单片机的系统扩展(P36)

第

九

章

单片机的系统扩展本章内容SingleChipMicrocomputer§9-1单片机最小应用系统§9-２单片机的外部扩展性能§9-3程序存储器的扩展概述§9-4数据存储器的扩展§9-5I/O口的扩展概述

51系列单片机在一个芯片上集成了许多硬件资源，它们能够完成复杂的软件工作和较为简单的硬件操作。在做一些智能仪器、仪表，小型检测和控制时，往往利用单片机的最小系统就能满足要求。但在大多数情况下，在构造一个工业控制系统时，最小系统一般不能满足系统的需求，这时，就必须在单片机外部扩展相应的芯片，以满足系统的要求，这就是系统扩展。单片机的系统扩展包括ROM扩展、RAM扩展、I/O扩展、定时/计数器扩展、中断扩展及其它特殊功能的扩展。问题的提出在单片机应用系统的设计中,往往出现RAM,ROM或者I/O口不够的情况，怎么办？ROM的扩展

RAM的扩展并行I/O口的扩展§9-1MCS-51单片机最小应用系统 原则上，一个单片机应用系统除必须具有单片机外，只要有振荡电路、复位电路和ROM就能工作了，当然，它们都不能没有电源提供。这就是单片机的最小应用系统。一、8051/8751/89C51/89C2051最小应用系统特点1、有大量I/O线，在不需外部ROM的系统中，EA端应接VCC。2、内部RAM和ROM大小有限，但在数据量小的小系统中基本够用。3、应用系统开发具有特殊性。程序量较小，外部电路简单。我们推荐使用89C51或89C2051。晶振复位电路４个并口？二、8031最小应用系统由于8031内部无ROM，因此，由8031组成的最小应用系统必须在片外扩展ROM与8051构成的最小系统相比，除均需要振荡电路和复位电路外，其EA端必须接地。9.２单片机的外部扩展性能宽度为16位，其高8位地址总线由P2口提供，低8位地址总线由P0口经地址锁存器锁存后提供。用作地址总线后的P2口不能再用作I/O口使用数据线由P0口提供，其宽度为8位，它为三态双向口，是使用最为频繁的通道。单片机与外部交换的数据、指令等大都经P0口传送控制总线：／EA／PSEN／RD／WR

ALE二、MCS-51单片机的系统扩展能力1、地址范围

0000H~0FFFFH，共64KBytes。2、空间重叠外部RAM和外部ROM地址空间重叠，但因其选通信号、访问指令不同，因而不会造成访问混乱。3、扩展I/O与外部RAM统一编址 单片机不再另外提供信号作扩展I/O用，而是同外部RAM统一编址，因而会占用部分RAM地址空间。§9-3程序存储器的扩展

在51系列单片机中，ROM的寻址范围为64KBytes，在片内无ROM或ROM空间不够的情况下，我们需要在片外扩展ROM，以满足系统的需求。§9-3程序存储器的扩展我们还是本着三总线的扩展方法来讲解其扩展方法：低8位地址则由P0口经地址锁存器后提供片选则由P2口剩余部分经译码后提供。高8位地址由P2口直接提供。1、地址总线2、数据总线数据总线直接由P0口提供3、控制总线

二、外部EPROM扩展电路

1、使用单片的EPROM扩展电路EPROM扩展实例

----在8031单片机上扩展4KBEPROM...D7Q7373D0Q0G控制线A11A8A7A0

2732O7O0OECE``````P2.3P2.0P0.78031P0.0ALEPSEN``````12根地址线8根数据线2、使用多片的EPROM扩展电路1514131211109876543210地址110*************C000HDFFFH101*************A000HBFFFH011*************6000H~7FFFHP2.51514131211109876543210地址000*************0000H1FFFH001*************2000H3FFFH010*************4000H~5FFFH注意利用线选法时，电路简单，但地址线利用率较低，造成地址空间浪费。利用地址译码法时，地址空间完全利用，但电路比较复杂。在集成电路技术比较发达的今天，这种方法已不多用，可用1至2片即可达到最大扩展容量。如：程序存储器的扩展扩展总线数据总线，P0口地址总线，高8位P2口、低8位P0口

74LS373

ROM芯片及其扩展方法常用ROM芯片特性芯片型号27C6427C12827C25627C512容量8KB16KB32KB64KB引脚数28282828读出时间/ns1201209090最大工作电流/mA20202025最大维持电流/mA0.10.10.10.03注：应注意优先选用CMOS器件，其读出时间短，耗电少。常用ROM芯片引脚

扩展电路

§9-4数据存储器的扩展51单片机的片内RAM为128Bytes或256Bytes，一般情况下都能满足应用系统的需求，但当数据量较大时，就需要在片外扩展RAM，其最大容量可达64KBytes。由于片外扩展I/O与外部RAM采用统一编址，因而外部RAM的实际容量有时不能达到64KBytes。一、数据存储器扩展的方法

数据存储器的扩展方法与程序存储器的扩展方法基本相同。我们还是本着三总线的扩展方法来讲解RAM的扩展方法：数据存储器扩展1.低8位地址则由P0口经地址锁存器后提供，其余部分地址由P2口直接提供。片选则由P2口剩余部分经译码后提供2.数据总线直接由P0口提供。3.控制总线的连接3.控制总线的连接ALE(地址锁存允许) LE(地址锁存允许)

/RD(片外读取信号) /OE(输出允许信号)/WR(片外写信号) /WE(写选通允许信号)二、外部RAM访问方法1、低8位地址总线寻址的外部RAM区MOVX A,@RiMOVX @Ri,A2、16位地址总线寻址的外部RAM区MOVX A,@DPTRMOVX @DPTR,A三、常用数据存储器的扩展电路1、常用静态RAM的引脚图2、扩展单片6116数据存储器举例2、扩展单片6264数据存储器举例数据存储器扩展方法常用RAM芯片特性芯片型号62646212862256容量8KB16KB32KB典型工作电流/mA4088典型维持电流/mA20.50.5最大存取时间/ns200200200常用RAM芯片引脚

扩展电路

§9-5I/O口的扩展51系列单片机有32个I/O口，且大多数情况下不能完全提供给用户，因此在需要大量I/O口时，我们必须对其进行扩展。从功能上看，单片机的I/O口有两种类型：基本I/O和可编程I/O。基本I/O结构简单但功能单一，仅适用于简单的数据输入和输出；可编程I/O功能丰富但成本较高，使用较灵活。一、简单I/O口的扩展I/O口的扩展原则为“输入三态、输出锁存”，因此利用TTL或MOS电路可进行简单I/O口的扩展。 如：用8位三态缓冲器74LS244可扩展输入口；用8D锁存器74LS273、74LS373、74LS377

等可组成输出口。利用片选信号对外部I/O进行编址，对其访问就象访问外部RAM一样。使用MOVX指令。/RD及/WR信号参加片选。1、单个I/O口的扩展其I/O