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1、课件制作课件制作 唐中燕唐中燕第七章单片机存储器及单片机存储器及I/OI/O口扩展口扩展 系统扩展与结构 程序存储器扩展 数据存储器扩展 I/O接口扩展 课件制作课件制作 唐中燕唐中燕系统扩展与结构系统扩展与结构 系统扩展系统扩展 单片机中虽然已经集成了单片机中虽然已经集成了CPU、I/O口、定时器、口、定时器、中断系统、存储器等基本部件（即系统资源），但是中断系统、存储器等基本部件（即系统资源），但是对一些较复杂应用，往往以上资源不够用、功能不完对一些较复杂应用，往往以上资源不够用、功能不完善，这就需要在单片机芯片外增加相应的芯片、电路，善，这就需要在单片机芯片外增加相应的芯片、电路，使得有
2、关功能得以扩充，称为系统扩展（即系统资源使得有关功能得以扩充，称为系统扩展（即系统资源的扩充）。其中主要是存储器、的扩充）。其中主要是存储器、I/O口的扩展。口的扩展。课件制作课件制作 唐中燕唐中燕 单片机系统扩展结构单片机系统扩展结构p 系统扩展以单片机为核心进行，扩展的外部器件系统扩展以单片机为核心进行，扩展的外部器件均通过三总线与单片机（均通过三总线与单片机（CPU）联接，即总线结构。）联接，即总线结构。扩展时将外部器件与三总线上扩展时将外部器件与三总线上的特定信号正确联接在一起。的特定信号正确联接在一起。课件制作课件制作 唐中燕唐中燕系统总线系统总线 (三总线三总线)地址总线地址总线
3、（Address Bus AB）作用：传送地址信号，用以选择存储单元或作用：传送地址信号，用以选择存储单元或I/O端口端口。地址总线方向：单向地址总线方向：单向 单片机单片机 存储单元或存储单元或I/O端口端口 地址总线数目：地址总线数目：n 位地址总线位地址总线 2n存储单元存储单元 51单片机地址总线：单片机地址总线：16条条 64K数据总线数据总线（Data Bus DB）作用作用:在单片机与存储单元或在单片机与存储单元或I/O口之间传送数据口之间传送数据 数据总线方向：双向数据总线方向：双向 数据总线数目：与单片机字长相同，数据总线数目：与单片机字长相同，8 位，即位，即8条条控制总线
4、控制总线（Control Bus CB）一组控制信号：单片机一组控制信号：单片机 存储单元或存储单元或I/O口口 存储单元或存储单元或I/O口口单片机单片机课件制作课件制作 唐中燕唐中燕p 扩展时应把单片机外部连线变为三总线结构形式，扩展时应把单片机外部连线变为三总线结构形式，单片机的片外引脚构造成的三总线结构：单片机的片外引脚构造成的三总线结构：ABCBDB课件制作课件制作 唐中燕唐中燕1 1（DBDB）：由）：由P0P0口提供。口提供。2 2（ABAB）：由）：由P0P0口和口和P2P2口提供，其宽度为口提供，其宽度为1616位，故最大位，故最大寻址范围为寻址范围为64KB64KB。P0P
5、0口先输出低口先输出低8 8位地址信息，待地址信位地址信息，待地址信息稳定并可靠锁存后，息稳定并可靠锁存后，P0P0口再做数据总线使用。由于口再做数据总线使用。由于P2P2口一直提供高口一直提供高8 8位地址，故不需要外加地址锁存器。位地址，故不需要外加地址锁存器。3 3（CBCB）：包括片外系统扩展用控制线和片外信号对单）：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。片机的控制线。（1 1）/EA/EA用于选择片内或片外用于选择片内或片外ROMROM。（2 2）/PSEN/PSEN用于片外用于片外ROMROM的读控制。执行指令的读控制。执行指令MOVCMOVC时时(/EA=0)(/E
