第7章51单片机并行扩展的C51编程
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。
第8章51单片机外部串行总线扩展的C51编程
8.1 I2C总线接口技术
• 8.1.1 认识I2C总线 • I2C总线是Philips公司推出的芯片间的 串行传输总线，它采用同步方式接收或 发送信息。 I2C总线以两根连接线实现 全双工同步数据传送，可以极方便地构 成外围器件扩展系统。 • I2C总线的两根线分别为： • ① 串行数据SDA(Serial Data) • ② 串行时钟SCL(Serial Clock)
VCC RP
DS18B20
I/O
单 片 机
GND DQ VCCDQDQ源自…DQ DS18B20
DS18B20 DS18B20
常用的单总线器件：
8.3.2
单总线典型器件DS18B20
8.4
12位串行A/D转换器TLC2543
• TLC2543是TI公司生产的12位串行A/D转 换器，使用开关电容逐次逼近技术完成 A/D转换过程。
【例8-4】模拟输入信号从通道0输入，将 输入的模拟量转换成二进制数在显示器上 显示出来。
【例8-1】AT24C02举例： 将数据“0x55”写入AT24C02，然后将其 读出并发出送到P1口显示。
8.2
•
SPI总线接口技术
• • • •
SPI是Motorola公司推出的一种同步串行 外设接口，允许MCU与各厂家生产的标准外围 设备直接接口，以串行方式交换数据。SPI用 以下3个引脚完成通信： ① 串行数据输出SDO（Serial Data Out)，简称SO。 ② 串行数据输入SDI（Serial Data In），简称SI。 ③ 串行数据时钟SCK（Serial Clock）。 另外挂接在SPI总线上的每个从机还需要 一根片选线。
spi是motorola公司推出的一种同步串行外设接口允许mcu与各厂家生产的标准外围设备直接接口以串行方式交换数据
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 。
单片机C语言-第7章 并行扩展的C51编程 1
7.1.1 系统扩展总线图
• 1. 地址总线（AB） • MCS-51系列单片机地址总线宽为16位，所以可寻址范围为
216=64KB。16位地址总线由P0口提供低8位A0～A7，P2口 提供高8位A8～A15。 P2口具有输出锁存功能 。地址总线 是单向的，只能由单片机向外发送 。
• 2. 数据总线（DB）
2、译码器译码
译码器译码是指 CPU的“低位地址 线”用做I/O接口 芯片的片内译码， “高位地址线”通 过译码器芯片进行 译码形成I/O接口 芯片的片选。
74LS138译码逻辑真值表
24KB存储器扩展地址线连接示意图
地址译码关系图
各存储器芯片的存储空间范围为： 1#存储器：0000H~1FFFH；2#存储器：2000H~3FFFH； 3#存储器：4000H~5FFFH。
• 数据总线由P0口提供，其宽度为8位，用于单片机与外部 存储器和I/O设备之间传送数据。P0口为三态双向口，可以 进行两个方向的数据传送 。
• 3. 控制总线（CB） • 控制总线是单片机发出的控制片外存储器和I/O口读/写操
作的一组控制线 ，其中包括以下控制信号线：ALE、PSEN • WR 、EA 、RD 。
2、控制线的连接
• 扩展的I/O接口芯片从控制线的角度讲，一般分为以下 两种情况：
• (1)可编程芯片：一般提供专门的WR 和 RD控制信号， • 只要将芯片的WR 和RD 跟单片机的WR 和RD 分别
进行连接。
• (2)不可编程芯片：一般不提供专门的WR 和 RD控制信 号。它们提供的一般是控制芯片的“使能读”或“使能 写”信号。对于输出芯片，只要将CPU的译码信号和 WR 通过一些组合电路跟芯片的“使能写”信号连接，使 CPU的译码信号和 WR 同时有效时，形成I/O接口芯片的 “使能写”信号。对于输入芯片，只要将CPU的译码信 号和 RD通过一些组合电路跟芯片的“使能读”信号连 接，使CPU的译码信号和 RD 同时有效时，形成I/O接口 芯片的“使能读”信号。
