單片機(jī)控制技術(shù)--課件-- (8)

1、第八章第八章 MCS-51 MCS-51 單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展 本章主要介紹51系列單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展問題，在本章中要研究較多的硬件方面及硬軟結(jié)合方面的問題，本章與第一章關(guān)系密切，在學(xué)習(xí)本章內(nèi)容之前，要先明確51系列單片機(jī)本身的系統(tǒng)資源，可先復(fù)習(xí)一下前面幾章的有關(guān)單片機(jī)硬件組成方面的內(nèi)容。 本章將介紹以下具體內(nèi)容： 系統(tǒng)擴(kuò)展的含義、單片機(jī)的地址總線和數(shù)據(jù)總線、常見系統(tǒng)擴(kuò)展電路舉例。8.0 前言 1.系統(tǒng)擴(kuò)展的含義 單片機(jī)中雖然已經(jīng)集成了CPU、I/O口、定時器、中斷系統(tǒng)、存儲器等計(jì)算機(jī)的基本部件（即系統(tǒng)資源），但是對一些較復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)來說有時感到以上資源中的一種或幾種不夠用，這就需要在

2、單片機(jī)芯片外加相應(yīng)的芯片、電路，使得有關(guān)功能得以擴(kuò)充，我們稱為系統(tǒng)擴(kuò)展（即系統(tǒng)資源的擴(kuò)充）。 2.系統(tǒng)擴(kuò)展分類-單一功能的擴(kuò)展 綜合功能的擴(kuò)展3.系統(tǒng)擴(kuò)展需要解決的問題- 單片機(jī)與相應(yīng)芯片的接口電路連接（即地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線的連接）與編程。 51系列單片機(jī)沒有專用的對外地址總線和數(shù)據(jù)總線，其P0口和P2口既是通用I/O口，同時P0口還是分時復(fù)用的雙向數(shù)據(jù)總線和低8位地址總線（一般需要加一級鎖存器），而P2口則是高8位地址總線。4.單片機(jī)的地址總線和數(shù)據(jù)總線（1）單一功能的系統(tǒng)擴(kuò)展 存儲器的擴(kuò)展（程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、E2PROM ） 外部中斷源的擴(kuò)展（簡單門電路） 并行口的擴(kuò)展（8

3、155）（2）綜合功能的擴(kuò)展 外部RAM、定時器、并行口擴(kuò)展（8155） 存儲器、并行口、定時器擴(kuò)展（多芯片）5.常見系統(tǒng)擴(kuò)展電路一、一、8051/8751硬件最小系統(tǒng)硬件最小系統(tǒng)對于片內(nèi)有對于片內(nèi)有ROM型單片機(jī)，其自身可以構(gòu)成最小系統(tǒng)型單片機(jī)，其自身可以構(gòu)成最小系統(tǒng) 該系統(tǒng)的資源如下：該系統(tǒng)的資源如下： 4KB ROM，256B RAM； 五源中斷系統(tǒng)；五源中斷系統(tǒng)； 兩個十六位加一定時兩個十六位加一定時 / 計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)器； 一個全雙工串行一個全雙工串行UART； 四個并行四個并行I / O口?？?。二、二、8031硬件最小系統(tǒng)硬件最小系統(tǒng) 8031單片機(jī)片內(nèi)無單片機(jī)片內(nèi)無ROM，若要正常

4、工作，必需外配，若要正常工作，必需外配ROM。外接外接ROM后，后，P3口、口、P2口、口、P0口均被占用只剩下口均被占用只剩下P1口作口作I / O口用，其它功能不變。口用，其它功能不變。 圖中：圖中：/E 三態(tài)門控制端三態(tài)門控制端 G 低電平鎖存低電平鎖存 三總線的概念三總線的概念: :地址總線地址總線 AB，P0口提供（口提供（A7 A0）；）； P2口提供（口提供（A15 A8），共），共16位。位。數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 DB，P0口提供（口提供（D7 D0），共），共8位。位?？刂瓶偩€控制總線 CB，ALE 、 、 、 、 等。等。EAPSENWRRD .程序存儲器的作用-存放程序代碼或