6、A=0)，该信号自动生成。，该信号自动生成。（3 3）/RD/RD、/WR/WR用于片外用于片外RAMRAM的读写控制。当执行指令的读写控制。当执行指令MOVXMOVX时，这两个信号分别自动生成。时，这两个信号分别自动生成。（4 4）ALEALE用于锁存用于锁存P0P0口输出的低口输出的低8 8位地址。位地址。ALEALE在在P0P0口输口输出地址期间，用下降沿控制锁存器对地址进行锁存。出地址期间，用下降沿控制锁存器对地址进行锁存。课件制作课件制作 唐中燕唐中燕 编址技术编址技术p 编址就是使每一个存储单元或接口对应一个地址码，编址就是使每一个存储单元或接口对应一个地址码，这通过设计译码电路实
7、现，当单片机输出一个地址码，这通过设计译码电路实现，当单片机输出一个地址码，经译码电路译码产生选通信号，可以选中唯一的单元经译码电路译码产生选通信号，可以选中唯一的单元或接口。或接口。p 当需要扩展多片当需要扩展多片ROM、RAM、I/O接口时，编址又接口时，编址又分两个层次：芯片的选择和芯片内部存储单元及端口分两个层次：芯片的选择和芯片内部存储单元及端口的选择（先选中芯片再选择该芯片内单元、端口），的选择（先选中芯片再选择该芯片内单元、端口），设计者只设计芯片译码电路，芯片内的编址由芯片内设计者只设计芯片译码电路，芯片内的编址由芯片内部译码电路完成。一般芯片内部地址译码使用低位地部译码电路完
8、成。一般芯片内部地址译码使用低位地址，剩下的高位地址作为芯片选择使用。址，剩下的高位地址作为芯片选择使用。课件制作课件制作 唐中燕唐中燕芯片编址技术（译码方法）：芯片编址技术（译码方法）：线选法：线选法：直接用系统高位地址线作芯片片选信号直接用系统高位地址线作芯片片选信号。芯片地址不连续，地址重叠多，占用地址空间多。芯片地址不连续，地址重叠多，占用地址空间多。译码法：译码法：使用译码器对系统高位地址译码，将译码电使用译码器对系统高位地址译码，将译码电 路的输出作为芯片片选信号。路的输出作为芯片片选信号。译码电路可使用译码芯片，译码电路可使用译码芯片，如如74LS13974LS139（双双2 2
9、4 4译码器）译码器）如如74LS13874LS138（3 38 8译码器）译码器）课件制作课件制作 唐中燕唐中燕 74LS139真值表真值表课件制作课件制作 唐中燕唐中燕课件制作课件制作 唐中燕唐中燕 74LS138真值表真值表课件制作课件制作 唐中燕唐中燕程序存储器扩展程序存储器扩展p 两种两种ROM芯片芯片/CE：片选：片选 /OE：读选通：读选通课件制作课件制作 唐中燕唐中燕2716工作方式工作方式芯片内部存储单元的数目取决于地址位数，芯片内部存储单元的数目取决于地址位数，n位地址可以产生位地址可以产生2n个连续地址码，有个连续地址码，有2n个存储单元，所以个存储单元，所以2716有有
10、211=2k个单元个单元。课件制作课件制作 唐中燕唐中燕p 扩展一片扩展一片27162716若将没用到的地址定为若将没用到的地址定为“0”，则本例，则本例2716的地址范围：的地址范围：8000H87FFH。P2口剩余的口线不能再作口剩余的口线不能再作 I/O口线使口线使用，可以悬空。用，可以悬空。课件制作课件制作 唐中燕唐中燕/OE=0，G=1时，时，输出输出Q=输入输入D(锁存器内容更新，透明锁存器内容更新，透明)；/OE=0，G=0时，输出时，输出Q不变（下降沿时刻锁存）；不变（下降沿时刻锁存）；当当/OE=1时，输出高阻态时，输出高阻态锁存器锁存器74LS373介绍介绍课件制作课件制作
11、 唐中燕唐中燕p 两片两片2764扩展扩展（1）（2）2764为为8K若没用到的地址为若没用到的地址为“0”，则本例，则本例1#地址范围：地址范围：0000H1FFFH；2#地址范围：地址范围：8000H 9FFFH。芯片地址不连续，地址有重叠。芯片地址不连续，地址有重叠课件制作课件制作 唐中燕唐中燕数据存储器扩展数据存储器扩展p 两种两种RAM芯片芯片/CE：片选：片选 /OE：读选通：读选通 /WE：写选通：写选通课件制作课件制作 唐中燕唐中燕6116工作方式工作方式6116有有11位地址，所以位地址，所以 6116 有有 211=2k 个单元个单元。课件制作课件制作 唐中燕唐中燕p 扩展