C51单片机编程基本知识
C51单片机编程基本知识C51单片机编程是指使用C语言对C51系列单片机进行编程的过程。
这种编程方式广泛应用于嵌入式系统开发中，具有灵活性高、可靠性强的特点。
本文将介绍C51单片机编程的基本知识，包括单片机结构、编程语言、编译器以及编程流程等。
一、单片机结构C51单片机是由Intel公司开发的一种嵌入式微控制器，由中央处理器、存储器、输入输出接口和外设等部分组成。
其中，中央处理器用于执行程序指令，存储器用于存储程序和数据，输入输出接口用于与外部设备进行交互。
了解单片机的基本结构对于进行C51单片机编程至关重要。
二、编程语言C语言是一种高级编程语言，广泛应用于嵌入式系统开发中。
C语言具备结构化编程的特点，能够提高程序的可读性和可维护性。
在C51单片机编程中，使用C语言可以更加方便地编写程序，并且兼容性强，可以在不同的平台上使用。
三、编译器编译器是将C语言源代码转换为机器语言的工具。
在C51单片机编程中，常用的编译器有Keil C51、SDCC等。
不同的编译器具有不同的特点和使用方法，开发人员需要选择适合自己需求的编译器，并且熟悉其使用方法。
四、编程流程C51单片机编程的流程一般包括以下几个步骤：1. 确定需求：根据实际应用需求，明确单片机的功能和性能要求。
2. 掌握硬件特性：了解单片机的硬件特性，包括引脚功能、外设接口和中断等。
3. 编写代码：使用C语言编写单片机的程序代码，包括初始化设置、主程序和中断服务程序等。
4. 编译代码：使用编译器将C语言源代码编译为可执行的机器语言文件。
5. 烧录程序：将机器语言文件通过烧录工具烧录到单片机的存储器中。
6. 调试测试：连接单片机和外部设备，进行功能测试和调试，确保程序的正确性和稳定性。
7. 优化改进：根据实际运行情况，对程序进行优化和改进，提高性能和效率。
五、常见问题与解决方法在C51单片机编程的过程中，常常会遇到一些问题，下面介绍几个常见问题及其解决方法：1. 编译错误：根据编译器给出的错误提示信息，检查代码语法和逻辑错误，并进行相应的修正。
单片机原理与应用及C51程序设计(第三版)(1、2、3、4、7章课后习题答案)
第一章：1. 给出下列有符号数的原码、反码和补码(假设计算机字长为8位)。
+45 -89 -6 +112答：【+45】原=00101101，【+45】反=00101101，【+45】补=00101101【-89】原=11011001，【-89】反=10100110，【-89】补=10100111【-6】原=10000110，【-6】反=11111001，【-6】补=11111010【+112】原=01110000，【+112】反=01110000，【+112】补=011100002. 指明下列字符在计算机内部的表示形式。
AsENdfJFmdsv120答:41H 73H 45H 4EH 64H 66H 4AH 46H 6DH 64H 73H 76H 31H 32H 30H3．何谓微型计算机硬件？它由哪几部分组成？并简述各部分的作用。
答:微型计算机硬件由中央处理器、存储器、输入/输出设备和系统总线等组成，中央处理器由运算器和控制器组成，是微型计算机运算和控制中心。
存储器是用来存放程序和数据的记忆装置。
输人设备是向计算机输人原始数据和程序的装置。
输出设备是计算机向外界输出信息的装置。
I/O接口电路是外部设备和微型机之间传送信息的部件。
总线是连接多个设备或功能部件的一簇公共信号线，它是计算机各组成部件之间信息交换的通道。
微型计算机的各大功能部件通过总线相连。
4．简述8086CPU的内部结构。
答:8086微处理器的内部分为两个部分：执行单元(EU)和总线接口单元(BIU)。
执行部件由运算器（ALU）、通用寄存器、标志寄存器和EU控制系统等组成。
