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第 7章 并行扩展技术
（课时,10学时）
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教学目的
了解数据总线、地址总线和控制总线的构成。
掌握片外扩展程序存储器和数据存储器的方法。
掌握扩展 I/O的方法和可编程芯片 8255及 8155的应用。
学习重点和难点
控制总线的构成方法和扩展存储单元地址的分析方法。
8255A与 8155的应用。
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第 7章 并行扩展技术
7.1 并行扩展概述
7.2 程序存储器扩展
7.3 数据存储器扩展
7.4 简单并行 I/O接口扩展
7.5 8255可编程并行接口扩展
7.6 8155可编程并行接口扩展
本章小结
习题
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7.1 并行扩展概述
7.1.1 总线
7.1.2 扩展总线的实现
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7.1.1 总线
总线 是单片机应用系统中，各部件之间传输信息的通路，为 CPU和其他部件之间提供数据、地址以及控制信息。
按总线所在位置可分,内部总线 和 外部总线,前者是指 CPU系统内部各部件之间的通路，后者指 CPU
系统和其外围单元之间的通路，通常所说总线是指外部总线。
按通路上传输的信息可分,数据总线 (DB,Data
Bus),地址总线 (AB,Address Bus)和 控制总线 (CB，
Control Bus)。
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7.1.1 总线
1,数据总线
数据总线 (DB)用于单片机与存储器之间或单片机与 I/O端口之间传输数据。
数据总线的位数 与单片机处理数据的字长一致，如 8051单片机是 8位字长，数据总线的位数也是 8位。
从结构上来说 数据总线是双向的,即数据既可以从单片机送到 I/O端口，也可以从 I/O端口送到单片机。
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7.1.1 总线
2,地址总线
地址总线 AB用于传送单片机送出的地址信号，以便进行存储单元和 I/O端口的选择。
地址总线的位数 决定了单片机可扩展存储容量的大小。如
8051单片机地址总线为 16位，其最大可扩展存储容量为
216=64K字节。
地址总线是单向的,因地址信息总是由 CPU发出的。
3,控制总线
控制总线用来传输控制信号，其中包括 CPU送往外围单元的控制信号，如 读信号,写信号 和 中断响应信号 等；还包括外围单元发给送给 CPU的信号，如 时钟信号,中断请求信号 以及 准备就绪信号 等。
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7.1.1 总线
P 2,0 ～ P 2,7
A L E
P 0,0 ～ P 0,7
8051
P S E N
RD
WR
地址锁存器数据总线地址 总线控制 总线
A 8~A 15
A 0~A 7
D 0~D 7
单片机的三总线结构
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7.1.2 扩展总线的实现
1,并行扩展总线组成
80C51系列总线型单片机中，由 P0口做地址 /数据复用口；
P2口做地址线的高八位； P3口的 RD,WR加上控制线 EA、
ALE,PSEN等组成控制总线。
(1) 地址总线 A0～ A15
地址总线的 高 8位是由 P2口提供 的,低 8位是由 P0口提供 的。
在访问外部存储器时，由地址锁存信号 ALE的下降沿把 P0
口的低 8位以及 P2口的高 8位锁存至地址锁存器中，从而构成系统的 16位地址总线。
实际应用系统中,高位地址线并不固定为 8位,需要用几位就从 P2口中引出几条口线。
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7.1.2 扩展总线的实现
(2) 数据总线 D0～ D7
数据总线是由 P0口提供的，因为 P0口线既用作地址线，又用作数据线 (分时使用 )，因此，需要加一个 8位锁存器。
在实际应用时，先把低 8位地址送锁存器暂存，然后再由地址锁存器给系统提供低 8位地址，而把 P0口线作为数据线使用。
在读信号 RD与写信号 WR有效时,P0口上出现的为数据信息。
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7.1.2 扩展总线的实现
(3) 控制总线系统控制总线共 12根，既 P3口的第二功能再加上 RESET、
EA,ALE和 PSEN。实际应用中的常用控制信号如下。
使用 ALE作为 地址锁存的选通信号,以实现低 8位地址的锁存。
以 PSEN信号作为扩展 程序存储器的读选通信号 。
以 EA信号作为内、外 程序存储器的选择信号 。
以 RD和 WR作为扩展 数据存储器和 I/O端口的读、写选通信号 。执行 MOVX指令时，这两个信号分别自动有效。
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7.1.2 扩展总线的实现
2,总线扩展的特性
(1) 三态输出总线在无数据传送时呈高阻态，可同时扩展多个并行接口器件，因此存在寻址问题。单片机通过控制信号来选通芯片，然后实现一对一的通信。
(2) 时序交互单片机并行扩展总线有严格的时序要求，该时序由单片机的时钟系统控制，严格按照 CPU的时序进行数据传输。
(3) 总线协议的 CPU控制通过并行总线接口的数据传输，不需要握手信号，双方都严格按照 CPU的时序协议进行，也不需要指令的协调管理。
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7.1.2 扩展总线的实现
并行总线扩展的主要问题是总线连接电路设计、器件的选择以及器件内部的寻址等。
并行总线扩展时，其所有的外围扩展设备的并行总线引脚都连到相同的数据总线 (DB)、地址总线 (AB)以及公共的控制总线 RD,WR上。其中 数据总线为三态口，在不传送数据时为高阻态 。总线分时对不同的外设进行数据传送。
总线连接方式的重点在于外围设备片选信号的产生。该信号主要由以下两种方法产生。
线选法,用所需的低位地址线进行片外存储单元 I/O端口寻址，余下的高位地址线输出各芯片的片选信号，当芯片对应的片选地址线输出有效电平时，该芯片选通操作。
译码法,该方法需要用到译码器。采用译码法时，仍由低位地址线作片外寻址，而高位地址线用于译码器的输入，
译码器的输出信号作各芯片的选通信号。
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7.2 程序存储器扩展
7.2.1 常用程序存储器芯片
7.2.2 程序存储器扩展实例
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7.2.1 常用程序存储器芯片
单片机外部扩展常用程序存储器芯片为 EPROM，其掉电后信息不会丢失，且只有在紫外线的照射下，存储器的单元信息才可擦除。
用作扩展的 EPROM主要是 27系列,如 2716,2732,2764、
27128,27256等，其中高位数字 27表示该芯片是 EPROM，
低位数字表明存储容量，如 2716表示 16K个存储位，亦即字节容量为 2K的 EPROM。
常用的还有 EEPROM,即 28系列,如 2816/2817,2864等，
型号含义同上。
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7.2.1 常用程序存储器芯片
常用 EPROM芯片管脚和封装如下图所示。 EPROM除 2716外均为 28线双列直插式封装，各引脚定义如下。
A0～ Ai：地址输入线,i=12～ 15。
D0～ Di：三态数据总线，读或编程校验时为数据输出线，
编程时为数据输入线。其余时间呈高阻状态。
PGM：编程脉冲输入线。
OE：读出选通线，低电平有效。
CE：片选线，低电平有效。
VPP：编程电源线，其值因芯片及制作厂商而异。
VCC：电源线，接 +5V电源。
GND：接地。
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7.2.1 常用程序存储器芯片
EPROM的操作方式主要有以下几种。
编程方式,把程序代码 (目标文件 )固化到 EPROM中。
编程校验方式,读出 EPROM中的内容，校验编程操作的正确性。
读出方式,CPU从 EPROM中读出代码。
维持方式,数据端呈高阻态。
编程禁止方式,用于多片 EPROM并行编程。
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2764和 27128的操作方式
27256的操作方式
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注,X 代表任意状态。
* 代表 VPP的大小与型号和编程方式有关。
* * 代表 VCC的大小与型号和编程方式有关。
27512 的操作方式
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7.2.2 程序存储器扩展实例
【 例 1】 8051扩展一片 2764 EPROM(8KB)。
解,P2口的 P2.0～ P2.4与 EPROM的高 5位地址线及片选 CE连接；
P0口经地址锁存器输出的地址线与 EPROM的低 8位地址线相连，同时 P0口又与 EPROM的数据线相连；单片机 ALE连接锁存器的锁存控制端； PSEN接 EPROM的输出允许 OE； 8051的内、外存储器选择端 EA接地。
扩展单片 EPROM，其片选 CE直接接地即可。只要系统执行读外部程序存储器的指令，该 EPROM就处于选通操作。 P2
口的 P2.5～ P2.7未用，所以它们的状态与 2764的寻址无关；
P2.5～ P2.7有八种状态,2764的寻址范围对应有八个映像区。
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7.2.2 程序存储器扩展实例
A L E
P 0,0 ～ P 0,7
8051
P 2,0 ～ P 2,4
EA
P S E N
CE
A0 ～ A7
2764
D0 ～ D7
A8 ～ A1 2
OE
G
74 L S37 3
P 2,7 P 2,6 P 2,5 地址范围
0 0 0 00 00 H ~1 FF FH
0 0 1 20 00 H ~3 FF FH
0 1 0 40 00 H ~5 FF FH
0 1 1 60 00 H ~7 FF FH
1 0 0 80 00 H ~9 FF FH
1 0 1 A 00 0H ~B FF FH
1 1 0 C 00 0H ~D FF FH
1 1 1 E00 0H ~FFFF H
单片机与外部 ROM的连接
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7.3 数据存储器扩展
7.3.1 常用数据存储器芯片
7.3.2 数据存储器扩展实例
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7.3.1 常用数据存储器芯片
数据存储器用于存储现场采集的原始数据、运算结果等。
外部数据存储器应能随机读 /写，通常由半导体静态随机读 /
写存储器 RAM组成。 EEPROM芯片有时也会用作外部数据存储器。
静态 RAM主要有 读出,写入,维持 三种工作方式。
常用的静态 RAM(SRAM)电路有 61系列 的 6116以及 62系列的
6264,62128,62256等。
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7.3.1 常用数据存储器芯片各引脚定义如下,
A0～ Ai：地址输入线,i=10(6116),12(6264)，
13(62128),14(62256)。
D0～ Di：双向三态数据线 (6116为 I/O0～ I/O7)。
CE：片选信号输入端，低电平有效。 6264的 26脚 (CS1)为高电平，且 CE为低电平时才选中该片。
OE：读选通信号输入端，低电平有效。
WE：写允许信号输入端，低电平有效。
VCC：工作电源，接 +5V电压。
GND：接地。
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6116的引脚与封装
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62系列 SRAM引脚与封装
OE OE OE
WE WE WE
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7.3.1 常用数据存储器芯片注,X代表任意状态。
*代表对于 CMOS静态 RAM电路,CE为高电平时，电路处于降耗状态。此时 VCC可降至 3V左右，内部所存数据也不会丢失。
6116/6264/62128/62258的操作方式
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7.3.2 数据存储器扩展实例
【 例 3】 8051扩展三片 6116静态 RAM(6KB)。
