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1、8051单片机的总线扩展单片机的总线扩展2021/7/11系统扩展概述系统扩展概述 最小应用系统 单片机系统的扩展是以基本的最小系统为基础的, 故应首先熟悉最小应用系统的结构。 实际上，内部带有程序存储器的8051或8751单片机本身就是一个最简单的最小应用系统，许多实际应用系统就是用这种成本低和体积小的单片结构实现了高性能的控制。 对于内部无程序存储器的芯片8031来说, 则要用外接程序存储器的方法才能构成一个最小应用系统。 2021/7/121. 片内带程序存储器的最片内带程序存储器的最小应用系统小应用系统 片内带程序存储器的8051、 8751本身即可构成一片最小系统，只要将单片机接上时
2、钟电路和复位电路即可, 同时 接高电平, ALE、 信号不用， 系统就可以工作。(1) 系统有大量的I/O线可供用户使用: P0、 P1、 P2、 P3四个口都可以作为I/O口使用。 (2) 内部存储器的容量有限, 只有128 B的RAM和4 KB的程序存储器。 2021/7/13 2. 片片内内无无程程序序存存储储器器的最小应用系统的最小应用系统 片内无程序存储器的芯片构成最小应用系统时, 必须在片外扩展程序存储器。 由于一般用作程序存储器的EPROM芯片不能锁存地址, 故扩展时还应加1个锁存器, 构成一个3片最小系统。该图中74LS373为地址锁存器, 用于锁存低8位地址。 2021/7/
3、14单片机的三总线结构 当单片机最小系统不能满足系统功能的要求时, 就需要进行扩展。 为了使单片机能方便地与各种扩展芯片连接, 常将单片机的外部连线变为一般的微型计算机3总线结构形式。 对于MCS-51系列单片机, 其3总线由下列通道口的引线组成: 地址总线: 由P2口提供高8位地址线, 此口具有输出锁存的功能, 能保留地址信息。 由P0口提供低8位地址线。 数据总线: 由P0口提供。 此口是双向、 输入三态控制的8位通道口。 2021/7/15MCS-51系统扩展的实现外部总线的扩展程序存储器的扩展程序存储器的扩展数据存储器的扩展数据存储器的扩展存储器的扩展2021/7/16 通常，微机的通
4、常，微机的CPU外部都有单独的并行外部都有单独的并行地地址总线、数据总线、控制总线址总线、数据总线、控制总线。MCS-51单片机由于引脚的限制，单片机由于引脚的限制，数据总数据总线和地址总线是复用的线和地址总线是复用的。 地址需要锁存：地址需要锁存：为了能把复用的数据总线为了能把复用的数据总线和地址总线分离出来以便同外部的芯片正确和地址总线分离出来以便同外部的芯片正确的连接，需要在单片机的外部的连接，需要在单片机的外部增加地址锁存增加地址锁存器器，从而构成与一般，从而构成与一般CPU相类似的三总线结相类似的三总线结构。构。MCS-51系统外部总线的扩展2021/7/17MCS-51系统外部总线
5、的扩展一、以一、以P0口作低口作低8位地址及位地址及8位数据的复用总线位数据的复用总线 复用，复用，即一段时间内作两种或两种以上用途。即一段时间内作两种或两种以上用途。 在这里指在这里指P0口在每个口在每个CPU周期的周期的前半个周期前半个周期输出低输出低8位地址，由地址锁存器锁存，然后由地址锁存器代替位地址，由地址锁存器锁存，然后由地址锁存器代替P0口口输出低输出低8位地址。位地址。后半个周期后半个周期进行进行8位数据的输入输出。位数据的输入输出。二、以二、以P2口作为高口作为高8位的地址总线位的地址总线 P0口的低口的低8位地址加上位地址加上P2的高的高8位地址就可以形成位地址就可以形成1
6、6位的位的地址总线地址总线，达到，达到64KB的寻址能力。的寻址能力。 实际应用中，往往不需要扩展那么多地址，扩展多少用实际应用中，往往不需要扩展那么多地址，扩展多少用多少口线，剩余的口线仍可作一般多少口线，剩余的口线仍可作一般I/O口来使用。口来使用。2021/7/1880518051扩展的三总线扩展的三总线P2ALE8051P0PSENWRRD地址地址锁存器锁存器地址总线地址总线数据总线数据总线控制总线控制总线A8A15A0A7D0D7 三、控制信号线三、控制信号线ALE：地址锁存信号地址锁存信号，用以实现对低，用以实现对低8位地址的锁存。位地址的锁存。PSEN：片外程序存储器读选通信号片
7、外程序存储器读选通信号。EA：程序存储器选择信号。程序存储器选择信号。为为低电平时低电平时，访问，访问外部外部程序存储程序存储器；为器；为高电平时高电平时，访问，访问内部内部程序存储器。程序存储器。RD：片外数据片外数据存储器读选通信存储器读选通信号。号。WR：片外数据片外数据存储器写选通信存储器写选通信号。号。2021/7/19地址总线扩展电路地址总线扩展电路 地址锁存器地址锁存器74HC573与单片机与单片机P0口连接，扩展地址总线。口连接，扩展地址总线。ALEP0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0LE OE8D 8Q7D 7Q6D 6Q5D 5Q4D 4Q3D
