第06章MCS-51单片机存储器扩展与并行IO接口扩展.

并行I/O口的应用与扩展I/O接口技术概述存储器的扩展第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节51单片机存储器扩展6.1.1存储器概述内存由半导体存储器组成，速度快、但造价高、容量小，用来存放当前运行的程序存储器分类外存由硬盘或光盘存储器等构成，造价低、容量大、信息可长期保存，但速度慢第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节51单片机存储器扩展只读存储器ROM，正常工作时只能读出不能写入，断电后信息可长期保存半导体存储器随机读写RAM，工作中既可读出数据也可写入数据，但断电后其中的信息将会丢失只读存储器ROM第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展PROM：用户自行写入程序，但只能写一次EPROM：用户可多次编程，用紫外灯照射可擦除信息EEPROM：通过加电信号可直接擦除其中的信息掩膜ROM：其中的信息在制造时由掩膜工艺固化进去第一节51单片机存储器扩展随机读写RAM第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展动态RAM：用电容上的电量来表示信息，电路简单，集成度高。但要定时刷新静态RAM：用触发器存储信息，集成度低，容量小，但无需刷新第一节51单片机存储器扩展1）存储容量存储容量是指存储器所能存储的二进制信息的总量。存储器容量=单元数×数据线位数例如：512×8，1024×8=1KB，2KB，64KB第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展半导体存储器的指标第一节51单片机存储器扩展2）存取速度指从CPU给出有效的存储器地址到存储器给出有效数据所花费的时间。存取时间越小，存储器的存取速度就越快。通常，半导体存储器的最大存取时间从几十到几百毫微秒第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节51单片机存储器扩展第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展6.1.2程序存储器及其扩展1.Intel27系列EPROM芯片第一节51单片机存储器扩展型号容量地址线数27162KB1127324KB1227648KB132712816KB142725632KB152751264KB16第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展2764引脚功能第一节51单片机存储器扩展A0～A12：地址线引脚，可寻址213=8192=8KD7～D0：数据线引脚，用于传送数据CE：片选输入端，低电平允许本芯片工作OE：输出允许PGM：编程控制端VCC：工作电源VPP：编程电源GND：直流地第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展2764的工作方式第一节51单片机存储器扩展工作方式引脚CEOEPGMVPPVCCD7～D0读出低低高VCCVCC输出维持高××VCCVCC高阻编程低高编程负脉冲VPPVCC输入编程校验低低高VPPVCC输出禁止编程高××VPPVCC高阻存储器扩展的关键问题是地址总线、数据总线和控制总线这三类总线的连接。MCS-51单片机由于受引脚数目的限制，数据线和低8位地址线复用，为了将它们分离出来，需要外加地址锁存器74LS373第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展2.单片程序存储器的扩展第一节51单片机存储器扩展第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节51单片机存储器扩展第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节51单片机存储器扩展根据硬件连接，该27128的地址范围P2.7P2.6P2.5···········P2.1P2.0P0.7P0.6·····P0.3P0.2P0.1P0.000××××××001111110000000011111111=0000H=3FFFH多片存储器扩展的关键问题仍然是地址总线、数据总线和控制总线这三类总线的连接。为了区分CPU是访问哪一片EPROM，可以利用译码器进行片选，这种片选方法称为译码法第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展3.多片程序存储器的扩展第一节51单片机存储器扩展第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节51单片机存储器扩展74LS373IC1IC2IC3IC48031单片机扩展四片27128第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节51单片机存储器扩展各片27128的地址范围27128编号A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0地址范围（Y0=0）0000000000000000………………………………………00111111111111110000H……3FFFH（Y1=0）0100000000000000………………………………………01111111111111114000H……7FFFH（Y2=0）1000000000000000………………………………………10111111111111118000H……BFFFH（Y3=0）1100000000000000………………………………………1111111111111111C000H……FFFFH第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节51单片机存储器扩展6.1.3数据存储器及其扩展1.Intel62系列SRAM型号容量地址线数61162KB1162648KB136212816KB146225632KB15第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展6264引脚功能第一节51单片机存储器扩展A0～A12：地址线引脚，可寻址213=8192=8KD7～D0：数据线引脚，用于传送读写数据CS和CS1：片选端，同时有效允许本芯片工作OE：输出允许WE：写允许信号，低电平写入，高电平读出VCC：工作电源GND：直流地第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展6264的工作方式第一节51单片机存储器扩展工作方式CSCS1WEOE功能读出0110从6264读出数据到D7～D0写入0101将D7～D0数据写入6264未选通11××输出高阻数据存储器扩展与程序存储器扩展的连接方法基本相同。不同的只是控制信号不一样。