12、一片扩展一片61166116若将没用到的地址定为若将没用到的地址定为“0”，则本例，则本例6116的地的地址范围：址范围：0000H07FFH。课件制作课件制作 唐中燕唐中燕p 4片片6116扩展扩展采用的是线选法。若采用的是线选法。若没用到的地址为没用到的地址为“0”，则各芯片由右到左地，则各芯片由右到左地址范围：址范围：7000H77FFH、6800H6FFFH、5800H5FFFH、3800H 3FFFH。芯片地址不连续，地址有重叠。芯片地址不连续，地址有重叠。一般采用译码法，考虑一下如何设计？一般采用译码法，考虑一下如何设计？特点：各芯片片选信号不同，其它并连。特点：各芯片片选信号不同
13、，其它并连。课件制作课件制作 唐中燕唐中燕p 同时扩展同时扩展ROM与与RAM若若没用到的地址为没用到的地址为“0”，则两芯片地址范围相同：，则两芯片地址范围相同：0000H1FFFH。两芯片中相同的地址单元将会同时选通，但不会发生地址冲突，因两芯片中相同的地址单元将会同时选通，但不会发生地址冲突，因为两种芯片的控制信号不一样。为两种芯片的控制信号不一样。课件制作课件制作 唐中燕唐中燕I/OI/O接口扩展接口扩展 I/O接口包括输入接口、输出接口、输入接口包括输入接口、输出接口、输入/输出接口。输出接口。可分为简单（不可编程）接口、多功能（可编程）接口。可分为简单（不可编程）接口、多功能（可编
14、程）接口。简单接口功能单一，占据一个地址。简单接口功能单一，占据一个地址。*输入接口只用于解决数据输入的缓冲问题（三态缓冲输入接口只用于解决数据输入的缓冲问题（三态缓冲器）器）:当输入设备被选通时，使数据源与数据总线连通，当输入设备被选通时，使数据源与数据总线连通，当输入设备不被选通时，使数据源与数据总线隔离。当输入设备不被选通时，使数据源与数据总线隔离。*输出接口只用于数据保持（锁存器）。输出接口只用于数据保持（锁存器）。可编程接口具有不同的功能类型，工作方式确定与改变可编程接口具有不同的功能类型，工作方式确定与改变要由程序实现，通常内部有多个端口（占据多个地址）。要由程序实现，通常内部有多
15、个端口（占据多个地址）。课件制作课件制作 唐中燕唐中燕74LS244引脚图原理图功能表1G;2G 门控端，低有效8同相三态缓冲/驱动（无锁存）p 简单输入口扩展简单输入口扩展课件制作课件制作 唐中燕唐中燕用74LS244做稳态信号输入口(无锁存)1G&2G=RD+P2.6 P2.6=0:选中74LS244 74LS244的口地址：BFFFH 执行 MOV DPTR,#BFFFH MOVX A,DPTR实现数据输入课件制作课件制作 唐中燕唐中燕74LS377引脚图功能表非三态结构、带有输出允许控制端OE的8D触发器。CLK:D端信号被锁存到Q端OE:片选信号（使能），低有效 CLK:时钟脉冲输入
16、信号，上升沿触发 OE=0p 简单输出口扩展简单输出口扩展课件制作课件制作 唐中燕唐中燕用74LS377做信号输出口 P2.5 OEP2.5=0:选中74LS37774LS377口地址：DFFFH 执行 MOV A,H MOV DPTR,#DFFFH MOVX DPTR,A实现数据输出课件制作课件制作 唐中燕唐中燕单片机单片机锁存器锁存器74LS273P0.0-P0.7P2.0P2.1RDWRD0 D0 D7D7D0 D0 D7D7D0 D0 D7D7D0 D0 D7D7缓冲器缓冲器74LS2441111CLKCLKCE1CE1CE2CE2输出输出输入输入或门或门或门或门输入指令：输入指令：MOV DPTRMOV DPTR，#FE00H#FE00H MOVX A MOVX A，DPTRDPTR输出指令：输出指令：MOV DPTRMOV DPTR，#FD00H#FD00H MOVX DPTR MOVX DPTR，A Ap 简单输入、输出口扩展简单输入、输出口扩展