EU从BIU的指令队列中获得指令，然后执行该指令，完成指今所规定的操作。
总线接口部件BIU由段寄存器、指令指针寄存器、地址形成逻辑、总线控制逻辑和指令队列等组成。
总线接口部件负责从内部存储器的指定区域中取出指令送到指令队列中去排队。
5．何谓总线？总线按功能可分为哪几种？答:总线是连接多个设备或功能部件的一簇公共信号线，它是计算机各组成部件之间信息交换的通道。
单片机C语言-第7章 并行扩展的C51编程 2
• void dl(uint x )
//延时Xms
• { uint t1,t2;
• for(t1=0; t1<x; t1++)
• for(t2=0; t2<120; t2++) ;
•}
• void display(void)
//显示函数
• { PA8255=table[dis_buf[0]];
• PB8255=table[dis_buf[1]];
【例7-1】8255A的扩展举例。
通过8255A扩展3个并行的I/O口，将PA的输入通过PB和 PC输出。
• #include<reg51.h>
• #include<absacc.h #define PB XBYTE[0xfffd]
• #define PC XBYTE[0xfffe]
(3) PC口：一个8位数据输出锁存器/缓冲器，一个8位 数据输入缓冲器。
3个端口分2组控制： A组控制A口和C口的上半部； B组控制B口和C口的下半部。
3种可编程工作方式： • 方式0：基本输入/输出方式 • 方式1：选通输入/输出方式 • 方式2：双向总线方式(A口具有)
3、外部引脚
• 片选：CS • 读信号：WR • 写信号：RD • 端口选择：A1 A0 A1 A0 0 0 —— PA口 0 1 —— PB口 1 0 —— PC口 1 1 —— 控制寄存器端口 8255有4个端口地址： PA口、PB口、PC口、控制端口
• #include<absacc.h>
• #include<reg51.h>
• #define uchar unsigned char
C51单片机汇编语言程序设计
C51单片机汇编语言程序设计一、二进制数与十六进制数之间的转换1、数的表达方法为了方便编程时书写，规定在数字后面加一个字母来区别，二进制数后加B十六进制数后加H。
2、二进制数与十六进制数对应表二进制十六进二进制制0000000100100011010001010110011101234567100010011010101111001101 11101111十六进制89ABCDEF3、二进制数转换为十六进制数转换方法为：从右向左每4位二进制数转化为1位十六进制数，不足4位部分用0补齐。
例：将（1010000110110001111）2转化为十六进制数解：把1010000110110001111从右向左每4位分为1组，再写出对应的十六进制数即可。
0101000011011000111150D8F答案：（1010000110110001111）2=（50D8F）16例：将1001101B转化为十六进制数解：把10011110B从右向左每4位分为1组，再写出对应的十六进制数即可。
100111109E答案：10011110B=9EH4、十六进制数转换为二进制数转换方法为：将每1位十六进制数转换为4位二进制数。
例：将（8A）16转化为二进制数解：将每位十六进制数写成4位二进制数即可。
8A10001010答案：（8A）16=（10001010）2例：将6BH转化为二进制数解：将每位十六进制数写成4位二进制数即可。
6B01101011答案：6BH=01101011B二、计算机中常用的基本术语1、位（bit）计算机中最小的数据单位。
由于计算机采用二进制数，所以1位二进制数称作1bit，例如110110B为6bit。
2、字节（Byte，简写为B）8位的二进制数称为一个字节，1B=8bit3、字（Word）和字长两个字节构成一个字，2B=1Word。
字长是指单片机一次能处理的二进制数的位数。
