第七章MCS-51并行口的扩展
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项目 一 汽车单片机原理应用(任务五 MCS-51单片机系统扩展)
（3） MCS-51单片机系统地址空间的分配 系统空间分配：通过适当的地址线产生各外部扩展器件的片 选/使能等信号就是系统空间分配。
编址：编址就是利用系统提供的地址总线，通过适当的连接， 实现一个编址惟一地对应系统中的一个外围芯片的过程。编 址就是研究系统地址空间的分配问题。
片内寻址：若某芯片内部还有多个可寻址单元，则称为片内 寻址。
2）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惟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。
1。程序和数据之和不大于 存储器总容量。 2。程序必须存放在低地址，
数据存放在高地址。
三、并行I/O口扩展 MCS-51单片机具有四个并行8位I/O口原理均可用做双向并行 I/O接口，但在实际应用中，可提供给用户使用的I/O口只有P1 口和部分P3口线及作为数据总线用的P0口。在单片机的I/O口 线不够用的情况下，可以借助外部器件对I/O口进行扩展 （1）概述 1）单片机I/O口扩展方法 并行I/O口扩展的目的：为外围设备提供一个输入输出通道。 ①并行总线扩展的方法 ②串行口扩展方法（只介绍总线扩展方式下I/O接口扩展方法） ③I/O端口模拟串行方法
二、存储器的扩展 存储器是计算机系统中的记忆装置，用来存放要运行的程 序和程序运行所需要的数据。单片机系统扩展的存储器可分为 程序存储器和数据存储器两种类型。
（1）MCS-51单片机对外部存储器的扩展应考虑的问题
第7章MCS-51单片机的常用外设扩展
（2）数据线
2732的8位数据线直接与单片机的P0口相连。P0口作 为地址/数据线分时复用。
（3）控制线
CPU执行2732中存放的程序指令时，取指阶段就是对 2732进行读操作。注意，CPU对EPROM只能进行读操作， 不能进行写操作。CPU对2732的读操作控制都是通过控制线 实现的。2732控制线的连接有以下几条：
2.硬件电路 单片机与6116的硬件连接如图7-4所示。
3.连线说明
• 地址线：A0～A10连接单片机地址总线P0.0～P0.7、P2.0、P2.1、P2.2 共11根；
• 数据线：I/O0～I/O7连接单片机的数据线，即P0.0～P0.7；
• 控制线：片选端连接单片机的P2.7，即单片机地址总线的最高位A15； 读允许线连接单片机的读数据存储器控制线；
• 对于没有内部ROM的单片机或者程序较长、片内ROM容 量不够时，用户必须在单片机外部扩展程序存储器。 MCS-51单片机片外有16条地址线，即P0口和P2口，因此 最大寻址范围为64K字节（0000H—FFFFH）。
• 这里要注意的是，MCS-51单片机有一个管脚 EA跟程序存 储器的扩展有关。如果接高电平，那么片内存储器地址范 围是0000H—0FFFH（4K字节），片外程序存储器地址范 围是1000H—FFFFH（60K字节）。如果接低电平，不使 用片内程序存储器，片外程序存储器地址范围为0000H— FFFFH（64K字节）。
1. 芯片选择
单片机扩展数据存储器常用的静态RAM芯片有6116（2K×8 位）、6264（8K×8位）、62256（32K×8位）等。
根据题目容量的要求我们选用SRAM6116，采 用单一+5V供电，输入输出电平均于TTL兼容，具有 低功耗操作方式，管脚如图7-3所示。
3.1MCS-51单片机的并行IO口
一、并行I/O口的功能结构
2、接口功能 （2）通用I/O接口
（四）P0口
此时“控制”信号为“0”，多路开关 MUX向下，输出驱动器处于开漏状态，故需 外接上拉电阻，这种情况下，电路结构与P1 相同，所以也是一个准双向口，当要作为输 入时，必须先向口锁存器写“1”。
一、并行I/O口的功能结构
（四）P0口
这是由接口的特殊结构所决定的。每一个 口都包含一个锁存器，一个输出驱动器和两 个（P3口为3个）输入缓冲器。各口的结构也 P 3 有些差异，下面分别介绍。
一、并行I/O口的功能结构
1、接口结构
（一）P1口
P1口一位的结构如下图所示：
图2.15
一、并行I/O口的功能结构
1、接口结构
（一）P1口
接口结构中锁存器起输出锁存作用， 8位锁存器组成特殊功能寄存器P1，场 效应管和上拉电阻组成输出驱动器，以 增大负载能力，三态门1和三态门2分别 用于控制输入引脚和锁存器的状态。
作为I/O口应用的一个实例，下面介绍 8031单片机的最小应用系统如下图所示
二、产生接口控制信号的指令
（四）P0口
8051指令系统中能与接口打交道的指令 大体可分两类 １．一般的输入/输出指令 ２．“读－修改－写”指 令
二、产生接口控制信号的指令
１．一般的输入输出指令
（四）P0口
输入指令执行时，内部产生“读引脚”信号， 直接从口线读入，亦称“读引脚”指令。 下面是属于这种指令的各种实例：
二、产生接口控制信号的指令
