MCS-51单片机系统扩展教学课件.pptx

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1、第8章MCS-51单片机系统扩展单片机系统扩展主要内容内容指南前面几章介绍了单片机片内资源的工作原理与应用。当单片机片内资源不够用时，单片机可以进行外部资源的扩充。本章介绍外部资源的扩充原理，包括存储器、A/D、D/A的扩展技术和应用举例。学习目标单片机系统扩展的概述存储器、A/D、D/A的外部扩展原理扩展多片芯片的电路与编址8.1I/O扩展概述真正用作I/O口线的只有P1口的8位I/O线和P3口的某些位线。I/O(输入/输出)接口是MCS-51与外设交换数字信息的桥梁。I/O接口的功能I/O接口电路具有以下功能：1.实现和不同外设的速度匹配大多数的外设的速度很慢

2、，无法和µs量级的单片机速度相比。单片机只有在确认外设已为数据传送做好准备的前提下才能进行I/O操作。想知道外设是否准备好，需I/O接口电路与外设之间传送状态信息。2.输出数据锁存由于单片机工作速度快，数据在数据总线上保留的时间十分短暂，无法满足慢速外设的数据接收。I/O电路应具有数据锁存器，以保证接收设备接收。3.信息类型匹配不同I/O设备采用的信号类型不同，有些是数字信号，而有些是模拟信号，因此所采用的处理方式也不同。4.输入数据三态缓冲单片机具有多个输入设备时，使得数据总线上面可能“挂”有多个数据源，为不发生冲突，只允许当前正在进行数据传送的数据源使用数据总

3、线，其余的应处于隔离状态。I/O端口的编址首先清楚I/O接口（Interface）和I/O端口（Port）的概念。I/O端口：简称I/O口，指具有端口地址的寄存器或缓冲器。I/O接口：是指单片机与外设间的I/O接口芯片。一个I/O接口芯片可以有多个I/O端口，（1）数据口（2）命令口（3）状态口I/O端口编址是给所有I/O接口中的寄存器编址。I/O端口编址两种方式：独立编址与统一编址统一编址方式MCS51采用这种方式I/O寄存器与数据存储器单元同等对待，统一编址。不需要专门的I/O指令，直接使用访问数据存储器的指令进行I/O操作，简单、方便且功能强。每一接口芯片中

4、的一个功能寄存器（端口）的地址就相当于一个RAM单元。I/O数据的几种传送方式为实现和不同的外设的速度匹配，I/O接口必须根据不同外设选择恰当的I/O数据传送方式。I/O数据传送的几种传送方式是：（1）同步传送（2）异步传送（3）中断传送。1.同步传送方式（无条件传送）当外设速度和单片机的速度相比拟时，常采用同步传送方式，最典型的同步传送就是单片机和外部数据存储器之间的数据传送。2.查询传送方式（条件传送，异步式传送）查询外设“准备好”后，再进行数据传送。优点：通用性好，硬件连线和查询程序十分简单缺点：效率不高。为提高效率，通常采用中断传送方式。3.中断传送方式.

5、外设准备好后，发中断请求，单片机进入与外设数据传送的中断服务程序，进行数据的传送。中断服务完成后又返回主程序继续执行。工作效率高。常用的I/O接口电路芯片Intel公司的配套可编程I/O接口芯片的种类齐全，为扩展I/O接口提供了很大的方便。或者采用通用的TTL集成电路芯片。I/O扩展概述的小结：原因：MCS-51单片机本身提供的口线不多（P1、P3）方法：MCS-51单片机将外扩I/O和外部数据存储器统一编址，用户可以把一部分外部数据存储器的空间（64k）作为I/O地址，通过MOVX指令完成对外扩口的输入输出。扩展芯片即分配地址空间给每个芯片，注意要避免地址和数据

6、的冲突芯片的片选和芯片内的字选片选控制–线选法利用高端地址线（未用到的地址线）直接作为外扩芯片的片选线，线路简单地址空间有重叠，即同一存储空间可能对应多个地址适用于系统芯片数目较少–译码选通法高端地址线经译码器译码后作为存储器片选线，线路需增加译码器芯片地址空间连续，存储芯片空间对应地址唯一适用于多片存储器扩展8.2芯片扩展方法1.线选法用线选法扩展多片外部数据存储器6264的电路地址线为A0～A12，故剩余地址线为三根。用线选法可扩展3片6264。3片6264对应的地址空间如下。地址译码芯片74LS1382.地址译码法允许输入端选择EHLLBXLLAXLHY0H

7、LHY1HHLY2HHHY3HHHLLHHLHHHHHLHHL输出端常用的译码器芯片地址译码芯片74LS13974LS139功能表74LS139管脚图数据存储器RAM的扩展译码法扩展芯片6264占用系统地址空间（4000H~5FFFH)数据存储器扩展0000H~3FFFH4000H~7FFFH8000H~BFFFHC000H~FFFFH上图中各片62128地址分配P2.7P2.6译码输出选中芯片地址范围存储容量00YO*IC10000H-3FFFH16K01Y1*IC24000H-7FFFH16K10Y2*IC38000H-BFFFH16K11Y3*IC4C000

8、H-FFF