5、常數(shù)表格 .擴(kuò)展時所用芯片-一般用只讀型存儲器芯片（可以是EPROM、E2PROM、 FLASH芯片等）。 .擴(kuò)展電路連接 - 用EPROM 2764擴(kuò)展程序存儲器。 .存儲器地址分析-究竟單片機(jī)輸出什么地址值時，可以指向存儲器中的某一單元。8.1 存儲器的擴(kuò)展8.1.1 程序存儲器的擴(kuò)展2764-8K EPROM2764-8K EPROM27642764引腳功能引腳功能A0A0A12A12地址線地址線 CE CE選片選片 OE OE讀讀D0D0D8D8數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線VPPA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccPGMN.CA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D32

6、764.擴(kuò)展時所用芯片1編程脈沖輸編程脈沖輸入入 PGM PGM編程電源編程電源 Vpp VppD7D6D5D4D3D2D1D0G74LS373GND+5VEQ7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0.擴(kuò)展時所用芯片2 373 373引腳功能引腳功能D0D0D7D7數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入 E E輸出允許輸出允許 G G數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出 Q0 Q0Q7Q7使能端使能端當(dāng)E=0，G=1時， 輸出Q=輸入D(透明)；當(dāng)E=0，G=0時， 輸出Q端不變（鎖存）當(dāng)E=0，輸出高阻態(tài). .擴(kuò)展電路連接擴(kuò)展電路連接圖8-4 擴(kuò)展電路單片機(jī)單片機(jī) 8031P2.0:.A8.ALEPSEN74LS373G2764A7.A0O0

7、.O7P0.0P0.0 :P0.7P0.7OECEQ0.Q7D0.D7 8031 8031 27642764數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線的連接：P0.0-P0.7（數(shù)據(jù)總線）-O0-O7地址地址總線的連接：P0.0-P0.7（地址總線低8位）- A0-A7P2.0-P2.4（地址總線高8位中的5位）- A8-A12控制控制總線的連接： PSEN（程序存儲器允許，即讀指令） - OE ALE（地址鎖存允許）-接373的使能端G 經(jīng)過鎖存器經(jīng)過鎖存器373373 A12P2.4一個機(jī)器周期一個機(jī)器周期ALEPSENP2P0地址地址A8A15地址地址A8A15A0A7A0A7指令碼指令碼指令碼指令碼圖8-2 從外存

8、取指令時序圖.存儲器地址分析-究竟單片機(jī)輸出什么地址值時，可以指向存儲器中的某一單元。指向存儲器中的某一單元。 80318031 P2.4 P2.4 P2.0 P0.7 P2.0 P0.7P0.0P0.0 選中單元(27642764 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0) A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0（0000H）0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1（0001H）1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0（000

9、2H）2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1（0003H）3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0（0004H）4 . . . 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1（1FFFH） 8K-1 可見，當(dāng)單片機(jī)輸出地址可見，當(dāng)單片機(jī)輸出地址0000H0000H1FFFH1FFFH時，選中時，選中27642764的的0 08K-18K-1號單元，號單元，即按照上面電路擴(kuò)展的即按照上面電路擴(kuò)展的4K4K存儲器的地址范圍是存儲器的地址范圍是0000H0000H1FFFH1FFFH（共（共8K8K字字節(jié)）。節(jié)）。 . .擴(kuò)展時所用芯片擴(kuò)展時所用芯片. .程序存儲器

10、的作用程序存儲器的作用. .擴(kuò)展電路連接擴(kuò)展電路連接. .存儲器地址分析存儲器地址分析程序存儲程序存儲器的擴(kuò)展器的擴(kuò)展8.1.2 8.1.2 數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展.數(shù)據(jù)存儲器的作用-存放數(shù)據(jù)，可改寫.擴(kuò)展時所用芯片-一般用靜態(tài)讀寫型存儲器芯片SRAM，也可以用DRAM、FLASH芯片等.擴(kuò)展電路連接 - 用SRAM 6264擴(kuò)展程序存儲器。.存儲器地址分析-究竟單片機(jī)輸出什么地址值時，可以指向存儲器中的某一單元。.擴(kuò)展時所用芯片6264-8K SRAM6264-8K SRAM6264引腳功能A0A0A12A12地址線 CE選片 OE讀D0D7數(shù)據(jù)線N.CA12A7A6A5A4A3A