（四）P0口 ２．“读－修改－写”指令 INC P2 接口锁存器加１ DEC P1 接口锁存器内容减１ DJNZ P3,LOOP 减１后不为零则跳转 还有三条虽不明显，但也属此列： MOV P1.1,C CLR P1.1 SETB P1.1 将进位位送接口的某位 清接口的某一位 接口的某一位置位
MCS51并行口扩展8255
MOV DPTR，#80FF H MOV A，#88H MOVX @DPTR，A
B口方式0输出，C口高4位方式0输出，C口 低4位方式0输入。 练习：设8255的口地址为4000H---4003H， 口A、口B、口C均为输入方式，方式0，
MOV DPTR，#80FF H MOV A，#88H MOVX @DPTR，A
缓冲器
A组 控制
PC0~PC7：C组数据信 号，用来连接外设或者 作为控制信号。
RD
WR 读写
CS 控制
A0 A1
逻辑
RESET
B组 控制
PB0~PB7：B组数据信 号，用来连接外设。
口A
PA0～PA7
口C 高4
PC4～PC7
口C PC0～PC3 低4
口B
PB0～PB7
M82C55S-与518并9C行51口的的连扩展接 图
方式1主要用于中断应答式数据传送，也可用于连续查询式数据传送。输入和输 出时8255与外围设备的连接方式不同，数据传送过程也不同。
D0～D7 RD WR CS A1 A0 RESET
8255
PA0～PA7
PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7 PB0～PB7
+5V BUSY STB D0～D7 微型打印机
MCS-51并行口的扩展
MCS-51并行口的扩展
MCS51单片机内部有4个并行口，当内部并行口不够用 时可以外扩并行口芯片。可外扩的并行口芯片很多，分成2 类：不可编程的并行口芯片（74LS3734和74LS245）和可编 程的并行口芯片（8255）。
1 不可编程并行口芯片的扩展 2 可编程并行口芯片的扩展
最为常用。 ② 方式1――选通输入/输出――中断方式；A ，B，两个端口均可。 ③ 方式2――双向输入/输出――中断方式。只有A端口才有。 注意：工作方式的选择可通过向控制端口写入方式控制字来实现。
串行口的四种工作方式标准版文档
RB8 停止位
RI（中断标志）
接收时，数据从右边移入输入移位寄存器。当位检测逻辑 采样到RXD上的负跳变，便开始接收1帧数据。在接收完第九 位数据后，满足下列条件，才能真正接收到1个字符。
当RI=0，且SM2=0（或接收到的第9位数据为1）时，接收到 的数据装入接收缓冲器SBUF和RB8（接收数据的第9位）， 置RI=1，向CPU请求中断。如果条件不满足，则数据丢失， 且不置位RI，继续搜索RXD引脚的负跳变。
❖解：设数据的发送不采用串行口，即用一段程序模拟 串口方式0的操作，选择用P2.1传数据，P2.0传时钟。
DOUT CLK
BIT P2.1 BIT P2.0
DP12: MOV R2, #8 MOV A, @R0
DP13: RLC A MOV DOUT, C CLR CLK SETB CLK DJNZ R2, DP13 RET
先输出低位吗？
能改变吗？
开始 循环次数设置 取显示数据 数据码左移一位 送一位数据至P2.1 输出一个移位脉冲
够8次了？ Y
RET
读图练习--实验六的原理图
D
PY
1 a
2
a
b
3
c
f
b
4
g
d
5
ee
c
6 f
d dp
7 g d p
8
2
0
D
PY
1 a
2
a
b
3
c
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4
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d
5
ee
c
6 f
d dp
7 g d p
方式2和方式3
方式2或方式3时为11位数据的异步通信口。TXD为数据发
MCS-51单片机并行口的结构与操作
华中科技大学光学与电子信息学院单片机（ 2015 -- 2016学年度第一学期)题目：MCS-51单片机并行端口结构与操作院系：光学与电子信息学院班级：学号：学生姓名：指导教师：成绩：日期： 2015年 9月 21日MCS—51单片机并行口的结构与操作一、MCS—51单片机简介MCS—51单片机是美国INTE公司于1980年推出的产品,与MCS-48单片机相比，它的结构更先进,功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令,指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在,MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品,各高校及专业学校的培训教材仍与MCS—51单片机作为代表进行理论基础学习.MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品，其主要功能如下：8位CPU、4kbytes 程序存储器(ROM）、128bytes的数据存储器(RAM）、32条I/O口线、111条指令,大部分为单字节指令、21个专用寄存器、2个可编程定时/计数器、5个中断源，2个优先级、一个全双工串行通信口、外部数据存储器寻址空间为64kB、外部程序存储器寻址空间为64kB、逻辑操作位寻址功能、双列直插40PinDIP封装、单一+5V电源供电。
