第7章80C51单片机的系统扩展
单片机基础知识资料-PPT
第1、3章 单片机应用概述与开发步骤
1. 电子计算机的发展概述
2. 单片机的发展过程及产品近况
3. 单片机的特点 4. 单片机应用系统开发简介
5.1 计算机语言概述
5.2 80C51单片机寻址方式
5.3 80C51单片机指令系统
暂时不讲
5.4 80C51汇编语言程序设计
5.5 80C51单片机C51程序设计语言
5.6 C51的运算符和表达式
5.7 C51的库函数
5.8 C51的应用技巧
第5章 80C51单片机软件基础知识
单片机应用系统
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
第1、3章 单片机应用概述与开发步骤
软件系统
• 系统资源分配 • 程序结构 • 数学模型 • 程序流程 • 编制程序
第1、3章 单片机应用概述与开发步骤
程序设计
通常是C语言或者汇编语言，在特定的集成开发环境（IDE）中编程 调试，比如应用最广泛的KEIL uVision3
通过特殊功能寄存器可实现对单片机内部资源的 操作和管理。
常用特殊功能寄存器
第4章 80C51单片机硬件基础知识
常用特殊功能寄存器
第4章 80C51单片机硬件基础知识
常用特殊功能寄存器
端口P0～P3
特殊功能寄存器P0～P3分别是I/O端口P0～P3的锁存 器。80C51单片机是把I/O当作一般的特殊功能寄存器 使用，不专设端口操作指令，使用方便。
•数据缓冲区 30H～7FH是数 据缓冲区，即 用户RAM区， 共80个单元。
80c51
ACC B
指令寄存器IR 指令译码器ID DPH
缓冲器 DPL ROM 4K字节
暂存器1
暂存器2
PC增量器 PSW ALU 振荡器 定时与控制 程序计数器PC 地址寄存器AR
XTAL2 VSS XTAL1 EA RST ALE PSEN
11
2.4.1 80C51的内部结构 一、80C51的微处理器（CPU） （1）运算器 累加器ACC ； 寄存器B ； 程序状态字寄存器PSW 。 （2）控制器 程序计数器PC ； 指令寄存器IR ； 定时与控制逻辑。
（3）在功能上，该系列单片机有基 本型和增强型两大类 基本型： 8051/8751/8031 80C51/87C51/80C31 增强型： 8052/8752/8032 80C52/87C52/80C32
1
（4）在片内程序存储器的配置上， 该系列单片机有三种形式，即掩膜ROM、 EPROM 和 ROMLess( 无 片 内 程 序 存 储 器)。如： ﹡80C51有4K字节的掩膜ROM； ﹡87C51有4K字节的EPROM ； ﹡80C31在芯片内无程序存储器。
23
2.5.1 80C51的程序存储器配置
PSEN 0000H EA=1 内部 0FFFH 1000H 外部 FFFFH FFFFH EA=0 外部
复位入口 INT0中断入口 T0中断入口 INT1中断入口 T1中断入口 串口中断入口
0000H 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H ROM
80H
间接寻址 直接寻址 访问 访问 FFH
FFFFH RD WR
25
一、工作寄存器区
低端32个字节分成4个工作寄存器组，每组8个单 元。当前工作寄存器组的机制便于快速现场保护。
单片机原理及应用(李桂林)章 (7)
第 7 章 单片机并行扩展技术 图 7－1 8031 最小应用系统
第 7 章 单片机并行扩展技术
8031 芯片本身的连接除了 EA 必 须 接地 地外(选择外 部存储器),其他与 80C51 / 89C51 最小应用系统一样,也必须 有复位及时钟电路。
第 7 章 单片机并行扩展技术
7. 2 总线扩展及编址方法
第 7 章 单片机并行扩展技术
7. 1 单片机的最小系统
最小应用系统,是指能维持单片机运行的最简单配置的系 统。这种系统成本低廉、结构简单,常用来构成简单的控制系 统,如开关状态的输入/输出控制等。对于片内有ROM / EPROM 的单片机,其最小应用系统即为配有晶振、复位电路和电源的 单个单片机。对于片内无 ROM / EPROM 的单片机,其最小系统 除了外部配置晶振、复位电路和电源外,还应当外接 EPROM 或 E2 PROM作为程序存储器使用。
