单片机的系统扩展

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1、微机原理及应用第7章单片机的系统扩展单片机内部集成了计算机的基本功能部件，因而一块单片机（如8051/8751）往往就是一个最小微机系统。MCS-51系列单片机具有很强的系统扩展能力，可以扩展64KB的程序存储器和64KB的数据存储器或输入输出口。7.1MCS-51单片机最小系统单片机是集CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和I/O接口电路于一片集成电路的微型计算机。对于简单的应用场合，可以在MCS-51系列单片机中选择一个合适的产品构成一个具有最简单配置的系统，即最小系统。MCS-51系列中含有片内程序存储

2、器的单片机如8051/8751仅一块芯片就可构成最小系统，而无片内存储器的单片机如8031必须外部扩展程序存储器才能构成最小系统。.18051/8751单片机最小系统用8051/8751单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图所示。7.2扩展总线的产生当单片机最小应用系统不能满足实际应用系统要求时，需要在单片机外部连接相应的外围芯片以满足应用系统要求。MCS-51系列单片机有很强的外部扩展功能，大部分常规芯片可用于其外围扩展电路中。扩展的内容主要有总线、程序存储器、数据存储器、I/

3、O口扩展等。一般微机的CPU外部都有单独的地址总线、数据总线和控制总线，而MCS-51系列单片机由于受管脚数量的限制，数据总线和地址总线是复用P0口，为了将它们分离开，以便同外围芯片正确地连接，需要在单片机外部增加地址锁存器（如74LS373、8282等），从而构成与一般CPU类似的片外三总线，如下图所示。MCS-51系列单片机扩展三总线1.地址总线（AB）地址总线的位数决定了CPU可以直接寻址的内存范围。如：微型机的AB为20位，决定它的最大内存容量为220=1M字节。地址总线是单向的。MCS-51系列单片机

4、地址总线宽为16位，所以可寻址范围为216=64KB。16位地址总线由P0口提供低8位A0-A7，P2口提供高8位A8-A15。由于P0口还要作数据总线，只能分时用作低8位地址线，所以P0输出的低8位地址必须用锁存器锁存。锁存器的锁存控制信号为ALE输出信号。P2口不需外加锁存器。2.数据总线（DB）数据总线的位数（也称为宽度）与微处理器的位数相对应。数据总线是双向的。数据总线由P0口提供，其宽度为8位，用于单片机与外部存储器和I/O设备之间传送数据。P0口为双向口，可以进行两个方向的数据传送。3.控制总线（C

5、B)由P3口提供。控制总线用来传输控制信号，是双向的。ALE:地址锁存器的选通信号，用于锁存P0口的低8位地址。PSEN:扩展程序存储器的读选通信号。EA:片内或片外程序存储器的选通信号。RD、WR:片外数据存储器和I/O口的读写选通信号。7.3程序存储器的扩展7.3.1常用的程序存储器半导体存储器EPROM、EEPROM常作为单片机的外部存储器。1、EPROM紫外线擦除可编程只读存储器，常用的有2716、2732、2764、27128、27256等。2、EEPROM电擦除可编程只读存储器，常用的有2816、2

6、817、2864等。A0~Ai:地址输入线。D0~D7:数据输入线。CE:片选信号输入线。OE:读选通信号输入线。7.3.2程序存储器的扩展外部程序存储器的一般扩展逻辑扩展举例:2732(4KB)扩展4KBEPROM的8031系统外部存储器的扩展可通过线选方式或译码方式实现片选。图7-8是采用线选方式对8031扩展一片2732EPROM的连线图。图中选用P2.7作为2732的片选信号线，则2732EPROM的地址范围为：0000H～0FFFH。2764（8KB）扩展16KBEPROM的8031系统EPROM的地

7、址范围为：0000H～1FFFH和2000H～3FFFH。7.4数据存储器的扩展7.4.1常用的数据存储器半导体存储器SRAM(静态随机存储器StaticRAM)、EEPROM常作为单片机的外部数据存储器。MCS-51对外部RAM的访问有4条指令：MOVXA,@RiMOVX@Ri,AMOVXA,@DPTRMOVX@DPTR,AA0~Ai:地址输入线。RD:读选通信号输入线。D0~D7:双向数据输入线。WR:写选通信号输入线。CE:片选信号输入线。7.4.2数据存储器的扩展外部数据存储器的一般扩展逻辑外接数据存储

8、器与程序存储器地址的地址空间允许重叠（0000H~FFFFH），不会发生冲突，这是因为它们分别使用不同的控制信号（ROM用PSEN信号，RAM用RD信号）和不同的指令（MOVC与MOVX）。扩展举例:用2片6116（2KB）为8031扩展4KBRAM系统。EPROM的地址范围为：1000H～17FFH和0800H～0FFFH。例：8031扩展2864A(8KB)EEPROM作为外部数据