单片机教学课件第6章单片机总线与存储器的扩展

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1、第6章单片机总线与存储器的扩展单片机原理、接口及应用内容提要★单片机系统总线和系统扩展方法★程序存储器的扩展★数据存储器的扩展★*新型存储器扩展★小结MCS-51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，最小系统即可满足要求。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89C51，或者一片8031外接一片EPROM就构成了一个单片机最小系统。在很多复杂的应用情况下，由于单片机内的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

2、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接口等的扩展，以满足复杂应用系统的需要。6.1单片机系统总线和系统扩展方法单片机是通过地址总线，数据总线和控制总线（三总线）与外部交换信息的。MCS-51单片机的总线接口信号见图由图可见：1）由于P0口分时传送地址/数据信息，在接口电路中，通常需配置地址锁存器，由ALE信号锁存低8位地址A0~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，在取指令码时或执行MOVC指令时变为有效。RD、WR为数据存储器和I/O口的读

3、、写控制信号。在执行MOVX指令时变为有效。系统扩展的连线原则：系统的扩展归结为三总线的连接，连接的方法很简单，连线时应遵守下列原则：1.连接的双方,数据线连数据线，地址线连地址线，控制线连控制线。控制线连接时要特别注意的是：程序存储器接PSEN（读）;数据存储器接RD和WR2.控制线相同的，其地址线不能相同；地址线相同的，其控制线不能相同！否则，出现冲突3.片选信号有效的芯片才被选中工作，当一类芯片仅有一片时片选端可直接接地，当同类芯片多片时片选端可通过线译码、部分译码、全译码方式接地址线（通常是高位地址线），在单片机中多采

4、用线选法。6.1.2系统扩展的方法通常，与计算机接口的专用芯片也具备三总线引脚，即数据线、地址线和读、写控制线，此外，还有片选线。其中，地址线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＝。CPU、MCU和这些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接单片机的数据线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。N2控制线的连接外接程序存储器：由于程序存储器只读，通常使用的状态就

5、是读操作，。由于PSEN为程序存储器的选通控制信号，因此，单片机的PSEN应连接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）及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，与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；为区别同类型的不同芯片，外围芯片通常都有一个片选引脚，仅当该引脚为有效电平时（

6、通常为低电平），该芯片才被选中。一个芯片的某个单元或某个端口的地址由片选地址和片内字选择地址共同组成，因此字选和片选引脚均应接到单片机的地址线上。连线的方法是：字选：外围芯片的字选（片内选择）地址线引脚直接接单片机的从A0开始的低位地址线片选：片选引脚的连接方法有三种：1）片选引脚接单片机用于片内寻址剩下的高位地址线的某根；此法称为线选法，或称线译码。用于外围芯片不多的情况，是最简单，最低廉的连接方法。见左图2）片选引脚接对高位地址线进行译码后的输出。译码可采用部分译码或全译码法，所谓部分译码就是用片内寻址剩下的高位地址线中的

7、几根进行译码，所谓全译码就是用片内寻址剩下的所有的高位地址线进行译码。该法的缺点是要增加地址译码器。全译码法的优点是地址唯一。见左图3）片选端直接接地。当接入单片机的某类芯片仅一片时，片选端可直接接地，使它始终处于选中状态。此法可用于最小系统。见图6-2(c)系统扩展的原则是，使用相同控制信号的芯片之间，不能有相同的地址；使用相同地址的芯片之间，控制信号不能相同！6.1.3地址译码器1．使用逻辑门译码设某一芯片的字选地址线为A0-A11(4KB容量)，使用逻辑门作地址译码,其输出接芯片片选CE，电路见图6-3，字选地址线直接接

8、CPU的地址线A0-A11。图(a)是用混合逻辑表示输入和输出的逻辑关系，小圈表示低电平有效（取反）；图(b)是用正逻辑表示的电路 ，该逻辑关系需用两个非门和一个与非门实现，。通常，计算机电路中用简洁、直观的混合逻辑表示输入和输出的逻辑关系。等效该芯片的地址排列如下：片选字选