第 7 章 单片机并行扩展技术
图 7－3 所示为线选法应用实例。图中所扩展的芯片地址 范围如表 7 －1 所示,其中 ×可以取“0 ”,也可以取 “ 1 ”,用十六进制数表示的地址如下:
2764 ( 1 ): 4000H~5FFFH ,或 C000H~DFFFH ,有地址重 叠现象。
2764 ( 2 ): 2000H~3FFFH ,或 A000H~BFFFH ,有地址重 叠现象。
第 7 章 单片机并行扩展技术
当然,最小系统有可能无法满足应用系统的功能要求。比 如,有时即使有内部程序存储器,但由于程序很长,程序存储器 容量可能不够;对一些数据采集系统,内部数据存储器容量也可 能不够等,这就需要根据情况扩展 EPROM 、 RAM 、 I / O 口 及其他所需的外围芯片。
第 7 章 单片机并行扩展技术
《单片机应用系统设计》教学大纲及知识点
《单片机应用系统设计》课程教学大纲一、本课程的地位、作用和任务本课程是在学生学完电子技术类基础课程和微机应用类基础课程之后，为加强对学生技术应用能力的培养而开设的体现电子技术、计算机技术综合应用的综合性课程。
本课程的任务是使学生获得单片机应用系统设计的基本理论、基本知识与基本技能，掌握单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法，并了解单片机在测量、控制等电子技术应用领域的应用。
初步具备应用单片机进行设备技术改造、产品开发的能力。
二、理论教学内容绪论单片机概述0．1 引言0．2 单片机的特点0．3 单片机的发展0．4 MCS-51单片机系列简介第一章MCS–51单片机的结构和原理1. 1 单片机的内部结构1. 2 MCS–51的外部引脚及功能1. 3 MCS–51的存储器配置1. 4 并行输入／输出接口电路1. 5 时钟电路与时序1. 6 MCS –51最小系统设计第二章MCS-51的指令系统2．1 MCS-51指令系统概述2．2 数据传送类指令2．3 算术运算类指令2．4逻辑运算及移位类指令2．5 控制转移类指令2．6 布尔变量操作类指令第三章汇编语言程序设计3．1 汇编语言源程序的格式3．2 伪指令3．3 汇编语言程序举例第四章MCS—51的中断与定时4.1 MCS—51单片机的中断系统4.2 MCS–51的定时/计数器第五章存储器扩展技术5.1 概述5.2 程序存储器的扩展5.3 数据存储器的扩展5.4 PROME2及其扩展第六章Ｉ/Ｏ扩展技术6．1 Ｉ/Ｏ接口概述6．2 MCS-51并行Ｉ／Ｏ口的直接使用6．3 简单Ｉ／Ｏ扩展6．4 8255并行Ｉ／Ｏ口6．5 8155简介第七章键盘/显示器扩展技术7．1 单片机应用系统中的人机通道7．2 键盘及其接口7. 3 显示器及接口7．4 专用的8279键盘/显示器接口第八章模拟量输入/输出通道8.1 模拟量输入通道8.2 模拟量输出通道第九章MCS-51的串行通信9.1 串行通信基础9.2 串行接口的构成与工作方式9.3 串行口的典型应用9.4 单片机的多机通信9.5 RS-232C串行总线第十章应用程序设计技术10.1 智能仪表的一般结构10.2 单片机应用系统设计举例第十一章高性能单片机PIC16F8XX介绍11．1 PIC16F87X的特点11．2 PIC16F87X的结构与配置11．3 PIC16F87X的功能部件11．4 PIC16F87X的应用举例三、实践教学的内容和要求实验一联机仿真操作练习实验目的：进一步掌握开发工具的应用实验内容：学习PC机与开发机联机仿真的操作方法实验二指令系统和编程练习实验目的：掌握8051单片机常用指令的使用和编程实验内容：用8051单片机的常见指令编写简单的多字节加减法程序。
单片机80C51
单片机80C5180C51单片机的典型产品有80C51﹑80C31和87C51，80C51是ROM型单片机，内部有4KB ROM；80C31无片内ROM；87C51片内有4KB EPROM。
除此外三者的内部结构和引脚完相同。