解：扩展静态 RAM与扩展 ROM相似，只是控制信号有所不同，
如下图所示为 8051用线选法扩展 2KB静态 RAM6116的连线图。
单片机的 RD接 EPROM的输出允许 OE； WR接 EPROM的写允许 WE。
P2口的 P2.3,P2.4未用，所以它们的状态与 2764的寻址无关；假设无关位 P2.3和 P2.4为 0，则 1号片的地址为
C000H～ C7FFH,2号片的地址为 A000H～ A7FFH,3号片的地址为 6000H～ 67FFH。
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8051扩展 6KB RAM
P 2,7
P 2,6
P 2,5
A L E
P 0,0 ～ P 0,7
8051
P 2,0 ～ P 2,2
RD
WR
CE
A0 ～ A7
6 1 1 6
1#
D0 ～ D7
A8 ～ A1 0
OE WE
G
7 4 L S3 7 3
CE
A0 ～ A7
6 1 1 6
2#
D0 ～ D7
A8 ～ A1 0
OE WE
CE
A0 ～ A7
6 1 1 6
3#
D0 ～ D7
A8 ～ A1 0
OE WE
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7.3.2 数据存储器扩展实例
【 例 4】 8051同时扩展一片 62256 RAM和一片 27256 ROM。
解：用线选法同时扩展一片 62256 RAM和一片 27256 ROM，逻辑电路图如下图所示。
32KB EPROM的地址为 0000H～ 7FFFH，
32KB RAM的地址也为 0000H～ 7FFFH；
虽然片选信号同为 P2.7，两者的地址相同，但不会发生地址冲突；因为外部 RAM的读写控制信号为 RD和 WR，它们由
MOVX指令产生，而外部 ROM的读控制信号在 CPU向外部
ROM取指令时才产生，也就是说外部 RAM的读写控制信号与外部 ROM的读控制信号不会同时产生。
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8051扩展 ROM与 RAM的逻辑电路图
P 2,7
A L E
P 0,0 ～ P 0,7
8051
P 2,0 ～ P 2,6
WR
RD
P S E N
CE
A0 ～ A7
62256
D0 ～ D7
A8 ～ A1 4
WE OE
G
7 4 L S3 7 3
CE
A0 ～ A7
27256
D0 ～ D7
A8 ～ A1 4
OE
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7.4 简单并行 I/O接口扩展
7.4.1 简单 I/O接口扩展常用芯片
7.4.2 简单并行 I/O接口扩展实例
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7.4.1 简单 I/O接口扩展常用芯片
简单 I/O接口扩展所用芯片为 74系列的 TTL电路,CMOS电路 也可作为 MCS-51的扩展 I/O接口。这些芯片结构简单，
配置灵活方便，比较容易扩展，使系统降低了成本、缩小了体积，因此在单片机应用系统中经常被采用。
常用芯片有 74LS244(八缓冲器 /线驱动器 /线接收器 )、
74LS245(八双向总线收发器 ),74LS273(八 D触发器 )、
74LS373(八 D锁存器 ),74LS377(带使能的八 D触发器 )等。
74LS244是八缓冲器 /线驱动器 /线接收器，内部有 两组 4位三态缓冲器,具有数据缓冲隔离和驱动作用，其输入阻抗较高，输出阻抗低，常用于单向三态缓冲输出。
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7.4.1 简单 I/O接口扩展常用芯片
74LS244各引脚定义如下：
1A1～ 1A4：第 1组 4条输入线
1Y1～ 1Y4：第 1组 4条输出线
2A1～ 2A4：第 2组 4条输入线
2Y1～ 2Y4：第 2组 4条输出线
1G：第 1组三态门使能端，
低电平有效
2G：第 2组三态门使能端，
低电平有效
VCC：工作电源，接 +5V电压
GND：接地
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
7 4 L S 2 4 4
V
CC
2G
1Y
1
2A
4
1Y
2
2A
3
1Y
3
2A
3
1Y
4
2A
1
1 G
1A
1
2Y
4
1A
2
2Y
3
1A
3
2Y
2
1A
4
2Y
1
G ND
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7.4.1 简单 I/O接口扩展常用芯片
74LS273各引脚定义如下：
D0～ D7：输入线。
Q0～ Q7：输出线。
CLR：清除控制端，
低电平有效。
CLK：时钟输入端，
上升沿有效。
VCC：工作电源，
接 +5V电压。
GND：接地。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
7 4 L S 2 7 3
V
CC
Q
7
D
7
D
6
Q
6
Q
5
D
5
D
4
Q
4
CL K
CL R
Q
0
D
0
D
1
Q
1
Q
2
D
2
D
3
Q
3
G ND
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7.4.1 简单 I/O接口扩展常用芯片
74LS273的工作方式
74LS244的工作方式
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7.4.2 简单并行 I/O接口扩展实例
【 例 5】 用 74LS244作为扩展输入,74LS273作为扩展输出。
解,P0口作为双向数据总线，用 74LS244扩展 8位输入，输入八只控制开关的控制信号；用 74LS273扩展 8位输出，输出信号控制八只发光二极管。编写控制程序,可使八只发光二极管分别受各自对应的控制开关的控制。
只要 P2.7为 0，就选中 74LS244或 74LS273，其他位均为无关位，所以 74LS244和 74LS273的地址均为 7FFFH。
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简单 I/O口扩展电路
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ORG 0000H
0000H 01 50 AJMP MAIN
ORG 0050H
0050H 90 80 00 MAIN,MOV DPTR,#8000 ;置输入口地址
0053H E0 MOVX A,@DPTR ;读输入口数据
0054H 90 90 00 MOV DPTR,#9000H ;置输出口地址
0057H F0 MOVX @DPTR,A ;写输出口数据
0058H 80 F6 SJMP MAIN
END
参考程序：
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7.5 8255可编程并行接口扩展
7.5.1 8255A的结构
7.5.2 8255A的工作方式
7.5.3 8255A可编程并行接口扩展应用实例
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7.5.1 8255A的结构
8255A是一个 可编程并行接口芯片,它主要作为外围设备与微型计算机总线之间的 I/O接口。
8255A可以 通过软件来设置芯片的工作方式,因此用 8255A
连接外部设备时，通常不需要再附加外部电路，给使用带来很大的方便。
8255A有三个 8位可编程并行 I/O端口，从编程上可分成 2组，
每组 12个，有 3种工作模式。
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7.5.1 8255A的结构
8255A各引脚定义如下：
D7～ D0：双向数据线，用于传送数据和控制字。
PA7～ PA0,PB7～ PB0,PC7～ PC0：输入 /输出信号线，用于传送数据。
CS：片选信号，低电平有效。只有该引脚为低电平时，
8255A才与 CPU建立通信。
RD：芯片读出信号，低电平有效。当引脚为低电平时,CPU
可以从 8255A中读取输入数据。
WR：芯片写入信号，低电平有效。当引脚为低电平时,CPU
可以往 8255A中写入数据或控制字。
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7.5.1 8255A的结构
8255A各引脚定义如下：
A0,A1：端口选择信号，这两个引脚的输入和 RD,WR两个引脚的输入，一起控制 8255A内部三个数据端口及一个控制端口的选择。它们一般和地址总线的两个最低位 (A0,A1)相连。选择如下：
A1A0为 00时选中端口 A；为 01时选中端口 B；为 10时选中端口 C；为 11时选中命令字口。
RESET：复位，当该输入信号为高电平时，控制寄存器被清除，所有的端口 (A,B,C)都被设为输入状态。复位引脚上的高电平，使各个端口都置为输入模式 (也就是 24个引脚都被置为高阻态 )。
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8255A的引脚与封装
1 40
2 39
3 38
4 37
5 36
6 35
7 34
8 33
9 32
10 31
1 1 30
12 29
1 3 28
14 27
15 26
16 25
17 24
18 23
19 22
20 21
8255A
PA
3
PA
2
PA
1
PA
0
RD
CS
V s s
A
1
A
0
PC
7
PC
6
PC
5
PC
4
PC
0
PC
1
PC
2
PC
3
PB
0
PB
1
PB
2
PA
4
PA
5
PA
6
PA
7
WR
R ES ET
D
0
D
1
D
2
D
3
D
4
D
5
D
6
D
7
V
CC
PB
7
PB
6
PB
5
PB
4
PB
3
PB
2
D
0
~D
7
数据线
R ES ET 复位输入
CS
芯片使能
RD
读
WR
写
A
0
,A
1
端口地址
PA
7
~P A
0
端口 A
PB
7
~P B
0
端口 B
PC
7
~P C
0
端口 C
V
CC
电源
G N D 地
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8255A的内部结构
A 组端口 A
B 组端口 B
A 组端口 C
高 4 位
B 组端口 C
低 4 位
B 组控制
A
A 组控制
A
数据总线缓冲器读写控制逻辑电路
I/O
PB
7
~ P B
0
I/O
PC
3
~ P C
0
I/O
PC
7
~ P C
4
I/O
PA
7
~ P A
0
D
7
~D
0
CS
RD
WR
A
1
A
0
RESE T
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7.5.1 8255A的结构
8255A可编程接口的组成
数据总线缓冲器这是一个 双向三态的 8位数据缓冲器,8255A正是通过它和系统数据总线相连。该缓冲器根据 CPU的输入或输出指示来传递或接收数据。 CPU发给 8255A的控制字和状态字也是通过这个缓冲器传递的。
读 /写控制逻辑电路这部分电路 管理所有数据、控制信息、状态信息的内部及外部的传递 。它接收来自 CPU地址总线和控制总线的信号，
据此向控制部件提出请求。
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7.5.1 8255A的结构
8255A可编程接口组成
A组控制和 B组控制每个端口的 功能配置都是由系统软件来实现 的。实质上也就是 CPU给 8255A一个控制字。控制字中含有,工作方式,,
,按位置位,,,按位复位,等一些信息，依此来初始化
8255A的功能配置。每个控制块 (A组控制和 B组控制 )一方面接收来自读 /写控制逻辑电路的,请求,信号，一方面接收来自内部数据总线的,控制字,,并据此决定相连端口的合适工作方式。但 控制字寄存器 只能写，不能读。控制字可分为两类，一类为各端口的 方式选择控制字 ；一类为端口 C按 位置位 /复位的控制字 。
A组控制：控制端口 A和端口 C的高位 (PC7～ PC4)
B组控制：控制端口 B和端口 C的低位 (PC3～ PC0)
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7.5.1 8255A的结构
8255A可编程接口组成
端口 A,B,C
8255A有三个 8位数据端口 (A,B,C)。设计人员可以用软件使它们分别作为输入端口或输出端口。不过，这 3个端口有着各自的特点以增强 8255A的能动性和弹性。
端口 A：对应一个 8位数据输出的锁存器 /缓冲器和一个 8位数据输入的锁存器。
端口 B：对应一个 8位数据输入 \输出的锁存器 /缓冲器和一个 8位数据输入的缓冲器。
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7.5.1 8255A的结构
8255A可编程接口组成
端口 A,B,C
端口 C：对应一个 8位数据的输出锁存器 /缓存器和一个 8位数据的输入缓存 (对于输入没有锁存 )。该端口可以在 8255A
的不同工作方式下被分成 2个 4位端口，每个 4位端口都包括一个 4位的锁存，并为端口 A和端口 B提供控制信号输出和状态信号输入。
