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1、8-0 绪 8-1 扩展三总线的产生 8-2 扩展程序存储器 8-3 扩展数据存储器 8-4 简单并行I/O的扩展 8-5 扩展8155可编程外围并行接口芯片 8-6 扩展8255可编程外围并行接口芯片 8-7 串行扩展总线接口技术,第八章 单片机系统扩展及接口技术,8-0 绪,为什么要扩展 如何扩展,接口电路（这里指并行接口）作为单片机与外设间的缓冲界面应具备以下功能： 每个端口都具有数据锁存和缓冲功能，以便暂存数据和信息 每个端口都具有与CPU进行信息交换的应答信号； 具有片选与控制引脚，以作为CPU选中本芯片的片选端和传 送控制命令的被控端； 可用程序选择工作方式和功能，即通常讲的可编程
2、。,89c51,RAM,ROM,I/O接口,地址总线（AB）,数据总线（DB）,控制总线（CB）,图 89c51系统扩展及接口结构,8.1 扩展三总线的产生,图 扩展的三总线,通常情况下，微机的CPU外部都有单独的地址总线、数据总线和控制总线。,图 地址总线扩展电路,一、片外三总线的结构,如图： 1、地址总线（Address Bus，AB） 2、数据总线（Data Bus，DB） 3、控制总线（Control Bus，CB）,二、系统扩展的实现,以P0口作地址/数据总线 以P2口的口线作高位地址线 控制信号线 其中包括： ALE /PSEN /EA /RD和/WR,8.2 扩展程序存储器,1、
3、访问程序存储器的控制信号 （1）ALE （2）/PSEN （3）/EA 2、操作时序 （1）应用系统中无片外RAM，如图8-4（a） （2）应用系统中接有片外RAM，如图8-4（b）,一、访问片外程序存储器的操作时序,第一机器周期,S1,S2,S3,S4,S5,S6,第二机器周期,S1,S2,S3,S4,S5,S6,PCH输出,PCH输出,PCH输出,PCH输出,PCL 输出,指令 输入,PCL 输出,指令 输入,PCL 输出,指令 输入,PCL 输出,指令 输入,指令 输入,PCL输出有效,PCL输出有效,PCH输出,PCH输出,ALE,PSEN,RD,P2,P0,图8-4 8051访问片外
4、ROM操作时序图,（a）,RET,第一机器周期,S1,S2,S3,S4,S5,S6,第二机器周期,S1,S2,S3,S4,S5,S6,PCH输出,PCH输出或P2输出,PCH输出,PCL 输出,指令 输入,地址 输出,数据 输出,PCL 输出,指令 输入,指令 输入,PCL输出有效,PCL输出有效,PCH输出,PCH输出,ALE,PSEN,RD,P2,P0,数据地址（低8位） 输出有效,数据 输入,图8-4 8051访问片外RAM操作时序图,（b）,RET,由图8-4(b)可以看出： （1）将ALE用作定时脉冲输出时，执行一次MOVX指令会 丢失一个脉冲。 （2）只有执行MOVX指令时的第二个
5、机器周期期间，地址总线才由数据存储器使用。,二、扩展 EPROM,单片机的程序存储器扩展使用只读存储器芯片。 只读存储器简称为ROM（Read Only Memory）。 ROM存储器是由MOS管阵列构成的，以MOS管的 接通或断开来存储二进制信息。 按照程序要求确定ROM存储阵列中各MOS管状态的过程叫ROM编程。 根据编程方式的不同，ROM共分为以下5种：,1、常用的程序存储器芯片,（1）掩膜ROM 掩膜ROM简称为ROM，其编程是由半导体制造厂家完成的。即在生产过程中进行编程。因编程是以掩膜工艺实现的，因此称掩膜ROM，或写为mask ROM。 （2）可编程ROM（PROM） 这种ROM
6、芯片只能写入一次，其内客一旦写入就不能再进行修改。一次写入就是一次可编程OTP（One Time Programble），因此通常把可编程ROM（PROM）写为otp ROM。 （3）紫外线擦除可改写ROM（EPROM） （4）电擦除可改写ROM（EEPROM或E2PROM） （5）快擦写ROM（flash ROM）,典型的EPROM芯片有Intel公司的2716(2K8)、2732(4K8)、 2764(8K8)、27128(16K8)、 27256(32K8)、27512(64K8)等。,2732-4K EPROM,2732引脚功能,A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 O0 O
7、1 O2 GND,Vcc A8 A9 A11 OE/Vpp A10 CE O7 O6 O5 O4 O3,2732,A0-A11,地址线,CE,输出允许 /编程电源,OE/Vpp,O0O7,数据线,片选线,图8-5 2732管脚配置,2、扩展8KB EPROM,图8-6是用8031地址线直接外扩8KB EPROM的系统连接图。图中，由8031、74LS373和2764构成单片机最小系统。 2764的/CE引脚为片选信号输入端，低电平有效。图中，/CE接地表示选中该2764芯片。该片选信号决定了2764的8KB存储器在整个8031扩展程序存储器64KB空间中的位置。根据上述电路的接法，2764占有
