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大连理工大学 电信学院 陈育斌 单片机系统扩展及应用 本章内容： 系统扩展的三种方式： 最小系统； 总线扩展系统； 串行口扩展系统。 总线扩展系统中的 MOVX 指令分析； 常用的外围模块与单片机的接口及编程。 本 章 目 录 4.1 单片机的系统扩展 4.1.1 外部程序存储器ROM的扩展 4.1.2 数据存储器RAM的扩展 4.1.3 使用串行口扩展I/O端口 4.2 专用并行输入、输出接口芯片的扩展电路 4.3 MCS-51与D/A转换器的接口 4.4 MCS-51与A/D转换器的接口 4.5 动态数码显示及键盘扫描电路 4.6 单片机的监控电路 ---- 看门狗电路 4.1 单片机的系统扩展 单片机与外围器件进行连接以实现特定的功能，我们将此称之为系统扩展； 从硬件的角度可将扩展分为： 最小系统； 三总线结构的总线扩展系统； 串行口扩展系统。 不同的扩展方式具有不同的特点和适用场合。 （一）最小系统 外围器件直接与单片机的I/O端口连接，实现数据交换。 特点： 硬件连接简单。适用于外部器件较少的场合。 软件编程时，数据信息使用与端口相关的MOV指令即可实现交换；控制信号可使用相关的“位操作”指令实现。 由8个按键、8个LED灯构成的最小I/O系统 系统功能：将P1口的8个按键值输入后经P0口输出； 指令如下： MOV P1,#0FFH MOV A ,P1 MOV P0 ,A 【分析】第1条指令的作用。 思考题：设计一个4路抢答器并编程 设 计 要 求 原始状态LED0～LED3熄灭； 当K0～K3有按键操作时，对应位置的LED点亮并延时一段时间； 当K4按下时LED熄灭，程序回到原始状态； 采用中断方式编程。 ORG 0000H LJMP 0100H ORG 0003H LJMP INT_0 ORG 0100H ;主程序 START: SETB EX0 ;开int0中断 SETB EA LOOP1: MOV P0，#0FFH ;熄灭P0口灯 LOOP2: MOV P1，#0FFH ;为输入做准备 SJMP $ ;等待抢答 INT_0: MOV A,P1 MOV P0,A ;输出抢答号（灯） JB P1.4,$ ;主持人控制否？ MOV P0，#0FFH ;主持人按键时熄灭P0口灯 RETI ;返回主程序 最小系统的特点和应用场合 最小系统常用于功能比较简单的设计。如电子抢答器、循环彩灯显示器等。电路结构简单； 使用ADC、DAC等少数几个外围芯片时也可以采用这种方式： 使用一个端口与ADC的数据口连接，使用MOV指令读取数据； 使用另一个口的某些线与ADC的控制信号连接，对ADC进行启动、查询状态和读取数据的控制操作。这里使用的是位操作（SETB、CLR或位测试指令）。 这种方法必须熟悉ADC的工作时序，并使用位操作来模拟控制时序。 （二）总线结构的扩展系统 当系统采用 RAM、ROM 、ADC、DAC等多个并行数据总线接口的外围器件时，为了减少引线、简化控制而采用的一种扩展方法； 实际上是沿用了微型计算机系统的扩展方式，即三总线结构； 外8K RAM扩展系统 总线扩展系统的特点和应用场合 51单片机总线扩展系统其结构和工作方式具有如下特征： 单片机的P0口作外存的低8位地址和数据的“复用总线”； 单片机的P2口作外存的高8位地址总线； 单片机的P3.6、P3.7作外部RAM的读/写控制线并直接与其/WR、 /RD端相连接，psen引脚与外ROM使能端连接； RAM、ROM、ADC、DAC、8155、8279等专用芯片其数据线、地址线和片选控制线都与对应的总线连接。每一个器件都有自己的地址，除ROM外都通过MOVX指令进行读/写操作； 使用MOVX A,@DPTR指令访问外部时，指令将DPTR中的外部地址通过P0、P2 口输出，并自动的产生/RD或/WR信号，实现对外的数据访问操作，避免使用软件去模拟器件的工作时序； 使用MOVC指令访问外ROM （EA=0时），指令将PC中的程序地址通过P0、P2口送出，并自动产生/PSEN信号选通外ROM ，实现外部程序、指令的读取。 这类芯片都采用标准的8位并行数据总线结构、标准的读写控制方式，数据口皆为三态结构。它们都具有自己的物理地址。这种结构设计使系统具有很好的扩展能力。 （三）串行口扩展系统 采用具有串行接口的专用外围芯片与单片机进行连接。此类芯片具有引脚少、封装简单、成本低廉等突出的优点，已成为接口器件的主流产品。 采用串行接口的芯片有：RAM、E2PROM、ADC、DAC、LCD驱动器、温度传感器、日历芯片等等； 目前流行的串行接口标准