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7.5.1 8255A的结构
8255A可编程接口主要由以下几部分组成：
端口 A,B,C
端口 A,B的工作方式 可以分别定义，而 端口 C要依据 A,B
的工作方式来分成两部分 。所有的输出寄存器，包括状态锁存器 (Status Flip-Flops)，在任何模式转换时都会被复位。
各个工作方式可以相结合，因此对于所有的 I/O结构来说，
它们的功能都可以被裁剪。
例如,端口 B可以设置为方式 0，监视简单的开关结束，或者显示计算的结果，而端口 A可以在方式 1下工作，检测键盘的输入，或者检测一个靠基本中断工作的磁带播放机的播放。
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7.5.2 8255A的工作方式
8255A在三种基本的方式下工作：
方式 0：基本输入 /输出。
方式 1：选通的输入 /输出。
方式 2：双向传输。
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7.5.2 8255A的工作方式
1,方式 0(基本输入 /输出 )
这种工作方式是指三个数据端口提供简单的输入和输出功能。不需要,握手,信号，数据仅是简单地写进特定的端口，或从该端口读出。
方式 0的基本工作特点如下：
两个八位的端口和两个 4位的端口。
任何端口都可以输入或者输出。
输出被锁存。
输入不被锁存。
在该方式下，各端口的输入 /输出有 16种不同的组合。
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7.5.2 8255A的工作方式
2,方式 1(选通的输入 /输出 )
这种工作方式要依据选通信号或者,握手,信号来进行数据的传递。在该方式下，端口 A,B要利用端口 C来产生或接收
,握手,信号。
方式 1的基本工作特点如下：
端口 A,B都可单独在方式 1下作输入端口或输出端口，以支持各种选通的 I/O应用程序。
每组包括一个 8位的数据端口和一个 4位的控制 /数据端口。
4位的端口要为 8位的数据端口提供控制和状态信息。
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7.5.2 8255A的工作方式
2,方式 1(选通的输入 /输出 )
输入的控制信号功能如下：
STB(选通信号输入端 )：该引脚为低电平时，数据被送入输入锁存器。
IBF(输入缓冲器满信号 ),8255A的输出状态信号，高电平有效，表明输入缓冲器已满，即已有一个新数据写入缓存器。 IBF信号是由 STB信号使其置位的，而由读信号 RD的上升沿复位。
INTR(中断请求 )：当某个输入装置需要服务时，该信号为高电平，向
CPU提出中断请求。当 STB,IBF以及 INTE(中断允许标志 )均为高电平时，
INTR将被置为高电平；由读信号 RD的下降沿使其复位。这个程序使得输入设备仅通过选通信号就可向 CPU提出中断，要求其给予服务。
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7.5.2 8255A的工作方式
2,方式 1(选通的输入 /输出 )
输出控制信号功能如下：
OBF(输出缓存满信号 )：低电平有效，由 8255A送给外设。有效时表明
CPU已经向指定的端口输出了数据。由输入信号 WR的上升沿使 OBF置位，
由输入信号 ACK的有效信号使其复位。
ACK(外设响应输入 )：该输入信号的低电平通知 8255A端口 A或端口 B的数据已被接收，从本质上来说该信号是来自外围设备的响应信号，表明外围设备已经接收来自 CPU的数据。
INTR(中断请求 )：当一输出设备已接收来自 CPU的数据时，该信号为高电平，用来向 CPU提出中断请求。当 ACK,OBF以及 INTE均为高电平时，
该信号被置为高电平；写信号 WR的下降沿使其复位。
INTE A(A口中断允许标志 )由按位置位 /复位的 PC6控制； INTE B(B口中断允许标志 )由 PC2控制。
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7.5.2 8255A的工作方式
3,方式 2(选通的双向总线输入 /输出 )
这种工作方式方便了 8255A和外围设备或外围系统之间在一个 8位总线上的通信 (双向输入 \输出总线 )。,握手,信号用来维持适当的总线流动规则，使该方式与方式 1有相似的风格。中断产生机制和允许 /不允许机制也适用于方式。
方式 2的基本工作特点如下：
只适用于端口 A。
一个 8位的双向总线端口 (端口 A)和一个 5位的控制端口 (端口 C)。
输入和输出数据都被锁存。
端口 C的 5个数位为 8位的双向总线端口 A提供控制和状态信息。
双向输入 /输出总线的控制信号 ——INTR(中断请求 )，这是一个高电平有效的输出信号，是 8255A发给 CPU要求其写入或接收数据的中断请求。
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7.5.2 8255A的工作方式
3,方式 2(选通的双向总线输入 /输出 )
输出的控制信号功能如下：
OBF(输出缓冲满 )：该输出信号低电平有效，表明 CPU已往端口写入数据。
ACK(响应信号 )：该输入信号低电平有效，有效时使得端口
A的三态输出缓冲器输出数据，反之，输出缓冲器将处于高阻态。
INTE1(和 OBF相连的双稳态多谐振荡器的 INTE信号 )：由按位置位 /复位的 PC6控制。
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7.5.2 8255A的工作方式
3,方式 2(选通的双向总线输入 /输出 )
输入的控制信号功能如下：
STB(选通输入 )：该输入信号低电平有效，有效时将外设传来的数据输入锁存器。
IBF(输入缓存满 )：该输出信号高电平有效，表明数据已被输入锁存器。
INTE2(和 IBF相连的双稳态多谐振荡器的 INTE信号 )：由按位置位 /复位的 PC4控制。
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7.5.2 8255A的工作方式
4,端口 C按位置位 /复位的特点
端口 C的任一位都可由一个输出指令置位或者复位 。这个特点也减少了基于控制的应用软件中的软件请求。当端口 C用来为端口 A,B提供状态 /控制信号时,C的每一位都可由按位置位 /复位操作来置位或复位，看起来就像是数据输出端口。
8255A工作在方式 1或方式 2下时，控制信号也就是 8255A发给 CPU的中断请求。中断请求信号一般是由端口 C发出的，
由相连的 INTE(中断允许 ) 双稳态多谐振荡器用端口 C的按位置位 /复位功能来禁止或允许。这种方式允许编程人员控制特定的 I/O设备向 CPU发出的中断信号，同时不会影响中断体系中的其他设备。
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7.5.2 8255A的工作方式
5,方式控制字方式选择控制字的格式如下：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
D7,1。
D6D5：端口 A工作方式选择。 00代表方式 0； 01代表方式 1；
1x代表方式 2。
D4：端口 A的输入 /输出选择。 1代表输入； 0代表输出。
D3,PC7～ PC4的输入 /输出选择。 1代表输入； 0代表输出。
D2：端口 B工作方式选择。 0代表方式 0； 1代表方式 1。
D1：端口 B的输入 /输出选择。 1代表输入； 0代表输出。
D0,PC3～ PC0的输入 /输出选择。 1代表输入； 0代表输出。
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7.5.2 8255A的工作方式
5,方式控制字端口 C按位置位 /复位的控制字的格式如下：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
D7,0。
D6D5D4：无关。
D3D2D1：端口 C的位选择：
000代表 PC0； 001代表 PC1； 010代表 PC2； 011代表 PC3。
100代表 PC4； 101代表 PC5； 110代表 PC6； 111代表 PC7。
D0,1代表置 1； 0代表置 0。
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7.5.3 8255A可编程并行接口扩展应用实例
【 例 6】 用 8255的 PA,PB,PC口分别作为输入口接八只控制开关，或作为输出口接八只发光二极管，编写控制程序，
使八只发光二极管分别受各自对应的控制开关的控制。
解：假设：端口 A地址为 FF28H，端口 B地址为 FF29H，端口 C地址为 FF2AH，控制端口地址为 FF2BH。 PA口作为输入口接八只控制开关,PB口作为输出口接八只发光二极管。
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7.5.3 8255A可编程并行接口扩展应用实例地址 机器码 程序 注释
ORG 0000H
0000H 41 50 AJMP MAIN
ORG 0250H
0250H 90 FF 2B MAIN,MOV DPTR,#0FF2BH
0253H 74 90 MOV A,#90H ;A口输入,B口输出
0255H F0 MOVX @DPTR,A ;写控制字数据
0256H 90 FF 28 LOOP,MOV DPTR,#0FF28H
0259H EO MOVX A,@DPTR ;读输入口数据
025AH 90 FF 29 MOV DPTR,#0FF29H
025DH F0 MOVX @DPTR,A ;写输出口数据
025EH 80 F6 SJMP LOOP
END ;程序结束参考程序：
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7.5.3 8255A可编程并行接口扩展应用实例
【 例 7】 用 8255控制打印机，打印机与 8051采用查询方式交换数据。
解：下图是 8255A作为打印机接口与 8051相连的电路图。其工作方式为 0，片选信号为 P0.7，端口 A作数据输出通道，端口 B不用,PC7与打印机的状态信号 BUSY相连,PC0与打印机的选通信号 STB。打印机与 8051采用查询方式交换数据。当
BUSY为 0，在 STB负跳变时，数据被输入。
按照接口电路可知 (无关的位全设为 1)，端口 A地址为 7CH，
端口 B地址为 7DH，端口 C地址为 7EH，控制端口地址为 7FH。
方式选择字 (无关的位全设为 0)为 88H。要打印的数据开始地址为 30H；要打印的数据个数设为 50。
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8051通过 8255A与打印机电路图
RD
WR
R E S E T
8051
A L E
P 0,7 ～ P 0,0
EA
RD
WR PA
7
～ PA
0
R E S E T
8255A
CS
PC
7
A
1
A
0
PC
0
D
7
～ D
0
74L S 373
G
Q
7
D
7
Q
1
D
0
Q
0
E
DB
7
～ DB
0
微型打印机
B U S Y
S T B
…
…
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START,MOV R5,#32H ; 要打印的数据个数放在 R5中
MOV R6,#30H ; R6指向数据开始地址
MOV R0,#7FH ; 方式选择控制字地址
MOV A,#88H ; 使端口 A工作于方式 0,且为输出 C的高位为输入,低位为输出
MOVX @ R0,A
MOV R0,#7FH
MOV A,#71H ; 用按位置位 /复位的方法,使 PC0为 1,即使 STB为高电平
MOVX @ R0,A
LP,MOV R0,#7EH ; 读端口 C的值
MOVX A,@R0
ANL A,#80H ; 求与,查看 PC7,即状态信号 BUSY的值
JNZ LP ; 若不为 0,说明打印机现在处于忙状态,跳转继续读端口 C
的值
MOVX A,@R6 ; 若不忙,将要打印的字符送往端口 A
MOV R0,#7CH
MOVX @R0,A
MOV R0,#7FH
MOV A,#70H ; 同上,使 STB变为低电平
MOVX @ R0,A
INC R6 ; 指向下一个要打印的数据
MOV R0,#7FH ; 再使 STB为 1
MOV A,#71H
MOVX @ R0,A
DJNZ R5,LP ; 将要打印的个数减 1,并判断是否打印完,否则跳转
END
参考程序：
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7.6 8155可编程并行接口扩展
7.6.1 8155的结构
7.6.2 8155的工作方式
7.6.3 8155可编程并行接口扩展应用实例
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7.6.1 8155的结构
8155是一种 多功能可编程外围扩展接口芯片,它也有三个可编程 I/O端口 (端口 A,B,C)。
与 8255A的区别 在于 PC口是 6位，同时还有一个可编程 14位定时器 /计数器和 256字节的 RAM，能方便地进行 I/O扩展和
RAM扩展。
