单片机原理及应用第2版张兰红第9章单片机系统扩展技术PPT资料.pptx

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55480C51系列型号片内ROM片内RAM定时器/计数器中断源数量51子序列（基本型）8031无128B216位580514KB掩膜ROM128B216位587514KBEPROM128B216位552子序列（增强型）8032无256B316位680528KB掩膜ROM256B316位603:

565复习：

单片机最小应用系统1.片内带程序存储器的单片机的最小应用系统

（1）单片机（8051、8751、8052），

（2）时钟电路，（3）复位电路即可构成最小应用系统。

2.片内无程序存储器的单片机的最小应用系统

（1）单片机（8031、8032），

（2）时钟电路，（3）复位电路（4）片外存储器芯片（5）地址锁存器03:

576片内带程序存储器的单片机的最小应用系统特点：

（1）系统有大量的I/O线可供用户使用。

P0、P1、P2、P3四个口都可以作为I/O口使用。

（2）内部存储器的容量有限，只有128B的RAM和4KB的程序存储器。

587单片机的最小应用系统03:

588片内不带程序存储器的单片机的最小应用系统（8031、8032）PSENOE特点：

（1）需要外接片外存储器芯片;

（2）外接地址锁存器芯片；

（3）接口少。

59980C51系列单片机的编程结构9.1.1单片机系统扩展资源分类RAM地址寄存器数据存储器RAM程序计数器PC程序存储器ROM堆栈指针SP累加器A暂存器TMP寄存器B程序状态字寄存器PSW算术逻辑单元ALU指令寄存器IR指令译码器ID定时与控制电路振荡器串行口中断系统定时器/计数器P0口P1口P2口P3口RAMROMCPU并行I/O口片内外设VccX1X2P0P1P2P3RSTEAPSENRSTVss03:

39:

0010扩展一般有以下几方面的内容:

外部程序存储器的扩展;

外部数据存储器的扩展;

输入/输出接口的扩展;

管理功能器件的扩展（如定时/计数器、键盘/显示器、中断控制器等）。

扩展的基本方法:

使用TTL中小规模集成电路进行扩展。

9.1.1单片机系统扩展资源分类03:

01119.1.2单片机系统扩展结构80C51单片机系统扩展采用三总线结构，即地址总线、数据总线和控制总线。

图9-1AT89C51单片机扩展时三总线EA口0P口2PALEPSENRDWR地址锁存EPROMCSRDWR8地址总线高位数据总线AT89C51RAM5V8地址总线低位控制总线03:

0212系统扩展的首要问题:

构造系统总线，然后再往系统总线上“挂”存储器芯片或I/O接口芯片，“挂”存储器芯片就是存储器扩展，“挂”I/O接口芯片就是I/O扩展。

80C51由于受引脚数目的限制，数据线和低8位地址线复用。

为了将它们分离出来，需要外加地址锁存器，从而构成与一般CPU相类似的片外三总线。

0313地址总线（AB）:

由P2口提供高8位地址线,此口具有输出锁存的功能,能保留地址信息。

由P0口提供低8位地址线。

数据总线（DB）:

由P0口提供。

此口是双向、输入三态控制的8位通道口。

控制总线（CB）:

扩展系统时常用的控制信号为:

ALE地址锁存信号,用以实现对低8位地址的锁存。

片外程序存储器取指信号。

片外数据存储器读信号。

片外数据存储器写信号。

PSENRDWR03:

04149.2数据存储器的扩展目前大多数单片机都含有大容量FlashEEPROM，其存储单元数量都达到了64KB，能满足绝大多数用户程序存储的需要，故很少再进行片外程序存储器的扩展。

但单片机的内部数据存储器容量较小，其中一些已作为工作寄存器、堆栈和数据缓冲器使用，当控制系统需要暂存的数据量较大时，片内RAM常常不够用，常需进行数据存储器的扩展。

若要扩展片外程序存储器，方法与数据存储器扩展相类似，不同之处仅在于控制信号的接法不一样，扩展数据存储器用单片机的RD和WR信号直接与数据存储器的OE端和WE端相连，发送读、写控制信号，扩展程序存储器则用单片机的PSEN信号与程序存储器的OE端相连，发送读控制信号。

06159.2.1数据存储器芯片典型型号有:

6116、6264、62128、62256。

+5V电源供电，双列直插，6116为24引脚封装，6264、62128、62256为28引脚封装。

6116：

2KB62128：

16KB6264：

8KB62256：

32KB03:

061603:

07179.2.2地址锁存器芯片74LS373的结构及引脚1.锁存器74LS37303:

08182.锁存器8282功能及内部结构与74LS373完全一样，只是其引脚的排列与74LS373不同，8282的引脚如下图。

0819引脚的排列为绘制印刷电路板时的布线提供了方便。

08203.锁存器74LS573输入的D端和输出的Q端也是依次排在芯片的两侧，与锁存器8282一样，为绘制印刷电路板时的布线提供了方便。

09219.2.3数据存储器的扩展电路存储芯片存储芯片地址线低地址线低8位位A7-A0地址线高地址线高（n-8）位位An-1-A8数据线数据线D7-D0片选信号片选信号CE读允许读允许OE、写允许、写允许WE接地接地需要考虑与需要考虑与80C51相连的存储芯片引相连的存储芯片引脚：

脚：

80C51CPU

（1）地址总线地址总线P0.0-P0.7

（2）地址总线地址总线P2.0-P2.n-9（3）数据总线的数据总线的P0.0-P0.7（4）EA接接+5V（5）（6）ALE74LS37374LS373G端端RDWR03:

1022图9-7AT89C51外扩一片6264的电路连接例9-1对AT89C51单片机外扩一片8kB的RAM6264芯片。

解：

扩展的电路连接如图9-7所示。

由于只有一片存储器芯片，所以将6264的片选直接接地。

6264芯片中存储单元的地址变化范围为：

xxx0000000000000Bxxx1111111111111B，即单片机地址线的P2.4P2.0与P0.7P0.0发出的信号可以从全0变化到全1，P2.7P2.5因为没有与6264相连，所以状态任意。

如果将任意状态x都看成0，则6264的地址范围为：

0000000000000000B0001111111111111B，即0000H1FFFH。

AT89C51ALEP0.0-P0.7EARDOE74LS373Q0-Q7A0-A7A8-A12D0-D7OECE6264P2.0-P2.4GD0-D78885WRWE+5V03:

12239.2.4存储器的编址存储器扩展的核心问题是存储器的编址问题。

所谓编址，就是利用单片机系统提供的地址总线，通过适当的连接，使系统中每一个外扩芯片的每一个单元都有一个唯一的地址，以便保证同一时刻只能有一个外设使用数据总线与CPU交换数据，保证系统有条不紊地工作。

存储器芯片内部有多个可寻址单元，因此编址涉及两方面问题：

一个是片内单元的编址，称为片内寻址，由芯片内部的地址译码电路完成，只需将存储器芯片自身的地址线与单片机的地址线按位号对应相连；

另一个是存储器芯片的片选/使能信号产生问题，称为芯片寻址，由单片机剩余的地址线通过片外译码电路完成。

编址技术就是研究系统地址空间的分配问题，即如何产生芯片片选/使能信号的问题。

存储器存在编址问题，本章后面所讲的各种外扩芯片也都存在编址问题。

1424通常，产生外扩芯片片选信号的方法有2种：

线选法和译码法。

1.线选法线选法是指直接将单片机高位地址线作为外扩芯片的片选信号，即把单片机选定的高位地址线与外扩芯片的片选/使能端（或）直接连接。

例9-2设计两片RAM6264芯片与AT89C51单片机的连接电路，两片6264芯片的片选信号采用线选法产生，计算存储器的地址范围。

6264地址线有13条（A12A0），因此低位地址线为A12A0，高位地址线为A15A13。

片内地址范围均为0000H1FFFH。

6264

（1）的片选线接P2.5，6264

（2）的片选线接P2.6，单片机与存储器的连接电路如图9-8所示。

1525图9-8采用线选法扩展两片6264的电路连接芯片的地址计算过程及地址范围:

AT89C51ALEP0.0-P0.7EARDOE74LS373Q0-Q7A0-A7A8-A12D0-D7OECE6264

（1）6264

（2）CEOED0-D7A0-A7A8-A12P2.0-P2.4P2.5GD0-D7888888555P2.6WRWEWE+5VP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A06264

（1）6264

（2）11011000000000000001111111111111片外地址片内地址地址范围C000HDFFFH00000000000001111111111111BFFFHA000H高位地址线用为0，不用为1低位地址由全0变化到全1，这里只给出最小地址和最大地址两种情况03:

1626高位未用的地址线P2.7取为1，实际上也可以为0。

当P2.7为0时，6264

（1）的地址范围为4000H5FFFH；

6264

（2）的地址范围为2000H3FFFH；

可见，芯片上的一个单元可以有多个地址，即地址不唯一，通常称为地址重叠。

原因是因为有的高位线没有参与片选信号的产生，可以是1也可以是0。

由例9-2可知，线选法的特点是电路简单，不需外加地址译码电路；

但芯片占用的存储空间不紧凑，寻址范围不唯一，且地址空间利用率低，可扩展的芯片个数少。

适用于小规模单片机应用系统的简单扩展。

P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A06264

（1）6264

（2）11011000000000000001111111111111片外地址片内地址地址范围C000HDFFFH00000000000001111111111111BFFFHA000H高位地址线用为0，不用为1低位地址由全0变化到全1，这里只给出最小地址和最大地址两种情况03:

17272.译码法译码法是利用片外译码电路对系统高位地址线进行译码，产生外