图1-1 为80C51的内部结构80C51的内部结构包括：【中央处理器（CUP）】主要完成运算和控制功能，80C51的CPU 是一个字节为8位的中央处理器，即它对数据的处理是按字节为单位的；【内部数据处理器（内部RAM】）80C51中共有256个RAM单元，但其中能作为寄存器供用户使用的仅有前面128个，后128个被专用寄存器占用；【内部程序储存器（内部ROM）】80C51共有4KB的掩膜ROM，用于存放程序、原始数据；【定时器/计数器】80C51有2个16位的定时器/计数器；【并行I/O口】80C51共有4个8位I/O口（P0P1P2P3）可实现数据并行输入输出；【串行口】80C51有1个全双工的可编程的串行口，以实现单片机与其他设备之间的串行数据传送；【时钟电路】80C51单片机内部有时钟电路，但晶振和微调电容要外接，为其产生时钟脉冲序列；【中断系统】它共有5个中断源：2个是外部中断源/INTO和/INT1，3个内部中断源，即2个定时/计数中断，1个串行口中断；还有驱动器、锁存器、缓冲器、地址寄存器等。
图1-2 为80C51的引脚图功能说明：主电源引脚Vss（20脚）和Vcc（40脚）；时钟电路引脚XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚），用法见图1-2；控制信号引脚如下：RST复位（9脚）输入24个时钟脉冲周期宽度以上H电平复位，接法见图1-3；ALE或/PROG、（30脚）锁存扩展地址低位字节控自信号，或EPROM编程时输入编程脉冲；/PSEN、（29脚）访问片外程序存储器是输出负脉冲作片选控制信号，12个始终周期2次生效，但访问片外RAM时无效，见时序图图1-3；/EA或Vpp（31）程序储存地址的选择，H时先选片内超址时自动跳到片外ROM，或编程时施加编程电压。
单片机 80C51单片机的软件基础_2
单片机 80C51单片机的软件基础_2在现代电子技术领域，单片机扮演着至关重要的角色。
80C51 单片机作为其中的经典代表，其软件基础是我们深入理解和应用它的关键。
首先，让我们来了解一下 80C51 单片机的指令系统。
指令是单片机能够执行的基本操作命令，就如同我们日常做事的具体步骤。
80C51单片机的指令系统丰富多样，包括数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、控制转移指令等等。
数据传送指令用于在单片机内部的寄存器、存储器之间进行数据的移动。
比如说，将一个数值从一个寄存器传送到另一个寄存器，或者将存储单元中的数据读取到寄存器中。
算术运算指令则能实现加法、减法、乘法、除法等基本的数学运算。
这在处理各种数据计算的任务中是必不可少的。
逻辑运算指令用于对数据进行逻辑与、或、异或等操作，帮助我们实现对数据的逻辑判断和处理。
控制转移指令则决定了程序的执行流程。
它可以让程序根据特定的条件跳转到指定的地址继续执行，从而实现分支和循环等功能。
接下来，我们说一说 80C51 单片机的编程语言。
常见的编程语言有机器语言、汇编语言和高级语言。
机器语言是单片机能够直接识别和执行的二进制代码。
它由一连串的 0 和 1 组成，虽然执行效率高，但编写和阅读都非常困难。
汇编语言是一种符号化的机器语言，使用助记符来代替机器指令的操作码，用地址符号或标号来代替地址码。
相比机器语言，汇编语言更易于理解和编写，但仍然需要对单片机的硬件结构有较深入的了解。
高级语言，如 C 语言，具有更高的可读性和可维护性。
它能够让开发者更专注于解决问题的逻辑，而不必过多地关注单片机的底层硬件细节。
使用高级语言编写的程序，经过编译后可以在 80C51 单片机上运行。
在软件开发过程中，编程工具也是不可或缺的。
Keil 就是一款常用的 80C51 单片机编程软件。
它提供了方便的代码编辑、编译、调试环境，能够大大提高开发效率。
编写好程序后，我们需要将其下载到单片机中。
《单片机原理与应用及上机指导》第7章：80C51单片机系统扩展
表7.4 常用SRAM芯片的主要性能
表7.6 80C51与6264的线路连接
7.2 并行I/O扩展
MCS-51系列单片机共有4个并行I/O口，分别是P0、P1、 P2和P3。其中P0口一般作地址线的低8位和数据线使用； P2口作地址线的高8位使用；P3口是一个双功能口，其第 二功能是一些很重要的控制信号，所以P3一般使用其第二 功能。这样供用户使用的I/O口就只剩下P1口了。另外，这 些I/O口没有状态寄存和命令寄存的功能，所以难以满足复 杂的I/O操作要求。因此，在大部分MCS-5l单片机应用系 统的设计中都不可避免地要进行I/O口的扩展。 7.2.1 并行I/O扩展原理 7.2.2 常用的并行I/O扩展芯片