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7.6.1 8155的结构
8155各引脚定义如下：
AD0～ AD7,三态地址 /数据复用线。因 8155片内有地址锁存器，该组引脚直接与单片机的 P0口相连。
PA0～ PA7,PB0～ PB7：端口 A和端口 B用于传送数据。
PC0～ PC5：端口 C既可用于传送数据，也可用作端口 A和端口 B的控制信号线。
RESET：复位输入信号，高电平有效。
CE：片选信号，低电平有效。
RD：读选通信号，低电平有效。
WR：写选通信号，低电平有效。
IO/M,RAM及 I/O选择。在片选信号有效的情况下，该信号为高电平，
表明单片机选择的是 8155的 I/O读写；为低电平，表明单片机选择的是
8155的 RAM读写。
ALE：地址锁存信号。 8155片内有地址锁存器，该信号的下降沿将
AD0～ AD7上的地址信息以及 CE,IO/M的状态锁存在 8155的内部寄存器内。
TIMERIN：定时 /计数器的输入端
TIMEROUT：定时 /计数器的输出端
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7.6.1 8155的结构
1 4 0
2 3 9
3 3 8
4 3 7
5 3 6
6 3 5
7 3 4
8 3 3
9 3 2
1 0 3 1
1 1 3 0
1 2 2 9
1 3 2 8
1 4 2 7
1 5 2 6
1 6 2 5
1 7 2 4
1 8 2 3
1 9 2 2
2 0 2 1
8155
PC
3
PC
4
T IMER IN
RESE T
PC
5
T IMER OU T
IO /M
CE
RD
WR
A L E
AD
0
AD
1
AD
2
AD
3
AD
4
AD
5
AD
6
AD
7
V
SS
PC
0
V
CC
PC
2
PC
1
PC
0
PB
7
PB
6
PB
5
PB
4
PB
3
PB
2
PB
1
PB
0
PA
7
PA
6
PA
5
PA
4
PA
3
PA
2
PA
1
PA
0
8155的引脚与封装 8155内部结构
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7.6.1 8155的结构
8155内部的 I/O口,RAM、定时器和命令 /状态寄存器的地址分配
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 选中寄存器
× × × × × 0 0 0 命令 /状态寄存器
× × × × × 0 0 1 PA口
× × × × × 0 1 0 PB口
× × × × × 0 1 1 PC口
× × × × × 1 0 0 定时器高 8位
× × × × × 1 0 1 定时器低 8位
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7.6.2 8155的工作方式
1,8155作片外 RAM(256B)
在片选信号 CE有效的情况下,IO/M信号为高电平,8155作片外 RAM使用。
地址的高 8位由片选信号确定，地址的低 8位为 00H～ FFH。
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7.6.2 8155的工作方式
2,8155作 I/O口
8155有两种工作方式：基本 I/O和选通 I/O。
当 8155的 PA口,PB口,PC口工作在 基本 I/O方式 下，可用于无条件 I/O
操作。基本输入时执行,MOVX A，＠ DPTR”类指令，基本输出时执行
,MOVX ＠ DPTR,A”类指令。
当 8155的 PA口工作在 选通 I/O方式 下时,PC口低三位作 PA口联络线，其余位作 I/O线,PB口定义为基本 I/O； PA口和 PB口也可同时定义为选通
I/O，此时 PC作 PA口,PB口联络线。
在 8155操作前，须由 CPU向 命令寄存器 送命令字，设定其工作方式,命令字只能写入不能读出 。
8155内部还有一个 状态寄存器,可以锁存 8155 I/O口和定时器的当前状态，供 CPU查询，状态寄存器和命令寄存器 共用一个地址,只能读出不能写入 。因此可以认为 8155的 00H口是命令 /状态口,CPU往 00H
写入的是命令字，而从中读出的是状态字。
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7.6.2 8155的工作方式
2,8155作 I/O口
8155命令寄存器格式如下表所示。
各位功能说明如下：
TM2 TM1：
00 代表空操作。
01 代表停止计时。
10 代表时间到则停止计时。
11 代表置入定时器方式控制字和计数初值后，立即启动计时。若正在计时，溢出后按新的定时器方式和计数初值计时。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
TM2 TM1 IEB IEA PC2 PC1 PB PA
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7.6.2 8155的工作方式
2,8155作 I/O口
IEB,0代表禁止 PB口中断； 1代表允许 PB口中断。
IEA,0代表禁止 PA口中断； 1代表允许 PA口中断。
PC2 PC1：
00 代表 PA,PB均为基本 I/O方式,PA和 PB输入 /输出由 D1D0确定,PC口输入。
01 代表 PA,PB均为基本 I/O方式,PA和 PB输入 /输出由 D1D0确定,PC口输出。
10 代表 PA选通 I/O,PB为基本 I/O方式，输入 \输出由 D1D0确定； PC0～
PC2为 PA口联络线,PC3～ PC5输出。
11 代表 PA,PB均为选通方式，输入 \输出由 D1D0确定,PC0～ PC2为 PA
口联络线,PC3～ PC5为 PB口联络线。
PB,0代表输入； 1代表输出
PA,0代表输入； 1代表输出
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7.6.2 8155的工作方式
2,8155作 I/O口
8155状态 寄存器格式如下表所示。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
× TIMER INTEB BEF INTRB INTEA ABF INTRA
未用 定时中断
1：计数器溢出标志
0：读出状态或复位
B口中断允许位
1：允许
0：禁止
B口缓冲器满标志
0：空
1：满
B口中断请求标志
0：空
1：无
A口中断允许位
0：禁止
1：允许
A口缓冲器满标志
0：空
1：满
A口中断请求标志
0：无
1：有
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7.6.2 8155的工作方式
3,8155作定时器
8155的可编程 14位定时器 /计数器是一个减法计数器，定时或计数的脉冲来自外部，它由两个 8位寄存器组成。
8155定时器 /计数器格式如下表所示。
各位功能说明如下：
M2M1：输出方式。 8155定时器的输出方式与输出波形如下表所示。
T13～ T0,14位计数初值
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
高 8位 M2 M1 T13 T12 T11 T10 T9 T8
低 8位 T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0
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7.6.2 8155的工作方式
3,8155作定时器
8155定时器的输出方式与输出波形如下表所示。
M2 M1 方 式 输出波形
0 0 单次方波
0 1 连续方波
1 0 单脉冲
1 1 连续脉冲
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7.6.3 8155可编程并行接口扩展应用实例
【 例 8】 用 8155控制 TPup打印机。
解,TPup打印机的接口和通用打印机相同。
下图是 8051通过 8155控制 TPup打印机的电路图。打印机与
8051采用中断方式联络。
由电路图可知：命令口地址为 7FF0H，端口 A地址为 7FF1H，
端口 C地址为 7FF3H，初始化命令字为 0FH(端口 A、端口 C均输出 )。
假设数据存储开始地址为 20H，要打印的个数为 50(32H)。
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8051扩展 8155与打印机的接口电路
P 0,7 ～ P 0,0
A L E
RD
WR
RESET
8051
P 2,7
V
SS
V
CC
I N T 1
AD
7
～ AD
0
A L E
RD
WR
PA
7
～ PA
0
RESET
8 1 55
PC
0
IO /M
V
SS
V
CC
CE
DB
7
～ DB
0
微型打印机
S T B
BU SY
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ORG 1000H
START,…
SETB EA ; 开所有中断
SETB EX1 ; 允许 INT1上中断
SETB PX1 ; 令 INT1为高级中断
SETB IT1 ; 令 INT1为负边沿触发中断
SETB P2.7 ; 令 IO/M=1
MOV R6,20H ; 要打印的开始地址放在 R6中
MOV R5,#32H ; R5中存要打印的数据个数,亦即中断次数
MOV A,#0FH ; 方式控制字送累加器
MOV DPTR,7FF0H
MOVX @DPTR,A ; 方式控制字送 8155的命令端口
MOV A,@R6 ; 第一个数据送端口 A
MOV DPTR,7FF1H
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,7FF0H
MOV A,#01H
MOV @DPTR,A ; PC0=1控制字送命令口
MOV A,#00H
MOV @DPTR,A ; PC0=0控制字送命令口
LOOP,SJMP $ ; 等待中断参考程序：
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ORG 0003H
LJMP PINT0
ORG 2000H
PINT0,MOV DPTR,7FF1H
INC R6 ; 指向下一个数据
MOV A,@R6
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,7FF3H ; 产生负选通脉冲
MOV A,#01H
MOVX @DPTR,A
MOV A,#00H
MOVX @DPTR,A
DJNZ R5,NEXT ; 若未打完,则跳转到 NEXT
CLR EX1 ; 若打完,关中断 SJMP DONE
NEXT,SETB EX1 ; 开中断
DONE,RETI ; 中断返回
END
参考程序：
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本章小结
并行扩展方式 一般采用总线并行扩展，即数据传送由数据总线完成，地址总线负责外围设备的寻址，而控制总线来完成传输过程中的传输控制。
在并行总线扩展中，主要介绍了两种寻址方式,线选法 与译码法 。该方式的扩展实例是数据存储器与程序存储器的扩展。单片机常采用数据存储与程序存储相互独立的哈佛结构体系，故存储器的扩展要分别考虑。通过本章的学习要学会画总线扩展电路图，对常用的程序存储器以及数据存储器的型号和特性要熟练掌握。
在 I/O口并行扩展中，概略讲了 简单 I/O口并行扩展 所用 TTL
芯片；重点讲述了 I/O口扩展时所用的 Intel公司的可编程芯片,8255A和 8155。
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本章小结
8255A是一个用在 Intel公司的微型计算机系统中的可编程外围接口设备 (PPI)，与 Intel的所有微处理器都兼容。它主要是作为外围设备和微型计算机总线间的 I/O组成中的接口。由于 8255A可以通过软件来设置芯片的工作方式，
因此用 8255A连接外部设备时，通常不需要再附加外部电路，给使用带来很大的方便。
8155是 Intel的另一种多功能可编程外围扩展接口芯片，
它也有三个可编程 I/O端口 (端口 A,B,C)，与 8255A的区别在于 PC口是 6位，一个可编程 14位定时 /计数器和 256字节的 RAM，能方便地进行 I/O扩展和 RAM扩展，芯片采用 40
针双列直插式封装。对于这部分内容，要掌握芯片的引脚特性、内部结构以及工作方式的特点等。
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习 题
1,简述什么是最小系统，什么是并行外围扩展以及并行扩展的优点?
2,并行扩展包括哪几种方式，简单介绍各方式及其本质区别。
3,描述总线扩展的两种寻址方式，并指出两者的区别。
4,8255和 8155分别有几种工作方式，其特点是什么？
5,8051通过 8255A与 Centronic360字符打印机相连,8255A工作于方式 1，且 8051与打印机采用中断联络，画出电路图，
并写出源程序。
6,请编出把 8155定时器用作 400分频器的初始化程序。
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Q & A?
Thanks!
