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1、第第6章章 MCS-51单片机系统扩展技术单片机系统扩展技术6.1 MCS-51单片机系统扩展的基本概念单片机系统扩展的基本概念6.2 程序存储器扩展技术程序存储器扩展技术6.3 数据存储器扩展数据存储器扩展6.4 输入输入/输出口扩展技术输出口扩展技术6.1MCS-51单片机系统扩展的基本概念单片机系统扩展的基本概念6.1.1 MCS-51单片机最小应用系统单片机最小应用系统6.1.2 MCS-51单片机的外部扩展性能单片机的外部扩展性能返回本章首页6.1.1MCS-51单片机最小应用系统单片机最小应用系统 18051/8751最最小小应应用用系系统统（如如图图6-1所所示示）。由由于于集集
2、成成度度的的限限制制，这这种种最最小小应应用用系系统统只只能能用用作作一一些些小小型的控制单元。其应用特点是：型的控制单元。其应用特点是：（1）全部）全部I/O口线均可供用户使用。口线均可供用户使用。（2）内部存储器容量有限（只有）内部存储器容量有限（只有4KB地址空间）。地址空间）。（3）应用系统开发具有特殊性。）应用系统开发具有特殊性。图6-18051/8751最小应用系统28031最小应用系统最小应用系统 8031是是片片内内无无程程序序存存储储器器的的单单片片机机芯芯片片，因因此此，其其最最小小应应用用系系统统应应在在片片外外扩扩展展EPROM。图图6-2为为用用8031外接程序存储器
3、构成的最小系统。外接程序存储器构成的最小系统。图6-28031最小应用系统返回本节6.1.2MCS-51单片机的外部扩展性能单片机的外部扩展性能1MCS-51单片机的片外总线结构单片机的片外总线结构 MCS-51系系列列单单片片机机片片外外引引脚脚可可以以构构成成如如图图6-3所所示的三总线结构：示的三总线结构：地址总线（地址总线（AB）数据总线（数据总线（DB）控制总线（控制总线（CB）所有外部芯片都通过这三组总线进行扩展。所有外部芯片都通过这三组总线进行扩展。图6-38031单片机总线引脚结构2MCS-51单片机的系统扩展能力单片机的系统扩展能力 当当系系统统要要大大量量配配置置外外围围设
4、设备备以以及及要要扩扩展展较较多多的的I/O口时，将占去大量的口时，将占去大量的RAM地址。地址。当当应应用用系系统统存存储储扩扩展展容容量量或或扩扩展展I/O口口地地址址超超过过单单片片机机地地址址总总线线范范围围时时，可可采采用用换换体体法法解解决决。如如图图6-4所示。所示。图6-4用I/O线来控制片外存储器换体返回本节6.2程序存储器扩展技术程序存储器扩展技术6.2.1 EPROM扩展电路扩展电路6.2.2 EEPROM扩展电路扩展电路返回本章首页图6-528引脚EPROM芯片管脚配置6.2.1EPROM扩展电路扩展电路图6-62764EPROM扩展电路12764AEPROM扩展电路2
5、27128AEPROM扩展电路扩展电路图6-727128AEPROM扩展电路返回本节6.2.2EEPROM扩展电路扩展电路 EEPROM是是一一种种电电擦擦除除可可编编程程只只读读存存储储器器，其其主主要要特特点点是是能能在在计计算算机机系系统统中中进进行行在在线线修修改改，并并能能在在断断电电的的情情况况下下保保持持修修改改的的结结果果。因因而而在在智智能化仪器仪表、控制装置等领域得到普遍采用。能化仪器仪表、控制装置等领域得到普遍采用。常常 用用 的的 EEPROM芯芯 片片 主主 要要 有有 Intel 2817A、2864A等。等。图6-82817A管脚配置12817AEEPROM扩展扩
6、展图6-92817AEEPROM扩展电路设置源数据块首址标区首地址原地址=SASA末地址？写入一个字节P1.0=0?源地址加1目标地址加1传送结束图6-10RAM与EEPROM数据传送流程图22864AEEPROM扩展图6-112864A管脚配置2864A有四种工作方式：有四种工作方式：（1）维持方式）维持方式（2）读出方式）读出方式（3）写入方式）写入方式（4）数据查询方式）数据查询方式 2864A与与8031单片机的硬件连接如图单片机的硬件连接如图6-12所示。所示。图6-122864AEEPROM扩展电路返回本节6.3数据存储器扩展数据存储器扩展6.3.1 静态静态RAM扩展电路扩展电路
7、6.3.2 动态动态RAM扩展电路扩展电路返回本章首页6.3.1静态静态RAM扩展电路扩展电路常常用用的的静静态态RAM芯芯片片有有6116，6264，62256等等，其其管脚配置如图管脚配置如图6-13所示。所示。16264静态静态RAM扩展扩展表表6-1给给出出了了6264的的操操作作方方式式，图图6-14为为6264静静态态RAM扩展电路。扩展电路。262256静态静态RAM扩展扩展62256是是32K8位位静静态态随随机机存存储储器器芯芯片片，CMOS工工艺制作，单一艺制作，单一+5V供电。供电。28脚双列直插式封装。脚双列直插式封装。图6-13常用静态RAM芯片管脚配置表6-1626
