新编单片机原理及应用 教学课件 作者 汪贵平 1_第7章　单片机的系统扩展.ppt

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1、第7章　单片机的系统扩展7.1　51系列单片机的扩展总线基础7.2　51存储器的扩展7.3　51并行I／O接口的扩展7.4　单片机串行扩展总线接口技术第7章　单片机的系统扩展图7-1　89C52最小系统电路原理图7.1　51系列单片机的扩展总线基础7.1.1　51系列单片机扩展总线的结构和组成7.1.2　51系列单片机扩展总线的逻辑关系和时序分析7.1.3　总线扩展的地址译码方法7.1.4　扩展总线设计接口电路时应该考虑的问题7.1.1　51系列单片机扩展总线的结构和组成图7-2　P0口地址/数据分时传输与A

2、LE信号的关系7.1.1　51系列单片机扩展总线的结构和组成图7-3　74LS373内部结构图及其作为地址锁存器的51系列单片机系统扩展总线图a)74LS373内部结构图　b)51系列单片机系统扩展总线图7.1.1　51系列单片机扩展总线的结构和组成表7-1　扩展总线信号名、信号的含义及与单片机引脚信号定义的对应关系7.1.2　51系列单片机扩展总线的逻辑关系和时序分析1.访问外部程序存储器模式2.访问外部数据存储器或数据端口模式1.访问外部程序存储器模式图7-4　访问外部程序存储器时，控制信号的逻辑关系和时

3、序图2.访问外部数据存储器或数据端口模式图7-5　读外部数据存储器操作时，控制信号的逻辑关系和时序图2.访问外部数据存储器或数据端口模式图7-6　写外部数据存储器操作时，控制信号的逻辑关系和时序图7.1.3　总线扩展的地址译码方法1.全地址译码2.部分地址译码3.线选法7.1.3　总线扩展的地址译码方法表7-2　页内各存储单元与A0A12的编码对应关系7.1.3　总线扩展的地址译码方法表7-3　页面选择与A13A15的编码对应关系1.全地址译码所谓全译码是指所有的地址线都参与译码，所得到的地址空间是连续的，每

4、一个数据单元与地址一一对应。全译码电路的结构一般比较复杂。若页面的大小为8KB，要把64KB的存储空间分成8个页面，则所有高位地址A13~A15都必须参与译码，产生8个独立的页面选择信号，形成一个连续的地址段。一般采用3-8译码器来实现，如图7-7所示。2.部分地址译码图7-7　采用74LS138设计的全译码器电路原理图2.部分地址译码图7-8　采用74LS139设计的部分地址译码电路原理图3.线选法图7-9　线选法与页面地址对应关系3.线选法图7-10　页面为2KB时，二级全地址译码电路原理图3.线选法表7

5、-4　A11A15的编码与页面及地址空间的对应关系3.线选法图7-11　用74LS138实现的部分地址译码电路3.线选法图7-12　同一系统要求有不同的页面大小的多级译码方法3.线选法表7-5　3-8译码器各输出与地址空间的对应关系7.1.4　扩展总线设计接口电路时应该考虑的问题1.地址空间分配2.总线驱动能力3.电平的匹配4.控制时序和逻辑的匹配5.速度的协调6.状态信号的处理1.地址空间分配地址空间分配是采用扩展总线设计接口电路时非常重要的问题。一般这样来考虑：首先确定外部设备所需要的最大地址空间；其次确

6、定系统页面的划分，给该外部设备分配一个页面，并确定其实际占用的地址空间。2.总线驱动能力51系列单片机扩展总线的驱动能力是有限的，一般能够驱动8个TTL门。当系统中接入的设备比较多时，即负载超过8个TTL门时，应该加总线驱动。一般采用总线驱动器来提高扩展总线的驱动能力，常用的总线驱动器是74LS244、74LS245等。3.电平的匹配TTL电平和CMOS电平是不兼容的，CMOS电路能驱动TTL电路，而TTL电路一般不能驱动CMOS电路，在TTL电路和CMOS电路混用的系统中，应特别注意。此外，随着集成电路的发

7、展和进步，为了满足低功耗应用的要求，许多芯片或设备采用低电压工作，比如采用3.3V、1.8V等，它的信号电平与51系列单片机扩展总线的电平要求是不一致的，一般采用电平转换芯片来实现电平的匹配。4.控制时序和逻辑的匹配采用扩展总线设计外部设备接口电路的最大特点是，总线的逻辑和时序基本固定，外部设备的控制信号都是通过扩展总线的控制总线来产生的。也就是说，通过对扩展总线的控制信号的处理获得符合外部设备要求的控制信号。5.速度的协调外部设备的处理速度往往比较慢，扩展总线的处理速度则是比较快的。一般采用联络信号或软件延

8、时的方法人为地降低扩展总线的处理速度，使两者之间的速度协调工作6.状态信号的处理状态信号是外部设备产生的信号，用于指示CPU目前的设备处于何种状态，可以进行哪些操作，其处理需要配合I/O接口或其他的电路。7.2　51存储器的扩展7.2.1　存储器基础知识7.2.2　程序存储器的扩展7.2.3　数据存储器的扩展7.2.4　存储器综合扩展举例7.2.1　存储器基础知识1.半导体存储器的分类2.常用的EP