单片机扩展电路.ppt

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1、第四章第四章 MCS-51 MCS-51 单片机的系统扩展单片机的系统扩展 本章主要介绍本章主要介绍5151系列单片机系统扩展问题，在本章系列单片机系统扩展问题，在本章中要研究较多的中要研究较多的硬件硬件方面及方面及硬软硬软结合方面的问题，本章结合方面的问题，本章与第一章关系密切，在学习本章内容之前，要先明确与第一章关系密切，在学习本章内容之前，要先明确5151系列单片机本身的系统资源，可先复习一下系列单片机本身的系统资源，可先复习一下第一章第一章的有的有关单片机硬件组成方面的内容。关单片机硬件组成方面的内容。 本章将介绍以下具体内容：本章将介绍以下具体内容： 系统扩展的含义、单片机的地址总线

2、和数据总线系统扩展的含义、单片机的地址总线和数据总线、常见系统扩展电路举例系统扩展电路举例一、系统扩展的含义一、系统扩展的含义 单片机中虽然已经集成了单片机中虽然已经集成了CPUCPU、I/OI/O口、定时器、口、定时器、中断系统、存储器等计算机的基本部件（即系统资中断系统、存储器等计算机的基本部件（即系统资源），但是对一些较复杂应用系统来说有时感到以源），但是对一些较复杂应用系统来说有时感到以上资源中的一种或几种不够用，这就需要上资源中的一种或几种不够用，这就需要在单片机在单片机芯片外加相应的芯片、电路，使得有关功能得以扩芯片外加相应的芯片、电路，使得有关功能得以扩充，我们称为系统扩展充，我

3、们称为系统扩展（即系统资源的扩充）。（即系统资源的扩充）。 需要解决的问题是需要解决的问题是单片机与相应芯片的接口电单片机与相应芯片的接口电路连接（即地址总线、数据总线、控制总线的连接）路连接（即地址总线、数据总线、控制总线的连接）与编程。与编程。二、单片机的地址总线和数据总线二、单片机的地址总线和数据总线 51系列单片机没有专用的对外地址总线和数据总线，其P0口和P2口既是通用I/O口，同时P0P0口还是分时复用分时复用的双向数据总线双向数据总线和低低8 8位地址总位地址总线线（一般需要加一级锁存器），而P2P2口则是高高8 8位地址总线位地址总线。三、常见系统扩展电路系统扩展电路系统扩展系

4、统扩展-单一功能的系统扩展、综合功能单一功能的系统扩展、综合功能 的扩展。的扩展。1.1.单一功能的系统扩展单一功能的系统扩展 （1 1）存储器的扩展（程序存储器、数据存储）存储器的扩展（程序存储器、数据存储 器、器、E E2 2PROM PROM ） （a a）程序存储器的扩展）程序存储器的扩展 .程序存储器的作用-存放程序代码或常数表格 .扩展时所用芯片-一般用只读型存储器芯片（可以是 EPROM、E2PROM、 FLASH芯片等）。 .扩展电路连接 - 用EPROM 2732扩展程序存储器。 .存储器地址分析-究竟单片机输出什么地址值时，可以 指向存储器中的某一单元。2732-4K EP

5、ROM2732-4K EPROM27322732引脚功能引脚功能A0-A11地址线 CE选片 OE/Vpp输出允许/编程电源O0-O7数据线A7A6A5A4A3A2A1A0O0O1O2GNDVccA8A9A11OE/VppA10CEO7O6O5O4O32732. .扩展时所用芯片扩展时所用芯片. .扩展电路连接扩展电路连接图4.2 扩展电路单片机单片机 8031P2.0P2.1P2.2P2.3A8A9A10A11ALEPSEN74LS373G2732A7A6A5A4A3A2A1A0O0O1O2O3O4O5O6O7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7OECEQ0Q1Q

6、2Q3Q4Q5Q6Q7D0D1D2D3D4D5D6D7 80318031 27322732数据数据总线的连接：P0.0-P0.7（数据总线）-O0-O7 地址地址总线的连接：P0.0-P0.7（地址总线低8位）- A0-A7P2.0-P2.3（地址总线高8位中的4位）- A8-A11控制控制总线的连接： PSEN（程序存储器允许，即读指令） - OE ALE（地址锁存允许）-接373的使能端 G 经过锁存器373 123一个机器周期ALEPSENP2P0地址A8A15地址A8A15A0A7A0A7指令码指令码图4.1从外存取指令时序图P2.0P2.1P2.2P2.3A8A9A10A11ALEP

7、SEN74LS373G2732A7A6A5A4A3A2A1A0O0O1O2O3O4O5O6O7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7OECEQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D0D1D2D3D4D5D6D7一个机器周期ALEPSENP2P0地址A8A15地址A8A15A0A7A0A7指令码指令码单片机单片机 8031. .存储器地址分析存储器地址分析-究竟单片机输出什么地址值时，可以究竟单片机输出什么地址值时，可以指向存储器中的某一单元。指向存储器中的某一单元。80318031 P2.3 P2.0 P0.7 P0.0 (27322732 A11 A10 A9 A8 A7

8、 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0) 选中单元 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0（0000H） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1（0001H） 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0（0002H） 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1（0003H） 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0（0004H） 4 . . . 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1（0FFFH） 4K-1可见，可见，当单片机输出地址当单片机输出地址0000H0FFFH时，选中时，选中27322732的的04K-1号单元，即按照上面电路

