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第6章 单片机的系统扩展
6.1 单片机系统扩展概述
6.2 程序存储器的扩展
6.3 数据存储器的扩展
6.4 I/O端口的扩展
6.1 单片机系统扩展概述
当单片机最小应用系统不能满足实际应用系统要求
时,需要在单片机外部连接相应的外围芯片以满足应用
系统的要求。MCS-51系列单片机具有很强的系统扩展能
力,可以扩展64KB的程序存储器和64KB的数据存储器或
输入输出口。
扩展的内容主要有总线、程序存储器、数据存储器、
I/O口扩展等。
在51单片机扩展系统中,往往既需要扩展程序存储器,
又需要扩展数据存储器,同时还需要扩展I/O接口,而且
往往需要同时扩展多片。外部扩展I/O口占用外部存储器
地址空间,与外部存储器统一编址。
1. 单片机扩展系统地址空间编址方法
所谓编址,就是使用系统提供的地址线,通过适当地
连接,使外部存储器的每一个单元,或扩展I/O接口的每一
个端口都对应一个地址。编址方法分为两步:存储器(I/O
接口)芯片编址和芯片内部存储单元编址。
(1)线选法
所谓线选法就是MCS-51单片机P2口未被扩展芯片地址
线占用的地址总线直接与外接芯片的片选端相连,只要某
位地址总线为低电平,与该地址总线相连的外接芯片就被
选中。
线选法的特点是连接简单,不必专门设计逻辑电路,
但是各个扩展芯片占有的空间地址不连续,因而地址空间
利用率低。适用于扩展地址空间容量不太大的场合。
(2)译码法
译码法就是MCS-51单片机P2口未被扩展芯片地址线占
用的地址总线首先经译码器译码,译码输出信号线再与外
接芯片的片选端相连,只要某位译码输出信号为低电平,
与译码输出信号相连的外接芯片就被选中。
译码法的特点是在P2口未被扩展芯片地址线占用的地
址总线数量相同的情况下,可以比线选法扩展更多的芯片,
而且可以使各个扩展芯片占有的空间地址连续,因而适用
于扩展芯片数量多、地址空间容量大的复杂系统。
2. 单片机系统扩展常用接口芯片
(1)常用输出接口芯片
扩展8位输出口常用的锁存器有74LS273、74LS377以
及带三态门的8D锁存器74LS373等。
(2)常用输入接口芯片
输入口常用的三态门电路有74LS244、74LS245和74LS373
等。
3. 单片机扩展后的系统结构
CPU一般外部都有地址总线、数据总线和控制总线,
而MCS-51系列单片机由于受管脚数量的限制,数据总线和
地址总线复用P0口。在使用时,为了和外部电路正确连接,
需要在单片机外部增设一片地址锁存器 (如
74LS373),构成与一般CPU类似的片外三总线。
MCS-51系列单片机扩展三总线
(1)地址总线(AB)
MCS-51系列单片机地址总线宽为16位,所以可寻址范围为
216=64KB。16位地址总线由P0口提供低8位A0~A7,P2口
提供高8位A8~A15。 P2口具有输出锁存功能 。地址总线
是单向的,只能由单片机向外发送 。
(2)数据总线(DB)
数据总线由P0口提供,其宽度为8位,用于单片机与外部
存储器和I/O设备之间传送数据。P0口为三态双向口,可
以进行两个方向的数据传送 。
(3)控制总线(CB)
控制总线是单片机发出的控制片外存储器和I/O口读/写操
作的一组控制线 ,其中包括以下控制信号线:ALE、PSEN
EA 、 WR
RD
6.2 程序存储器的扩展
6.2.1 常用的程序存储器
1. EPROM
EPROM是紫外线擦除的可编程只读存储器,掉电后信息不
会丢失。EPROM中的程序需要由专门的编程器写入,许多
单片机开发装置具有EPROM写入功能。
(1) EPROM的型号和特性
常用的EPROM有2716、
2732、2764、27128、
27256、27512等 。
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