线选法
若系统只扩展少量的RAM和I/O口芯片，可采用线选法。 线选法是把单片机高位地址分别与要扩展芯片的片选端相连，控制选 择各条线的电路以达到选片目的，其优点是接线简单，适用于扩展芯 片较少的场合，缺点是芯片的地址不连续，地址空间的利用率低。
图7.7 片外RAM的读时序
图7.8 片外RAM的写时序
4．数据存储器芯片及扩展电路
(1) 数据存储器 数据存储器扩展常使用随机存储器芯片，用得较多的是 Intel公司的6116(容量为2KB)和6264(容量为8KB)， 其性能 如表7.4所示。 (2) 数据存储器扩展电路 80C51与6264的连接 如表7.6所示。
全地址译码法
利用译码器对系统地址总线中未被外扩芯片用到的高位地址线进行译 码，以译码器的输出作为外围芯片的片选信号。常用的译码器有 74LS139、74LS138、74LS154等。优点是存储器的每个存储单元只 有唯一的一个系统空间地址，不存在地址重叠现象；对存储空间的使 用是连续的，能有效地利用系统的存储空间。缺点是所需地址译码电 路较多，全地址译码法是单片机应用系统设计中经常采用的方法 。
80C51单片机原理
80C51单片机原理RAM地址寄存器 RAM 128B 程序地址寄存器P0驱动器 P2锁存器 P2驱动器P1锁存器 暂存器2 B 寄存器 4KB ROM暂存器1ACC SP P0锁存器 PC PC 增1 缓冲器 P3锁存器 OSC中断、串行口及定时器PSW ALU DPTRP1驱动器 P3驱动器XTAL1XTAL2 P0.0～P0.7 P2.0～P2.7 P3.0～P3.7 P1.0～P1.7 RST ALEV CCV SS定时控制 指令译码器 指令寄存器 PSEN EA表2-1 P3口各引脚与第二功能表PSW 的各位定义见表80C51 P0～P3接口功能简见大多数口线都有双重功能，介绍如下： 1、P0口具有双重功能：（1） 作为通用I/O ，外接I/O 设备。
（2） 作为地址/数据总线。
在有片外扩展存储器的系统 中，低8位地址和数据由P0口分时传送。
PSW 位地址 PS W.7PSW .6PSW .5 PSW .4 PSW .3 PSW .2 PSW .1 PSW .0 位标志CY ACF0RS1RS0OVF1P2、P1口是唯一的单功能口：作为输入/输出口，P1口的每一位都可作为输入/输出口。
3、P2口具有双重功能：（1）作为输入/输出口。
（2）作为高8位地址总线。
在有片外扩展存储器的系统中，高8位地址由P2口传送。
4、P3口具有双重功能：（1）作第一功能使用时，其功能为输入/输出口。
（2）作第二功能使用时，每一位功能定义如表2.1所示。
80C51单片机的4个I/O口都是8位双向口，这些口在结构和特性上是基本相同的，但又各具特点，以下将分别介绍之。
图2-9 P0口某位的结构图2-10 P1口某位的结构1D CPQQ MUX& T1T2锁存器地址/数据控制信号C V CC内部总线写锁存器读锁存器读引脚P0.X引脚12DCPQQ T锁存器V CC内部总线写锁存器读锁存器读引脚P1.X引脚12图2-11 P2口某位的结构图2-12 P3口某位的结构P0～P3口使用时应注意事项1、如果80C51单片机内部程序存贮器ROM 够用，不需要扩展外部存贮器和I/O接口，80C51的四个口均可作I/O 口使用。
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第2个机器周期 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2
S2
S3
S4
S5
下一条指令
P2口 P0口 18H
22H F0H 40H
10H 88H
输出PCH PCL 指令
2019/3/14
8
数据存储器扩展方法
常用RAM芯片特性 芯片型号 容量 6264 8 KB 62128 16KB 62256 32 KB
第7章 80C51单片机的系统扩展
7.1 7.2 7.3 7.4
存储器的扩展
输入/输出及其控制方式 81C55接口芯片及其应用
LCD接口及其扩展
2019/3/14
1
7.1 存储器的扩展
7.1.1 程序存储器的扩展