如AT89S51是8位机，就是指它的字长是8位，每次参与运算的二进制数的位数为8位。
MCS-51_第07章 MCS-51的串行口
【例7-1】方式2发送在双机串行通信中的应用
下面的发送中断服务程序，以TB8作为奇偶校验位，偶校验 发送。数据写入SBUF之前，先将数据的偶校验位写入TB8 （设第2组的工作寄存器区的R0作为发送数据区地址指针）。
PIPTI： PUSH PSW PUSH Acc SETB RS1 CLR CLR MOV MOV MOV RS0 TI A，@R0 C，P TB8，C ；发送中断标志清“0” ；取数据 ；校验位送TB8， 采用偶校验 ；P=1，校验位TB8=1，P=0，校验 ；位TB8=0 ；选择第2组工作寄存器区 ；现场保护
MOV SBUF ，A INC R0 POP Acc POP PSW RETI
；A数据发送，同时发TB8 ；数据指针加1 ；恢复现场 ；中断返回
2．方式2接收 SM0、SM1=10，且REN = 1时，以方式2接收数据。 数据由RXD端输入，接收11位信息。当位检测逻辑采样
到RXD的负跳变，判断起始位有效，便开始接收一帧信息。
（RX时钟），它的频率和传送的波特率相同，另一种是位 检测器采样脉冲，频率是RX时钟的16倍。以波特率的16倍 速率采样RXD脚状态。当采样到RXD端从1到0的负跳变时就 启动检测器，接收的值是3次连续采样（第7、8、9个脉冲 时采样）取两次相同的值，以确认起始位（负跳变）的开 始，较好地消除干扰引起的影响。
字节地址为87H，不能位寻址。格式如图7-3所示。
D7 PCON SMOD D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 87H
图7-3
特殊功能寄存器PCON的格式
2SMOD 32
下面介绍PCON中各位功能。仅最高位SMOD与串口有
关。 SMOD：波特率选择位。 例如，方式1的波特率计算公式为
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7.2
可编程的I/O接口芯片8255A
• 1、8255A特点： • 8255A是一种通用的可编程并行I/O接口芯片 • 具有3个8位并行端口： PA口、PB口、PC口 • 3个端口分2组控制： A组控制A口和C口的上半部； B组控制B口和C口的下半部。 • 3种可编程工作方式： • 方式0：基本输入/输出方式 • 方式1：选通输入/输出方式 • 方式2：双向总线方式（A口具有）
2．主要指标
• • • • • •
（1）分辨率 对模拟输出的最小分辨能力。 表示： 分辨率Δ=满量程电压/2n =Vref/2n （2）建立时间 （3）转换精度
7.4.2
8位并行D/A转换器DAC0832
• 1．主要特性
• • • • • • 输出电流线性度可在满量程下调节； 转换时间为1μs； 数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通形式； 每次输入数字量为8位二进制数； 逻辑电平输入与TTL兼容； 供电电源为单一电源，可在5V～15V内。
【例7-12】1路ADC0809测量
【例7-13】8路模拟输入A/D转换示例
实验：ADC0809转换的电压信号在由8255A 管理的LED显示器上显示出来
2．内部结构及 外部引脚
3．应用举例
• 【例7-4】通过电压表测量DAC0832输出 的电压值。
【例7-5】DAC082单缓冲工作方式示例
【例7-6】双缓冲器工作方式示例
• 【例7-8】阶梯波
• 【例7-9】三角波
• 【例7-10】矩形波
• 【例7-11】正弦波
7.4.4
8位并行A/D转换器ADC0809
• • • •
7.1.1
系统扩展总线图
7.1.2
数据线、控制线的连接
• • • • •
1、数据线的连接 CPU：8条 P0口 扩展的芯片： （1）一般也是8条，一一对应连接； （2）多于8条：分成高位、低位
