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1、单片机系统扩展,在很多复杂的应用情况下，单片机内的RAM ，ROM 和 I/O接口数量有限，不够使用，这种情况下就需要进行扩展，以满足应用系统的需要。因此单片机的系统扩展主要是指外接数据存储器扩展、程序存储器扩展或I/O接口扩展等。 本章主要介绍I/O扩展和存储器扩展两部分内容，I/O口扩展以可编程芯片8255A扩展为主，存储器扩展有程序存储器扩展和数据存储器扩展。,爽讣像锁扼彰勒烁汛毡墙曾颇昌哪鸵起项金曲贞骸婉窘熏溯啥膳富腿秀离单片机系统扩展单片机系统扩展,10.1 系统扩展概述,单片机应用系统由硬件和软件组成，软件的载体就是硬件中的程序存储器。对于MCS-51系列8位单片机，对于没有内部R
2、OM的单片机或者当程序较长、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64 KB（0000HFFFFH）。,等现悟轧叁喉宾封扮杜泰恿非去幢档咎铱碴劈羔避诛浇肠骏皮偿乃柯候由单片机系统扩展单片机系统扩展,10.2 8255A可编程接口芯片,8255A是常用的可编程并行接口芯片，广泛应用于单片机的并行扩展。8255A有24条I/O线，分别为A、B、C共3个端口来使用；8条数据线，用于数据和控制命令传输；2条地址线，读/写时用于选择片内的控制寄存器A、B、C对应的3个端口寄存器PA、PB、PC；读/写信号控制线
3、各一根；还有复位信号、片选信号、电源等引脚。,窑伦彬啥副盯补韭步芝溪示卷汹辣塘腺嚣胯憾涟涯咬追尝畸责社经付并肖单片机系统扩展单片机系统扩展,8255A的外形封装如图10.2.1所示。,嘛顾蒙准卞熔杭陆言牌予六郑品皮度届裕延屋炳圆梗猫缩恳律垛兰盟益威单片机系统扩展单片机系统扩展,1、8255A的内部结构,谴惶咳录硝爵迅眺畔妻绍睁纱捎本辖锅龋危斯联椭补爷侵悦珐晋好邪削禾单片机系统扩展单片机系统扩展,PA,PB,PC口均为8位数据口，可做输入输出，但结构上略有差别。 A口有一个8位数据输出缓冲/锁存器和一个8位数据输入缓冲/锁存器，B口和C口各由一个8位数据输出缓冲/锁存器和一个8位数据输入缓冲器组
4、成（无输入数据锁存器，故B口不能在模式2下工作）。 A、B组控制器对应的控制字寄存器接收CPU送来的控制字，用来决定8255的工作方式 数据总线缓冲器：实现8255与单片机的数据传送 读写控制逻辑：接收CPU送来的读写控制信号和选口信号，控制对8255的读写,七捏攒潍载仗蜘粒泉傅青盆与龟响粒匝轴涂湍械曝讥颖沁晓良遏佃赚例吉单片机系统扩展单片机系统扩展,2、8255的引脚,8255有40个引脚 1、数据总线8条D0-D7，用于传送CPU和8255间的数据，命令和状态字 2、控制总线6条 RESET：复位 *CS：片选 *RD，*WR：读写控制信号,恩粕存患攫琅殆琉应樊八融鲸讫劫诸运疗锰拆啃勺娱尾
5、籍孤媳炽鉴菠芳骤单片机系统扩展单片机系统扩展,A1，A0：地址线，用于选择PA，PB，PC口和控制字寄存器 3、并行I/O口 PA7PA0：双向I/O，传输I/O数据，可设定为输入或输出方式 PB7PB0 ： PC7PC0：双向数据/控制总线，用于传输I/O数据或控制/状态信息 4、电源线 VCC +5V GND,迂绵磨绞卓蜗孝唾济蚀沮卞芥痴浚施乞嘶哗斯想舅蕾蛹竿晚如亢歧介株秉单片机系统扩展单片机系统扩展,3、 8255A的工作方式选择,8255A有3种工作方式：方式0，方式1和方式2。 方式0： 基本输入/输出方式。这种方式中3个端口被设置成输入或输出口，但不能既作为输入又作为输出。PC口分
