《单片机应用技术 教学课件 ppt 作者 廖世海 吴政江 第6章 单片机系统扩展》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机应用技术 教学课件 ppt 作者 廖世海 吴政江 第6章 单片机系统扩展（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第6章 MCS-51单片机系统扩展,廖世海制作,6.1 系统扩展及结构 6.2 程序存储器扩展 6.3 数据存储器扩展 6.4 并行I/O口扩展 6.5 基本技能训练用可编程I/O口芯片8255A制作12个二极管的流水灯,第6章 MCS-51单片机系统扩展,6.1.1 系统总线 所谓总线，就是连接单片机各部件的一组公共信号线。MCS-51使用的是并行总线结构，按其功能通常把系统总线分为三组，即地址总线、数据总线和控制总线，如图6-1所示。,图6-1 MCS-51单片机的三总线结构形式,6.1 系统扩展及结构,1地址总线（Address Bus，简写AB） 地址总线用于传送单片机发出的地址信号，
2、以便进行存储单元和I/O端口的选择。MCS-51单片机地址总线为16条，因此最多可以扩展65536（64KB）个地址单元，如图6-1所示，由P2口提供高8位地址线，由P0口提供低8位地址线，由于P0口分时复用为地址/数据线，所以为保证地址信息在访问存储器期间一直有效，需外加地址锁存器锁存低8位地址。通常使用得地址锁存器是74LS373。,2数据总线（Data Bus，简写DB） 数据总线用于单片机与存储器或I/O口之间传送数据。单片机系统数据总线的位数与单片机处理数据的字长一致，而MCS-51单片机是8位字长，所以，数据总线的位数也是8位的。数据总线是双向的，可以进行2个方向的传送，由图6-1
3、所示，数据总线由P0口提供。,3控制总线（Control Bus，简写CB） 控制总线实际上就是一组控制信号线，包括单片机发出的，以及从其他部件传送给单片机的。由图6-1所示，MCS-51单片机的控制总线主要有以下几条： 1）ALE用于锁存P0口输出的低8位地址信号。 2）用于片外程序存储器取指控制信号。 3） 、 用于片外数据存储器读、写控制信号。 4） 用于选择读内/外程序存储器。 5）RST复位信号输入。 整个扩展系统以8051芯片为核心，通过总线把各扩展部件连接起来，其情形有如各扩展部件“挂”在总线上一样。,6.1.2 存储器扩展与编址 存储器按照其存取功能来分，可以分为只读存储器（R
4、ead only Memory，ROM）和随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）两大类。 扩展器件包括ROM、RAM和I/O接口电路等。由于扩展是在单片机芯片之外进行的，可以扩展64KB，一般情况下，只用其中一部分，或者将其中一部分用作扩展I/O口。这些存储器单元被分配在64KB中某一个位置，一般由高位地址线产生的片选信号确定。当存储器芯片多于一片时，必须利用片选信号来分别确定各芯片的地址。产生片选信号的方式有线选法和译码法两种。,线选法 所谓线选法，就是将存储器芯片的地址线与单片机系统的地址线依次相连后，剩余的高位地址线可以直接作为存储芯片的片选信号。参加译码的地
5、址线对于选中某一存储器芯片有一个确定的状态，而与不参与译码的地址线无关。 现在假定某三块2KB存储器芯片采用线选的方法连接，如图6-2所示。,图6-2线选法连接图,假设剩下两根高位地址线A14、A15都为低电平，可得到三个芯片的地址分配见表6-1。,表6-1线选法芯片地址 其实，A15、A14对此三块芯片的地址没有影响，既可以等于00，也可以等于11，甚至还可以为其它值，所以此三块芯片地址不是唯一的。因此片选法的特点是简单明了，缺点是各存储器芯片之间的地址可能不连续。线选法只适用于小规模单片机系统的存储器扩展。,2译码方式 所谓译码法就是使用译码器对系统的高位地址进行译码，以其译码输出作为存储
6、芯片的片选信号。这是一种最常用的存储器编址方法，能有效地利用空间，其特点是各存储器芯片之间的地址连续。译码方式适于多存储芯片构成大容量存储器的扩展。 常用的译码芯片有：74LS138（3-8译码器）和74LS139（双2-4译码器）。,74LS138（3-8译码器）为一种常用的地址译码芯片，其引脚如图6-3所示。它除了有3个输入端、8个输出端外，还有G1、这3个控制端，并且只有当G1为“1”，且、均为“0”时，译码器才能进行译码输出。否则译码器的8个输出端全为高阻状态。译码输入与输出的译码逻辑关系见表6-2。,图6-3 74LS138引脚图,表6-2 74LS138输入与输出译码逻辑关系表,6
