单片机9章 扩展课件.ppt

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1、本章介绍的主要内容单片机的总线信号程序存储器的扩展数据存储器的扩展I/O接口的扩展MCS51系列单片机的特点就是体积小，功能全，系统结构紧凑，硬件设计灵活。对于简单的应用，最小系统即能满足要求。所谓最小系统是指在最少的外部电路条件下，形成一个可独立工作的单片机应用系统。一片内带程序存储器的单片机就构成了一个最小嵌入式应用系统。在很多复杂的应用情况下，单片机内的RAM，ROM和I/O接口数量有限，不够使用，这种情况下就需要进行扩展。因此单片机的系统扩展主要是指外接数据存贮器、程序存贮器或I/O接口等

2、，以满足嵌入式应用系统的需要。9.1单片机的系统总线和系统扩展方法单片机总是通过地址总线、数据总线和控制总线（俗称三总线）来与外部交换信息的。数据总线传送指令码和数据信息，各外围芯片都要并接在它上面和CPU进行信息交流。由于数据总线是信息的公共通道，各外围芯片必须分时使用才不至于产生使用总线的冲突，什么时候哪个芯片使用，是靠地址总线上传送的芯片的地址编号区分的，什么时候打开指定地址的那个芯片通往数据总线的门，是受控制总线上CPU发出的控制信号控制的，而这些信号是通过CPU执行相应的指令产生的，这就

3、是计算机的工作机理，因此，单片机的系统扩展就归结到外部数据存贮器、程序存贮器和I/O接口与三总线的连接。9.1.1单片机总线信号的定义单片机是通过地址总线，数据总线和控制总线与外部交换信息的。MCS-51单片机的总线接口信号见图A7地址锁存器由图可见：1）由于Po分时传送地址/数据信息，在接口电路中，通常配置地址锁存器，有ALE信号锁存低8位地址Ao~A7，以分离地址和数据信息。2）P2口传送高8位地址A8~A15。3)PSEN为程序存储器的控制信号，是在取指令码时或执行MOVC指令时变为有效。R

4、D、WR为数据存储器和I/O口的读、写控制信号。是执行MOVX指令时变为有效。9.1.2外围芯片的引脚规律外围芯片种类成千上万，功能各不相同，但能和计算机接口的专用芯片通常具备三总线引脚，即数据线引脚、地址线引脚和读、写控制线引脚，此外还有片选线引脚。并行传送芯片的数据线引脚通常为8根，地址线引脚的根数因芯片不同而不同，取决于片内存储单元的个数或I/O接口内寄存器（又称为端口）的个数，N根地址线和单元的个数的关系是：单元的个数＝。例如存储器地址线和单元的个数对应关系如下表NN2N2地址线（根）10

5、111213141516单元数（个）1024(1K）2048（2K）4096（4K）8192（8K）16384(16K)32768(32K)65536(64K)又如并行接口芯片8255内部有4个端口，它就有2根地址线。当然对于I/O接口也有例外，有的是通过地址线和某些标志共同决定内部端口地址，具体查看芯片资料。外围芯片的片选引脚CS(或CE)一般是低电平有效，仅当片选引脚为有效电平时，该芯片才会被选中使用总线。专用芯片的读控制信号通常用符号OE（输出允许）或RD（读允许）表示，写控制信号通常用符号

6、WE（写允许）或WR（写）表示，通常是低电平控制读和写。下面的某存储器芯片的内部结构图能说明地址信号和控制信号对数据流动的控制。可以这样理解：芯片的片选、地址线引脚相当于门牌号码、是出口门锁、是进口门锁，CPU执行指令时，地址线送出地址信息（找到门牌号码）,读或写12地址通过地址译码器选中存储矩阵的某个单元X，当和同时为低时门2打开，数据进入X单元（写），当和同时为低时门1打开，单元数据进入CPU。RDWECSOECSWRRDWRWEOE信号变为有效（使用相应的钥匙)，打开出口门锁或进口门锁，该单

7、元和数据线相通。单元的数据就可以流出或流进该单元。这里正体现一把钥匙开一把锁，开锁过程是指令实现时序的相互配合，也是软件对硬件的控制。9.1.3系统扩展的方法CPU、MCU和芯片的连接的方法是对应的线相连。规律如下：数据线的连接：外接芯片的数据线D0-D7接图9-1单片机的数据线的D0-D7，对于并行接口，数据线通常为8位、各位对应连接就可以了。当挂接在数据线上的外围芯片很多时，可以在两者之间加数据驱动器，如74LS245等,以增加总线驱动能力。控制线的连接外接程序存储器：由于程序存储器只读，通常

8、使用状态是读操作，因此只需连OE引脚。由于PSEN为程序存储器的选通控制信号，因此单片机的PSEN连接ROM的输出允许端OE；外接数据存储器和I/O口：由于数据存储器可读可写，而RD（P3.7）和WR(P3.6)为数据存储器（RAM）和I/O口的读写控制信号，因此单片机的RD应连接扩展芯片的OE(输出允许)或RD端，单片机的WR应连接扩展芯片的WR或WE端。地址线的连接如前面所述，和计算机接口的专用芯片会有N根地址线引脚，用于选择片内的存储单元或端口，称为字选或片内选择；为区别同类