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第9章　MCS-51单片机的系统扩展 本章要点： 系统总线及构造 程序存储器的扩展 数据存储器的扩展 并口的简单扩展 8155的接口设计 本章难点： 存储器的读写时序 9.1 系统总线及总线构造9.1.1系统总线的概念 系统总线是指连接单片机扩展系统内各部件，用于相互传送数据信息、地址信息和控制信息的一组标准的公共信息传输线，采用并行结构。 将所有的信息传输线按照功能分成： 用于单向传输地址信息的地址总线AB 用于双向传输数据信息的数据总线DB和 用于传输控制信息的控制总线CB。 9.1.2 系统总线的构造方法 1．构造的概念 所谓系统总线的构造，是指将单片机的I/O口 线改造成为AB、DB、CB的过程。 2．系统总线的构造方法 典型的系统总线构造如图9-1所示。 （1）数据总线DB：采用P0口的8根口线直接构造8位数据总线D0～D7。由于P0口是低8位地址线和8位数据线的复用口，所以单片机采用ALE引脚输出低电平来表示P0口线上传送的是数据信息。在扩展时，所构造的8位数据总线D0～D7可直接连接扩展部件的数据线。 （2）地址总线AB：采用P0口的8根口线和ALE引脚、外加1个8位锁存器构造地址总线的低8位A0～A7。当ALE为高电平时，P0口向外接锁存器输出低8位地址，并利用ALE的下降沿将P0口送出的低8位地址锁存在外接的地址锁存器中，地址锁存器的输出信息为地址总线的低8位，可直接连接扩展部件的低位地址线。 采用P2口的8根口线直接构造地址总线的高8位A7～ A15，用于传送地址信息的高8位，可直接与扩展部 件的高位地址线相接，或作为译码部件的输入来形 成各扩展部件的片选信号。 （3）控制总线CB：采用单片机提供的独立控制信 号线和P3口的部分第二功能口线构成。 9.2 程序存储器的扩展9.2.1 外部程序存储器的操作时序 MCS-51系列单片机扩展外部程序存储器的硬 件电路如图9-2所示。 相应的单片机时序图如图9-3所示。 9.2.2 地址锁存器及EPROM、EEPROM芯片介绍1．地址锁存器 地址锁存器可使用带有三态缓冲输出的8D74LS373或8282，也可以使用带清除端的8D74LS273等。 图 9-4为几种常用的地址锁存器的管脚图。 2．采用EPROM扩展单片机的程序存储器 EPROM是电可写，光可擦的只读存储器，以前常用 作MCS-51系列单片机的外部程序存储器，常见的是 Intel27系列产品，按存储容量不同有多种型号， 如：2716(2K×8位)、2732(4K×8位)、2764(8Kx 8 位)，27128(16K×8位)，27256(32K×8位)， 27512(64K×8位)等。由于这种程序存储器需要通过 紫外线照射才能把内部的信息擦除，因而给应用带 来了很大的不便。随着技术的发展，现在这种存储 器基本已经淘汰，而代替它们的是型号中间带C的 CMOS电可擦除程序存储器。如：27C64， 27C128，27C256，27C512等。下面以27C64为 例，介绍其引脚及应用。 27C64是一种8K×8位的电可擦除只读存储器，其工 作电压为+5V，存取时间为120ns，容量为64K位，动 作电流为20mA。常用的27C64为28脚PID（双列直 插）封装，管脚分布如图9-6所示，NC表示该管脚不 用。 图9-7 27C64与单片机的连接图 3．采用EEPROM扩展单片机的程序存储器 常用的EEPROM芯片是Intel28系列，如： 2816，2817A，28C16，28C17，28C64等。 下面以28C17为例对EEPROM作为外扩程序 存储器的应用进行说明。 9.3 数据存储器的扩展 MCS-51系列单片机内部有128字节的RAM存储器，CPU对RAM也提供有丰富的操作指令，但是在相当多的情况下128字节是不够用的，比如单片机用于实时的数据采集与处理时，这时就需要利用单片机的扩展功能来扩展外部数据存储器。可扩展的最大容量为64KB。 RAM有DRAM（动态存储器）和SRAM（静态存储器）。动态存储器需要定时刷新（充电），在单片机扩展时一般不采用，而用SRAM扩展时电路简单，所以经常被采用。 9.3.1 外部数据存储器的操作时序 单片机片外扩展RAM时，应将单片机的WR与RAM芯片的WE管脚相连，RD与RAM芯片的OE相连。ALE信号的作用与单片机片外扩展EPROM时的作用相同，即锁存低8位地址。 如图9-10所示为单片机片外数据存储器的读时序： 9.4 并行I/O端口的扩展9.4.1 并行I/0端口扩展概述 常用的MCS-51单片机扩展并行I/O端口的方法有以 下三种： （1）采用TTL或CMOS系列的三态门电路或锁存器 电路芯片进行扩展，如74LS373、377、244、245