8、3Q2D 2Q1D 1QA7A6A5A4A3A2A1A0805174HC573 OE：输出允许端输出允许端，为，为0时芯片有效。时芯片有效。LE：锁存控制端锁存控制端，高电高电平时，平时，锁存器的数据输出端锁存器的数据输出端Q的状态，与数据输入端的状态，与数据输入端D相同，即相同，即锁存器是透明的锁存器是透明的；当当LE端端从高电平返回到低电从高电平返回到低电平时（下降沿后），平时（下降沿后），输入端输入端的的数据就被锁存在锁存器中数据就被锁存在锁存器中，数据输入端数据输入端D的变化不再影的变化不再影响响Q端。端。74HC573是有输出三态门的电平允许是有输出三态门的电平允许8位锁存器。位锁存
9、器。2021/7/110 MCS-51系列单片机片外数据存储器的空间可系列单片机片外数据存储器的空间可达达64KB，而片内数据存储器的空间只有，而片内数据存储器的空间只有128B或或256B。如果片内的数据存储器不够用时，则需进。如果片内的数据存储器不够用时，则需进行数据存储器的扩展。行数据存储器的扩展。MCS-51存储器的扩展 MCS-51系列单片机片内外程序存储器的空系列单片机片内外程序存储器的空间可达间可达64KB，而片内程序存储器的空间只有，而片内程序存储器的空间只有4KB。如果片内的程序存储器不够用时，则需。如果片内的程序存储器不够用时，则需进行程序存储器的扩展。进行程序存储器的扩展
10、。2021/7/111 存储器扩展的核心问题是存储器扩展的核心问题是存储器的存储器的编址问题。编址问题。所谓编址就是给存储单元分配地所谓编址就是给存储单元分配地址。址。 由于存储器通常由多个芯片组成，为由于存储器通常由多个芯片组成，为此存储器的编址分为两个层次：此存储器的编址分为两个层次： 即即存储器芯片的选择存储器芯片的选择和和存储器芯片内存储器芯片内部存储单元的选择。部存储单元的选择。 MCS-51存储器的扩展2021/7/112 一、地址线的译码一、地址线的译码 存储器芯片的选择有两种方法：存储器芯片的选择有两种方法：线选法和译码法。线选法和译码法。 1、线选法。、线选法。所谓线选法，就
11、是所谓线选法，就是直接以系统的地址线作直接以系统的地址线作为存储器芯片的片选信号，为存储器芯片的片选信号，为此只需把用到的地址线与存为此只需把用到的地址线与存储器芯片的片选端直接相连即可。储器芯片的片选端直接相连即可。 2、译码法。、译码法。所谓译码法，就是所谓译码法，就是使用地址译码器对系统使用地址译码器对系统的片外地址进行译码，的片外地址进行译码，以其译码输出作为存储器芯片的片以其译码输出作为存储器芯片的片选信号。选信号。译码法又分为译码法又分为完全译码完全译码和和部分译码部分译码两种。两种。 （1 1）完全译码。）完全译码。地址译码器使用了全部地址线，地址与存储地址译码器使用了全部地址线
12、，地址与存储单元一一对应，单元一一对应，也就是也就是1 1个存储单元只占用个存储单元只占用1 1个唯一的地址。个唯一的地址。（2 2）部分译码。）部分译码。地址译码器仅使用了部分地址线，地址与存地址译码器仅使用了部分地址线，地址与存储单元不是一一对应储单元不是一一对应，而是，而是1 1个存储单元占用了几个地址。个存储单元占用了几个地址。2021/7/113 二、扩展存储器所需芯片数目的确定二、扩展存储器所需芯片数目的确定 若所选存储器芯片字长与单片机字长若所选存储器芯片字长与单片机字长一致一致，则只需扩展容量。则只需扩展容量。所需芯片数目按下式所需芯片数目按下式确定：确定： 芯片数目芯片数目=
13、 =系统扩展容量系统扩展容量存储器芯片容量存储器芯片容量 若所选存储器芯片字长与单片机字长不若所选存储器芯片字长与单片机字长不一致，则不仅需扩展容量，还需字扩展。一致，则不仅需扩展容量，还需字扩展。所所需芯片数目按下式确定：需芯片数目按下式确定： 芯片数目芯片数目= = 系统字长系统字长存储器芯片字长存储器芯片字长系统扩展容量系统扩展容量存储器芯片容量存储器芯片容量2021/7/114扩展程序存储器常用扩展程序存储器常用EPROMEPROM芯片：芯片：2716(2K8位位)、2732(4KB)、2764(8KB)、27128(16KB)、27256(32KB)、27512(64KB)。扩展数据
14、存储器常用扩展数据存储器常用静态静态RAM 芯片：芯片： 6264（8K8位）、位）、62256（32K8位）、位）、628128（128K8位）等。位）等。2021/7/115MCS-51存储器的扩展80318031与外部程序存储器的连接与外部程序存储器的连接2021/7/116 数据存储器扩展MCS-51存储器的扩展2021/7/11762646264扩展扩展24KB24KB数据存储器数据存储器 P2.0P2.4P0ALEP2.5P2.6P2.7WERD74HC573D QLE 74LS138A Y0B Y1C Y2 A0A126264CE WE OE A0A126264CE WE OEA8A12D0D7A0A7解：根据公式可得解：根据公式可得 芯片数目芯片数目= = =3片片24KB8KB A0A126264CE WE OE2021/7/118 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！