7、.2 程序存储器扩展 6.2.1 程序存储器概述 程序存储器也称只读存储器，简称ROM，用来存放固定的程序和数据，如微机的监控程序，汇编程序、用户程序、数据表格等。,1.程序存储器的分类,根据编程方式的不同，ROM可分为掩膜ROM，一次性可编程ROM（PROM），紫外光可擦、电可写ROM（EPROM）、电可擦写ROM（EEPROM）和快擦写型存储器（Flash Memory）。其中掩膜ROM写入的内容，由ROM生产厂家根据用户程序清单，在生产ROM时就写入，用户不能改写。EPROM可反复写入并用紫外线擦除。EEPROM可进行在线写入或编程，但写人速度较慢。快擦写型存储器是一种新型的可擦除、非易
8、失性存储器。它既有EPROM价格低、集成度高的优点，又有EEPROM电可擦除和写入的特性。其擦除和写入的速度比EEPROM快得多，但它只能整片擦除。,2程序存储器扩展用典型芯片介绍 常用的程序存储器芯片有EPROM、EEPROM和Flash ROM。 EPROM（Ultra-Violet Erasable Programmable ROM）芯片 常用的EPROM芯片有 Intel公司的2716（2K8）、2732（4K8）、2764（8K8）、27128（16K8）、27256（32K8）、27512（64K8）。其中27是芯片代号，后2位数字代表存储容量。如2764的存储芯片容量为8K8位，
9、即8K字节。,图6-4为EPROM2764芯片DIP封装引脚图，其中的引脚符号意义如下： D0D7：三态数据总线，读或编程校验时为数据输出线，编程时为数据输入线，维持或编程禁止时呈高阻状态。 A0A12：地址输入线。 ：片选信号输入线。 ：编程脉冲输入线。 ：读选通信号输入线。 Vpp：编程电源，因芯片型号和制造厂商而异。 Vcc：主电源输入线，一般为+5V。 GND：接地线。,图6-4 2764芯片DIP封装引脚图,（2）EEPROM（Electrically EPROM）芯片 EEPROM的出现，能够在线擦除和修改，不仅能够整片擦除，还能实现以字节为单位的擦除和写入，写入时能自动完成擦除，
10、并能在断电情况下保持结果。因此，EEPROM在智能仪表和控制设备等领域中得到广泛应用。 常用EEPROM芯片有Intel公司生产的2816、2816A、2817、2817A和2864A等几种，型号不带“A”的是早期产品，其擦/写操作电压高于5V，而型号带“A”的改型芯片的擦/写操作电压为5V。,2817/2817A芯片的引脚如图6-5所示。 其引脚符号功能如下： A0A10：地址输入线。 I/O0I/O7：双向三态数据线。 ：片选信号输入线。 ：读选通信号输入线。 Vcc：主电源输入线，一般为+5V。 GND：接地线。 NC：空脚。 Vpp：编程电源，Vpp值因芯片型号和制造厂商而异。 ：写允
11、许信号输入线，当进行擦/写操作时该端为低电平。 ：空/忙信号指示。当芯片进行擦/写操作时该信号为低电平，擦/写操作完毕后该信号为高阻状态。,图6-5 2817A引脚图,3.EPROM扩展 271627256性能和使用方法基本相同，现以扩展一片2764为例说明EPROM的扩展。 （1）程序存储器2764扩展的基本方法 扩展连接如图6-6所示。,图6-6 2764与8031的连接扩展,由图可知： 1）地址总线AB：地址线为13根A0A12。 2）数据总线DB：由P0口输出，即D0D7。 3）控制总线CB：与程序存储器有关的控制信号有地址锁存信号ALE和程序存储器读取信号。 （2）存储器地址 存储器
12、的地址范围，实际上就是根据连接情况确定其最低地址和最高地址。 若A15A14A13值是000，则2764芯片的地址范围是：0000H1FFFH，共占用了8KB的存储空间。,4.EEPROM扩展 2817A可以读出、维持、字节写入、整片擦除四种工作方式，见表6-3。 表6-3 2817A工作方式,1）地址线、数据线仍然按8051一般扩展外ROM的方式连接。 2）片选线一般由P2口高位地址线控制，并决定EEPROM口地址。 3）用作外ROM时，与EEPROM的端相连，即由控制EEPROM的读出。,将EEPROM作用于外ROM时，其扩展电路如图6-7所示。,图6-7 EEPROM扩展电路图,6.2.