第 7章 并行扩展技术
（课时,10学时）
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教学目的
了解数据总线、地址总线和控制总线的构成。
掌握片外扩展程序存储器和数据存储器的方法。
掌握扩展 I/O的方法和可编程芯片 8255及 8155的应用。
学习重点和难点
控制总线的构成方法和扩展存储单元地址的分析方法。
8255A与 8155的应用。
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第 7章 并行扩展技术
7.1 并行扩展概述
7.2 程序存储器扩展
7.3 数据存储器扩展
7.4 简单并行 I/O接口扩展
7.5 8255可编程并行接口扩展
7.6 8155可编程并行接口扩展
本章小结
习题
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7.1 并行扩展概述
7.1.1 总线
7.1.2 扩展总线的实现
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7.1.1 总线
总线 是单片机应用系统中，各部件之间传输信息的通路，为 CPU和其他部件之间提供数据、地址以及控制信息。
按总线所在位置可分,内部总线 和 外部总线,前者是指 CPU系统内部各部件之间的通路，后者指 CPU
系统和其外围单元之间的通路，通常所说总线是指外部总线。
按通路上传输的信息可分,数据总线 (DB,Data
Bus),地址总线 (AB,Address Bus)和 控制总线 (CB，
Control Bus)。
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7.1.1 总线
1,数据总线
数据总线 (DB)用于单片机与存储器之间或单片机与 I/O端口之间传输数据。
数据总线的位数 与单片机处理数据的字长一致，如 8051单片机是 8位字长，数据总线的位数也是 8位。
从结构上来说 数据总线是双向的,即数据既可以从单片机送到 I/O端口，也可以从 I/O端口送到单片机。
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7.1.1 总线
2,地址总线
地址总线 AB用于传送单片机送出的地址信号，以便进行存储单元和 I/O端口的选择。
地址总线的位数 决定了单片机可扩展存储容量的大小。如
8051单片机地址总线为 16位，其最大可扩展存储容量为
216=64K字节。
地址总线是单向的,因地址信息总是由 CPU发出的。
3,控制总线
控制总线用来传输控制信号，其中包括 CPU送往外围单元的控制信号，如 读信号,写信号 和 中断响应信号 等；还包括外围单元发给送给 CPU的信号，如 时钟信号,中断请求信号 以及 准备就绪信号 等。
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7.1.1 总线
P 2,0 ～ P 2,7
A L E
P 0,0 ～ P 0,7
8051
P S E N
RD
WR
地址锁存器数据总线地址 总线控制 总线
A 8~A 15
A 0~A 7
D 0~D 7
单片机的三总线结构
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7.1.2 扩展总线的实现
1,并行扩展总线组成
80C51系列总线型单片机中，由 P0口做地址 /数据复用口；
P2口做地址线的高八位； P3口的 RD,WR加上控制线 EA、
ALE,PSEN等组成控制总线。
(1) 地址总线 A0～ A15
地址总线的 高 8位是由 P2口提供 的,低 8位是由 P0口提供 的。
在访问外部存储器时，由地址锁存信号 ALE的下降沿把 P0
口的低 8位以及 P2口的高 8位锁存至地址锁存器中，从而构成系统的 16位地址总线。
实际应用系统中,高位地址线并不固定为 8位,需要用几位就从 P2口中引出几条口线。
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7.1.2 扩展总线的实现
(2) 数据总线 D0～ D7
数据总线是由 P0口提供的，因为 P0口线既用作地址线，又用作数据线 (分时使用 )，因此，需要加一个 8位锁存器。
在实际应用时，先把低 8位地址送锁存器暂存，然后再由地址锁存器给系统提供低 8位地址，而把 P0口线作为数据线使用。
在读信号 RD与写信号 WR有效时,P0口上出现的为数据信息。
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7.1.2 扩展总线的实现
(3) 控制总线系统控制总线共 12根，既 P3口的第二功能再加上 RESET、
EA,ALE和 PSEN。实际应用中的常用控制信号如下。
使用 ALE作为 地址锁存的选通信号,以实现低 8位地址的锁存。
以 PSEN信号作为扩展 程序存储器的读选通信号 。
以 EA信号作为内、外 程序存储器的选择信号 。
以 RD和 WR作为扩展 数据存储器和 I/O端口的读、写选通信号 。执行 MOVX指令时，这两个信号分别自动有效。
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7.1.2 扩展总线的实现
2,总线扩展的特性
(1) 三态输出总线在无数据传送时呈高阻态，可同时扩展多个并行接口器件，因此存在寻址问题。单片机通过控制信号来选通芯片，然后实现一对一的通信。
(2) 时序交互单片机并行扩展总线有严格的时序要求，该时序由单片机的时钟系统控制，严格按照 CPU的时序进行数据传输。
(3) 总线协议的 CPU控制通过并行总线接口的数据传输，不需要握手信号，双方都严格按照 CPU的时序协议进行，也不需要指令的协调管理。
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7.1.2 扩展总线的实现
并行总线扩展的主要问题是总线连接电路设计、器件的选择以及器件内部的寻址等。
并行总线扩展时，其所有的外围扩展设备的并行总线引脚都连到相同的数据总线 (DB)、地址总线 (AB)以及公共的控制总线 RD,WR上。其中 数据总线为三态口，在不传送数据时为高阻态 。总线分时对不同的外设进行数据传送。
总线连接方式的重点在于外围设备片选信号的产生。该信号主要由以下两种方法产生。
线选法,用所需的低位地址线进行片外存储单元 I/O端口寻址，余下的高位地址线输出各芯片的片选信号，当芯片对应的片选地址线输出有效电平时，该芯片选通操作。
译码法,该方法需要用到译码器。采用译码法时，仍由低位地址线作片外寻址，而高位地址线用于译码器的输入，
译码器的输出信号作各芯片的选通信号。
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7.2 程序存储器扩展
7.2.1 常用程序存储器芯片
7.2.2 程序存储器扩展实例
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7.2.1 常用程序存储器芯片
单片机外部扩展常用程序存储器芯片为 EPROM，其掉电后信息不会丢失，且只有在紫外线的照射下，存储器的单元信息才可擦除。
用作扩展的 EPROM主要是 27系列,如 2716,2732,2764、
27128,27256等，其中高位数字 27表示该芯片是 EPROM，
低位数字表明存储容量，如 2716表示 16K个存储位，亦即字节容量为 2K的 EPROM。
常用的还有 EEPROM,即 28系列,如 2816/2817,2864等，
型号含义同上。
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7.2.1 常用程序存储器芯片
常用 EPROM芯片管脚和封装如下图所示。 EPROM除 2716外均为 28线双列直插式封装，各引脚定义如下。
A0～ Ai：地址输入线,i=12～ 15。
D0～ Di：三态数据总线，读或编程校验时为数据输出线，
编程时为数据输入线。其余时间呈高阻状态。
PGM：编程脉冲输入线。
OE：读出选通线，低电平有效。
CE：片选线，低电平有效。
VPP：编程电源线，其值因芯片及制作厂商而异。
VCC：电源线，接 +5V电源。
GND：接地。
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7.2.1 常用程序存储器芯片
EPROM的操作方式主要有以下几种。
编程方式,把程序代码 (目标文件 )固化到 EPROM中。
编程校验方式,读出 EPROM中的内容，校验编程操作的正确性。
读出方式,CPU从 EPROM中读出代码。
维持方式,数据端呈高阻态。
编程禁止方式,用于多片 EPROM并行编程。
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2764和 27128的操作方式
27256的操作方式
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注,X 代表任意状态。
* 代表 VPP的大小与型号和编程方式有关。
* * 代表 VCC的大小与型号和编程方式有关。
27512 的操作方式
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7.2.2 程序存储器扩展实例
【 例 1】 8051扩展一片 2764 EPROM(8KB)。
解,P2口的 P2.0～ P2.4与 EPROM的高 5位地址线及片选 CE连接；
P0口经地址锁存器输出的地址线与 EPROM的低 8位地址线相连，同时 P0口又与 EPROM的数据线相连；单片机 ALE连接锁存器的锁存控制端； PSEN接 EPROM的输出允许 OE； 8051的内、外存储器选择端 EA接地。
扩展单片 EPROM，其片选 CE直接接地即可。只要系统执行读外部程序存储器的指令，该 EPROM就处于选通操作。 P2
口的 P2.5～ P2.7未用，所以它们的状态与 2764的寻址无关；
P2.5～ P2.7有八种状态,2764的寻址范围对应有八个映像区。
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7.2.2 程序存储器扩展实例
A L E
P 0,0 ～ P 0,7
8051
P 2,0 ～ P 2,4
EA
P S E N
CE
A0 ～ A7
2764
D0 ～ D7
A8 ～ A1 2
OE
G
74 L S37 3
P 2,7 P 2,6 P 2,5 地址范围
0 0 0 00 00 H ~1 FF FH
0 0 1 20 00 H ~3 FF FH
0 1 0 40 00 H ~5 FF FH
0 1 1 60 00 H ~7 FF FH
1 0 0 80 00 H ~9 FF FH
1 0 1 A 00 0H ~B FF FH
1 1 0 C 00 0H ~D FF FH
1 1 1 E00 0H ~FFFF H
单片机与外部 ROM的连接
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7.3 数据存储器扩展
7.3.1 常用数据存储器芯片
7.3.2 数据存储器扩展实例
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7.3.1 常用数据存储器芯片
数据存储器用于存储现场采集的原始数据、运算结果等。
外部数据存储器应能随机读 /写，通常由半导体静态随机读 /
写存储器 RAM组成。 EEPROM芯片有时也会用作外部数据存储器。
静态 RAM主要有 读出,写入,维持 三种工作方式。
常用的静态 RAM(SRAM)电路有 61系列 的 6116以及 62系列的
6264,62128,62256等。
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7.3.1 常用数据存储器芯片各引脚定义如下,
A0～ Ai：地址输入线,i=10(6116),12(6264)，
13(62128),14(62256)。
D0～ Di：双向三态数据线 (6116为 I/O0～ I/O7)。
CE：片选信号输入端，低电平有效。 6264的 26脚 (CS1)为高电平，且 CE为低电平时才选中该片。
OE：读选通信号输入端，低电平有效。
WE：写允许信号输入端，低电平有效。
VCC：工作电源，接 +5V电压。
GND：接地。
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6116的引脚与封装
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62系列 SRAM引脚与封装
OE OE OE
WE WE WE
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7.3.1 常用数据存储器芯片注,X代表任意状态。
*代表对于 CMOS静态 RAM电路,CE为高电平时，电路处于降耗状态。此时 VCC可降至 3V左右，内部所存数据也不会丢失。
6116/6264/62128/62258的操作方式
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7.3.2 数据存储器扩展实例
【 例 3】 8051扩展三片 6116静态 RAM(6KB)。
解：扩展静态 RAM与扩展 ROM相似，只是控制信号有所不同，
