片机原理及应用教程（C语言版）周国运 第8章 单片机系统扩展接口技术

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1、单片机原理及应用教程（C语言版）第8章单片机系统扩展接口技术主编：周国运中国水利水电出版社第8章单片机系统扩展接口技术目录8.1接口的基本概念8.2用并行方式扩展数据存储器8.3用简单芯片扩展并行I/O口8.4用可编程芯片扩展并行I/O口8.5用串行方式扩展数据存储器I/O接口是单片机与外部设备、外部存储器、与其它单片机/计算机连接的桥梁，是单片机应用系统中非常重要的部分。本章主要介绍接口的基本概念，并行I/O口的扩展（包括用简单门电路扩展和使用专用可编程芯片扩展），数据存储器的扩展（包括通过并行口扩展SRAM和通过IIC方式扩展EEPROM）。本章是单片机应用系统接口的

2、基础。8.1接口的基本概念主要内容8.1.1单片机应用系统构成8.1.2接口的概念8.1.3接口的基本功能8.1.4接口的结构8.1.5端口及其编址8.1.1单片机应用系统构成一般的单片机应用系统如图8-1所示，中间是单片机（包括外部的存储器），最左边是被检测的设备，最右边是被控制的设备。8.1.2接口的概念使CPU和输入/输出设备之间，能够完成数据交换的中间电路就叫做I/O接口，简称接口，也叫做接口适配器。8.1.3接口的基本功能单片机接口的主要功能如下：1）信号与信息格式转换功能。2）数据缓冲功能。3）接受命令功能。4）提供状态信息功能。5）中断功能。8.1.4接口的

3、结构接口的结构和接口的功能是对应的，一般包括读写控制逻辑，数据缓冲器，数据寄存器，控制寄存器和状态寄存器等部分组成。8.1.5端口及其编址1．端口每个芯片内部可被访问的寄存器，我们称之为端口。每一个端口都要分配一个地址，以实现对芯片内部不同寄存器的选择。这个地址就叫做端口地址，通常也叫接口地址。端口地址是由两部分组成的，端口地址的高位是片选，即实现对芯片的选择；端口地址的低位完成对芯片内部寄存器的选择。2．片选芯片的选择有两种方法：1）线选法所谓线选法，就是直接以系统的地址线作为芯片的片选信号，为此只需把用到的地址线与芯片的片选端直接相连即可。2）译码法所谓译码法，就是使

4、用地址译码器对系统的片外地址进行译码，以其译码输出作为存储器芯片的片选信号。8.1.5端口及编址3．芯片内部寄存器的选择地址总线的低位连接到芯片，由芯片内部的地址译码电路和读写控制逻辑共同完成对芯片内部寄存器的选择。8.1.5端口及编址8.2用并行方式扩展数据存储器主要内容8.2.1MCS-51单片机三总线结构8.2.2常用的数据存储器8.2.3单片机访问片外RAM的操作时序8.2.4扩展数据存储器8.2.1MCS-51单片机三总线结构通常，微机的CPU外部都有单独的并行地址总线、数据总线、控制总线。MCS-51单片机由于引脚的限制，数据总线和地址总线是复用的。地址需要锁

5、存：为了能把复用的数据总线和地址总线分离出来，以便同外部的芯片正确的连接，需要在单片机的外部增加地址锁存器，从而构成与一般CPU相类似的三总线结构，如图8-1所示。P2ALE89C52P0PSENWRRD地址锁存器地址总线数据总线控制总线A8~A15A0~A7D0~D78.2.1MCS-51单片机三总线结构图8-489C52扩展的三总线图8-5地址总线扩展电路8.2.1MCS-51单片机三总线结构地址锁存器74HC573与单片机P0口连接，扩展地址总线，如图8-2所示。ALEP0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0LEOED7Q7D6Q6D5Q5D

6、4Q4D3Q3D2Q2D1Q1D0Q0A7A6A5A4A3A2A1A089C5274HC57374HC573简介74HC573是有输出三态门的电平允许8位锁存器。引脚信号如下：OE：输出允许端，为0时芯片有效。LE：锁存控制端，高电平时，锁存器的数据输出端Q的状态，与数据输入端D相同，即锁存器是透明的；当LE端从高电平返回到低电平时（下降沿后），输入端的数据就被锁存在锁存器中，数据输入端D的变化不再影响Q端。8.2.1MCS-51单片机三总线结构8.2.2常用的数据存储器数据存储器即随机存取存储器（RandomAccessMemory，RAM），用于存放可随时修改的数据信

7、息。RAM为易失性存储器，断电后所存信息立即消失。按其工作方式，RAM又分为静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）两种。静态RAM只要电源加上，所存信息就能可靠保存。而动态RAM则需要刷新。单片机使用的主要是静态RAM。MCS-51系列单片机的数据存储器与程序存储器的地址空间是互相独立的，其片外数据存储器的空间可达64KB，而片内数据存储器的空间只有128B或256B。如果片内的数据存储器不够用时，则需进行数据存储器的扩展。在单片机系统，扩展数据存储器多用用静态SRAM芯片。8.2.2常用的数据存储器1