微机原理第七章 系统扩展原理与接口技术.ppt

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1、第七章系统扩展原理及接口技术系统扩展原理系统扩展是指单片机内部各功能部件不能满足应用系统要求时，在片外连接相应的外围芯片以满足应用系统要求。80C51主要有程序存储器的扩展、数据存储器的扩展、I/O口的扩展、中断系统扩展以及其它特殊功能接口的扩展等。扩展的方法有并行扩展法和串行扩展法两种。并行扩展法是指利用单片机本身具备的三组总线（AB、DB、CB）进行的系统扩展。串行扩展法利用SPI三线总线和I2C双线总线进行系统扩展。有的单片机应用系统可能同时采用并行扩展法和串行扩展法。单片机是通过芯片的引脚进行系统扩展的。80C51系列带总线的芯

2、片引脚可以构成图7－1所示的三总线结构．即地址总线（AB）数据总线（DB）和控制总线（CB）。具有总线的外部芯片都通过这三组总线进行扩展。外部并行扩展原理8/4/20213图7–180C51系列单片微机的三总线结构8/4/20214（1）地址总线（AB）P0口提供低8位地址A0～A7，P2口提供高8位地址A8～A15。P0口是地址总线低8位和8位数据总线复用口，只能分时用作地址线。故P0口输出的低8位地址A0～A7必须用锁存器锁存。可寻址范围为64KB。（2）数据总线（DB）由P0口提供，用D0～D7表示。P0口为三态双向口，是应用系统中使

3、用最为频繁的通道。数据总线是并联到多个连接的外围芯片的数据线上，而在同一时间里只能够有一个是有效的数据传送通道。(3)控制总线（CB）包括片外系统扩展用控制线和片外信号对单片机的控制线。系统扩展用控制线有ALE、、、、。·8/4/20215：输出，用于读片外程序存储器（EPROM）中的数据。：输入，用于选择片内或片外程序存储器。当＝0时，只访问外部程序存储器。当＝1时，先访问内部程序存储器，内部程序存储器全部访问完之后，再访问外部程序存储器。：输出，用于片外数据存储器（RAM）的读、写控制。当执行片外数据存储器操作指令MOVX时，自动生成。

4、ALE：输出P0口上地址与数据隔离信号，用于锁存P0口输出的低8位地址的控制线。通常，ALE信号的下降沿控制锁存器来锁存地址数据。8/4/20216图7–2地址锁存器8/4/20217在单片机应用系统中，为了唯一地选择片外某一存储单元或I/O端口，需要进行二次选择。一是必须先找到该存储单元或I/O端口所在的芯片，一般称为“片选”。二是通过对芯片本身所具有的地址线进行译码，然后确定唯一的存储单元或I/O端口，称为“字选”。8/4/20218“片选”常用的方法有四种：“线选法”、“地址译码法”、应用“可编程器件PAL/GAL”或“I/O口线”。

5、(1)线选法：线选法一般是利用单片机的最高几位空余的地址线中一根(如P2.7)作为某一片存储器芯片或I/O接口芯片的“片选”控制线。用于应用系统中扩展芯片较少的场合。(2)译码法：用译码器对空余的高位地址线进行译码，而译码器的输出作为“片选”控制线。常用的译码器有3/8译码器74LS138、双2/4译码器74LS139、4/16译码器74LS154等。3/8译码器74LS138的管脚见图7–3。G1、、：使能端。当G1=1，==0时，芯片使能。C、B、A：译码器输入，高电平有效。：译码器输出，低电平有效。8/4/20219图7–374LS1

6、38三-八译码器部分地址译码全地址译码8/4/202110图7–464K全地址译码电路8/4/202111#0RAM地址分配为0000H～1FFFH,共8K。(A15=A14=A13=0)#1芯片地址分配为2000H～3FFFH,共8K.(A15=A14=0,A13=1)#2芯片地址分配为4000H～5FFFH，共8K。(A15=0，A14=1，A13=0)#3芯片地址分配为6000H～7FFFH，共8K。(A15=0，A14=1，A13=1)#4芯片地址分配为8000H～9FFFH，共8K。(A15=1，A14=0，A13=0)#5芯片地

7、址分配为A000H～BFFFH，共8K。(A15=1，A14=0，A13=1)#6芯片地址分配为C000H～DFFFH，共8K。(A15=A14=1，A13=0)#7I/O地址分配为E000H～FFFFH，共8K。(A15=A14=A13=1)8/4/202112由于地址总线宽度为16位，在片外可扩展的存储器最大容量为64KB，地址为0000H～FFFFH。片外数据存储器与程序存储器的操作使用不同的指令和控制信号，允许两者的地址重复，故片外可扩展的数据存储器与程序存储器分别为64KB。片外数据存储器与片内数据存储器的操作指令不同（片外RAM

8、只能用MOVX指令）。允许两者地址重复，亦即外部扩展数据存储器地址可从0000H开始。I/O口扩展与片外数据存储器统一编址，不再另外提供地址线。80C51系列单片机的系统并行扩展