MCS-51單片機P0口擴展技術研究

在單片機家族的眾多成員中，MCS-51系列單片機以其優(yōu)越的性能、成熟的技術、高可靠性和高性價比,占領了工業(yè)測控和自動化工程應用的主要市場，并成為國內(nèi)單片機應用領域中的主流機型。

MCS-51單片機的并行口有P0、P1、P2和P3，由于P0口是地址／數(shù)據(jù)總線口，P2口是高8位地址線，P3口具有第二功能，這樣，真正可以作為雙向I／O口應用的就只有P1口了。這在大多數(shù)應用中是不夠的，因此，大部分MCS-51單片機應用系統(tǒng)設計都不可避免的需要對P0口進行擴展。

由于MCS-51單片機的外部RAM和I／O口是統(tǒng)一編址的，因此，可以把單片機外部64K字節(jié)RAM空間的一部分作為擴展外圍I／O口的地址空間。這樣，單片機就可以像訪問外部RAM存儲器單元那樣訪問外部的P0口接口芯片，以對P0口進行讀／寫操作。用于P0口擴展的專用芯片很多。如8255可編程并行P0口擴展芯片、8155可編程并行P0口擴展芯片等。本文重點介紹采用具有三態(tài)緩沖的74HC244芯片和輸出帶鎖存的74HC377芯片對P0口進行的并行擴展的具體方法。

1 輸入接口的擴展

MCS-51單片機的數(shù)據(jù)總線是一種公用總線，不能被獨占使用，這就要求接在上面的芯片必須具備“三態(tài)”功能，因此擴展輸入接口實際上就是要找一個能夠用于控制且具備三態(tài)輸出的芯片。以便在輸入設備被選通時，它能使輸入設備的數(shù)據(jù)線和單片機的數(shù)據(jù)總線直接接通；而當輸入設備沒有被選通時，它又能隔離數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)總線(即三態(tài)緩沖器為高阻抗狀態(tài))。

1.1 74HC244芯片的功能 74ls244 74hc244 pdf

如果輸入的數(shù)據(jù)可以保持比較長的時間(比如鍵盤)，簡單輸入接口擴展通常使用的典型芯片為74HC244，由該芯片可構成三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。74HC244芯片的引腳排列如圖1所示。

74HC244芯片內(nèi)部共有兩個四位三態(tài)緩沖器，使用時可分別以1C和2G作為它們的選通工作信號。當1C和2G都為低電平時，輸出端Y和輸入端A狀態(tài)相同；當1G和2G都為高電平時，輸出呈高阻態(tài)。

1.2 應用74HC244芯片擴展輸入接口

圖2是采用74HC2244芯片進行輸入接口擴展的原理電路，圖3是讀P0口的時序。由圖3可以看出，當P2.7和RD同為低電平時，74HC2244才能將輸入端的數(shù)據(jù)送到單片機的P0口。其中，P2.7決定了74HC244的地址，0000H-7FFFH(共32K)地址都可以訪問這個單元，這就是用線選法所帶來的副作用。通?？蛇x擇其中的最高地址作為這個芯片的地址來寫程序，如這個芯片的地址是7FFFH。但這僅僅是一種習慣，并不是規(guī)定，當然也完全可以用0000H作為這個芯片的地址。當確定了地址之后，其接口的輸入操作程序如下：

MOV DPTR，#7FFFH

MOVX A,@DPTR

其中MOVX類指令是MCS-5l單片機專用于對外部RAM進行操作的指令。由于外部I／O與外部RAM是同一接口，所以一般使用這條指令對外部I／O進行操作。一旦執(zhí)行到MOVX類指令，單片機就會在RD或WR(根據(jù)輸入還是輸出指令)引腳產(chǎn)生一個下降沿，這個下降沿的波形與P2.7相或，則會在或門的輸出口也產(chǎn)生一個下降沿，這個下降沿將使74HC244的輸出與輸入接通，這樣，輸入設備的數(shù)據(jù)就可以被MCS-51單片機從總線上讀取。

需要說明的是，74HC244是不帶鎖存的，因此，如果輸人設備提供的數(shù)據(jù)時間比較短，那么就要用帶鎖存的芯片進行擴展，如74HC373，74HC573等。

2 輸出接口的擴展

由于單片機的數(shù)據(jù)總線是為各個芯片服務的，一般不可能為一個輸出而一直保持一種狀態(tài)，因此，輸出接口的主要功能是進行數(shù)據(jù)保持(即數(shù)據(jù)鎖存)，也就是說，輸出接口的擴展實際上就是擴展鎖存器。