如下图所示为 8051用线选法扩展 2KB静态 RAM6116的连线图。
单片机的 RD接 EPROM的输出允许 OE； WR接 EPROM的写允许 WE。
P2口的 P2.3,P2.4未用，所以它们的状态与 2764的寻址无关；假设无关位 P2.3和 P2.4为 0，则 1号片的地址为
C000H～ C7FFH,2号片的地址为 A000H～ A7FFH,3号片的地址为 6000H～ 67FFH。
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8051扩展 6KB RAM
P 2,7
P 2,6
P 2,5
A L E
P 0,0 ～ P 0,7
8051
P 2,0 ～ P 2,2
RD
WR
CE
A0 ～ A7
6 1 1 6
1#
D0 ～ D7
A8 ～ A1 0
OE WE
G
7 4 L S3 7 3
CE
A0 ～ A7
6 1 1 6
2#
D0 ～ D7
A8 ～ A1 0
OE WE
CE
A0 ～ A7
6 1 1 6
3#
D0 ～ D7
A8 ～ A1 0
OE WE
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7.3.2 数据存储器扩展实例
【 例 4】 8051同时扩展一片 62256 RAM和一片 27256 ROM。
解：用线选法同时扩展一片 62256 RAM和一片 27256 ROM，逻辑电路图如下图所示。
32KB EPROM的地址为 0000H～ 7FFFH，
32KB RAM的地址也为 0000H～ 7FFFH；
虽然片选信号同为 P2.7，两者的地址相同，但不会发生地址冲突；因为外部 RAM的读写控制信号为 RD和 WR，它们由
MOVX指令产生，而外部 ROM的读控制信号在 CPU向外部
ROM取指令时才产生，也就是说外部 RAM的读写控制信号与外部 ROM的读控制信号不会同时产生。
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8051扩展 ROM与 RAM的逻辑电路图
P 2,7
A L E
P 0,0 ～ P 0,7
8051
P 2,0 ～ P 2,6
WR
RD
P S E N
CE
A0 ～ A7
62256
D0 ～ D7
A8 ～ A1 4
WE OE
G
7 4 L S3 7 3
CE
A0 ～ A7
27256
D0 ～ D7
A8 ～ A1 4
OE
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7.4 简单并行 I/O接口扩展
7.4.1 简单 I/O接口扩展常用芯片
7.4.2 简单并行 I/O接口扩展实例
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7.4.1 简单 I/O接口扩展常用芯片
简单 I/O接口扩展所用芯片为 74系列的 TTL电路,CMOS电路 也可作为 MCS-51的扩展 I/O接口。这些芯片结构简单，
配置灵活方便，比较容易扩展，使系统降低了成本、缩小了体积，因此在单片机应用系统中经常被采用。
常用芯片有 74LS244(八缓冲器 /线驱动器 /线接收器 )、
74LS245(八双向总线收发器 ),74LS273(八 D触发器 )、
74LS373(八 D锁存器 ),74LS377(带使能的八 D触发器 )等。
74LS244是八缓冲器 /线驱动器 /线接收器，内部有 两组 4位三态缓冲器,具有数据缓冲隔离和驱动作用，其输入阻抗较高，输出阻抗低，常用于单向三态缓冲输出。
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7.4.1 简单 I/O接口扩展常用芯片
74LS244各引脚定义如下：
1A1～ 1A4：第 1组 4条输入线
1Y1～ 1Y4：第 1组 4条输出线
2A1～ 2A4：第 2组 4条输入线
2Y1～ 2Y4：第 2组 4条输出线
1G：第 1组三态门使能端，
低电平有效
2G：第 2组三态门使能端，
低电平有效
VCC：工作电源，接 +5V电压
GND：接地
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
7 4 L S 2 4 4
V
CC
2G
1Y
1
2A
4
1Y
2
2A
3
1Y
3
2A
3
1Y
4
2A
1
1 G
1A
1
2Y
4
1A
2
2Y
3
1A
3
2Y
2
1A
4
2Y
1
G ND
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7.4.1 简单 I/O接口扩展常用芯片
74LS273各引脚定义如下：
D0～ D7：输入线。
Q0～ Q7：输出线。
CLR：清除控制端，
低电平有效。
CLK：时钟输入端，
上升沿有效。
VCC：工作电源，
接 +5V电压。
GND：接地。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
7 4 L S 2 7 3
V
CC
Q
7
D
7
D
6
Q
6
Q
5
D
5
D
4
Q
4
CL K
CL R
Q
0
D
0
D
1
Q
1
Q
2
D
2
D
3
Q
3
G ND
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7.4.1 简单 I/O接口扩展常用芯片
74LS273的工作方式
74LS244的工作方式
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7.4.2 简单并行 I/O接口扩展实例
【 例 5】 用 74LS244作为扩展输入,74LS273作为扩展输出。
解,P0口作为双向数据总线，用 74LS244扩展 8位输入，输入八只控制开关的控制信号；用 74LS273扩展 8位输出，输出信号控制八只发光二极管。编写控制程序,可使八只发光二极管分别受各自对应的控制开关的控制。
只要 P2.7为 0，就选中 74LS244或 74LS273，其他位均为无关位，所以 74LS244和 74LS273的地址均为 7FFFH。
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简单 I/O口扩展电路
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ORG 0000H
0000H 01 50 AJMP MAIN
ORG 0050H
0050H 90 80 00 MAIN,MOV DPTR,#8000 ;置输入口地址
0053H E0 MOVX A,@DPTR ;读输入口数据
0054H 90 90 00 MOV DPTR,#9000H ;置输出口地址
0057H F0 MOVX @DPTR,A ;写输出口数据
0058H 80 F6 SJMP MAIN
END
参考程序：
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7.5 8255可编程并行接口扩展
7.5.1 8255A的结构
7.5.2 8255A的工作方式
7.5.3 8255A可编程并行接口扩展应用实例
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7.5.1 8255A的结构
8255A是一个 可编程并行接口芯片,它主要作为外围设备与微型计算机总线之间的 I/O接口。
8255A可以 通过软件来设置芯片的工作方式,因此用 8255A
连接外部设备时，通常不需要再附加外部电路，给使用带来很大的方便。
8255A有三个 8位可编程并行 I/O端口，从编程上可分成 2组，
每组 12个，有 3种工作模式。
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7.5.1 8255A的结构
8255A各引脚定义如下：
D7～ D0：双向数据线，用于传送数据和控制字。
PA7～ PA0,PB7～ PB0,PC7～ PC0：输入 /输出信号线，用于传送数据。
CS：片选信号，低电平有效。只有该引脚为低电平时，
8255A才与 CPU建立通信。
RD：芯片读出信号，低电平有效。当引脚为低电平时,CPU
可以从 8255A中读取输入数据。
WR：芯片写入信号，低电平有效。当引脚为低电平时,CPU
可以往 8255A中写入数据或控制字。
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7.5.1 8255A的结构
8255A各引脚定义如下：
A0,A1：端口选择信号，这两个引脚的输入和 RD,WR两个引脚的输入，一起控制 8255A内部三个数据端口及一个控制端口的选择。它们一般和地址总线的两个最低位 (A0,A1)相连。选择如下：
A1A0为 00时选中端口 A；为 01时选中端口 B；为 10时选中端口 C；为 11时选中命令字口。
RESET：复位，当该输入信号为高电平时，控制寄存器被清除，所有的端口 (A,B,C)都被设为输入状态。复位引脚上的高电平，使各个端口都置为输入模式 (也就是 24个引脚都被置为高阻态 )。
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8255A的引脚与封装
1 40
2 39
3 38
4 37
5 36
6 35
7 34
8 33
9 32
10 31
1 1 30
12 29
1 3 28
14 27
15 26
16 25
17 24
18 23
19 22
20 21
8255A
PA
3
PA
2
PA
1
PA
0
RD
CS
V s s
A
1
A
0
PC
7
PC
6
PC
5
PC
4
PC
0
PC
1
PC
2
PC
3
PB
0
PB
1
PB
2
PA
4
PA
5
PA
6
PA
7
WR
R ES ET
D
0
D
1
D
2
D
3
D
4
D
5
D
6
D
7
V
CC
PB
7
PB
6
PB
5
PB
4
PB
3
PB
2
D
0
~D
7
数据线
R ES ET 复位输入
CS
芯片使能
RD
读
WR
写
A
0
,A
1
端口地址
PA
7
~P A
0
端口 A
PB
7
~P B
0
端口 B
PC
7
~P C
0
端口 C
V
CC
电源
G N D 地
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8255A的内部结构
A 组端口 A
B 组端口 B
A 组端口 C
高 4 位
B 组端口 C
低 4 位
B 组控制
A
A 组控制
A
数据总线缓冲器读写控制逻辑电路
I/O
PB
7
~ P B
0
I/O
PC
3
~ P C
0
I/O
PC
7
~ P C
4
I/O
PA
7
~ P A
0
D
7
~D
0
CS
RD
WR
A
1
A
0
RESE T
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7.5.1 8255A的结构
8255A可编程接口的组成
数据总线缓冲器这是一个 双向三态的 8位数据缓冲器,8255A正是通过它和系统数据总线相连。该缓冲器根据 CPU的输入或输出指示来传递或接收数据。 CPU发给 8255A的控制字和状态字也是通过这个缓冲器传递的。
读 /写控制逻辑电路这部分电路 管理所有数据、控制信息、状态信息的内部及外部的传递 。它接收来自 CPU地址总线和控制总线的信号，
据此向控制部件提出请求。
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7.5.1 8255A的结构
8255A可编程接口组成
A组控制和 B组控制每个端口的 功能配置都是由系统软件来实现 的。实质上也就是 CPU给 8255A一个控制字。控制字中含有,工作方式,,
,按位置位,,,按位复位,等一些信息，依此来初始化
8255A的功能配置。每个控制块 (A组控制和 B组控制 )一方面接收来自读 /写控制逻辑电路的,请求,信号，一方面接收来自内部数据总线的,控制字,,并据此决定相连端口的合适工作方式。但 控制字寄存器 只能写，不能读。控制字可分为两类，一类为各端口的 方式选择控制字 ；一类为端口 C按 位置位 /复位的控制字 。
A组控制：控制端口 A和端口 C的高位 (PC7～ PC4)
B组控制：控制端口 B和端口 C的低位 (PC3～ PC0)
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7.5.1 8255A的结构
8255A可编程接口组成
端口 A,B,C
8255A有三个 8位数据端口 (A,B,C)。设计人员可以用软件使它们分别作为输入端口或输出端口。不过，这 3个端口有着各自的特点以增强 8255A的能动性和弹性。
端口 A：对应一个 8位数据输出的锁存器 /缓冲器和一个 8位数据输入的锁存器。
端口 B：对应一个 8位数据输入 \输出的锁存器 /缓冲器和一个 8位数据输入的缓冲器。
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7.5.1 8255A的结构
8255A可编程接口组成
端口 A,B,C
端口 C：对应一个 8位数据的输出锁存器 /缓存器和一个 8位数据的输入缓存 (对于输入没有锁存 )。该端口可以在 8255A
的不同工作方式下被分成 2个 4位端口，每个 4位端口都包括一个 4位的锁存，并为端口 A和端口 B提供控制信号输出和状态信号输入。
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7.5.1 8255A的结构
