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1、2023/4/131系统扩展结构如图系统扩展结构如图第1页/共36页2023/4/132 扩展总线8.1.1 总线的扩展数据总线，P0口地址总线，高8位P2口、低8位P0口控制总线，RD、WR、EA、ALE、PSEN8.1 总线的扩展总线的扩展三组总线：1.地址总线（Adress Bus,简写AB）2.数据总线(Data Bus，简写DB)3.控制总线（Control Bus，简写CB）第2页/共36页2023/4/1338.1.2构造系统总线MCS-51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系统扩展的首要
2、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。第3页/共36页2023/4/134系统总线第4页/共36页2023/4/1351.以P0口作为低8位地址/数据总线。2以P2口的口线作高位地址线。3.控制信号线。*使用ALE信号作为低8位地址的锁存控制信号。*以PSEN信号作为扩展程序存储器的读选通信号。*以EA信号作为内外程序存储器的选择控制信号。*由RD和WR信号作为扩展数据存储器和I/O口的 读选通、写选通信号第5页/共36页2023/4/1368.2 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器8.2
3、.1、存储器扩展的读写控制RAM芯片：读写控制引脚，记为OE和WE，与MCS-51 的RD和WR相连。EPROM芯片：只能读出，故只有读出引脚，记为OE，该引脚与MCS-51的PSEN相连。8.2.2存储器地址空间分配MCS-51发出的地址是用来选择某个存储器单元进行读写，要完成这种功能，必须进行两种选择：“片选”和“单元选择”。存储器空间分配除考虑地址线连接外，还讨论各存储器芯片在整个存储空间中所占据的地址范围，常用的存储器地址分配的方法有两种：线性选择法（简称线选法）和地址译码法（简称译码法）第6页/共36页2023/4/1371.线选法 直接利用系统的高位地址线作为存储器芯片（或I/O接
4、口芯片）的片选信号。优点：电路简单，不需要地址译码器硬件，体积小，成本低。缺点：可寻址的器件数目受到限制，地址空间不连 续，地址不唯一。例 某一系统，需要外扩8KB的EPROM（2片2732），4KB的RAM（2片6116），这些芯片与MCS-51单片机地址分配有关的地址线连线，电路如下图第7页/共36页2023/4/138两片程序存储器的地址范围：2732（1）的地址范围：7000H7FFFH;2732（2）的地址范围:B000HBFFFH;6116（1）的地址范围：E800HEFFFH;6116（2）的地址范围：D800HDFFFH。第8页/共36页2023/4/1392.译码法最常用的译
5、码器芯片：74LS138（3-8译码器）74LS139（双2-4译码器）74LS154（4-16译码器）。可根据设计任务的要求，产生片选信号。全译码：全部高位地址线都参加译码；部分译码：仅部分高位地址线参加译码。(1)74LS138（38译码器）引脚如图8-5，译码功能如表8-1（P167）所示。当译码器的输入为某一个固定编码时，其输出只有某一个固定的引脚输出为低电平，其余的为高电平。第9页/共36页2023/4/1310 74LS138译码器真值表 输 入 输 出 G1 G2A*G2B*C B A Y7*Y6*Y5*Y4*Y3*Y2*Y1*Y0*第10页/共36页2023/4/1311(2)
6、74LS139（双2-4译码器）引脚如下图。真值表如表8-2（P168）所示。第11页/共36页2023/4/1312例 要扩8片8KB的RAM 6264，如何通过74LS138把64KB 空间分配给各个芯片？第12页/共36页2023/4/13138.3 外部存储器的扩展8.3.1程序存储器EPROM的扩展 采用只读存储器，非易失性。（1）掩膜ROM在制造过程中编程。成本较高，因此只适合于大批量生产。（2）可编程ROM（PROM）用独立的编程器写入。但PROM只能写入一次，且不能再修改.（3）EPROM电信号编程，紫外线擦除的只读存储器芯片。（4）E2PROM（EEPROM）电信号编程，电信
7、号擦除的ROM芯片。读写操作与RAM几乎没有什么差别，只是写入的速度慢一些。但断电后能够保存信息。（5）Flash ROM又称闪烁存储器，简称闪存。大有取代E2PROM的趋势第13页/共36页2023/4/1314 片外ROM操作时序片内片外ROM读，用指令MOVC（产生PSEN信号）片外片外ROM选择，用EA。片外ROM最大容量64K。【例】读外部ROM时序。第14页/共36页2023/4/1315 ROM芯片及其扩展方法常用ROM芯片特性芯片型号芯片型号27C6427C6427C12827C12827C25627C25627C51227C512容量容量8 KB8 KB16 KB16 KB3
