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1、 单片机的系统扩展单片机的系统扩展成于大气成于大气 信达天下信达天下Chengdu University of Information Technology总总 线线 简简 介介总线的概念：总线的概念： 所谓总线，就是连接系统中主机和各扩所谓总线，就是连接系统中主机和各扩展部件的公共信号线。展部件的公共信号线。 各个外围功能芯片通过三组总线与单片各个外围功能芯片通过三组总线与单片机相连，达到系统扩展的目的，这三组总线机相连，达到系统扩展的目的，这三组总线是是数据总线数据总线、地址总线地址总线和和控制总线控制总线。 根据总线的结构，可按照需要对单片机根据总线的结构，可按照需要对单片机系统进行相应
2、的扩展设计了。系统进行相应的扩展设计了。成于大气成于大气 信达天下信达天下Chengdu University of Information Technology总总 线线 结结 构构成于大气成于大气 信达天下信达天下Chengdu University of Information Technology三三 总总 线线 介介 绍绍数据总线（数据总线（DB：Data Bus） 数据总线用于外围芯片和单片机之间传送数据，它是双向的，可数据总线用于外围芯片和单片机之间传送数据，它是双向的，可以由单片机往外围芯片传送数据，也可以从外围芯片传送数据到单片机，以由单片机往外围芯片传送数据，也可以从外围芯
3、片传送数据到单片机，还包括从外部程序存储器读取指令。还包括从外部程序存储器读取指令。51单片机的数据传递是用单片机的数据传递是用8 8根线同根线同时进行的，即它的数据总线宽度是时进行的，即它的数据总线宽度是8位的，数据总线由位的，数据总线由P0口提供。口提供。地址总线（地址总线（AB：Address Bus） 51单片机共有单片机共有16根地址信号线，即它的地址总线宽度是根地址信号线，即它的地址总线宽度是16位的，位的，地址总线由地址总线由P0P0口提供低口提供低8 8位位A0-A7（必须外加锁存器必须外加锁存器），），P2口提供高口提供高8位位A8-A15，可操作的单元为，可操作的单元为21
4、6，共，共64K空间。空间。控制总线（控制总线（CB：Control Bus） 除了数据总线和地址总线外，单片机同外围芯片传送数据时，还需除了数据总线和地址总线外，单片机同外围芯片传送数据时，还需要一些控制信号来保证数据传送并决定如何进行数据传送，如数据传送要一些控制信号来保证数据传送并决定如何进行数据传送，如数据传送的方向，将的方向，将P0口的数据和地址分离等，这些信号线就是控制总线。对口的数据和地址分离等，这些信号线就是控制总线。对于某一根信号而言是单向的，对于所有的控制总线而言是双向的。于某一根信号而言是单向的，对于所有的控制总线而言是双向的。成于大气成于大气 信达天下信达天下Cheng
5、du University of Information Technology总总 线线 扩扩 展展 所有的总线扩展片外资源，除所有的总线扩展片外资源，除ROMROM以外，以外，都当成都当成RAMRAM处理。处理。ROMROM和和RAMRAM的地址可以重叠而的地址可以重叠而不会相互影响。因为访问这两部分所用的指不会相互影响。因为访问这两部分所用的指令是不同的。令是不同的。 MOVXMOVX 用于访问外部用于访问外部RAMRAM空间；空间；MOVCMOVC 用于访问用于访问ROMROM空间（片内片外都使空间（片内片外都使用该指令）用该指令）成于大气成于大气 信达天下信达天下Chengdu Uni
6、versity of Information Technology总总 线线 扩扩 展展 电电 路路 图图成于大气成于大气 信达天下信达天下Chengdu University of Information Technology锁锁 存存 器器 简简 介介 常用的锁存芯片是常用的锁存芯片是74HCT573。 74HCT573是带三态门的是带三态门的8D锁存器，锁存器，OE端为三态控制信号，应接地允许锁存的地址端为三态控制信号，应接地允许锁存的地址信号输出。信号输出。LE端为锁存控制信号，高电平有端为锁存控制信号，高电平有效，即在效，即在LE为高电平时锁存器的输出状态为高电平时锁存器的输出状态Q
7、0-Q7和输入状态和输入状态D0-D7相同，当相同，当LE为低时，为低时，输出保持不变，与输入状态无关。输出保持不变，与输入状态无关。成于大气成于大气 信达天下信达天下Chengdu University of Information Technology锁锁 存存 器器 简简 介（二）介（二）成于大气成于大气 信达天下信达天下Chengdu University of Information Technology驱驱 动动 器器 件件 介介 绍绍LSHCHCTTTLCMOSCMOSVCC= 5VVCC：36V通常取通常取5V与与TTL兼容兼容H（高电平）（高电平）2.8VH（高电平）（高电平
8、）90%VCCL（低电平）（低电平）0.8VL（低电平）（低电平）10%VCCLS器件和器件和HC器件的区别器件的区别成于大气成于大气 信达天下信达天下Chengdu University of Information Technology总总 线线 扩扩 展展 方方 法（一）法（一） 在总线扩展中，在总线扩展中，P0口既作数据总线使用，又作口既作数据总线使用，又作地址总线的低地址总线的低8 8位使用，位使用，是在不同的时间表示数据是在不同的时间表示数据和地址，这是芯片管脚的复用方法，扩展时要把和地址，这是芯片管脚的复用方法，扩展时要把P0口的数据信号和地址信号分离开来，分离的方法是口的数据信