9、扩展的号单元，即按照上面电路扩展的4K存储器的地址范围是存储器的地址范围是0000H0FFFH（共（共4K字节）。字节）。请思考请思考：请同学们结合图4.1来分析图4.2中373的作 用，并说明没有它行不行？为什么？. .扩展时所用芯片扩展时所用芯片. .程序存储器的作用程序存储器的作用. .扩展电路连接扩展电路连接. .存储器地址分析存储器地址分析程序存储程序存储器的扩展器的扩展（b b）数据存储器的扩展）数据存储器的扩展.数据存储器的作用-存放数据，可改写.扩展时所用芯片-一般用静态读写型存储器芯片SRAM， 也可以用E2PROM、FLASH芯片等.扩展电路连接 - 用SRAM 6116扩

10、展程序存储器。.存储器地址分析-究竟单片机输出什么地址值时，可 以指向存储器中的某一单元。6116-2K SRAM6116-2K SRAM6116引脚功能A0A10地址线 CE选片 OE读D0D7数据线A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccA8A9WEOEA10CED7D6D5D4D36116. .扩展时所用芯片扩展时所用芯片写 WE. .扩展电路连接扩展电路连接图4.5 扩展电路 80318031 61166116数据数据总线的连接：P0.0P0.7（数据总线）-D0D7 地址地址总线的连接：P0.0P0.7（地址总线低8位）- A0A7P2.0P2.2（地址总线高8位中的

11、3位）- A8A10控制控制总线的连接：RD（读外部数据） - OEWR（写外部数据）- WEALE（地址锁存允许）-接373的使能端 G经过锁存器373 单片机单片机 8031P2.0P2.1P2.2A8A9A10ALERD74LS373G6116A7A6A5A4A3A2A1A0O0O1O2O3O4O5O6O7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7OECEQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D0D1D2D3D4D5D6D7WEWRP2.7一个机器周期ALEPSENP2P0地址A8A15A0A7三态数据D0D7入图4.4读外部数据RAM时序图RD一个机器周期ALEPSEN

12、P2P0地址A8A15A0A7数据D0D7出图4.4写外部数据RAM时序图WR单片机单片机 8031P2.0P2.1P2.2A8A9A10ALERD74LS373G6116A7A6A5A4A3A2A1A0O0O1O2O3O4O5O6O7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7OECEQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D0D1D2D3D4D5D6D7WEWRP2.7一个机器周期ALEPSENP2P0地址A8A15A0A7三态数据D0D7入RD图4.4读外部数据RAM时序图. .存储器地址分析存储器地址分析-究竟单片机输出什么地址值时，可以究竟单片机输出什么地址值时，可以指向

13、存储器中的某一单元。指向存储器中的某一单元。80318031 P2.7P2.7 P2.2 P2.1 P2.0P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.0 选中单元(61166116 CE A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0) 0 X X X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0（0000H） 0 0 X X X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1（0001H） 1 0 X X X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0（0002H） 2 0 X X X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1（0003H） 3 0 X X

14、 X X 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0（0004H） 4 . . . 0 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1（07FFH） 2K-1 可见，可见，当单片机输出地址当单片机输出地址0000H07FFH时，选中时，选中61166116的的02K-1号号单元，即按照上面电路扩展的单元，即按照上面电路扩展的4K存储器的地址范围是存储器的地址范围是0000H07FFH（共（共2K字节）。字节）。请注意请注意，与扩展程序存储器相比较，有以下不同点：. 存储器芯片为可读可写的静态RAM芯片，有读写控制引脚OE和WE。.单片机输出的对数据存储器的读写控制信号分别是RD（而

15、不再是读程序存储器时的PSEN）和WR。. .扩展时所用芯片扩展时所用芯片. .程序存储器的作用程序存储器的作用. .扩展电路连接扩展电路连接. .存储器地址分析存储器地址分析数据存储数据存储器的扩展器的扩展（c c）E E2 2PROMPROM的扩展的扩展 2864-8K E2864-8K E2 2PROMPROM2864引脚功能A0A12地址线 CE选片 OE读D0D7数据线N.CA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccWEN.CA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D32864. .扩展时所用芯片扩展时所用芯片写 WE单片机单片机 8031P2.4P2.0A8

16、A12ALERD74LS373G2864A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2D3D4D5D6D7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7OECEQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D0D1D2D3D4D5D6D7WEWRP2.7PSEN&图4.9扩展2864 请思考请思考：什么情况下图4.9中的与门输出低电平，使E2PRAM的内容可以被读出，读出的是什么方面的内容？图中扩展的E2PRAM是外部数据存储器？外部程序存储器？两者都扩展了？（2 2）外部中断源的扩展）外部中断源的扩展-51系列单片机有两个外部中断源（INT0、INT1），中断源的扩展可用与存储器扩展类似的方法，外接中断控制芯片（如8259）来进行扩展；也可以利用单片机中的定时器T0、T1来扩展（见第一章习题1.20）；还可以外接门电门电路路配合相应的查询软件查询软件进行简单的扩展。这里我们研究最后一种方法。80311111P1.0P1.1P1.2P1.3INT0ITS4ITS3ITS2ITS1+5V图4.22扩展外部中断源R要注意的是：要注意的是：.图4.22中的非门是OC（即集电极开路）门，图中