[信息与通信]第八章 51单片机系统扩展

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1、第八章MCS-51系统扩展主要内容：MCS-51单片机系统扩展的基本原理和方法；常用器件的选择和应用；总线的使用和典型接口电路；根据实际连接进行存储器和IO设备的地址计算。重点：常用器件的选择和应用；总线标准和典型接口电路；存储器和IO设备的地址计算。难点：存储器和IO设备的地址计算，根据实际需要适当地进行系统扩展。单片机内资源少，容量小，在进行较复杂过程的控制时，它自身的功能远远不能满足需要。为此，应扩展其功能。MCS-51单片机的扩展性能较强，根据需要，可扩展：ROM、RAM；定时/计数器；并行I/O口、串行口；中断系统扩展等。§8.1MCS-

2、51单片机最小系统一、8051/8751硬件最小系统对于片内有ROM型单片机，其自身可以构成最小系统。具有简单的I/O、能维持单片机的运行、并能实现一些基本功能的，由单片机和最简单的外围电路所构成的系统称为最小系统。该系统的资源如下：4KBROM，256BRAM；五源中断系统；两个十六位加一定时/计数器；一个全双工串行UART；四个并行I/O口。二、8031硬件最小系统8031单片机片内无ROM，若要正常工作，必需外配ROM。外接ROM后，P3口、P2口、P0口均被占用只剩下P1口作I/O口用，其它功能不变。8031的/EA端必须接地，用以访问外部

3、存储器。由于只有一片EPROM所以/OE可以接地。§8.2外部扩展资源和扩展编址技术概述8.2.1单片机外部扩展资源分类单片机外部扩展资源包含有：外部RAM/ROM、键盘、显示、A/D、D/A、I/O扩展、中断扩展、串行通信、总线驱动、电源监控、看门狗等一些最基本的模块，它们都是大多数单片机应用系统必不可少的关键部分。1.外部程序存储器ROM当单片机内部程序存储器ROM容量无法满足应用系统要求时，需要在外部进行扩展。对于80C51系列，内部存储器都达到64KB，用户没有必要再扩展外部程序存储器。2.外部数据存储器RAM由于单片机的内部数据存储器容量

4、较小，在需要大量数据缓冲的单片机应用系统中（如语音系统、商场收费POS）仍然需要在外部扩展数据存储器。外部数据存储器有SRAM、FlashEEPROM。3.并行I/O口资源扩展在较为复杂的控制系统（尤其是工业控制系统，如可编程控制器）中，经常需要扩展I/O口。常用的I/O接口芯片有74HC系列锁存器/寄存器、8255和8155等。键盘和显示器提供了用户与单片机应用系统之间的人机界面，用户通过键盘向单片机系统输入数据或程序，而通过显示器用户可以了解单片机系统的运行状态。单片机通常都提供了一个串行通信接口，且信号为TTL电平，为了方便单片机系统与PC机

5、、打印机、外设等接口，往往需要扩展通用的RS-232通信接口。为了实现远距离通信，还要扩展RS-485通信接口。常用的RS-232接口芯片为MAX232，常用的RS-485接口芯片为MAX485。当单片机系统需要更多的串行通信接口时，可以通过串行口芯片扩展，常用的串行口芯片有8251、8250、16C554等。4.键盘和显示器5.串行通信接口A/D转换接口将外设输入的模拟量转换为计算机使用的数字量，常用的A/D转换芯片有ADC0808/0809、ADC0816/0817、ADC1140、ADC71/76、AD574A等。D/A转换接口将计算机的数字

6、量转换为外设使用的模拟量，常用的D/A转换芯片有DAC0832、DA7520、DAC1208、DAC1230等。7.数模转换D/A6.模数转换A/D在电源不稳定或有强大的干扰源时，系统经常会出现“程序跑飞”等异常情况，给系统的开发和实际应用带来了极大的不便，严重时会使系统瘫痪，甚至发生工业事故。为此需要使用专用的电源监控复位芯片，人们常把此类电路称为硬件看门狗，当系统电压下降和“程序跑飞”时，它能发出复位信号，保证系统正常工作。常用的电源监控复位芯片有CSI24C161、DS1232、X5045等。目前大多数单片机已经在内部集成了看门狗电路。8.电

7、源监控和硬件看门狗由单片机构成的大多数计费、计时系统中，日期和时间是数据库中的一个重要参数，为此需要在单片机系统中扩展日历时钟芯片。常用的日历时钟接口电路有DS1302、DS12887等。单片机系统是指以单片机为核心，根据其应用目标扩展相关的外围电路所构成的硬件系统，外部扩展是和应用紧密联系的。本章只是对单片机系统中存储器和并行接口扩展加以论述。9.硬件日历时钟8.2.2单片机系统扩展结构与编址技术图8.1为AT89C52单片机通过三总线的扩展系统结构示意图。图8.1译码器产生地址译码信号，在任一时刻其输出的有效片选信号使得单片机只能访问RAM、I

8、/O和CLOCK其中之一，避免了总线竞争现象。地址译码有两种方法，线选法和全地址译码法。线选法一般用于扩展少量的片外存储器