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1、第第5章章 单片机应用系统的扩展单片机应用系统的扩展5.1 单片机扩展的基本概念单片机扩展的基本概念5.2 存储器的扩展存储器的扩展 5.2 I/O接口扩展电路设计接口扩展电路设计 5.1 单片机扩展的基本单片机扩展的基本一、一、单片机最小系统单片机最小系统 使单片机能运行的最少器件构成的系统，就是最小系统。无ROM芯片：8031 必须扩展ROM，复位、晶振电路有ROM芯片：89c51等，不必扩展ROM，只要有复位、晶振电路二、二、扩展使用的三总线扩展使用的三总线地址总线：P0低8位 P2高8位数据总线：P0控制总线：RD、WR、ALE、PSEN (读、写、地址锁存允许、外程序存储器读选通）5
2、.2 存储器的扩展存储器的扩展一、一、随机读写存储器随机读写存储器RAM的扩展的扩展 数据存储器一般采用RAM芯片，这种存储器在电源关断后，存储的数据将全部丢失。RAM器件有两大类：动态RAM（DRAM），一般容量较大，易受干扰，使用略复杂。静态RAM（SRAM），在工业现场常使用。1.SRAM的引脚的引脚 6264 逻辑图 6264 引脚图型号：6264 前两位数62,表示SRAM 后两位648=8k字节容量62128 有1288=16k 字节容量62256 有2568=32k 字节容量2.RAM存储器的连接存储器的连接 DBDB0 0n n ABAB0 0N ND D0 0n nA A0
3、0N N ABABN+xN+xCSCSR/WR/WR/WR/W微型机微型机存储器存储器存储器与微型机三总线的连接：1)数据线 D0n连接数据总线 DB0n 2)地址线 A0N连接地址总线低位AB0N。3)片选线 CS连接地址总线高位ABN+x。4)读写线OE、WE(R/W)连接读写控制线RD、WR。3.地址锁存器的原理地址锁存器的原理地址锁存器芯片地址锁存器芯片74LS373与与74LS573只是引脚布置的不同。只是引脚布置的不同。74LS273的的11脚脚G逻辑与以上相反。逻辑与以上相反。单片机复用总线结构,数据与地址分时共用一 组总线。ALE地地址址锁锁存存地地址址锁锁存存地址地址输出输出
4、数据数据有效有效地址地址输出输出数据数据有效有效AD0n数数据据采采样样数数据据采采样样R/W单片机单片机 AD07 ALER/WD07A07R/W存储器存储器Di Qi G地址地址锁存器锁存器 AD8n A8n4.62128与与MCS51的连接的连接二、二、只读存储器只读存储器ROM的扩展的扩展 工作时，ROM中的信息只能读出，要用特殊方式写入(固化信息)，失电后可保持信息不丢失。1.掩膜ROM：不可改写ROM 由生产芯片的厂家固化信息。在最后一道工序用掩膜工艺写入信息，用户只可读。2.PROM：可编程ROM 用户可进行一次编程。存储单元电路由熔丝相连，当加入写脉冲，某些存储单元熔丝熔断，信
5、息永久写入，不可再次改写。3.EPROM：可光擦除PROM 用户可以多次编程。编程加写脉冲后，某些存储单元的PN结表面形成浮动栅，阻挡通路，实现信息写入。用紫外线照射可驱散浮动栅，原有信息全部擦除，便可再次改写。4.EEPROM：可电擦除PROM 既可全片擦除也可字节擦除，可在线擦除信息，又能失电保存信息，具备RAM、ROM的优点。但写入时间较长。27xx的引脚的引脚 1.只读存储器只读存储器ROM的扩展的扩展2.27128与与MCS51的连接的连接与RAM的不同点：只有一片ROM时，CE可以接地 OE接PSEN3.MCS51同时扩展同时扩展ROM和和RAM1.线选法 微型机剩余高位地址总线直
6、接连接各存储器片选线。2.译码片选法 微型机剩余高位地址总线通过地址译码器输出片选信号。多片存储器芯片组成大容量存储器连接常用片选方法。三、地址译码的方法三、地址译码的方法1.线选法线选法 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 ：1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0=C000H=C000H 1
7、1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 DFFFHDFFFH ：1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0=A000H=A000H 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 BFFFH BFFFH ：0110110 0000 0000 00000 0000 0000 00000110111 1111 1111 11111 1111 1111 1111