8255A可编程接口主要由以下几部分组成：
端口 A,B,C
端口 A,B的工作方式 可以分别定义，而 端口 C要依据 A,B
的工作方式来分成两部分 。所有的输出寄存器，包括状态锁存器 (Status Flip-Flops)，在任何模式转换时都会被复位。
各个工作方式可以相结合，因此对于所有的 I/O结构来说，
它们的功能都可以被裁剪。
例如,端口 B可以设置为方式 0，监视简单的开关结束，或者显示计算的结果，而端口 A可以在方式 1下工作，检测键盘的输入，或者检测一个靠基本中断工作的磁带播放机的播放。
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7.5.2 8255A的工作方式
8255A在三种基本的方式下工作：
方式 0：基本输入 /输出。
方式 1：选通的输入 /输出。
方式 2：双向传输。
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7.5.2 8255A的工作方式
1,方式 0(基本输入 /输出 )
这种工作方式是指三个数据端口提供简单的输入和输出功能。不需要,握手,信号，数据仅是简单地写进特定的端口，或从该端口读出。
方式 0的基本工作特点如下：
两个八位的端口和两个 4位的端口。
任何端口都可以输入或者输出。
输出被锁存。
输入不被锁存。
在该方式下，各端口的输入 /输出有 16种不同的组合。
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7.5.2 8255A的工作方式
2,方式 1(选通的输入 /输出 )
这种工作方式要依据选通信号或者,握手,信号来进行数据的传递。在该方式下，端口 A,B要利用端口 C来产生或接收
,握手,信号。
方式 1的基本工作特点如下：
端口 A,B都可单独在方式 1下作输入端口或输出端口，以支持各种选通的 I/O应用程序。
每组包括一个 8位的数据端口和一个 4位的控制 /数据端口。
4位的端口要为 8位的数据端口提供控制和状态信息。
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7.5.2 8255A的工作方式
2,方式 1(选通的输入 /输出 )
输入的控制信号功能如下：
STB(选通信号输入端 )：该引脚为低电平时，数据被送入输入锁存器。
IBF(输入缓冲器满信号 ),8255A的输出状态信号，高电平有效，表明输入缓冲器已满，即已有一个新数据写入缓存器。 IBF信号是由 STB信号使其置位的，而由读信号 RD的上升沿复位。
INTR(中断请求 )：当某个输入装置需要服务时，该信号为高电平，向
CPU提出中断请求。当 STB,IBF以及 INTE(中断允许标志 )均为高电平时，
INTR将被置为高电平；由读信号 RD的下降沿使其复位。这个程序使得输入设备仅通过选通信号就可向 CPU提出中断，要求其给予服务。
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7.5.2 8255A的工作方式
2,方式 1(选通的输入 /输出 )
输出控制信号功能如下：
OBF(输出缓存满信号 )：低电平有效，由 8255A送给外设。有效时表明
CPU已经向指定的端口输出了数据。由输入信号 WR的上升沿使 OBF置位，
由输入信号 ACK的有效信号使其复位。
ACK(外设响应输入 )：该输入信号的低电平通知 8255A端口 A或端口 B的数据已被接收，从本质上来说该信号是来自外围设备的响应信号，表明外围设备已经接收来自 CPU的数据。
INTR(中断请求 )：当一输出设备已接收来自 CPU的数据时，该信号为高电平，用来向 CPU提出中断请求。当 ACK,OBF以及 INTE均为高电平时，
该信号被置为高电平；写信号 WR的下降沿使其复位。
INTE A(A口中断允许标志 )由按位置位 /复位的 PC6控制； INTE B(B口中断允许标志 )由 PC2控制。
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7.5.2 8255A的工作方式
3,方式 2(选通的双向总线输入 /输出 )
这种工作方式方便了 8255A和外围设备或外围系统之间在一个 8位总线上的通信 (双向输入 \输出总线 )。,握手,信号用来维持适当的总线流动规则，使该方式与方式 1有相似的风格。中断产生机制和允许 /不允许机制也适用于方式。
方式 2的基本工作特点如下：
只适用于端口 A。
一个 8位的双向总线端口 (端口 A)和一个 5位的控制端口 (端口 C)。
输入和输出数据都被锁存。
端口 C的 5个数位为 8位的双向总线端口 A提供控制和状态信息。
双向输入 /输出总线的控制信号 ——INTR(中断请求 )，这是一个高电平有效的输出信号，是 8255A发给 CPU要求其写入或接收数据的中断请求。
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7.5.2 8255A的工作方式
3,方式 2(选通的双向总线输入 /输出 )
输出的控制信号功能如下：
OBF(输出缓冲满 )：该输出信号低电平有效，表明 CPU已往端口写入数据。
ACK(响应信号 )：该输入信号低电平有效，有效时使得端口
A的三态输出缓冲器输出数据，反之，输出缓冲器将处于高阻态。
INTE1(和 OBF相连的双稳态多谐振荡器的 INTE信号 )：由按位置位 /复位的 PC6控制。
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7.5.2 8255A的工作方式
3,方式 2(选通的双向总线输入 /输出 )
输入的控制信号功能如下：
STB(选通输入 )：该输入信号低电平有效，有效时将外设传来的数据输入锁存器。
IBF(输入缓存满 )：该输出信号高电平有效，表明数据已被输入锁存器。
INTE2(和 IBF相连的双稳态多谐振荡器的 INTE信号 )：由按位置位 /复位的 PC4控制。
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7.5.2 8255A的工作方式
4,端口 C按位置位 /复位的特点
端口 C的任一位都可由一个输出指令置位或者复位 。这个特点也减少了基于控制的应用软件中的软件请求。当端口 C用来为端口 A,B提供状态 /控制信号时,C的每一位都可由按位置位 /复位操作来置位或复位，看起来就像是数据输出端口。
8255A工作在方式 1或方式 2下时，控制信号也就是 8255A发给 CPU的中断请求。中断请求信号一般是由端口 C发出的，
由相连的 INTE(中断允许 ) 双稳态多谐振荡器用端口 C的按位置位 /复位功能来禁止或允许。这种方式允许编程人员控制特定的 I/O设备向 CPU发出的中断信号，同时不会影响中断体系中的其他设备。
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7.5.2 8255A的工作方式
5,方式控制字方式选择控制字的格式如下：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
D7,1。
D6D5：端口 A工作方式选择。 00代表方式 0； 01代表方式 1；
1x代表方式 2。
D4：端口 A的输入 /输出选择。 1代表输入； 0代表输出。
D3,PC7～ PC4的输入 /输出选择。 1代表输入； 0代表输出。
D2：端口 B工作方式选择。 0代表方式 0； 1代表方式 1。
D1：端口 B的输入 /输出选择。 1代表输入； 0代表输出。
D0,PC3～ PC0的输入 /输出选择。 1代表输入； 0代表输出。
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7.5.2 8255A的工作方式
5,方式控制字端口 C按位置位 /复位的控制字的格式如下：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
D7,0。
D6D5D4：无关。
D3D2D1：端口 C的位选择：
000代表 PC0； 001代表 PC1； 010代表 PC2； 011代表 PC3。
100代表 PC4； 101代表 PC5； 110代表 PC6； 111代表 PC7。
D0,1代表置 1； 0代表置 0。
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7.5.3 8255A可编程并行接口扩展应用实例
【 例 6】 用 8255的 PA,PB,PC口分别作为输入口接八只控制开关，或作为输出口接八只发光二极管，编写控制程序，
使八只发光二极管分别受各自对应的控制开关的控制。
解：假设：端口 A地址为 FF28H，端口 B地址为 FF29H，端口 C地址为 FF2AH，控制端口地址为 FF2BH。 PA口作为输入口接八只控制开关,PB口作为输出口接八只发光二极管。
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7.5.3 8255A可编程并行接口扩展应用实例地址 机器码 程序 注释
ORG 0000H
0000H 41 50 AJMP MAIN
ORG 0250H
0250H 90 FF 2B MAIN,MOV DPTR,#0FF2BH
0253H 74 90 MOV A,#90H ;A口输入,B口输出
0255H F0 MOVX @DPTR,A ;写控制字数据
0256H 90 FF 28 LOOP,MOV DPTR,#0FF28H
0259H EO MOVX A,@DPTR ;读输入口数据
025AH 90 FF 29 MOV DPTR,#0FF29H
025DH F0 MOVX @DPTR,A ;写输出口数据
025EH 80 F6 SJMP LOOP
END ;程序结束参考程序：
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7.5.3 8255A可编程并行接口扩展应用实例
【 例 7】 用 8255控制打印机，打印机与 8051采用查询方式交换数据。
解：下图是 8255A作为打印机接口与 8051相连的电路图。其工作方式为 0，片选信号为 P0.7，端口 A作数据输出通道，端口 B不用,PC7与打印机的状态信号 BUSY相连,PC0与打印机的选通信号 STB。打印机与 8051采用查询方式交换数据。当
BUSY为 0，在 STB负跳变时，数据被输入。
按照接口电路可知 (无关的位全设为 1)，端口 A地址为 7CH，
端口 B地址为 7DH，端口 C地址为 7EH，控制端口地址为 7FH。
方式选择字 (无关的位全设为 0)为 88H。要打印的数据开始地址为 30H；要打印的数据个数设为 50。
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8051通过 8255A与打印机电路图
RD
WR
R E S E T
8051
A L E
P 0,7 ～ P 0,0
EA
RD
WR PA
7
～ PA
0
R E S E T
8255A
CS
PC
7
A
1
A
0
PC
0
D
7
～ D
0
74L S 373
G
Q
7
D
7
Q
1
D
0
Q
0
E
DB
7
～ DB
0
微型打印机
B U S Y
S T B
…
…
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START,MOV R5,#32H ; 要打印的数据个数放在 R5中
MOV R6,#30H ; R6指向数据开始地址
MOV R0,#7FH ; 方式选择控制字地址
MOV A,#88H ; 使端口 A工作于方式 0,且为输出 C的高位为输入,低位为输出
MOVX @ R0,A
MOV R0,#7FH
MOV A,#71H ; 用按位置位 /复位的方法,使 PC0为 1,即使 STB为高电平
MOVX @ R0,A
LP,MOV R0,#7EH ; 读端口 C的值
MOVX A,@R0
ANL A,#80H ; 求与,查看 PC7,即状态信号 BUSY的值
JNZ LP ; 若不为 0,说明打印机现在处于忙状态,跳转继续读端口 C
的值
MOVX A,@R6 ; 若不忙,将要打印的字符送往端口 A
MOV R0,#7CH
MOVX @R0,A
MOV R0,#7FH
MOV A,#70H ; 同上,使 STB变为低电平
MOVX @ R0,A
INC R6 ; 指向下一个要打印的数据
MOV R0,#7FH ; 再使 STB为 1
MOV A,#71H
MOVX @ R0,A
DJNZ R5,LP ; 将要打印的个数减 1,并判断是否打印完,否则跳转
END
参考程序：
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7.6 8155可编程并行接口扩展
7.6.1 8155的结构
7.6.2 8155的工作方式
7.6.3 8155可编程并行接口扩展应用实例
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7.6.1 8155的结构
8155是一种 多功能可编程外围扩展接口芯片,它也有三个可编程 I/O端口 (端口 A,B,C)。
与 8255A的区别 在于 PC口是 6位，同时还有一个可编程 14位定时器 /计数器和 256字节的 RAM，能方便地进行 I/O扩展和
RAM扩展。
