第六章 mcs-51单片机系统扩展技术

单片机应用技术单片机应用技术主讲教师： 苏晓龙全校公共选修课计算机学院信息科学系办公室：计 A315-1答疑地点： 计 A315-1E-mail： 单片机应用技术第 六 章 MCS-51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6.2 程序存储器扩展技术6.3 数据存储器扩展6.4 输入 /输出口扩展技术单片机应用技术6.1 MCS-51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6.1.2 MCS-51单片机的外部扩展性能返回本章首页单片机应用技术6.1.1 MCS-51单片机最小应用系统1 8051/89C51最小应用系统（如图 6-1所示）。 由于集成度的限制，这种最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点是：（ 1） 全部 I/O口线均可供用户使用。（ 2） 内部存储器容量有限（只有 4KB地址空间）。（ 3） 应用系统开发具有特殊性。 单片机应用技术图6-1 8051/89C51最小应用系统单片机应用技术2 8031最小应用系统8031是片内无程序存储器的单片机芯片，因此，其最小应用系统应在片外扩展 EPROM。 图 6-2为用 8031外接程序存储器构成的最小系统。图 6-2 8031最小应用系统PSEN单片机应用技术6.1.2 MCS-51单片机的外部扩展性能1 MCS-51单片机的片外总线结构 MCS-51系列单片机片外引脚可以构成如图 6-3所示的三总线结构：地址总线（ AB）数据总线（ DB）控制总线（ CB）所有外部芯片都通过这三组总线进行扩展。单片机应用技术图 6-3 MCS-51单片机总线引脚结构单片机应用技术74LS373用作地址锁存器单片机应用技术2 MCS-51单片机的系统扩展能力6.1.2 MCS-51单片机的外部扩展性能当系统要大量配置外围设备以及要扩展较多的I/O口时，将占去大量的 RAM地址。当应用系统存储扩展容量或扩展 I/O口地址超过单片机地址总线范围时，可采用换体法解决。如图 6-4所示。 图 6-4 用 I/O线来控制片外存储器换体单片机应用技术6.2 程序存储器扩展技术 6.2.1 EPROM扩展电路6.2.2 EEPROM扩展电路返回本章首页单片机应用技术6.2 程序存储器扩展技术 返回本章首页51系列单片机具有 64 KB的程序存储器空间，其中 87C51、 AT89C51单片机含有 4 KB的片内程序存储器， 而 8031则无片内程序存储器。当采用 87C51、AT89C51单片机而程序超过 4 KB， 或采用 8031型单片机时， 就需要进行程序存储器的扩展。这里要注意的是， 51系列单片机有一个管脚 跟程序存储器的扩展有关。如果 接低电平，则不使用片内程序存储器，片外程序存储器地址范围为 0000H FFFFH(64 KB)。如果 接高电平，那么片内存储器和片外程序存储器总容量为 64 KB。 扩展程序存储器常用的器件是 EPROM芯片，如2764(8 K8 bit)、 27128(16 K8 bit)和 27256(32 K8 bit)等。它们均为 28脚双列直插式封装，引脚如图 6.5所示。单片机应用技术图6-5 28引脚EPROM芯片管脚配置6.2.1 EPROM扩展电路 单片机应用技术图6-6 2764 EPROM扩展电路1 2764A EPROM扩展电路单片机应用技术2 27128A EPROM扩展电路 图6-7 27128A EPROM扩展电路返回本节单片机应用技术例 6.2.1 利用全译码为 AT89C51扩展 40 KB的外部数据存储器和 40 KB的外部程序存储器，存储器芯片选用 SRAM 6264和 EPROM 2764。要求 6264和2764占用从 6000H开始的连续地址空间。解 : 要扩展 40 KB的外部数据存储器和 40 KB的外部程序存储器需要 6264和 2764各 5片，使用专用译码器74LS138进行译码，其存储器系统的连接图如图 6.15所示。 其中，各芯片的地址范围分别为： 芯片 1、 6： 6000H 7FFFH芯片 2、 7： 8000H 9FFFH芯片 3、 8： A000H BFFFH芯片 4、 9： C000H DFFFH芯片 5、 10： E000H FFFFH单片机应用技术题 6.2.1图 :扩展数据存储器和程序存储器 单片机应用技术6.2.2 EEPROM扩展电路EEPROM是一种电擦除可编程只读存储器，其主要特点是能在计算机系统中进行在线修改，并能在断电的情况下保持修改的结果。因而在智能化仪器仪表、控制装置等领域得到普遍采用。常用 的 EEPROM芯片主要有 Intel 2817A、 2864A等。单片机应用技术图6-8 2817A管脚配置1 2817A EEPROM扩展单片机应用技术图6-9 2817A EEPROM扩展电路单片机应用技术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6-10 RAM与EEPROM数据传送流程图单片机应用技术2 2864A EEPROM 扩展图6-11 2864A管脚配置单片机应用技术2864A有四种工作方式：（ 1）维持方式（ 2）读出方式 （ 3）写入方式 （ 4）数据查询方式2864A与 8031单片机的硬件连接如图 6-12所示。 单片机应用技术图6-12 2864A EEPROM扩展电路返回本节单片机应用技术6.3 数据存储器扩展 6.3.1 静态 RAM扩展电路6.3.2 动态 RAM扩展电路返回本章首页数据存储器即随机存取存储器 (RAM, Random Access Memory)，用于存放可随时修改的数据信息。常用的外部数据存储器有静态 RAM(SRAM, Static Random Access Memory)和动态 RAM(DRAM, Dynamic Random Access Memory)两种。前者读 /写速度高，一般都是 8位宽度，使用方便，易于扩展； 缺点是集成度低，成本高，功耗大。后者集成度高，成本低，功耗相对较低； 缺点是需要增加动态刷新电路，硬件电路复杂。因此，对单片机扩展数据存储器时一般都采用静态 RAM。单片机应用技术6.3 数据存储器扩展 返回本章首页51系列单片机内部 RAM的容量是有限的，一般只有 128 B或 256 B。当单片机用于实时数据采集或处理大批量数据时，仅靠片内提供的 RAM是远远不够的。此时，我们可以利用单片机的扩展功能，扩展外部数据存储器。由图 6.3可知，单片机的地址总线为 16条 A15 A0，可以寻址外部数据存储器的最大空间为 64 KB，用户可根据系统的需要确定扩展存储器容量的大小。 单片机应用技术6.3.1 静态 RAM扩展电路常用的静态 RAM芯片有 6116， 6264， 62256等，其管脚配置如图 6-13所示。1 6264静态 RAM扩展表 6-1给出了 6264的操作方式，图 6-14为 6264静态 RAM