单片机的系统扩展课件.ppt

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1、第7章单片机的系统扩展学习目标掌握51单片机扩展总线的结构及组成掌握并行总线的逻辑与时序掌握并行总线扩展的地址译码方法掌握51单片机扩展存储器的方法掌握51单片机扩展I/O接口的方法掌握SPI串行总线的原理及应用掌握I2C串行总线的原理及应用主要内容第7章单片机的系统扩展7.151系列单片机扩展总线基础7.1.151系列单片机的扩展总线的结构和组成7.1.251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7.251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.

2、3数据存储器的扩展7.2.4存储器综合扩展举例主要内容第7章单片机的系统扩展7.351并行I／O接口的扩展7.3.1简单I/O扩展7.3.2采用专用芯片扩展I/O接口7.3.3采用串行控制器扩展并行I/O7.4单片机串行扩展总线接口技术7.4.1SPI串行总线7.4.2IIC总线7.151单片机扩展总线基础单片机中一般集成了CPU、I/O口、定时器、中断系统、存储器等计算机的基本部件，外加电源、复位和时钟等简单的辅助电路即构成一个能够正常工作的最小系统，图7-1是一个89C52的最小系统。7.1.151系列单片机的扩展总线的结构和组成51系列单片机为了减少

3、引脚数量，扩展总线中的数据线和地址线（低8位）采用了分时复用技术，即P0口分时传送地址总线信号的低8位（A0~A7）和数据总线信号（D0~D7），P0口在某一时刻传送的是低8位地址信号还是数据信号由ALE来指明，如图7-2所示。7.1.151系列单片机的扩展总线的结构和组成在实际使用时往往需要把地址和数据信号分离开来，一般采用外接一个8位锁存器的方法来实现。图7-3为采用8位锁存器74LS373实现地址和数据分离的电路原理图。7.1.151系列单片机的扩展总线的结构和组成51系列单片机的扩展总线信号包括：16位地址总线信号A0~A15；8位数据总线信号为D

4、0~D7；控制总线信号由ALE、、、、组成。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见表7-1。扩展总线信号名信号的含义与单片机引脚号信号定义的对应关系A0~A7数据总线低8位P0口锁存输出A8~A15数据总线高8位P2口D0~D7数据总线，8位宽度P0口ALE控制信号，地址锁存使能ALE控制信号，程序存储器使能，低电平有效控制信号，外部访问使能信号，低电平有效/VPP控制信号，读信号，低电平有效/P3.7控制信号，写信号，低电平有效/P3.77.1.251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51系列单片机在访

5、问外部程序存储器时,控制总线仅由ALE、和组成。当或单片机要访问的程序存储器超出片内程序存储器的范围时，“MOVCA,@A+DPTR”是单片机访问外部程序存储器时执行的一条指令。指令执行过程中控制信号的逻辑关系和时序图如图7-4所示。7.1.251系列单片机扩展总线的逻辑关系和时序分析2.访问外部数据存储器或数据端口模式(读XRAM)51系列单片机在访问外部数据存储器时，其控制总线由ALE、、、组成。7.1.251系列单片机扩展总线的逻辑关系和时序分析2.访问外部数据存储器或数据端口模式(写XRAM)51系列单片机在访问外部数据存储器时，其控制总线由ALE

6、、、、组成。当执行MOVX@Ri，A指令或MOVX@DPTR，A指令时，进行写外部数据RAM的操作。7.1.3总线扩展的地址译码方法所谓地址空间分配是把64KB的寻址空间通过地址译码的方法分成若干个大小相同的页面，其中低位地址线用来选择页内单元，高位地址线则用于页面的选择，不同的外部设备占用不同的页面。地址译码要解决的问题就是：如何产生页面选择信号使外部设备占用一个存储空间页面（页面译码），并使外部设备内的每一个存储单元或数据端口与页内的存储单元对应起来（页内译码）。地址译码的方法一般采用全地址译码、部分地址译码和线选法。页内译码与页面译码的基本原理是一样

7、的，所以下面通过页面译码来介绍全地址译码、部分地址译码和线选法。7.1.3总线扩展的地址译码方法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，每一个数据单元与地址是一一对应的。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。7.1.3总线扩展的地址译码方法2.部分地址译码所谓部分译码是指只有一部分地址参与译码，所得到的地址空间是非连续的地址段，没有覆

8、盖整个可寻址空间，一个数据单元可能与几个地址对应。由于部分译码不会