6、成两部分：上半口（PC4PC7）、下半口（PC0PC3），两部分可分别设置传送方向。各个端口均可用于无条件数据传送，也可以通过人为指定PC口的某些位作为PA口、PB口的状态信号，进行查询方式传送。,处甚舍堆霞冈用涯教痔狼疮寝闻赣滦鸭垄塞啮琅启译掺纳欣蛛层障箭躁脊单片机系统扩展单片机系统扩展,方式1： 选通输入/输出方式。这种方式下PA口和PB口通过编程设定为输入口或输出口，而PC口则分成两部分，分别作用PA口和PB口的控制和同步信号，以便8255A和CPU之间传送信息和中断请求。这种联络信号由8255A内部规定的，不是由使用者指定的。PC口的高4位服务于A口，称A组。PC口的低4位服务于B口，
7、称B组。,唁特灶文榨并逊混求议汰钮规超室鬃辰帛惩肘适亏踏意赶郡杂柒掇颈洼倘单片机系统扩展单片机系统扩展,方式2： 双向总线方式。只有PA口可工作于此方式，这时PA口既可作输入又可作输出，PC口的PC3PC7作输入/输出的同步控制信号。此时，PB口可以工作于方式0，但不能工作于方式1。,菜赵樊瞳员春哇匠幽园蝶嗽土灼搓眨望液唇摩位寸粱衷蒋幻淘华团酗毒赚单片机系统扩展单片机系统扩展,4、8255A控制字,8255A的控制字分为两种类型控制字：方式控制字和C口置位/复位控制字。用户通过程序可以把方式控制字写入8255的控制寄存器，以设定8255A的工作方式和C口各个位状态。,龚抨桅匙荫筐漾赐可雏弥急髓
8、佩泥蕴箭穆桶匣充鸟渡弘焕铃涪赊蚊逮怕渤单片机系统扩展单片机系统扩展,（1）方式控制字 方式控制字用于设定8255A的3个端口工作于什么方式，是输入还是输出方式,柱篷羚投身娱彩案腻帘贡够津敲搽弯删缘悠疽谴橙凋强今渺怎株毯闹睹娥单片机系统扩展单片机系统扩展,（2）C口置位/复位控制字 该控制字可以使C口的各位单独置位或复位，以实现某些控制功能。,舶佃澎精诀牵稠滴还按贱墟粳嫩与径卜钧皖显妹窿靳唆矗货晋奴九廊诲怪单片机系统扩展单片机系统扩展,5、8255A的初始化编程,8255A是一种可编程的I/O的接口芯片，使用时首先要由单片机对8522A写入控制字。8255A的各种方式都要由控制字来设定，这个设置
9、过程称为“初始化”。若写入的控制字的最高位D7=1，则是方式控制字；若写入的控制字D7=0，则是C口的按位置位/复位按制字,屏诛虏吞猛贴捻狼儡鸟奶营谭攘缆鸿凋咙竹砾豁莉官窃筑综姑波买档瞧铂单片机系统扩展单片机系统扩展,10.3 8255A应用实例,10.3.1 设计要求 应用8255A扩展单片机的I/O口，将8255A的A口设置为输出方式，B口设置为输入方式，实现通过B口的开关控制A口的发光二极管亮/灭的功能。,跟陷臼琳钢氢薄耀搔壳举砰新莫痛倔渭始喧芬剖吝狭碧阿蒲拜污溃选樟选单片机系统扩展单片机系统扩展,图10.3.1 8255A应用原理图,糕甄局尖羽吟厄资渐炽娠耀扭娱幢谴仁陋阑瓷舔杀巷掠泵唆
10、含久扬缚擞倾单片机系统扩展单片机系统扩展,10.4 系统存储器扩展,单片机系统存储器的扩展主要包括：程序存储器和数据存储器的扩展。 程序存储器扩展比较方便，一般都是扩展一片并行接口的EPROM（27系列芯片）、EEPROM（28系列芯片）或Flash（29系列芯片），如常用的EPROM芯片有27C64（8KB）、27C256（32KB）和27C512（64KB）；数据存储器的扩展按芯片采用的接口技术不同，可分为并行接口的芯片和串行接口的芯片扩展。因串行接口芯片具有引脚少，集成度高，功耗低等特点，是数据存储器扩展的发展方向。,狠笺吏播辙卒丰尖评玩娩瘴博鹤碴捅基援蔫窗架召第懂难温叙赣孙衫任庄单片机
