单片机原理及应用ppt教学课件第4章mcs51单片机系统功能扩展

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1、MCS-51单片机系统功能的扩展系统扩展的含义单片机中虽然已经集成了CPU、I/O口、定时器、计数器、中断系统、存储器等计算机的基本部件（即系统资源），但是对一些较复杂应用系统来说,有时感到以上资源中的一种或几种不够用，这就需要在单片机芯片外加相应的芯片、电路，使得有关功能得以扩充，我们称为系统扩展（即系统资源的扩充）。4.1系统扩展概述4.1.1最小应用系统(a)8051/8751最小系统结构图；(b)8031最小系统结构图图4.1MCS–51单片机最小化系统4.1.2单片机系统扩展的内容与方法1．单片机的三总线结构图4.2MCS–51单片机的三

2、总线结构形式(1)以P0口作为低8位地址/数据总线。(2)以P2口的口线作高位地址线。(3)控制信号线。*使用ALE信号作为低8位地址的锁存控制信号。*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控制信号。*由RD#和WR#信号作为扩展数据存储器和I/O口的读选通、写选通信号。尽管MCS-51有4个并行I/O口，共32条口线，但由于系统扩展需要，真正作为数据I/O使用的，就剩下P1口和P3口的部分口线。2.系统扩展的内容与方法(1)系统扩展一般有以下几方面内容：①外部程序存储器的扩展；②外部数据存储器的扩展

3、；③输入、输出接口的扩展；④管理功能部件（如定时器/计数器、键盘/显示器等）的扩展。(2)系统扩展的基本方法：三总线对接。4.2常用扩展器件简介4.2.18D锁存器74LS373带有三态门的8D锁存器,其引脚其内部结构如下图。74LS373结构示意图74LS373的引脚引脚说明如下:D7～D0:8位数据输入端。Q7～Q0:8位数据输出端。G:数据输入锁存控制端：当G为“1”时，锁存器输出端与输入端数据相同；当G由“1”变“0”时，数据输入锁存器中。OE#:输出允许端。P0口与地址锁存器74LS373的连接锁存器8282功能及内部结构与74LS373

4、完全一样，只是其引脚的排列与74LS373不同，8282的引脚如下图。4.2.274LS244和74LS245芯片在单片机应用系统中,扩展的三总线上挂接很多负载,如存储器、并行接口、A/D接口、显示接口等,但总线接口的负载能力有限,因此常常需要通过连接总线驱动器进行总线驱动。总线驱动器对于单片机的I/O口只相当于增加了一个TTL负载,因此驱动器除了对后级电路驱动外,还能对负载的波动变化起隔离作用。系统总线中地址总线和控制总线是单向的，因此驱动器可以选用单向的，如74LS244。74LS244还带有三态控制，能实现总线缓冲和隔离。系统中的数据总线

5、是双向的，其驱动器也要选用双向的，如74LS245。74LS245也带有三态控制，有一个方向控制端DIR，DIR=1时数据从左到右传送(An→Bn)，DIR=0时数据从右到左传送(An←Bn)。图4.574LS244内部逻辑与引脚图1G，2G为H时，Y为高阻；1G，2G为L时，Y=A图4.674LS245内部逻辑与引脚图0G为H时，输出为高阻；G＝L，DIR＝0；B→AG＝L，DIR＝1；A→B图4.78051与总线驱动器的接口(a)P2口的驱动;(b)P0口的驱动4.4.23-8译码器74LS138当译码器的输入为某一固定编码时，其只有某一个输

6、出的引脚输出为低电平，其余输出引脚均为高电平。图4.874LS138引脚图74LS138译码器真值表输入输出G1G2A*G2B*CBAY7*Y6*Y5*Y4*Y3*Y2*Y1*Y0*最常用的译码器芯片：74LS138(3-8译码器)；74LS139(双2-4译码器)；74LS154(4-16译码器)等。4.3存储器的扩展4.3.1存储器扩展概述1．MCS-51单片机的扩展能力根据MCS-51单片机地址总线宽度(16位)，在片外可扩展的存储器最大容量为64KB，地址为0000H～FFFFH。因为MCS-51单片机对片外程序存储器和数据存储器的操作使用

7、不同的指令和控制信号，所以允许两者的地址空间重叠，故片外可扩展的程序存储器与数据存储器分别为64KB。为了配置外围设备而需要扩展的I/O口与片外数据存储器统一编址(片外数据存储器连同I/O口一起总的扩展容量为64KB)。2.扩展的一般方法1)存储器扩展的读写控制RAM芯片：读写控制引脚，记为OE#和WE#，与MCS-51的RD*和WR*相连。EPROM芯片：只能读出，故只有读出引脚，记为OE#，该引脚与MCS-51的PSEN#相连。2)存储器芯片的数据线与MCS-51的数据总线(P0.0～P0.7)按由低到高的顺序顺次相连。3)存储器芯片的地址线与

8、MCS-51的地址总线(A0～A15)按由低到高的顺序顺次相连。MCS-51发出的地址是用来选择某个存储器的某个单元进行读