长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文）
AT89C51P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0+5VGND P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0D7D6D5D4D3D2D1D074LS373Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0VCCA15A14A13A12A11A10A9A8GND/CE27256A7A6A5A4A3A2A1A0 /OEG ALEVCC/EAVCC/PSEN D7D6D5D4D3D2D1D0/OE
图3-5 片外EPROM扩展电路
3.4.3 片外RAM的扩展
虽然AT89C51对内部RAM具有丰富的操作指令，用户可以合理分配，充分利用片内的RAM存储器，但在实时数据采集和处理的AT89C5l应用系统中，仅提供片内的存储资源往往是不够的，所以要利用AT89C5l的扩展功能外接RAM作为片外数据存储器。
数据存储器的扩展性能：
数据存储器与程序存储器地址重叠编号(0000H—FFFFH)，使用不同的控制信号和指令，但它与I/O及外围设备实行统一编址，任何扩展的I/O口以及外围设备场占用数据存储器地址。
由于数据存储器与程序存储器地址完全重叠，故两者的数据总线和地址总线可
- 25 -
长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文）
完全并联使用。但数据存储器只使用/WR、/RD控制线而不用/PSEN。
片外RAM的操作时序：
在单片机访问外部数据存储器时，P2口输出高8位地址。P0口输出低8位地址，有ALE的下降沿锁存在外部地址锁存器中，如果接片外RAM操作则P0口变为输入方式，在读信号有效选通外部RAM电路，片外RAM中相应单元的内容出现在P0口上，由CPU读入累加器中，如接的是写片外RAM操作，则P0口变为数据输出方式。在写信号有效时将P0口上出现累加器A中的数据写入相应的片外RAM单元中。
AT89C51通过16位地址线能分别对外部64K程序存储器或64K数据存储器存址，这是因为程序存储器用AT89C51的/PSEN信号选通，而数据存储器则是用/RD、/WR选通。
图3-6即是片外扩展RAM的电路图。
图3-6 片外扩展RAM的电路图
WRALE/OEGAT89C51DCM0064P2.0-P2.474LS373D0-D7Q0-Q7A0-A7A8-A12VCCP0.0-P0.7D0.0-D0.7RD/CE
本系统采用NVSRAM DCM0064作为系统数据存储扩展。NVSRAM DCM0064是8K.8的静态随机存储器芯片，采用CMOS工艺制作。由单一的+5V电源供电，额定功率
- 26 -
/WE长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文）
200W，典型时间为200ms，A0～A13位片内13位地址线，ICO～IC7为8位数据线，两个片选端/CE1、/CE2。 3.4.4 I/O口扩展
AT89C51单片机共有四个8位并行I/O口，但有时这些I/O口不能完全提供给用户。在实际应用系统设计中，往往供用户使用的I/O口是不够的，因此常常需要进行I/O口的扩展。如图3-7，为AT89C5与8155连接电路图。
P0.0AD0AT89C51/RD/WRP2.1P2.08155/RD/WR/CSIO/MPA0-PA7
P0.7AD7ALERSTALERESETPC0-PC5PB0-PB7图3-7 89C51与8155连接图
单片机扩展的I/O口有两种基本类型，即简单I/O口扩展和可编程I/O口的扩展。前者功能单一，多用于简单外设的输入输出；后者功能丰富，有的扩展芯片内部还有定时器、RAM等，应用范围广，但接口芯片相对价格昂贵。
只要根据“输入三态，输出锁存”的原则，选择74系列的TTL电路或MOS电路就能组成简单的扩展电路，如74LS244、74LS273、74LS373、74LS377等芯片都能组成输入、输出接口。
