 4.11所示。
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
用两片2764 EPROM的扩展连接图 图4.12 用两片 的扩展连接图
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
左片:00000000000000000~0001111111111111,即0000H~1FFFH; 00100000000000000~0011111111111111,即2000H~3FFFH; 01000000000000000~0101111111111111,即4000H~5FFFH; 01100000000000000~0111111111111111,即6000H~7FFFH; 右片:10000000000000000~1001111111111111,即8000H~9FFFH; 10100000000000000~1011111111111111,即A000H~BFFFH; 11000000000000000~1101111111111111,即C000H~DFFFH; 11100000000000000~1111111111111111,即E000H~FFFFH。
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
(2) 系统扩展的基本方法:一般来讲,所有与计算机扩展连 接芯片的外部引脚线都可以归属为三总线结构。扩展连接的一 般方法实际上是三总线对接。要保证单片机和扩展芯片协调一 致地工作,即要共同满足其工作时序。
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
4.2 常用扩展器件简介
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
图4.13 全译码、两片2764 EPROM的扩展连接图
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
4.3.3 数据存储器的扩展
1.数据存储器芯片 .
NC A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 I/O0 I/O1 I/O2 GND 1 2 3 4 5 6 7 6264 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 VCC WE CE2 A8 A9 A11 OE A10 CE1 I/O7 I/O6 I/O5 I/O4 I/O3
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展 存储器芯片的控制线:对于程序存储器,一般来说,具有 读操作控制线(OE),它与单片机的PSEN信号线相连。除此之外, 对于EPROM芯片还有编程脉冲输入线(PRG)、编程状态线 (READY/BUSY)。PRG应与单片机在编程方式下的编程脉冲输 出线相接;READY/BUSY在单片机查询输入/输出方式下,与一 根I/O口线相接;在单片机中断工作方式下,与一个外部中断信 号输入线相接。 存储器芯片的数据线:数据线的数目由芯片的字长决定。1 位字长的芯片数据线有一根;4位字长的芯片数据线有4根;8位 字长的芯片数据线有8根;存储器芯片的数据线与单片机的数据 总线(P0.0~P0.7)按由低位到高位的顺序顺次相接。
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展 2.扩展的一般方法 . 存储器除按读写特性不同区分为程序存储器和数据存储器外, 每种存储器还有不同的种类。程序存储器又可分为掩膜ROM、 可编程ROM(PROM)、可擦除ROM(EPROM或EEPROM);数据 存储器又可分为静态RAM和动态RAM。因此,存储器芯片有多 种。即使是同一种类的存储器芯片,容量的不同,其引脚数目 也不同。尽管如此,存储器芯片与单片机扩展连接具有共同的 规律。不论何种存储器芯片,其引脚都呈三总线结构,与单片 机连接都是三总线对接。另外,电源线应接对应的电源线上。