数据总线，P0口 地址总线，高8位P2口、低8位P0口 控制总线，RD、WR、EA、ALE、PSEN
16 KB 28
27C256
32 KB 28
27C512
64 KB 28
读出时间/ns
最大工作电流/mA 最大维持电流/mA
120
20 0.1
120
20 0.1
90
20 0.1
90
25 0.03
注：应注意优先选用CMOS器件，其读出时间短，耗电少。
2019/3/14 4
常用ROM芯片引脚
27C512 27C256 27C128 27C64 A15 A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 Q0 Q1 Q2 GND Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 Q0 Q1 Q2 GND Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 Q0 Q1 Q2 GND Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 Q0 Q1 Q2 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 27C64 27C128 27C256 27C512 Vcc PGM NC A8 A9 A11 OE A10 CE Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Vcc PGM A13 A8 A9 A11 OE A10 CE Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Vcc A14 A13 A8 A9 A11 OE A10 CE Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Vcc A14 A13 A8 A9 A11 OE/Vpp A10 CE Q7 Q6 Q5 Q4 Q3
62 C 64 62C128 62C256
2019/3/14
10
扩展电路
P2.7 P2.0-P2.4 CE A8-A12 +5V
ALE P0
80C31
EA
G D7 : : D0
OE Q7 : : Q0
CS A7 : : 62C64 A0
74LS373
D0～D7
WR RD
WE OE
2019/3/14
1个机器周期 S1
ALE PSEN P2口 P0口 12H 34H 74H 13H 34H 50H
S2
S3
S4
S5
S6
S1 3412H 3413H
74H 50H
MOV A,#50H
片外ROM
2019/3/14
3
ROM芯片及其扩展方法
常用ROM芯片特性 芯片型号
容量 引脚数
27C64
8 KB 28
27C128
2019/3/14
18
81C55是方波计数器,不是事件计数器。每个完整 的方波周期，计数器的值减2。但是 为了取得计数器的当前值，使用下面的步骤: 1．停止计数 2．从COUNT LENGTH REG中读出16位的数 3．将最高两位复位 4．将进位位清0，连同进位位在一起，将16位数 右移1位 5．如果进位位是1，加上初始值的一半。（初始 值是奇数先减1，再取它的一半）。
TM2 TM1
IEB
IEA
PC2
PC1
PB
PA
地址：000
PA：A口方向。0--输入；1--输出 PB：B口方向。0--输入；1--输出
2019/3/14
21
PC1、PC2：C口工作方式设置位
PC2PC1 00 11 01 10 工作方式 ALT1 ALT2 ALT3 ALT4 说 明
A、B口为基本I/O，C口方向为输入 A、B口为基本I/O，C口方向为输出 A口为选通I/O，PC0～PC2作为A口的选通应答 B口为基本I/O，PC3～PC5方向为输出 A口为选通I/O，PC0～PC2作为A口的选通应答 B口为选通I/O，PC3～PC5作为B口的选通应答
VCC A IO/M CE ALE RD WR RESET TIMER IN 计数器 TIMER OUT GND 256×8 静态RAM PA0～PA7
81C55
B PB0～PB7 命令/状态 寄存器 C PC0～PC5
2019/3/14
17