8、=6000H=6000H7FFFH 7FFFH 2译码片选法译码片选法 3-8 地址译码器：地址译码器：74LS138Y Y0 0、Y Y1 1、Y Y2 2分别连接三片存储器的片选端分别连接三片存储器的片选端CECE1 1、CECE2 2、CECE3 3各片存储器芯片分配地址：各片存储器芯片分配地址：AB13AB14AB15 +5V A Y0 B Y1 C Y2 G1 G2A.B Y774LS138CE1CE2CE3：0000H1FFFH：2000H3FFFH：4000H5FFFH 当当单单片片机机外外接接芯芯片片较较多多，超超出出总总线线负负载载能能力力，必必须须加加总线驱动器。总线驱动器
9、。单向驱动器单向驱动器74LS244用于用于地址总线驱动地址总线驱动双向驱动器双向驱动器74LS245用于用于数据总线驱动数据总线驱动3.微型机总线扩展驱动微型机总线扩展驱动5.2 I/O接口扩展电路设计接口扩展电路设计 一一.8255可编程并行可编程并行I/O接口扩展接口扩展 二二.8155可编程可编程I/O接口扩展接口扩展 三三.串行口扩展串行口扩展I/O接口接口 一一.8255可编程并行可编程并行I/O接口扩展接口扩展利用TTL芯片、COMS锁存器、三态门等接口芯片把P0接口扩展，常选用74LS273、74LS373、74LS244等芯片。1 1、简单、简单、简单、简单I/OI/O接口扩
10、展接口扩展接口扩展接口扩展 2、8255可编程并行可编程并行I/O接口扩展与电路设计接口扩展与电路设计（1）8255内部结构及引脚功能（2）、）、接口线接口线 PA0PA7、PB0PB7、PC0PC7共24条端线。3个口皆为锁存/缓冲寄存器，A口、B口有锁存功能，C口无锁存功能。A、B、C 3口的工作方式由程序设置。（3）、）、数据线 8255是8位芯片，有8位数据线D0D7。数据线接于8051的P0接口，（3）.控制线控制线 控制线控制8255的读RD：、写WR、复位RESET及片选CS等。（4）地址线）地址线 A1 A0 选择口0 0 A口0 1 B口1 0 C口1 1 控制口3、方式选择
11、及方式控制字、方式选择及方式控制字（1）8255工作方式工作方式：方式：方式0、方式、方式1，方，方式式2（2）.方式选择 4、8255扩展电路及地址设置扩展电路及地址设置（1）8255地址口确定（2）.8255初始化初始化 例如，欲设置例如，欲设置82558255的的A A、B B、C C口全为输出状态口全为输出状态(或输出方或输出方 式式)，控制字为，控制字为80H80H。程序程序(结合上图结合上图)如下：如下：MOV DPTR,#0003H MOV DPTR,#0003H ；82558255控制口地址控制口地址 DPTR DPTRMOV A,#80H MOV A,#80H ；控制字送；控
12、制字送A A MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A ；控制字写入控制寄存器；控制字写入控制寄存器 对对对对82558255的的的的3 3个端口的工作方式预先设置。设置个端口的工作方式预先设置。设置个端口的工作方式预先设置。设置个端口的工作方式预先设置。设置控制字经控制口写入。控制字经控制口写入。控制字经控制口写入。控制字经控制口写入。4、8255扩展电路及地址设置扩展电路及地址设置（1）8255地址口确定 二、二、8155可编程可编程I/O接口扩展设计接口扩展设计1、I/O接口线地址数据线控制线 2、8155功能及操作功能及操作 （1）8155具有具有3种功能：种功能：扩展扩展RAM、I/O接口使用、定时器使用接口使用、定时器使用 （2）状态寄存器格式）状态寄存器格式 可编程定时/计数器两个8位寄存器组成，低8位和高6位存放计数初值，最高2位控制定时器的工作方式（3）定时器使用）定时器使用 3、8051单片机与单片机与8155接口电路举例接口电路举例三、串行口扩展三、串行口扩展IO接口接口 1、使用移位寄存器作为锁存或输入信号的接口，可以方便地扩展并行输入、输出口。这种方法不占用片外RAM地址 2、串行口扩展并行输入口 3、串行口扩展并行输出口、串行口扩展并行输出口