9、号和地址信号分离开来，分离的方法是利用利用ALE信号进行地址锁存。信号进行地址锁存。P0口的地址和数据复用图成于大气成于大气 信达天下信达天下Chengdu University of Information Technology总总 线线 扩扩 展展 方方 法（二）法（二） 在总线扩展中，除了正确连接数据总线和地址总在总线扩展中，除了正确连接数据总线和地址总线外，还需要注意控制总线的连接方法线外，还需要注意控制总线的连接方法。RD与与WR用用于控制数据传送的方向，均为低电平有效，于控制数据传送的方向，均为低电平有效，RD有效时有效时表示单片机从外围器件表示单片机从外围器件读取读取数据；数据；
10、WR有效时表示单片有效时表示单片机向外围器件机向外围器件写入写入数据。数据。PSEN用于读取外部程序存储用于读取外部程序存储器器，同样是低电平有效。，同样是低电平有效。EA用于选择单片机的程序存用于选择单片机的程序存储器空间，当储器空间，当EA为高电平时，系统复位后为高电平时，系统复位后PC指针指向指针指向片内片内0000H地址空间；当地址空间；当EA为低电平时，系统复位后为低电平时，系统复位后PC指针指向片外指针指向片外0000H地址空间。地址空间。成于大气成于大气 信达天下信达天下Chengdu University of Information Technology程程 序序 存存 储储
11、 器器 的的 扩扩 展（一）展（一） 由于半导体技术的发展，单片机片内的程序存储由于半导体技术的发展，单片机片内的程序存储器通常已经够用，扩展的情况比较少见了。即使扩展，器通常已经够用，扩展的情况比较少见了。即使扩展，只选择一片存储器芯片也可满足要求，一般选择只选择一片存储器芯片也可满足要求，一般选择Flash ROM扩展程序存储器。因为其使用方便、价扩展程序存储器。因为其使用方便、价格适宜，存储量大，已经得到广泛的应用，也常用于格适宜，存储量大，已经得到广泛的应用，也常用于MCS-51单片机的程序存储器扩展。单片机的程序存储器扩展。 其常用芯片为其常用芯片为AT29010，容量为，容量为12
12、8K8。图 9-12 三种封装AT29010A的引脚图TSOP封装的引脚图DIP封装的引脚图PLCC封装的引脚图成于大气成于大气 信达天下信达天下Chengdu University of Information Technology程程 序序 存存 储储 器器 的的 扩扩 展（二）展（二） 使用一片AT29C010A的扩展电路成于大气成于大气 信达天下信达天下Chengdu University of Information Technology程程 序序 存存 储储 器器 的的 扩扩 展（三）展（三）单片机读取扩展程序存储器指令单片机读取扩展程序存储器指令成于大气成于大气 信达天下信达天下
13、Chengdu University of Information Technology程程 序序 存存 储储 器器 的的 扩扩 展（四）展（四）扩展程序存储器扩展程序存储器AT29C010A的读时序的读时序成于大气成于大气 信达天下信达天下Chengdu University of Information Technology数数 据据 存存 储储 器器 的的 扩扩 展（一）展（一） MCS-51系列单片机内部的数据存储器容量为系列单片机内部的数据存储器容量为128或或256个字节，在通常的简单控制系统中还是足个字节，在通常的简单控制系统中还是足够的，如果需要扩展，外部的最大容量为够的，如果
14、需要扩展，外部的最大容量为64KB。前。前面已经提到其它功能芯片在三总线的扩展方式中，面已经提到其它功能芯片在三总线的扩展方式中，也采用数据存储器的操作方式，需要占用地址，因也采用数据存储器的操作方式，需要占用地址，因此在有其它功能芯片的扩展系统中，数据存储器的此在有其它功能芯片的扩展系统中，数据存储器的扩展容量就不足扩展容量就不足64KB了。了。成于大气成于大气 信达天下信达天下Chengdu University of Information Technology数数 据据 存存 储储 器器 的的 扩扩 展（二）展（二）数据存储器的一般连接方法数据存储器的一般连接方法成于大气成于大气 信达
15、天下信达天下Chengdu University of Information Technology数数 据据 存存 储储 器器 的的 扩扩 展（三）展（三）1. 地址总线的连接地址总线的连接 存储器地址总线的高存储器地址总线的高8位位A8-A15直接与单片机直接与单片机P2口对应信号相连，低口对应信号相连，低8位位A0-A7与与P0口锁存后的信号口锁存后的信号相连。相连。2. 数据总线的连接数据总线的连接 存储器的存储器的8位数据信号线直接与位数据信号线直接与P0口对应相连。口对应相连。3. 控制总线的连接控制总线的连接 RD是单片机读取片外数据存储器的控制信号，是单片机读取片外数据存储器的
16、控制信号，与存储器的读控制信号与存储器的读控制信号RD连接。单片机的连接。单片机的 信号连接信号连接数据存储器的数据存储器的WR信号。信号。ALE控制锁存器分离地址和控制锁存器分离地址和数据信号，数据信号，EA信号根据程序存储器的使用连接。信号根据程序存储器的使用连接。成于大气成于大气 信达天下信达天下Chengdu University of Information Technology数数 据据 存存 储储 器器 的的 扩扩 展（四）展（四）单片机读取扩展数据存储器的时序单片机读取扩展数据存储器的时序成于大气成于大气 信达天下信达天下Chengdu University of Information Technology数数 据据 存存 储储 器器 的的 扩扩 展（五）展（五）单片机写数据到扩展数据存储器的时序单片机写数据到扩展数据存储器的时序成于大气成于大气 信达天下信达天下Chengdu University of Information Technology扩扩 展展 数数 据据 存存 储储 器器 地地 址址 计计 算算 扩展数据存储器的地址计算是指当电路完成扩展数据存储器的