11、2A1A0D0D1D2GNDVccWECSA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D36264寫 WE. .擴(kuò)展電路連接擴(kuò)展電路連接擴(kuò)展電路數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線的連接：總線的連接：P0.0P0.7P0.0P0.7（數(shù)據(jù)總線）（數(shù)據(jù)總線）-D0D7-D0D7 地址地址總線的連接：P0.0P0.7（地址總線低8位）- A0A7P2.0P2.4（地址總線高8位中的5位）- A8A12控制控制總線的連接：總線的連接： RDRD（讀外部數(shù)據(jù)（讀外部數(shù)據(jù)） - OE - OE WRWR（寫外部數(shù)據(jù)）（寫外部數(shù)據(jù)）- WE - WE ALEALE（地址鎖存允許）（地址鎖存允許）-接接373373的使能端的使能端

12、 G G 經(jīng)過373 A86264WE單片機(jī)單片機(jī) 8031P2.0:.A8.ALERD74LS373GA7.A0P0.0P0.0 :P0.7P0.7OECEQ0.Q7D0.D7A12P2.4WR8031803162646264一個機(jī)器周期ALEPSENP2P0地址A8A15A0A7三態(tài)數(shù)據(jù)D0D7入圖8-6 讀外部數(shù)據(jù)RAM時序圖RD一個機(jī)器周期ALEPSENP2P0地址A8A15A0A7數(shù)據(jù)D0D7出圖8-7 寫外部數(shù)據(jù)RAM時序圖WR一個機(jī)器周期ALEPSENP2P0地址A8A15A0A7三態(tài)數(shù)據(jù)D0D7入RD圖8-8 讀外部數(shù)據(jù)RAM時序圖單片機(jī)單片機(jī) 8051P2.0P2.1P2.2

13、A8A9A10ALERD74LS373G6264A7A6A5A4A3A2A1A0O0O1O2O3O4O5O6O7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7OECEQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D0D1D2D3D4D5D6D7WEWRP2.7P2.3P2.4A11A12. .存儲器地址分析存儲器地址分析-究竟單片機(jī)輸出什么地址值時，可以究竟單片機(jī)輸出什么地址值時，可以指向存儲器中的某一單元。指向存儲器中的某一單元。 80518051 P2.7P2.7 P2.4 P2.4 P2.0P2.0 P0.7 P0.0 選中單元(62646264 CE A12 A11 A8 A7 A

14、6 A5 A4 A3 A2 A1 A0) 0 X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0（0000H） 0 0 X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1（0001H） 1 0 X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0（0002H） 2 0 X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1（0003H） 3 0 X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0（0004H） 4 . . . 0 X X 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1（1FFFH） 8K-1 可見，可見，當(dāng)單片機(jī)輸出地址當(dāng)單片機(jī)輸出地址00

15、00H1FFFH時，選中時，選中62646264的的08K-1號號單元，即按照上面電路擴(kuò)展的單元，即按照上面電路擴(kuò)展的4K存儲器的地址范圍是存儲器的地址范圍是0000H1FFFH（共（共8K字節(jié)）。字節(jié)）。 請注意，與擴(kuò)展程序存儲器相比較，有以下不同點(diǎn)：. 存儲器芯片為可讀可寫的靜態(tài)RAM芯片，有讀寫控制引腳OE和WE。.單片機(jī)輸出的對數(shù)據(jù)存儲器的讀寫控制信號分別是RD（而不再是讀程序存儲器時的PSEN）和WR。. .擴(kuò)展時所用擴(kuò)展時所用芯片芯片. .數(shù)據(jù)存儲器的作用數(shù)據(jù)存儲器的作用. .擴(kuò)展電路連擴(kuò)展電路連接接. .存儲器地址存儲器地址分析分析數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展器的擴(kuò)展多片存儲器芯片的擴(kuò)展多片存儲器芯片的擴(kuò)展 1. 線選法尋址線選法尋址 圖 8-9 用線選法實(shí)現(xiàn)片選 各芯片的地址范圍如下: 2. 譯碼法尋址譯碼法尋址 譯碼法尋址就是利用地址譯碼器對系統(tǒng)的片外高位地址進(jìn)行譯碼, 以其譯碼輸出作為存儲器芯片的片選信號, 將地址劃分為連續(xù)的地址空間塊, 避免了地址的間斷。 譯碼法仍用低位地址線對每片內(nèi)的存儲單元進(jìn)行尋址, 而高位地址線經(jīng)過譯碼器譯碼后輸出作為各芯片的片選信號。常用的地址譯