8、的扩展程序存储器地址空间为0000H1FFFH。,P1.0,P1.7,VCC,VSS,20,40,1,8,XTAL1,XTAL2,19,18,8051,+5V,+5V,RST,EA,9,31,10,11,12,13,14,15,16,17,P3.0(RXD),P3.1(TXD),P3.2(INT0),P3.3(INT1),P3.4(T0),P3.5(T1),P3.6(WR),P3.7(RD),PSEN,ALE,29,30,P2.0,P2.7,P0.1,P0.7,28,39,32,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,Q0,Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,VCC,GND,G,
9、OE,A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0,A12,A13,A11,A10,A9,A8,VCC,GND,OE,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,CE,VPP,2764 27128,+5V,+5V,74LS373,21,图8-6 扩展16KB EPROM 27128系统连接图,返回1,返回2,3、扩展16 KB EPROM,其扩展方法与2764的扩展方法基本一样，不同之处只是P2口的高位地址线根据不同容量的芯片分别接到相应的地址线上，如图8-6。 27128与2764一样，也是28个引脚；与2764不同的是增加了一根地址线（A13，26引脚），而2764的26引脚为空脚（
10、NC）。 27128的地址范围是0000H3FFFH。,8.3 扩展数据存储器,扩展数据存储器空间地址同外扩程序存储器一样， 由P2口提供高8位地址，P0口分时提供低8位地址 和用作8位双向数据总线。 片外数据存储器RAM的读和写由8051的/RD （P3.7）和/WR（P3.6）信号控制，而片外程序存 储器EPROM的输出端（/OE）由读选通/PSEN 信号控制。,一、常用的数据存储器芯片,数据存储器就是随机存储器。随机存储器（Random Access Memory）简称为RAM。 按其工作方式，RAM又分为 静态（SRAM）和 动态（DRAM）两种。,一、常用的数据存储器芯片,静态RAM
11、，只要电源加上，所存信息就能可靠保存。 动态RAM使用的是动态存储单元，需要不断进行刷新以便周期性地再生，才能保存信息。 动态RAM的集成密度大，集成同样的位容量，动态只RAM所占芯片面积只是静态RAM的四分之一。此外动态RAM的功耗低，价格便宜。但动态存储器会增加刷新电路，因此只适应于较大系统，而在单片机系统中很少使用。,1、静态RAM（SRAM）芯片,目前常用的静态RAM芯片有6116、6264、62256、628128等。它们的引脚排列如图8-7所示。,A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0,O0,O1,O2,GND,Vcc,A8,A9,WE,OE,A10,CE,O7,O6,O5
12、,O4,O3,6116,A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0,O0,O1,O2,GND,Vcc,A8,A9,WE,OE,A10,CE,O7,O6,O5,O4,O3,62256,A14,A12,A13,A11,图8-7 常用静态RAM芯片引脚图,2、E2PROM,E2PROM既具有ROM的非易失性的优点，又具有RAM一样随机地进行读/写。既可以扩展为片外EPROM，也可以扩展为片外RAM。,A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0,I/O0,I/O1,I/O2,GND,Vcc,A8,A9,WE,OE,A10,CE,I/O7,I/O6,I/O5,I/O4,I/O3,RDY/BUSY
13、,A12,NC,A11,图8-8 E2PROM 2864A引脚图,二、访问片外RAM的操作时序,1、读片外RAM操作时序 读片外RAM周期时序如图8-9（a）所示。 2、写片外RAM操作时序 写片外RAM周期时序如图8-9（b）所示。,S1,P2,P1,P2,P1,P2,P1,P2,P1,P2,P1,P2,P1,S2,S3,S4,S5,S6,指令输入浮空,数据输入浮空,地址浮空,A7A0浮空,地址A15A8浮空,ALE,PSEN,RD,P2,P0,P2,P1,P2,P1,P2,P1,P2,P1,P2,P1,P2,P1,指令输入浮空,数据输出,地址浮空,A7A0,地址A15A8浮空,ALE,PS
14、EN,WR,P2,P0,（a）片外数据存储器读时序,（b）片外数据存储器写时序,图8-9 8051访问片外RAM操作时序图,返回,三、8051扩展2KB RAM,图8-10所示电路为8051、8751地址线直接外扩2KB静态RAM 6116的连线图。地址为0000H07FFH。,P1.0,P1.7,VCC,VSS,20,40,1,8,XTAL1,XTAL2,19,18,8051,+5V,+5V,RST,EA,9,31,10,11,12,13,14,15,16,17,P3.0(RXD),P3.1(TXD),P3.2(INT0),P3.3(INT1),P3.4(T0),P3.5(T1),P3.6(W