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7.6.1 8155的结构
8155各引脚定义如下：
AD0～ AD7,三态地址 /数据复用线。因 8155片内有地址锁存器，该组引脚直接与单片机的 P0口相连。
PA0～ PA7,PB0～ PB7：端口 A和端口 B用于传送数据。
PC0～ PC5：端口 C既可用于传送数据，也可用作端口 A和端口 B的控制信号线。
RESET：复位输入信号，高电平有效。
CE：片选信号，低电平有效。
RD：读选通信号，低电平有效。
WR：写选通信号，低电平有效。
IO/M,RAM及 I/O选择。在片选信号有效的情况下，该信号为高电平，
表明单片机选择的是 8155的 I/O读写；为低电平，表明单片机选择的是
8155的 RAM读写。
ALE：地址锁存信号。 8155片内有地址锁存器，该信号的下降沿将
AD0～ AD7上的地址信息以及 CE,IO/M的状态锁存在 8155的内部寄存器内。
TIMERIN：定时 /计数器的输入端
TIMEROUT：定时 /计数器的输出端
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7.6.1 8155的结构
1 4 0
2 3 9
3 3 8
4 3 7
5 3 6
6 3 5
7 3 4
8 3 3
9 3 2
1 0 3 1
1 1 3 0
1 2 2 9
1 3 2 8
1 4 2 7
1 5 2 6
1 6 2 5
1 7 2 4
1 8 2 3
1 9 2 2
2 0 2 1
8155
PC
3
PC
4
T IMER IN
RESE T
PC
5
T IMER OU T
IO /M
CE
RD
WR
A L E
AD
0
AD
1
AD
2
AD
3
AD
4
AD
5
AD
6
AD
7
V
SS
PC
0
V
CC
PC
2
PC
1
PC
0
PB
7
PB
6
PB
5
PB
4
PB
3
PB
2
PB
1
PB
0
PA
7
PA
6
PA
5
PA
4
PA
3
PA
2
PA
1
PA
0
8155的引脚与封装 8155内部结构
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7.6.1 8155的结构
8155内部的 I/O口,RAM、定时器和命令 /状态寄存器的地址分配
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 选中寄存器
× × × × × 0 0 0 命令 /状态寄存器
× × × × × 0 0 1 PA口
× × × × × 0 1 0 PB口
× × × × × 0 1 1 PC口
× × × × × 1 0 0 定时器高 8位
× × × × × 1 0 1 定时器低 8位
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7.6.2 8155的工作方式
1,8155作片外 RAM(256B)
在片选信号 CE有效的情况下,IO/M信号为高电平,8155作片外 RAM使用。
地址的高 8位由片选信号确定，地址的低 8位为 00H～ FFH。
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7.6.2 8155的工作方式
2,8155作 I/O口
8155有两种工作方式：基本 I/O和选通 I/O。
当 8155的 PA口,PB口,PC口工作在 基本 I/O方式 下，可用于无条件 I/O
操作。基本输入时执行,MOVX A，＠ DPTR”类指令，基本输出时执行
,MOVX ＠ DPTR,A”类指令。
当 8155的 PA口工作在 选通 I/O方式 下时,PC口低三位作 PA口联络线，其余位作 I/O线,PB口定义为基本 I/O； PA口和 PB口也可同时定义为选通
I/O，此时 PC作 PA口,PB口联络线。
在 8155操作前，须由 CPU向 命令寄存器 送命令字，设定其工作方式,命令字只能写入不能读出 。
8155内部还有一个 状态寄存器,可以锁存 8155 I/O口和定时器的当前状态，供 CPU查询，状态寄存器和命令寄存器 共用一个地址,只能读出不能写入 。因此可以认为 8155的 00H口是命令 /状态口,CPU往 00H
写入的是命令字，而从中读出的是状态字。
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7.6.2 8155的工作方式
2,8155作 I/O口
8155命令寄存器格式如下表所示。
各位功能说明如下：
TM2 TM1：
00 代表空操作。
01 代表停止计时。
10 代表时间到则停止计时。
11 代表置入定时器方式控制字和计数初值后，立即启动计时。若正在计时，溢出后按新的定时器方式和计数初值计时。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
TM2 TM1 IEB IEA PC2 PC1 PB PA
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7.6.2 8155的工作方式
2,8155作 I/O口
IEB,0代表禁止 PB口中断； 1代表允许 PB口中断。
IEA,0代表禁止 PA口中断； 1代表允许 PA口中断。
PC2 PC1：
00 代表 PA,PB均为基本 I/O方式,PA和 PB输入 /输出由 D1D0确定,PC口输入。
01 代表 PA,PB均为基本 I/O方式,PA和 PB输入 /输出由 D1D0确定,PC口输出。
10 代表 PA选通 I/O,PB为基本 I/O方式，输入 \输出由 D1D0确定； PC0～
PC2为 PA口联络线,PC3～ PC5输出。
11 代表 PA,PB均为选通方式，输入 \输出由 D1D0确定,PC0～ PC2为 PA
口联络线,PC3～ PC5为 PB口联络线。
PB,0代表输入； 1代表输出
PA,0代表输入； 1代表输出
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7.6.2 8155的工作方式
2,8155作 I/O口
8155状态 寄存器格式如下表所示。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
× TIMER INTEB BEF INTRB INTEA ABF INTRA
未用 定时中断
1：计数器溢出标志
0：读出状态或复位
B口中断允许位
1：允许
0：禁止
B口缓冲器满标志
0：空
1：满
B口中断请求标志
0：空
1：无
A口中断允许位
0：禁止
1：允许
A口缓冲器满标志
0：空
1：满
A口中断请求标志
0：无
1：有
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7.6.2 8155的工作方式
3,8155作定时器
8155的可编程 14位定时器 /计数器是一个减法计数器，定时或计数的脉冲来自外部，它由两个 8位寄存器组成。
8155定时器 /计数器格式如下表所示。
各位功能说明如下：
M2M1：输出方式。 8155定时器的输出方式与输出波形如下表所示。
T13～ T0,14位计数初值
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
高 8位 M2 M1 T13 T12 T11 T10 T9 T8
低 8位 T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0
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7.6.2 8155的工作方式
3,8155作定时器
8155定时器的输出方式与输出波形如下表所示。
M2 M1 方 式 输出波形
0 0 单次方波
0 1 连续方波
1 0 单脉冲
1 1 连续脉冲
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7.6.3 8155可编程并行接口扩展应用实例
【 例 8】 用 8155控制 TPup打印机。
解,TPup打印机的接口和通用打印机相同。
下图是 8051通过 8155控制 TPup打印机的电路图。打印机与
8051采用中断方式联络。
由电路图可知：命令口地址为 7FF0H，端口 A地址为 7FF1H，
端口 C地址为 7FF3H，初始化命令字为 0FH(端口 A、端口 C均输出 )。
假设数据存储开始地址为 20H，要打印的个数为 50(32H)。
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8051扩展 8155与打印机的接口电路
P 0,7 ～ P 0,0
A L E
RD
WR
RESET
8051
P 2,7
V
SS
V
CC
I N T 1
AD
7
～ AD
0
A L E
RD
WR
PA
7
～ PA
0
RESET
8 1 55
PC
0
IO /M
V
SS
V
CC
CE
DB
7
～ DB
0
微型打印机
S T B
BU SY
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ORG 1000H
START,…
SETB EA ; 开所有中断
SETB EX1 ; 允许 INT1上中断
SETB PX1 ; 令 INT1为高级中断
SETB IT1 ; 令 INT1为负边沿触发中断
SETB P2.7 ; 令 IO/M=1
MOV R6,20H ; 要打印的开始地址放在 R6中
MOV R5,#32H ; R5中存要打印的数据个数,亦即中断次数
MOV A,#0FH ; 方式控制字送累加器
MOV DPTR,7FF0H
MOVX @DPTR,A ; 方式控制字送 8155的命令端口
MOV A,@R6 ; 第一个数据送端口 A
MOV DPTR,7FF1H
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,7FF0H
MOV A,#01H
MOV @DPTR,A ; PC0=1控制字送命令口
MOV A,#00H
MOV @DPTR,A ; PC0=0控制字送命令口
LOOP,SJMP $ ; 等待中断参考程序：
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ORG 0003H
LJMP PINT0
ORG 2000H
PINT0,MOV DPTR,7FF1H
INC R6 ; 指向下一个数据
MOV A,@R6
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,7FF3H ; 产生负选通脉冲
MOV A,#01H
MOVX @DPTR,A
MOV A,#00H
MOVX @DPTR,A
DJNZ R5,NEXT ; 若未打完,则跳转到 NEXT
CLR EX1 ; 若打完,关中断 SJMP DONE
NEXT,SETB EX1 ; 开中断
DONE,RETI ; 中断返回
END
参考程序：
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本章小结
并行扩展方式 一般采用总线并行扩展，即数据传送由数据总线完成，地址总线负责外围设备的寻址，而控制总线来完成传输过程中的传输控制。
在并行总线扩展中，主要介绍了两种寻址方式,线选法 与译码法 。该方式的扩展实例是数据存储器与程序存储器的扩展。单片机常采用数据存储与程序存储相互独立的哈佛结构体系，故存储器的扩展要分别考虑。通过本章的学习要学会画总线扩展电路图，对常用的程序存储器以及数据存储器的型号和特性要熟练掌握。
在 I/O口并行扩展中，概略讲了 简单 I/O口并行扩展 所用 TTL
芯片；重点讲述了 I/O口扩展时所用的 Intel公司的可编程芯片,8255A和 8155。
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本章小结
8255A是一个用在 Intel公司的微型计算机系统中的可编程外围接口设备 (PPI)，与 Intel的所有微处理器都兼容。它主要是作为外围设备和微型计算机总线间的 I/O组成中的接口。由于 8255A可以通过软件来设置芯片的工作方式，
因此用 8255A连接外部设备时，通常不需要再附加外部电路，给使用带来很大的方便。
8155是 Intel的另一种多功能可编程外围扩展接口芯片，
它也有三个可编程 I/O端口 (端口 A,B,C)，与 8255A的区别在于 PC口是 6位，一个可编程 14位定时 /计数器和 256字节的 RAM，能方便地进行 I/O扩展和 RAM扩展，芯片采用 40
针双列直插式封装。对于这部分内容，要掌握芯片的引脚特性、内部结构以及工作方式的特点等。
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习 题
1,简述什么是最小系统，什么是并行外围扩展以及并行扩展的优点?
2,并行扩展包括哪几种方式，简单介绍各方式及其本质区别。
3,描述总线扩展的两种寻址方式，并指出两者的区别。
4,8255和 8155分别有几种工作方式，其特点是什么？
5,8051通过 8255A与 Centronic360字符打印机相连,8255A工作于方式 1，且 8051与打印机采用中断联络，画出电路图，
并写出源程序。
6,请编出把 8155定时器用作 400分频器的初始化程序。
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Q & A?
Thanks!