81C55是一个通用接口电路。 81C55为专用RAM/IO接口芯片，具有256 字节的静态RAM，两个可编程的8位并行I/O 口PC，一个可编程的14位减法计数器TC。 81C55中有一个COUNT LENGTH REG寄存 器是16位的，分为高低两个字节，每个字节都 有自己的地址。其中高字节的高两位是用来控制 计数器的模式的。真正的用来计数的只有剩下的 6位和低字节的8位，一共是14位。
位号 15 M2 14 M1 13
T13
12
T12
11
T11
10
T10
9 T9
8 T8
7 T7
6 T6
5 T5
4 T4
3 T3
2 T2
1 T1
0 T0
M2M1 00 01 10 11
输出方式 方式0 方式1 方式2 方式3
说
明
单方波输出。计数期间输出低电平，计数器回0后输出高电平。 连续方波输出。计数前半部分输出高电平，后半部分输出低电平。 单脉冲输出。计数器回0后输出一个单脉冲。 连续脉冲输出（计数值自动重装）。计数器回0后输出单脉冲， 又自动向计数器重装原计数值，回0后又输出单脉冲，如此循环。
12
输入/输接口的功能
对单片机输出的锁存
对输入设备的三态缓冲
信号转换
时序协调
2019/3/14
13
7.2.2 单片机与I/O设备的数据传送方式
无条件传送
查询状态传送
中断传送 DMA传送
2019/3/14
14
7.2.3 单片机扩展TTL芯片的输入/输出
基本扩展电路
P0
L0
74LS273
80C51
RAM扩展原理
读操作时序 【例7-2】若（DPTR）=2030H，片外RAM单元2030H内容为 55H，指令MOV A，@DPTR（该指令代码为E0H）所在片外 ROM的地址为2314H。
第1个机器周期 S1
ALE PSEN RD P2口 P0口 14H 23H E0H 30H 20H 55H PCL PCH 指令
典型工作电流/mA
典型维持电流/mA 最大存取时间/ns
40
2 200
8
0.5 200
8
0.5 200
2019/3/14
9
常用RAM芯片引脚
62C256 62C128 62C64 A14 A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND NC A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND NC A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 62C64 62C128 Vcc WE CS A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3 Vcc WE A13 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3 62C256 Vcc WE A13 A8 A9 A11 OE/RFSH A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
CP
CLR
L7
1K× 8 10K
74LS244
ALE
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8
+5V
1Y1 1Y2 1Y3 1Y4 2Y1 2Y2 2Y3 2Y4 1G
+5V
1A1 1A2 1A3 1A4 2A1 2A2 2A3 2A4 10K× 8
第2个机器周期 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2
S2
S3
S4
S5
下一条指令
2019/3/14
7
写操作时序
【例7-3】若（DPTR）=1040H，（A）=88H，指令MOV @DPTR，A（该指令代码为F0H）所在片外ROM的地址为 2218H 。
第1个机器周期 S1
ALE PSEN WR
27 C 64 27C128 27C256 27C512
Байду номын сангаас
2019/3/14
5
扩展电路
P2.0-P2.6 ALE P0 G D7 : : D0 OE Q7 : : Q0
A8-A14
27C256
A7 : : A0
80C31
EA
74LS573
CE
D0～D7
PSEN
OE
2019/3/14
6
7.1.2
数据存储器的扩展
19