第7章 MCS-51单片机系统的扩展

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1、第7章MCS-51单片机系统的扩展7.1存储器扩展基础7.2程序存储器扩展7.3数据存储器扩展7.4并行I/O接口的扩展7.1存储器扩展基础MCS-51单片机内部集成了许多基本功能部件，使用非常方便，对于小型控制系统可以满足需要了。但对于较大的应用系统，往往还需要扩展一些外围部件，以弥补片内资源的不足。对于片内没有ROM的单片机，则还必须外接扩展的程序存储器芯片。下一页返回7.1存储器扩展基础7.1.1MCS-51的总线扩展用单片机组成应用系统时，为了与各种扩展的外部存储器和接口芯片相连接，首先应该生成与一般微机系统类似的

2、三总线结构。单片机系统有三种总线:数据总线、地址总线、控制总线，系统中的所有部件均以一定方式通过三总线连接在一起，构成计算机系统。下一页返回上一页7.1存储器扩展基础1.数据总线(DB)数据总线宽度为8位，由P0口提供。P0口是双向、输入三态控制的通道口。2.地址总线(AB)地址总线宽度为16位，由P2口提供高8位地址线，由P0口提供低8位地址线。由于P0口是地址、数据分时使用的通道口，为了保存地址信息，需外加地址锁存器锁存低8位地址信息。地址锁存器一般采用带三态缓冲输出的8D锁存器74LS373，并用ALE正脉冲信号的下

3、降沿控制锁存低8位地址信息。下一页返回上一页7.1存储器扩展基础3.控制总线(CB)扩展系统时常用的控制信号为地址锁存信号ALE，片外程序存储器取指信号PSEN以及数据存储器RAM和外围接口共用的读写控制信号WR,RD等。MCS-51单片机的总线结构图，如图7-1所示。下一页返回上一页7.1存储器扩展基础7.1.2存储器概述1.只读存储器(ROM)这类存储器的特点是当把信息写入以后，能长期保存，不会因电源断电而丢失。计算机在运行过程中，一般只能读出其中的信息，不能再写入信息。只读存储器用来存放固定的程序和数据，如微机的监控

4、程序，汇编程序、用户程序、数据表格等。下一页返回上一页7.1存储器扩展基础根据写入或擦除方式的不同，ROM可分为以下几种。(1)掩膜ROM。它是由生产厂家用掩膜工艺来写入信息的，用户不能再作更改。掩膜ROM集成度高，成本低，适合用于大批量生产的产品中。(2)可编程ROM(PROM)。PROM芯片在出厂前未写入信息，用户使用时可根据要求自行写入信息(即编程)。编程是在专用的编程器上进行的。一旦编程后，芯片内容不能再作更改。下一页返回上一页7.1存储器扩展基础(3)紫外线擦除可编程ROM(EPROM)。EPROM是用户用编程器

5、写入信息的，其内容可以更改。当需要更改时，先将芯片放在专用擦除器中，在紫外线照射下使其MOS电路复位，原来信息被擦除，然后重新编程。EPROM能反复多次使用。它广泛应用于各种微机系统中。下一页返回上一页7.1存储器扩展基础(4)电擦除可编程ROM(E2PROM)。E2PROM在使用特性上与EPROM的区别是采用电的方法擦除。除了能整片擦除外，还能实现字节擦除，并且擦除和写入操作可以在线进行，不需要附加设备。每个字节允许擦写次数目前约为1万次。因而E2PROM比EPROM性能更优越，但目前价格较高。由于E2PROM具有可以在

6、线擦除和写入操作的功能，所以也可以将其作为RAM来使用，且系统掉电后，存储在其中的信息也不会丢失。下一页返回上一页7.1存储器扩展基础(5)快速擦写型存储器(FlashMemory)。FlashMemory是一种新型的可擦除、非易失性存储器。它既有EPROM价格低、集成度高的优点，又有E2PROM电可擦除和写入的特性。其擦除和写入的速度比E2PROM快得多，但它只能整片擦除。下一页返回上一页7.1存储器扩展基础2.随机存取存储器(RAM)这类存储器在计算机运行时可以随时读出或写入信息，故又称为读写存储器。当电源掉电时，RA

7、M里的内容则消失。RAM用来存放计算机现场采集的数据、输入的数据、程序运行中产生的临时数据和运算结果以及要输出的数据等，还常用于调试程序。根据基本存储电路的结构和特性，RAM可分为以下三种。下一页返回上一页7.1存储器扩展基础(1)静态RAM(SRAM)。SRAM的基本存储单元是MOS双稳态触发器。一个触发器可以存储一位二进制信息。SRAM能可靠地保持所存信息，不需要刷新操作;只要电源不掉电，信息是不会丢失的。(2)动态RAM(DRAM)。DRAM利用MOS管的栅极和源极之间的极间电容来保存信息。由于栅源极间电容的电荷量会

8、逐渐泄漏，因此需要加有专门的刷新电路在2ms左右对所存的信息全部刷新一遍，以保障数据不会丢失。DRAM芯片具有集成度高、功耗小、价格低的特点，但有关电路较复杂，广泛用于存储容量较大的微机系统。下一页返回上一页7.1存储器扩展基础(3)集成RAM(iRAM)。iRAM(IntegratedRAM)，由于它