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1、单片机系统扩展单片机系统扩展10.1 系统扩展概述v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ROM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）。10.2 8255A可编程接口芯片v8255A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
2、存器A、B、C对应的3个端口寄存器PA、PB、PC；读/写信号控制线各一根；还有复位信号、片选信号、电源等引脚。v8255A的外形封装如图10.2.1所示。v1、8255A的内部结构的内部结构vPA,PB,PC口均为8位数据口，可做输入输出，但结构上略有差别。vA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成（无输入数据锁存器，故B口不能在模式2下工作）。vA、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v数据总线缓冲器：实现8255与单片机的数据传送v读写控制逻辑：接收C
3、PU送来的读写控制信号和选口信号，控制对8255的读写2、8255的引脚v8255有40个引脚v1、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v2、控制总线6条vRESET：复位v*CS：片选v*RD，*WR：读写控制信号vA1，A0：地址线，用于选择PA，PB，PC口和控制字寄存器v3、并行I/O口v PA7PA0：双向I/O，传输I/O数据，可设定为输入或输出方式v PB7PB0：v PC7PC0：双向数据/控制总线，用于传输I/O数据或控制/状态信息v4、电源线v VCC +5V GND3、8255A的工作方式选择的工作方式选择v8255A有3种工作方式：方式
4、0，方式1和方式2。v方式方式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。v方式方式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
5、口，称A组。PC口的低4位服务于B口，称B组。v方式方式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。4、8255A控制字控制字v8255A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。v（1）方式控制字）方式控制字v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A组B组D7D6D5D4D3D2D1D0方式标示位1方式选择A口C口
6、高4位方式选择B口C口低4位00：方式001：方式11X：方式20：输出1：输入0：输出1：输入0：方式01：方式10：输出1：输入0：输出1：输入v（2）C口置位口置位/复位控制字复位控制字v该控制字可以使该控制字可以使C口的各位单独置位或复位，口的各位单独置位或复位，以实现某些控制功能。以实现某些控制功能。0XXXD3D2D1D0标志位0000：PC0 001：PC1010：PC2 011：PC3100：PC4 101：PC5110：PC6 111：PC70：复位1：置位5、8255A的初始化编程的初始化编程v8255A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
7、制字。8255A的各种方式都要由控制字来设定，这个设置过程称为“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 10.3 8255A应用实例应用实例 v10.3.1 设计要求v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。v图图10.3.1 8255A应用原理图应用原理图10.4 系统存储器扩展v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。v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）
8、、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。10.4.1 单片机系统总线及总线信号单片机系统总线及总线信号 v（1）地址总线）地址总线(AB)v（2）数据总线）数据总线(DB)v（3）控制总线）控制总线(CB)v（4）系统扩展的连线原则）系统扩展的连线原则v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
9、则：v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。v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。v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。10.4.2 扩展存储器编址技术v（1）线选法：）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。v图图10.4.1 单片程序存储器扩展举
10、例单片程序存储器扩展举例 v2）译码法：）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。v多片存储器扩展连接图，如图10.4.2所示。v（3）存储器的综合扩展）存储器的综合扩展 v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。10.5 RAM 62256扩展应用实例v10.5.1 设计要求v将20个数字分别存入RAM62256中，然后从RAM62256中读出刚才存入的数字，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。v图图10.5.1 RAM扩展原理图扩展原理图10.6 小结v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。