对于AT89C51单片机，外部I/O接口和外部RAM是统一编址的，也就是说它们共用64k存储空间。每个扩展I/O接口相当于一个扩展的外部单元，因此，访问外部接口就如同访问RAM一样，用的都是MOVX指令，MOVX指令产生的/RD、/WR信号可以对I/O口进行读写。
在单片机接口中，经常使用一些结构复杂的接口芯片，以完成各种复杂的操作，
- 27 -
长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文）
这类芯片一般具有多种功能。在使用前，必须由CPU对其编程初始化，以设定工作方式，然后才能使芯片按设定的方式进行操作，这类芯片也称为可编程接口芯片。 可编程接口芯片根据功能的差异种类也很多，常用的可编程接口芯片由并行接口8155、8255，串行通信接口8251，定时/计算器8253等。 1.8155芯片简介
Intel 8155芯片内包含有256字节RAM，2个可编程的8位并行接口PA、PB,1个可编程的6位并行接口PC和1个14位定时计数器。8155可直接与MCS-51单片机连接不需要增加任何硬件逻辑。由于8155既有RAM又具有I/0口，因而是MCS-51单片机系统中最常用的外围接口，芯片之一。
8155共有40个引脚，采用双列直插式封装。各引脚功能如下：
AD7～ADO：地址数据总路线。单片机和8155之间的地址、数据、命令、状态信息都是通过它传送的。
/CE：片选信号线，低电平有效。 /RD：存储器读信号线，低电平有效。 /WR：存储器写信号线，低电平有效。
ALE：地址及片选信号锁存线，高电平有效，其后沿将地址及片选信号锁存到器件中。
/M：I/0接口与存储器选择依赖线，高电平表示选择I/0接口，低电平选择存储器。
PA7～PAO：A口输入/输出线。 PB7～PBO：B口输入/输出线。
PC5～PCO：C口输入/输出或控制信号线。用作控制信号线时，其功能如下： PCO：A INTR(A口中断信号线)。 PC1：A BF(A口缓冲器满信号线)。 PC2：A STB(A口选通线)。 PC3：B INTR(B口中断信号线)。 PC4：B BF(B口缓冲器满信号线)。 PC5：B STB(B口选通线)。
TIMER IN：定时器/计时器输入端。
- 28 -
长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文）
/TIMER OUT：定时器/计数器输出端。 RESET：复位信号线。 VCC：+5V电源。 VSS：地。 2.工作方式：
在8155的逻辑部件中，设置有一个控制命令寄存器和一个状态标志寄存器。8155的工作方式由CPU写入控制命令寄存器中的控制字来确定。控制命令寄存器只能写入不能读出，8位控制命令寄存器的低4位用来设置A口、B口和C口的工作方式。第4、5位用来确定A口、B口以选通输入输出方式工作时是否允许中断请求。第6、7位用来设置定时器/计数器的操作。
8155的A口、B口可工作于基本I/O方式或选通方式，C口可作为输入输出口线，也可作为A口、B口选通方式工作时的状态控制信号线，其工作情况与8255方式0，方式l时大致相同，控制信号的含义也基本一样。
另外，在8155中还设置有一个状态标志寄存器，用来存放A口和B口的状态标志，状态标志寄存器的地址与命令寄存器地址相同，CPU只能读出，不能写入，所以CPU可以直接查询。
3.5 后向通道配置
在本设计中采用固态继电器SSR。固态继电器(Solid State Relay)是利用现代微电子技术与电力电子技术相结合而发展起来的一种新型无触点电子开关器件。它可以实现用微弱的控制信号(几毫安到几十毫安)控制0.1A直至几百A电流负载，进行无触点接通或分断。固态继电器是一种四端器件，两个输入端，两个输出端。输入端接控制信号，输出端与负载、电源串联，SSR实际是一个受控的电力电子开关。由于固体继电器具有高稳定、高可靠、无触点及寿命长等优点，广泛应用在电动机调速、正反转控制、调光、家用电器、烘箱加温控温、送变电电网的建设与改造、电力拖动、印染、塑料加工、煤矿、钢铁、化工和军工等方面。
- 29 -