单片机的系统扩展

,微机原理及应用,第7章 单片机的系统扩展,单片机内部集成了计算机的基本功能部件，因而一块单片机（如8051/8751）往往就是一个最小微机系统。MCS-51系列单片机具有很强的系统扩展能力，可以扩展64KB的程序存储器和64KB的数据存储器或输入输出口。,7.1 MCS-51单片机最小系统 单片机是集CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和I/O接口电路于一片集成电路的微型计算机。对于简单的应用场合，可以在MCS-51系列单片机中选择一个合适的产品构成一个具有最简单配置的系统，即最小系统。MCS-51系列中含有片内程序存储器的单片机如8051/8751仅一块芯片就可构成最小系统，而无片内存储器的单片机如8031必须外部扩展程序存储器才能构成最小系统。,.1 8051/8751单片机最小系统 用8051/8751单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图所示。,7.2 扩展总线的产生 当单片机最小应用系统不能满足实际应用系统要求时，需要在单片机外部连接相应的外围芯片以满足应用系统要求。MCS-51系列单片机有很强的外部扩展功能，大部分常规芯片可用于其外围扩展电路中。扩展的内容主要有总线、程序存储器、数据存储器、I/O口扩展等。,一般微机的CPU外部都有单独的地址总线、数据总线和控制总线，而MCS-51系列单片机由于受管脚数量的限制，数据总线和地址总线是复用P0口，为了将它们分离开，以便同外围芯片正确地连接，需要在单片机外部增加地址锁存器（如74LS373、8282等），从而构成与一般CPU类似的片外三总线，如下图所示。,MCS-51系列单片机扩展三总线,1. 地址总线（AB） 地址总线的位数决定了CPU可以直接寻址的内存范围。如：微型机的AB为20位，决定它的最大内存容量为220=1M字节。地址总线是单向的。 MCS-51系列单片机地址总线宽为16位，所以可寻址范围为216=64KB。 16位地址总线由P0口提供低8位A0-A7，P2口提供高8位A8-A15。由于P0口还要作数据总线，只能分时用作低8位地址线，所以P0输出的低8位地址必须用锁存器锁存。锁存器的锁存控制信号为ALE输出信号。P2口不需外加锁存器。,2. 数据总线（DB） 数据总线的位数（也称为宽度）与微处理器的位数相对应。数据总线是双向的。 数据总线由P0口提供，其宽度为8位，用于单片机与外部存储器和I/O设备之间传送数据。P0口为双向口，可以进行两个方向的数据传送。,3 .控制总线（CB) 由P3口提供。控制总线用来传输控制信号，是双向的。 ALE:地址锁存器的选通信号，用于锁存P0口的低8位地址。 PSEN:扩展程序存储器的读选通信号。 EA:片内或片外程序存储器的选通信号。 RD、WR:片外数据存储器和I/O口的读写选通信号。,7.3程序存储器的扩展,7.3.1常用的程序存储器 半导体存储器EPROM、EEPROM常作为单片机的外部存储器。 1、EPROM 紫外线擦除可编程只读存储器，常用的有2716、2732、2764、27128、27256等。 2、EEPROM 电擦除可编程只读存储器，常用的有2816、2817、2864等。,A0Ai:地址输入线。 D0D7:数据输入线。 CE:片选信号输入线。 OE:读选通信号输入线。,7.3.2程序存储器的扩展,外部程序存储器的一般扩展逻辑,扩展举例: 2732(4KB)扩展4KB EPROM的8031系统,外部存储器的扩展可通过线选方式或译码方式实现片选。图7-8是采用线选方式对8031扩展一片2732 EPROM的连线图。图中选用P2.7作为2732的片选信号线，则2732 EPROM的地址范围为：0000H0FFFH。,2764（8KB）扩展16KB EPROM的8031系统,EPROM的地址范围为：0000H1FFFH和2000H 3FFFH 。,7.4数据存储器的扩展,7.4.1常用的数据存储器 半导体存储器SRAM(静态随机存储器Static RAM)、EEPROM常作为单片机的外部数据存储器。 MCS-51对外部RAM的访问有4条指令： MOVX A,Ri MOVX Ri, A MOVX A, DPTR MOVX DPTR, A,A0Ai:地址输入线。 RD:读选通信号输入线。 D0D7:双向数据输入线。 WR:写选通信号输入线。 CE:片选信号输入线。,7.4.2数据存储器的扩展,外部数据存储器的一般扩展逻辑,外接数据存储器与程序存储器地址的地址空间允许重叠（0000HFFFFH），不会发生冲突，这是因为它们分别使用不同的控制信号（ROM用PSEN信号，RAM用RD信号）和不同的指令（MOVC与MOVX）。,扩展举例:用2片6116（2KB）为8031扩展4KB RAM系统。,EPROM的地址范围为：1000H17FFH和0800H 0FFFH 。,例： 8031扩展2864A(8KB) EEPROM作为外部数据存储器 。,2864A的地址范围为：0000H1FFFH,