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单片机最小系统及外部扩展 学习目的及要求 熟悉三总线的概念，掌握通过总线进行最小系统的设计及外部分展的方法。 掌握89C51单芯片最小系统的硬件结构。 了解过去常用的8031、373、2764三片最小系统的电路结构。 熟悉EPROM、Flash ROM、RAM和EEPROM芯片的性能及其扩展的方法。 掌握WR和RD控制信号线的含意及读／写(输入／输出)的程序设计方法。 掌握TTL／CMOS简单I／O芯片的硬件扩展及编程方法。 三总线 89C51／8031是通过片外引脚进行系统扩展的、这些用于系统扩展的片外引脚构成单片机的外部三总线结构：地址总线(AB)、数据总线(DB)和控制总线(CB)，单片机通过这些总线与外部扩展芯片相连．弥补了片内硬件资源的不足，从而满足了实际应用的需要。 1．地址总线(AB) 地址总线为16根，P2口作高8位地址线(A15一A8)，P0口分时用做扩展系统的低8位地址线(A7一Ao)和数据线(D7一D0)，P0口输出的低8位地址由地址锁存允许信号ALE的下沿锁存，经地址锁存器输出低8位地址(A7一A0)，此后P0口用做数据线。 2．数据总线（DB） 数据总线为8根。数据总线由PO口担任，P0口的带负载能力为8个TTL(其他为4个TTL)，所以在进行应用系统设计时，要充分利用P0口线的带负载能力。 3．控制总线(CB) 用于系统扩展的控制总线主要有： /RD(P3．7)、/WR(P3．6)：用于片外RAM或片外I／O芯片的读／写控制，执行指令MOVX时，根据读／写要求使/RD或/WR有效。 /PSEN：用于片外ROM的读选通控制，执行指令时自动生成。 ALE：用于P0口低8位地址锁存控制，它是系统硬件生成的固有信号。 /EA：用于片内／片外程序存储器的选择控制，一般根据系统扩展情况由外电路设置。当/EA＝1，且PC值小于0FFFH时，CPU访问内部ROM，PC值超出0FFFH时，则自动转向外部ROM；当EA＝0时，无论片内有无ROM，CPU只访问外部ROM。使用803l时，/EA必须接地。使用89C51时，/EA接十5V。 89C51/8031最小系统 所谓最小应用系统是指能维护单片机远行的最简单配置系统。 1．89C51最小应用系统 89c51片内有Flash ROM，构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路所需的晶体和电容还有复位电路即可。由于不需要外扩程序存储器，EA接高电平lPo、Pl、P2、P3口均可作I／O口用。 2．8031最小应用系统： 由于8031片内无程序存储器，必须外扩EPROM。 I/O口的扩充 最小应用系统体积小，结构简单，功耗低，成本低．在简单的应用系统中得以广泛应用。但有时还不能满足要求，须扩展。 通常采用74系列TTL电路或4000系列CM0S电路芯片，常用有74LS244作扩展输入。244是一个三态输出缓冲器及总线驱动器，它带负载能力强。74LS273(8—D锁存器)作扩展输出，它们直接挂在P0口线上。 值得注意的是，89C51单片机把外扩I/O口和片外RAM统一编址，每个扩展的接口相当于一个扩展的外部RAM单元，访问外部接口就像访问外部RAM一样，用的都是MOVX指今，并产生/RD(或/WR)信号。用/RD、/WR作为输入/输出控制信号。 P0口为双向数据线，既能从74LS244输入数据，又能将数据传送给74LS273输出。输出控制信号由P2.0和WR合成。二者同时为“0”电平时，“或”门输出0，将P0口数据锁存到741LS273，其输出控制着发光二极管LED。 输入控制信号由P2.0和RD合成。当二者同时为“0”电平时，“或”门输出0，选通74LS244，将外部信号输入到总线。 输入和输出都是在P2.0为0时有效，但由于分别是由RD和WR信号控制，因此，不会发生冲突。而扩展较多的I／O接口时，可用线选法或译码器。 上图当按下任意键，对应的LED发光。其程序如下： LOOP：MOV DPTR，#FEFFH ；数据指针指向扩展I／O口地址 MOVX A，＠＠ 当线选法所需地址选择线多于可用地址线时．一般采用地址译码法。译码法就是利用译码器对单片机的某些高位地址线进行译码，其译码输出作为存储器(或1／O口)的片选信号。这种方法存储空间连续．能有效地利用存储空间。适用于多存储器、多I/O口的扩展。 地址译码法必须采用地址译码器，经常 使用的地址译码器有74LS138和74L5139。 A、B、C——译码输入端； /El、/E2、E3——使能端； /Y0--/Y7---一译码输出端。 从本例的硬件连接图可以看出，单片机除