如图所示：1。
结构（1）中央处理单元（8位）数据处理、测试位，置位，复位位操作（2）只读存储器（4KB或8KB)永久性存储应用程序，掩模ROM、EPROM、EEPROM（3）随机存取内存（128B、128B SFR）在程序运行时存储工作变量和资料（4)并行输入/输出口(I / O)（32条）作系统总线、扩展外存、I / O接口芯片（5)串行输入/输出口(2条)串行通信、扩展I / O接口芯片(6）定时/计数器(16位、加1计数）计满溢出、中断标志置位、向CPU提出中断请求，与CPU之间独立工作（7)时钟电路内振、外振。
(8)中断系统五个中断源、2级优先。
第7章补充习题
第7章 MCS-51的串行口一、填空1. MCS-51单片机的串行接口有种工作方式。
其中方式为多机通信方式。
2. 串行口中断标志RI/TI由置位，清零。
3. MCS-51串行接口有4种工作方式,这可在初始化程序中用软件填写特殊功能寄存器（）加以选择.4. 用串口扩并口时,串行接口工作方式应选为方式。
5. 串行通信按照数据传送方向可分为三种制式： 、 和 。
6. 波特率定义为 。
串行通信对波特率的基本要求是互相通信的甲乙双方必须具有的 波特率。
7. 多机通信时，主机向从机发送信息分地址帧和数据帧两类，以第9位可编程TB8作区分标志。
TB8=0，表示 ；TB8=1，表示 。
8. 当从机 时，只能接收主机发出的地址帧，对数据不予理睬。
9. 多机通信开始时，主机首先发送地址，各从机核对主机发送的地址与本机地址是否相符，若相符，则置 。
二、判断1. 要进行多机通信，MCS-51串行接口的工作方式应为方式1。
（）2. MCS-51的串行接口是全双工的。
（）3. MCS-51上电复位时，SBUF=00H。
（）。
三、简答1. 串行通信和并行通信有什么区别？各有什么优点？2. 什么是串行异步通信，它有哪些作用？并简述串行口接收和发送数据的过程。
3. 简述MCS-51单片机多机通信的特点。
4. 若异步通信按方式2传送，每分钟传送3000个字符，其波特率是多少？5. 什么是串行异步通信，它有哪些作用？并简述串行口接收和发送数据的过程。
6. 8051单片机四种工作方式的波特率应如何确定？7. 某异步通信接口，其帧格式由1个起始位（0），7个数据位，1个偶校验和1个停止位（1）组成。
当该接口每分钟传送1800个字符时，试计算出传送波特率。
8. 串行口工作方式在方式1和方式3时，其波特率与fosc、定时器T1工作模式2的初值及SNOD位的关系如何？设fosc=6MHz，现利用定时器T1模式2产生的波特率为110bps。
试计算定时器初值。
《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 。
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AB15AB1P40A.1B13 AB12 AB11 ADB110 AAB19 AB8 AB7 AB6 AB5 AB4 AB3 AB2 AB1 AB0
P0.2
D2 A2
0 1 P0.*3 * * D3* A*3 * * * * * * * * *
P0.4
D4 A4
P0.5
D5 A5
P0.6
D6 A6
第七章 MCS-51并行口的扩展 7.2.1 8255的结构
第七章 MCS-51并行口的扩展
第七章 MCS-51并行口的扩展
MCS51单片机内部有4个并行口，当内部并行口不够用 时可以外扩并行口芯片。可外扩的并行口芯片很多，分成2 类：不可编程的并行口芯片（74LS3734和74LS245）和可编 程的并行口芯片（8255）。
7.1 不可编程并行口芯片的扩展 7.2 可编程并行口芯片的扩展
DB
AB
AB15
CB
+
～
D7 ～ D0
LE OE
74LS373
Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0
思考第:2七片章74MLSC3S73-5与18并9C行5口1的的连扩接展图
计算74LS373的地址（8051送出何种地址码时可以将数送到Q端）
P27 P26P0.P025 P24 P23 D7P402L2S3AP70231 P2A0 BP007 P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00
DB
AB
AB15
CB
+
～ B7 ～ B0 E DIR
74LS245 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
第七章 MCS-51并行口的扩展
7.2 可编程并行口芯片的扩展（8255）
7.2.1 8255的结构 7.2.2 8255的引脚 7.2.3 8255的工作方式 7.2.4 8255的控制字 7.2.5 8255的应用