8、2 KB32 KB64 KB64 KB引脚数引脚数2828282828282828读出时间读出时间/ns/ns12012012012090909090最大工作电流最大工作电流/mA/mA2020202020202525最大维持电流最大维持电流/mA/mA0.10.10.10.10.10.10.030.03注：应注意优先选用CMOS器件，其读出时间短，耗电少。第15页/共36页2023/4/1316常用ROM芯片引脚 第16页/共36页2023/4/1317扩展程序存储器时，应尽量用大容量的芯片。1.常用的EPROM芯片 参数见表8-4（P123）。引脚如下图。引脚功能如下：A0A15：地址线引
9、脚。数目决定存储容量来定，用 来进行单元选择。D7D0：数据线引脚CE：片选输入端OE：输出允许控制端PGM：编程时，加编程脉冲的输入端Vpp：编程时，编程电压（+12V或+25V）输入端Vcc：+5V，芯片的工作电压。GND：数字地。第17页/共36页2023/4/1318扩展电路 第18页/共36页2023/4/1319 RAM扩展原理读操作时序7.1.2 数据存储器的扩展【例7-2】若（DPTR）=2030H，片外RAM单元2030H内容为55H，指令MOV A，DPTR（该指令代码为E0H）所在片外ROM的地址为2314H。第19页/共36页2023/4/1320写操作时序 【例7-3
10、】若（DPTR）=1040H，（A）=88H，指令MOV DPTR，A（该指令代码为F0H）所在片外ROM的地址为2218H。第20页/共36页2023/4/1321数据存储器扩展方法常用RAM芯片特性芯片型号芯片型号62646212862256容量容量8 KB16KB32 KB典型工作电流典型工作电流/mA4088典型维持电流典型维持电流/mA20.50.5最大存取时间最大存取时间/ns200200200第21页/共36页2023/4/1322常用RAM芯片引脚 第22页/共36页2023/4/1323扩展电路 第23页/共36页2023/4/13247.2 输入/输出及其控制方式7.2.1
11、 输入/输出接口的功能 单片机与输入/输出设备的关系第24页/共36页2023/4/1325 输入/输接口的功能对单片机输出的锁存对输入设备的三态缓冲信号转换时序协调 第25页/共36页2023/4/13267.2.2 单片机与I/O设备的数据传送方式 无条件传送 查询状态传送 中断传送 DMA传送第26页/共36页2023/4/13277.2.3 单片机扩展TTL芯片的输入/输出 基本扩展电路 第27页/共36页2023/4/1328 驱动LED数码管示例 第28页/共36页2023/4/13297.4 LCD接口及其扩展接口及其扩展7.4.1 LCD1602模块的外形与引脚 引脚01：VS
12、S，接地引脚引脚02：VDD，接+5V电源引脚03：VL，对比度调整端引脚05：RW，读/写选择端引脚06：E，使能端引脚0714：D0D7，8位双向数据线引脚15：BLA，背光正极引脚16：BLK，背光负极 第29页/共36页2023/4/1330结构框图 7.4.2 LCD1602模块的组成 对于2行16字符的显示要增加HD44100驱动器 HD44780本身可以驱动单行16字符或2行8字符 第30页/共36页2023/4/1331HD44780 由字符发生器CGROM、自定义字符发生器CGRAM和显示缓冲区DDRAM组成。CGROM存储了不同的点阵字符图形（表7.9），每一个字符都有一个
13、固定的代码。CGRAM可定义8个字形 第31页/共36页2023/4/1332DDRAM有80个单元，但第1行仅用00H0FH单元，第2行仅用40H4FH单元 第32页/共36页2023/4/13337.4.3 LCD1602模块的命令 序号序号指令指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清屏清屏00000000012光标归位光标归位000000001*3输入模式设置输入模式设置00000001I/DS4显示与不显示设置显示与不显示设置0000001DCB5光标或屏幕内容移位光标或屏幕内容移位选择选择000001S/CR/L*6功能设置功能设置00001DLNF*7CGRAM地址设置地址设置0001CGRAM地址地址8DDRAM地址设置地址设置001DDRAM地址地址9读忙标志和计数器地读忙标志和计数器地址设置址设置01BF计数器地址计数器地址10写写DDRAM或或CGROM10 要写的数据要写的数据11读读DDRAM或或CGROM11 读出的数据读出的数据第33页/共36页2023/4/1334接口电路 7.4.4 LCD1602模块的接口示例 实现程序（略）第34页/共36页第35页/共36页2023/4/1336谢谢您的观看！第36页/共36页