2、控制线的连接
• CPU：读、写 • （1）可编程芯片： • 读、写信号一一对应的连接。 • （2）不可编程芯片： • 使能读、使能写
2、8255内部结构
3、外部引脚
• • • • 片选：/CS 读信号：/WR 写信号：/RD 端口选择：A1 A0 A1 A0 0 0-----PA口 0 1-----PB口 1 0-----PC口 1 1-----控制寄存器端口 • 8255有4个口地址： PA口、PB口、PC口、控制口
4、8255A的控制字：方式控制字
1、线译码
•
所谓线译码，是指CPU的“低位地 址线”用做扩展芯片的片内译码，“高 位地址线”直接作为扩展芯片的片选， 即一根线选中。
2、译码器译码 是指CPU的“低 位地址线”用做 I/O接口芯片的 片内译码，“高 位地址线”通过 译码器芯片进行 译码形成I/O接 口芯片的片选。
例如：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
地址范围
第7章
51单片机并行扩展的C51编程
片外并行口资源的扩展。
7.1 7.2 7.3 7.4
并行I/O口扩展基础 可编程并行接口8155A 并行D/A与A/D的C51编程 实验
7.1 并行I/O口扩展基础
• 将要扩展的芯片（存储器、I/O接 口）正确地连接到CPU的总线上，编程 让其发挥应有的作用。 （1）扩展的芯片 （2）CPU的总线 （3）正确地连接---硬件设计 （4）编程—软件设计
7.4.1
•
D/A转换器基础
在计算机测控系统中，D/A转换器 是计算机与测控对象之间传输信息时必 不可少的桥梁，担负着把数字量转换成 模拟量的任务。 • 1、原理
（1）加权电阻网络D/A转换器的工作原理
S1 Vref S2 S3 R1 R2 R3 SN RN R Rf
VO
（2）T形电阻网络D/A转换器工作原理
【例7-1】8255A的扩展举例
【例7-2】通过Intel8255A的PA、PB、PC0口作 为三位共阴极数码管静态显示的输出口
【例7-3】通过Intel8255A的PA、PB口作为6位共 阴极数码管动态显示的输出口
7.4
•
A/D与D/A的C51编程
在测控系统中需要对连续变化的量 进行处理。 • 所谓连续，一方面是指这些量是随 时间连续变化的，另一方面是指其数值 也是连续变化的。这种连续变化的物理 量通常称为模拟量。 • 在计算机控制和检测系统中，输入 的自然界的模拟量必须首先转换为数字 量，然后输入计算机；而计算机输出的 数字量需要转换为模拟量，以实现对外 部执行部件的模拟量控制。
• 如设置8255A工 作于方式0，且 PA口为输出、 PB口为输出、 PC口为输入， 则控制字为： 10001001B，即 89H。
PC口的置位/复位控制字
• 如：PC3置1，则控制字为： • 00000111B，即07H
5、工作方式
• 方式0：基本输入/输出方式 -----无应答信号线 • 方式1：选通输入/输出方式 • 方式2：双向总线方式（A口特有） -----有应答信号线方式 • 方式1、2为握手联络---应答信号线方式，由 PC口承担应答信号线，PA口、PB口作为数据 口，可工作于输入方式或输出方式。
• 1．主要功能特点 • 分辨率为8位； • 总的不可调误差在±（1/2）LSB和 ±1LSB之间； • 典型转换时间为100μs； • 具有锁存控制的8路多路开关； • 具有三态缓冲输出控制； • 单一+5V供电，此时输入范围为0～5V； • 输出与TTL兼容；
2、结构与外部引脚
3、时序
4、与单片机的接口设计实例
7.1.3
译码信号的形成—地址线的连接
•
地址线的连接是为扩展的芯片确定 一个唯一的地址，即存储器的地址空间 范围和I/O接口的端口地址。 • 要扩展的芯片的地址线数目总是少 于单片机地址总线的数目，这样就将51 单片机的地址总线分为两部分：用到的 地址线、没有用到的地址线。 • 用到的地址线分为：高位地址线、 低位地址线。