AB0
AB15
地址码的计算
计算74LS245的地址（8051送出何种地址码时可以将数由A端传到B端）
P27 P26 P25 P24 P23 P22 P21 P2 0 P07 P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00 AB15AB14 AB13 AB12 AB11 AB10 AB9 AB8 AB7 AB6 AB5 AB4 AB3 AB2 AB1 AB0 0 * * * * * ** * * *** * * *
第七章 MCS-51并行口的扩展
第七章 MCS-51并行口的扩展
7第4L七S章373M与C8S9-C5511并的行连口接的图扩展
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 89C51 P0.7 ALE P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7
18 17 16 15 14 13 12 11
B5 B6
A5 A6
19 1
E D IR
3、 74LS245与89C51的连接
B7 E
A7
+
连接图 思考
DIR +
7第4L七S章245M与C8S9-C5511并的行连口接的图扩展
DB
AB
AB15
CB
+
～
B7 ～ B0
E DIR
74LS245
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
思考第:2七片章74MLSC2S45-5与18并9C行5口1的的连扩接展图
计算74LS245的地址
P27 P26P0.P025 P24 P23 D7P402L2S3AP70231 P2A0 BP007 P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00
819C501 P0*.7 * * D7* A*7 * * * * * * * * *
ALE
LE OE
P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7
PSEN WR
AB15
AB14
RD
+
～ B7 ～ B0 E DIR
74LS245
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
DB
AB
AB15
CB
+
～ D7 ～ D0 LE OE
74LS373 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0
第七章 MCS-51并行口的扩展
B0
A0
7.1.2 74LS245的扩展
1、 74LS245的结构
B1
A1
B2
A2
B3
A3
2、 74LS245的引脚
7 4LS2 45
B4
A4
P00 2 P01 3 P02 4 P03 5 P04 6 P05 7 P06 8 P07 9
AB15AB1P40A.1B13 AB12 AB11 ADB110 AAB19 AB8 AB7 AB6 AB5 AB4 AB3 AB2 AB1 AB0
P0.2
D2 A2
0 1 P0.*3 * * D3* A*3 * * * * * * * * *
P0.4
D4 A4
P0.5
D5 A5
P0.6
D6 A6
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 89C51 P0.7 ALE P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7
PSEN WR RD
74LS373 D0 A0 D1 A1 D2 A2 D3 A3 D4 A4 D5 A5 D6 A6 D7 A7 LE OE
819C501 P0*.7 * * D7* A*7 * * * * * * * * *
ALE
LE OE
P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7
PSEN WRБайду номын сангаас
AB15
AB14
RD
+
～ D7 ～D0 LE OE
74LS373
Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0
PSEN WR RD
74LS373 D0 A0 D1 A1 D2 A2 D3 A3 D4 A4 D5 A5 D6 A6 D7 A7 LE OE
AB0
AB15
地址码的计算
计算74LS373的地址（8051送出何种地址码时可以将数送到Q端）
P27 P26 P25 P24 P23 P22 P21 P2 0 P07 P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00 AB15AB14 AB13 AB12 AB11 AB10 AB9 AB8 AB7 AB6 AB5 AB4 AB3 AB2 AB1 AB0 0 * * * * * ** * * *** * * *