8、4的操作方式管脚管脚图6-146264静态RAM扩展电路返回本节6.3.2动态动态RAM扩展电扩展电12164A动态动态RAM扩展扩展l l行列地址选通信号行列地址选通信号l l刷新方法刷新方法l l地址信息延时的实现地址信息延时的实现图6-152164A芯片图6-1664K动态RAM扩展电路（a）8051（b）2164A图6-178051和2164A总线定时波形22186集成动态集成动态RAM扩展扩展 2186是片内具有是片内具有8K8位动态位动态RAM系统的集成系统的集成RAM。单一。单一+5V供电，工作电流供电，工作电流70mA，维持电流，维持电流20mA，存取时间为，存取时间为250n
9、s。28脚双列直插式封装，脚双列直插式封装，管脚与管脚与6264静态静态RAM完全兼容，其管脚配置如图完全兼容，其管脚配置如图6-18所示。所示。图图6-19给出了给出了8051/8751扩展扩展2186集成动态集成动态RAM的硬件电路图。的硬件电路图。图6-182817A管脚配置图6-192186集成动态RAM扩展电路返回本节6.4输入输入/输出口扩展技术输出口扩展技术6.4.1 简单简单I/O口扩展口扩展6.4.2 可编程可编程I/O口扩展口扩展返回本章首页6.4.1简单简单I/O口扩展口扩展1用并行口扩展用并行口扩展I/O口口只只要要根根据据“输输入入三三态态，输输出出锁锁存存”与与总总
10、线线相相连连的的原原则则，选选择择74LS系系列列的的TTL电电路路或或MOS电电路路即即能能组组成成简简单单的的扩扩展展I/O口口。例例如如采采用用8位位三三态态缓缓冲冲器器74LS244组组成成输输入入口口，采采用用8D锁锁存存器器74LS273，74LS373，74LS377等组成输出口。等组成输出口。图图6-20给出了一种简单的输入、输出口扩展给出了一种简单的输入、输出口扩展电路。当要扩展多个输入电路。当要扩展多个输入/输出口时，可采用图输出口时，可采用图6-21所示连接方法。所示连接方法。图6-20简单I/O扩展接口图6-20简单I/O扩展接口2用串行口扩展用串行口扩展I/O口口当当
11、MCS-51单单片片机机串串行行口口工工作作在在方方式式0时时，使使用用移移位位寄寄存存器器芯芯片片可可以以扩扩展展一一个个或或多多个个8位位并并行行I/O口口。这这种种方方法法不不会会占占用用片片外外RAM地地址址，而而且且可可节节省省单单片片机机的的硬硬件件开开销销。缺缺点点是是操操作作速速度度较较慢慢，扩展芯片越多，速度越慢。扩展芯片越多，速度越慢。图图6-22和和图图6-23分分别别给给出出了了利利用用串串行行口口扩扩展展2个个8位位并并行行输输入入口口（使使用用74LS165）和和扩扩展展2个个8位位并行输出口（使用并行输出口（使用74LS164）的接口电路。）的接口电路。图6-22
12、利用串行口扩展并行输入口图6-23利用串行口扩展并行输出口返回本节6.4.2可编程可编程I/O口扩展口扩展表6-2常用Intel系列可编程接口芯片型号名称说明8155并行接口带256字节的RAM和14位定时/计数器8255通用并行接口8251同步/异步通讯接口8253定时/计数器8279键盘/显示接口18155的结构和技术性能的结构和技术性能图图6-24是是8155的结构框图。在的结构框图。在8155内部具有：内部具有：（1）256字节的静态字节的静态RAM，存取时间为，存取时间为400ns。（2）三个通用的输入）三个通用的输入/输出口。输出口。（3）一个）一个14位的可编程定时位的可编程定时
13、/计数器。计数器。（4）地址锁存器及多路转换的地址和数据总线。）地址锁存器及多路转换的地址和数据总线。（5）单一）单一+5V电源，电源，40脚双列直插式封装。脚双列直插式封装。（a）逻辑结构（b）引脚图图6-248155的逻辑结构及引脚28155的的RAM和和I/O地址编码地址编码表6-38155口地址分布38155的工作方式与基本操作的工作方式与基本操作（1）作片外）作片外256字节字节RAM使用。使用。（2）作扩展）作扩展I/O口使用。命令控制字的格式如图口使用。命令控制字的格式如图6-25所示。其中所示。其中C口工作方式如表口工作方式如表6-4所示。状态所示。状态字格式如图字格式如图6-
14、26所示。所示。（3）作定时器使用。其格式如图）作定时器使用。其格式如图6-27所示。所示。图6-258155命令控制字格式表6-4C口工作方式及控制信号分布图6-268155状态字格式图6-278155定时器格式及输出方式4MCS-51单片机与单片机与8155的接口与操作的接口与操作MCS-51单单片片机机可可直直接接和和8155连连接接而而不不需需要要任任何何外外加加逻逻辑辑，可可以以直直接接为为系系统统增增加加256字字节节外外部部RAM、22根根I/O线线及及一一个个14位位定定时时器器。其其基基本本硬硬件连接方法如图件连接方法如图6-28所示。所示。图6-288155和8031的连接方法返回本节THANKYOUVERYMUCH！本章到此结束，本章到此结束，谢谢您的光临！谢谢您的光临！结束放映返回本章首页