在程序存储器扩展中，单片机使用PSEN作为读选通信号，而在数据存储器扩展中，单片机则使用RD和WR分别作为读和写的选通信号第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展2.数据存储器的扩展第一节51单片机存储器扩展第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节51单片机存储器扩展采用线选法扩展三片6264CSCS1CS1CS1CSCS第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节51单片机存储器扩展各片6264的地址范围6264编号A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0地址范围IC16264(P2.5=0)1100000000000000………………………………………1101111111111111C000H……DFFFHIC26264(P2.6=0)1010000000000000………………………………………1011111111111111A000H……BFFFHIC36264(P2.7=0)0110000000000000………………………………………01111111111111116000H……7FFFH8031单片机内部没有程序存储器，必须外接。而内部RAM很少，经常也需要外接数据存储器。下面给出利用74LS138译码器同时扩展二片2764和二片6264的电路第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展3.同时扩展程序存储器和数据存储器第一节51单片机存储器扩展第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节51单片机存储器扩展采用译码法同时扩展ROM和RAM74LS138CG2第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节51单片机存储器扩展各片ROM和RAM的地址范围存储芯片A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0地址范围IC12764（Y0=0）0000000000000000………………………………………00011111111111110000H……1FFFHIC22764（Y1=0）0010000000000000………………………………………00111111111111112000H……3FFFHIC36264（Y2=0）0100000000000000………………………………………01011111111111114000H……5FFFHIC46264（Y3=0）0110000000000000………………………………………01111111111111116000H……7FFFH第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第二节I/O接口技术概述6.2.1I/O接口的作用I/O接口作用输出数据锁存输入数据缓冲速度匹配数据转换1234第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第二节I/O接口技术概述6.2.2I/O接口的编址外设端口单独编址：I/O寄存器地址空间和存储器地址空间分开编址I/O接口编址外设端口与存储器统一编址：直接使用访问数据存储器的指令进行I/O操作第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第二节I/O接口技术概述6.2.3I/O数据的传送方式I/O数据传送方式查询传送方式中断传送方式DMA传送方式无条件传送方式第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第二节I/O接口技术概述6.2.4I/O接口的类型并行I/O接口:用于并行传送I/O数据，速度快、效率高，适用于近距离传送I/O接口类型串行I/O接口:用于串行传送I/O数据，成本低但速度慢，适用于远距离传送第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第三节并行I/O口的应用与扩展6.3.1MCS-51单片机I/O口的直接应用P0口在扩展片外存储器时作地址／数据分时复用总线，在不进行扩展时作一般准双向输入/输出口使用。P1口为通用准双向输入/输出接口。P2口在扩展片外存储器时作高8位地址总线，在无扩展时可用作通用准双向I/O接口。P3口除了作为通用准双向I/O使用外，还具有第2功能第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第三节并行I/O口的应用与扩展1.MCS-51单片机I/O端口的操作方式1）输出数据方式CPU通过以端口为目的操作数的指令就可以把数据写到P0～P3的端口锁存器，然后通过输出驱动电路送到端口的引脚线。因此，凡是以端口为目的操作数的指令都能达到从端口引脚上输出数据的目的MOVP0,R2MOVP1,AMOVP2,#dataMOVP3,A第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第三节并行I/O口的应用与扩展2）读－修改－写方式读端口锁存器方式实际上并不从外部引脚读入数据，而只是把端口锁存器中的内容读到内部总线，按指令要求进行运算和变换后，再写回到锁存器属于这类操作的指令通常是ANL、ORL、XRL等“读—修改—写”指令，例如：ORLP0,#0FH第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第三节并行I/O口的应用与扩展3）读引脚方式当端口做输入使用时，若要读取端口引脚上的信号，要先向其锁存器写入“1”，使得该输出驱动电路的场效应管截止，然后再执行输入指令，才能真正把外部引脚的状态读入例如要读取P1口低4位引脚上信号的指令如下：MOVP1,#0FH；使P1口低4位锁存器置“1”MOVA,P1；读P1口低4位引脚信号送A第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第三节并行I/O口的应用与扩展2.I/O口用作输出当I/O口用作输出时，每个I/O引脚输出高电平时的拉电流应控制在1mA之内。P1、P2和P3口每个I/O引脚输出低电平时的灌电流一般应控制在3mA之内，而P0口每个I/O引脚的灌电流允许到5mA第6章存储器扩展与并行I/O接口扩展第三节并行I/O口的应用与扩展【例6-1】如图所示，P1口的P1.0～P1.7分别通过反相器接8个发光二极管。要求编写程序，每隔1s循环点亮1只发光二极管，一直循环下去，已知系统的晶振频率为6MHzP1.0P1.7+5VVL0VL78031解：用软件延时实现每隔1s循环点亮1只发光管⑴设计0.1s延时子程序•因为fosc＝6MHz，所以机器周期m＝12/fosc＝2µs0.1s的延时子程序宜采用双重循环结构，如下所示:DEL1:MOVR2,#200；1DEL2:MOVR3,#X；1NOP；1DEL3:DJNZR3,DEL3；2DJNZR2,DEL2；2RET•则延时时间＝[(X×2＋4)×200]