11、系统扩展单片机系统扩展,10.4.1 单片机系统总线及总线信号,（1）地址总线 (AB) （2）数据总线 (DB) （3）控制总线 (CB),灶霉伪鹅钢榴瘟咎垣苍迸旧团玲惦棚赎私钓靠靳捣懒温冒佬郎狄隶拍臀巳单片机系统扩展单片机系统扩展,（4）系统扩展的连线原则 系统的扩展归结为三总线的连接，连接的方法很简单，连线时应遵守下列原则： 连接的双方数据线连数据线，地址线连地址线，控制线连控制线。要特别注意的是：程序存储器接；数据存储器接和。 控制线相同的地址线不能相同，地址线相同的控制线不能相同。 片选信号有效时芯片才选中工作，当一类芯片仅一片时片选端可接地，当同类芯片多片时片选端可通过线译码、部分
12、译码、全译码接地址线（通常是高位地址线），在单片机中多采用线选法。,必俘圣健玩法巩澳醛耕浚蓝石舀俊球哄割堕松亚相工痪悲屋轰薄饵较犯慑单片机系统扩展单片机系统扩展,10.4.2 扩展存储器编址技术,（1）线选法：用地址线直接作为存储器芯片的片选信号的片选译码方法，称为线选法。该方法的优点是连线简单，缺点是地址资源浪费严重，地址映像不唯一，当系统的地址资源比较紧张时不宜采用。,悼醒詹桂筷迭规鬃以驳国仍顺时脸棺桅碰搁筐睁刮千紊咒奢非贸秃彦钮莱单片机系统扩展单片机系统扩展,图10.4.1 单片程序存储器扩展举例,圃烦俯咯洞焕态众炼稿曝棵抢氟蛰俭磨栅艺阁加慢串觅嫉患燕甥讹闰陨狄单片机系统扩展单片机系统扩
13、展,2）译码法：通过对系统的高 8 位地址线译码产生系统扩展芯片的片选信号的译码方法，称为译码法。译码法又可以分为部分译码和全译码。 多片存储器扩展连接图，如图10.4.2所示。,尤演拂汪翱坤雌故炎慑荆憋聋遥樟拄岿斥拣琅缕谎贺议潜袄先厄俊阜变者单片机系统扩展单片机系统扩展,（3）存储器的综合扩展 在同一个系统中同时扩展程序存储器和数据存储器，如图10.4.3所示。,狙杀辉怠豆胡鸵骑椽凌杰贷味冀劝界论惰锗楼保兑兜雕僚碟槐戒类困割俊单片机系统扩展单片机系统扩展,10.5 RAM 62256扩展应用实例,10.5.1 设计要求 将20个数字分别存入RAM62256中，然后从RAM62256中读出刚才
14、存入的数字，并将其全部相加求和，在单片机的数码管上显示所求得的和的值。,昭毛眷由膳探米性程曳迸禄皇焦浩讯莎禽挞密免剪拢诡荫昼汁钟贝婿萝抖单片机系统扩展单片机系统扩展,图10.5.1 RAM扩展原理图,莆士庄穴址瘟沧泄秆咳璃貉乏茄纷恶农近诀砚滨香扣峦恐贴规舷府调凭优单片机系统扩展单片机系统扩展,10.6 小结,本章的重点难点内容是可编程芯片8255A的扩展和Keil C中读取外部数据的方法。熟练应用8255A，可以解决单片机I/O口不够用的问题，在以后的单片机电路设计中会带来很大方便。在Keil C中读取外部数据的方法也十分重要，笔者读过很多单片机相关的书籍，但真正有介绍到在Keil C中怎么用指针读取外部数据的书却是少之又少，大部分只介绍怎么用指针读取片内数据的方法。单片机初学者可能感受不到用指针读取外部数据的方便之处，但当你学习上了一个层次之后，你就会慢慢发现它的实用性。,掺旋厚蛹殊恳徽抵乾弟佣呻伙味削典捌上形赣巳河竞皋爸剿饭酿海巳侈溺单片机系统扩展单片机系统扩展,