第八章 MCS-51单片机的系统扩展.ppt

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1、学习内容对于一些较大的应用系统，需要扩展一些外围芯片，以补充片内硬件资源的不足。因此，系统扩展是单片机应用系统硬件设计中最常遇到的问题。系统扩展就是实现相应芯片的接口和编程。概述地址的锁存地址的译码外部存储器的扩展（含ROM、RAM）I/O口的扩展（含简单、综合功能）第一节：概述在进行系统扩展时应了解相关内容，才能顺利地完成系统扩展片外总线结构系统扩展能力三总线结构：当系统要求扩展时，为了便于与各种芯片相连接，应把单片机外部连线变为一般微机所具有的三总线结构形式：地址总线、数据总线、控制总线MC

2、S-51系列单片机的片外引脚可构成下图所示的三总线结构，所有的外围芯片都将通过这三总线进行扩展。一、片外总线结构总线：连接系统各扩展部件的一组公共信号线三总线结构宽度8位，由P0口提供，三态双向口，单片机与外部交换的所有信息，几乎都通过P0口传送。是应用系统中使用最频繁的通道。片外多个扩展芯片的数据线采用并联方式连接在数据总线上，而在某一时刻只有端口地址与单片机发出的地址相符的芯片才能与单片机进行通信。1.数据总线DB地址总线的数目决定了可直接访问的存储单元数：宽度16位，寻址范围216＝64K

3、字节。低8位A7～A0由P0口经地址锁存器提供。高8位Al5～A8由P2口直接提供。P0、P2口在系统扩展中用作地址线后，便不能再作为一般I/0口使用。地址总线是单向的，只能由单片机向外发送2.地址总线AB系统扩展用控制线:（1）WR、RD：片外数据存储器和I/O接口的读/写控制。执行MOVX时，这两个信号分别自动生成。（2）PSEN：片外程序存储器的读控制。执行MOVC时，该信号自动生成。（3）ALE：锁存P0口输出的低8位地址的控制线。ALE在P0口输出地址期间，用下降沿控制锁存器对地址进行

4、锁存，该信号自动生成。（4）EA：选择片内、片外程序存储器。0：忽略片内程序存储器。1：选片内程序存储器。3.控制总线CB：包括片外系统扩展用控制线和扩展芯片反馈给单片机的信号控制线。二、系统扩展能力地址线16位，容量64KB，片外RAM和ROM的地址范围0000H～FFFFH。访问使用不同的指令及控制信号，允许两者地址重合。对于有片内ROM的单片机，片内ROM与片外ROM的访问使用相同的指令，对两者的选择则靠硬件来实现。EA＝0时，选择片外程序存储器，即无论片内有无程序存储器，片外程序存储器的

5、地址可从0000H开始EA＝l时，选片内程序存储器，若片内程序存储器容量为4KB，则其地址为0000H～0FFFH，片外程序存储器地址只能从1000H开始。为了应用系统的需要而扩展的I/O口、A/D、D/A转换口及定时/计数器均是与片外数据存储器统一编址的。即通常把64KB的外部数据存储器空间的一部分作为扩展I/O端口的地址空间，每一个I/O口相当于一个数据存储单元，CPU如同访问外部数据存储器一样访问扩展I/O口，对其进行读写操作。第二节：地址的锁存一、为何要地址锁存？由于P0口采用分时复用。

6、CPU先从P0口输出低八位地址，从P2口输出高八位地址，选择访问的单元，然后再从P0口读写数据。所以，应通过地址锁存器把P0口首先输出的低八位地址锁存起来。ALE是锁存命令，P0输出的地址8位在ALE的下降沿送入地址锁存器。地址锁存器的输出作为地址总线低8位A7～A0。二、地址锁存器地址锁存器通常使用TTL芯片74LS373。它是带有三态门的8D锁存器，双列直插20引脚三态门使能端8D锁存器控制端输出端输入端74LS373可看做两部分：锁存器、三态门G：8D锁存器控制端。1：直通，即Qi’＝D

7、i。1变0时，数据被锁存，输出端Qi’不再随输入端的变化而变化，而一直保持锁存前的值不变。OE：三态门使能端。0：三态门输出为标准TTL电平；1：三态门输出高阻态；74LS373的逻辑功能表74LS373与单片机的连接方法第三节：地址的译码问题：存储器芯片容量2K，地址线11根A10～A0，它们如何与单片机的16根地址线连接？某存储器芯片容量2K，2K地址空间在单片机的64K内存空间中被分配在什么位置？当系统中扩展了一片以上芯片时，必须利用片选信号来区分。片选信号不同，存储器的地址分配也就不同。

8、片选信号如何产生？片内地址线：单片机可以直接（或通过外部地址锁存器）和所选芯片地址线对应相连的那部分地址线。通常情况下CPU的片内地址线条数和所连接芯片的地址线条数相等。片选地址线：除片内地址线外的其余地址线。片内地址线和片选地址线的分配不是一成不变的，它与所用芯片型号有关。CPU的片内地址线、片选地址线存储器芯片容量2K，地址线11根A10～A0，它们与单片机的16根地址线中的片内地址线连接，通常为低位部分。当系统中扩展了一片以上芯片时，必须利用片选信号来区分。片选信号由片选地址线产生任何一个