13、2 程序存储器扩展举例 【例6.1】现假设对2817A中nnH个连续字节的内容进行改写，改写字节的起始地址为addr，要写入的新数据的起始存放地址为BUF。 解：依据题意，参考程序如下： START：MOV R0,nnH ;改写字节数送R0 MOV DPTR,BUF ;数据起始地址送DPTR MOV P2,addrH ;改写字节起始地址高位送P2口 MOV R1,addrL ;改写字节起始地址低位送R1,LOOP：MOV A,0FFH ;全1送A MOVX R1,A ;字节擦除 ACALL D15MS ;延时15ms MOVX A,DPTR ;取数据 MOVX R1,A ;字节写入 ACALL
14、 D15MS ;延时15ms INC R1 ;指向下一个改写字节 CJNE R1,00H,LOOP1 ;低8位地址满了吗？ INC P2 ;若满，高8位地址加1 LOOP1：DJNZ R0,LOOP;nnH个字节完否，未完继续 BUF：DB ;要写入的数据，共nnH个字节 D15MS： ;15ms延时程序,6.3.1 数据存储器概述 数据存储器（RAM）在计算机运行时可以随时读出或写入信息，故又称为读写存储器。当电源掉电时，RAM中的内容则消失。RAM用来存放计算机现场数据的采集、数据的输入、程序运行中产生的临时数据和运算结果以及要输出的数据等，还常用于调试程序。 1.数据存储器的分类 RAM
15、现多采用MOS型器件构成。根据其基本存储电路的结构和特性，分为静态RAM（SRAM Startic RAM）和动态RAM（DRAM Dynamic RAM）两大类。具体类型除了这两种以外，还有基于SRAM或DRAM而构成的组合型RAM。,6.3 数据存储器扩展,（1）静态RAM（SRAM） SRAM能可靠地保持所存信息，不需要刷新操作；只要电源不掉电，信息是不会丢失的。 （2）动态RAM（DRAM） 由于动态RAM要求2ms左右就要对所存的信息全部刷新一遍，所以动态RAM需要加有专门的刷新电路。DRAM芯片具有集成度高、功耗小、价格低的特点，但有关电路较复杂，广泛用于存储容量较大的微机系统。,（3）集成RAM（IRAM） 集成RAM（IRAM Integrated RAM），由于它自带刷新逻辑电路，因而简化了与微处理器的连接电路。 （4）非易失性RAM（NVRAM） 非易失性RAM（NVRAM Non-Volatile RAM），其存储体由SRAM和EEPROM两部分组合而成。正在读写时，SRAM工作。当要保存信息时（如电源掉电），控制电路将SRAM的内容复制到EEPROM中保存。存入E2PROM中的信息又能恢复到SRAM中。,2数据存储器扩展用典型芯片介绍 在实时数据采集和处理的MCS-51应用系统中，容量较小的RAM已经不能满足用户的需要，因此我们必须
