单片机系统扩展及接口技术课件

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1、第8章单片机系统扩展及接口技术返回主目录8.2扩展三总线的产生8.3扩展程序存储器8.4扩展数据存储器8.5简单并行I/O的扩展8.6扩展8155可编程外围并行接口芯片8.1串行扩展总线接口技术89C51单片机芯片内集成了计算机的基本功能部件，已具备了很强的功能。一块芯片就是一个完整的最小微机系统，但片内存储器的容量、并行I/O端口、定时器等内部资源都还是有限的。根据实际需要，89C51单片机可以很方便地进行功能扩展。扩展应尽量采用串行扩展方案。通过SPI或I2C总线扩展E2PROM、A/D、D/A、显示器、看门狗、时钟等芯片，占用MCU的I/

2、O口线少，编程也方便。89C51的系统扩展及接口结构如图8-1所示图8-189C51系统扩展及接口结构89C51数据存储器程序存储器I/O接口I/O接口I/O设备I/O设备地址总线(AB)数据总线(DB)控制总线(CB)接口电路(这里指并行接口)作为单片机与外设间的缓冲界面应具备以下功能：①每个端口都具有数据锁存和缓冲的功能，以便暂存数据和信息．②每个端口都具有与CPU进行信息交换的应答信号．③具有片选与控制引脚，以作为CPU选中本芯片的片选端和传送控制命令的被控端．④可用程序选择工作方式和功能，即通常讲的可编程．对于众多的外部设备，如键盘、显

3、示器、开关、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ、执行机构，需要扩展Ｉ／Ｏ口线。扩展的内容主要有总线、程序存储器、数据存储器、Ｉ／Ｏ口扩展。8.2.1片外三总线结构所谓总线，就是连接系统中各扩展部件的一组公共信号线。按照功能，通常把系统总线分为三组，即地址总线、数据总线和控制总线。1.地址总线(AddressBus,AB)地址总线用于传送单片机送出的地址信号，以便进行存储单元和I/O端口的选择。地址总线是单向的，只能由单片机向外发送信息。地址总线的数目决定了可直接访问的存储器单元的数目。例如，n位地址可以产生2n个连续地址编码，因此，可访问2n个存储单元，即通常所说

4、的寻址范围为2n个地址单元。89C51单片机存储器扩展最多可达64KB，即216个地址单元，因此，最多需要16位地址．2.数据总线(DataBus,DB)数据总线用于单片机与存储器之间或单片机与I/O端口之间传送数据。数据总线的位数与单片机处理数据的字长一致。例如，89C51单片机是8位字长，所以，数据总线的位数也是8位。数据总线是双向的，可以进行两个方向的数据传送。3.控制总线(ControlBus,CB)控制总线是单片机发出得以控制片外ROM,RAM和I/O口读/写操作的一组控制线。1.以P0口作地址/数据总线此处的地址总线是指系统的低8位

5、地址线。因为P0口线既用作地址线，又用作数据线（分时使用），因此，需要加一个8位锁存器。在实际应用时，先把低8位地址送锁存器暂存，然后再由地址锁存器给系统提供低8位地址，而把P0口线作为数据线使用。实际上，单片机P0口的电路设计已考虑了这种应用需要，P0口线电路中的多路转接电路MUX以及地址/数据控制即是为此目的而设计的．2.以P2口的口线作高位地址线如果使用P2口的全部8位口线，再加上P0口提供的低8位地址，便可形成完整的16位地址总线，使单片机系统的寻址范围达到64KB。8.2.2系统扩展的实现3.控制信号线除了地址线和数据线之外，在扩展系

6、统中还需要一些控制信号线，以构成扩展系统的控制总线。这些信号有的是单片机引脚的第一功能信号，有的则是第二功能信号。其中包括：①使用ALE作为地址锁存的选通信号，以实现低8位地址的锁存。②以PSEN信号作为扩展程序存储器的读选通信号。③以EA信号作为内、外程序存储器的选择信号。④以RD和WR作为扩展数据存储器和I/O端口的读、写选通信号，执行MOVX指令时，这两个信号分别自动有效。可以看出，尽管89C51单片机号称有四个I/O口，共32条口线，但由于系统扩展的需要，真正能作为数据I/O使用的，就只剩下P1口和P3口的部分口线了。8.3扩展程序存储

7、器89C51系列单片机的8051/8751片内有4KB的ROM或EPROM，而89C51片内无ROM。当片内ROM容量不够用或选用89C51时，需要扩展外部程序存储器，而且片内、片外的ROM空间是统一进行编址的。8.3.1访问片外程序存储器的操作时序一、访问程序存储器的控制信号89C51单片机访问片外程序存储器时，所用的控制信号有①ALE——用于低8位地址锁存控制。②PSEN——片外程序存储器“读选通”控制信号.PSEN接外扩EPROM的OE引脚。③EA——片内、片外程序存储器访问的控制信号。EA=1时，访问片内程序存储器；当EA=0时，访问片

8、外程序存储器。如果指令是从片外EPROM中读取的，除了ALE用于低8位地址锁存信号外，控制信号还有PSEN，PSEN接外扩EPROM的OE脚。此外，还