[工学]陕西科技大学单片机第6章系统扩展.ppt

6 单片机系统的扩展 6.1 系统扩展概述 1.最小应用系统 8051或8751 8031：外接程序存储器。 8051、8751最小应用系统特点: (l) P0、P1、P2、P3四个口都可以作为I/0口使用。 (2)内部存储器:128B的RAM和4KB的程序存储器。 (3) 一般只适用于可作大批量生产的应用系统。 2. 系统扩展的内容 1) MCS-51系列单片机的三总线结构 地址总线： 由P2口提供高8位地址线; 由P0口提供低8位地址线,需外加地址锁存器锁存低8位的地址。一般都用ALE正脉冲信号的下降沿进行锁存。 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。 控制总线: ALE—地址锁存信号,用以实现对低8位地址的锁存。 PSEN — 片外程序存储器取指信号。 RD — 片外数据存储器读信号。 WR — 片外数据存储器写信号。 2)系统的扩展内容: a)外部程序存储器的扩展 b)外部数据存储器的扩展 c)输入/输出接口的扩展 d)管理功能器件的扩展 6.2 常用的扩展器件简介 1） 三态门 a）NMOS的三态门电路分析 b）三态门符号 三态门具有单向导通和三态的特性。 2) D触发器 三态门、触发器在总线中的应用 三态门：功率放大、导通开关 器件共用总线时，一般使用三态电路。在需要使用总线的时候打开三态门；不使用总线的时候关闭三态门，使之处于高阻抗状态。 D触发器：信号保持，也可用作导通开关。 6.3 程序存储器的扩展 1.只读存储器简介(Read only Memory), 由MOS管阵列构成的，以MOS管的接通或断开来存储二进制信息，主要用于存放程序。 特点：信息一旦写入之后就不能随意更改, 只能读出其中的内容; 断电以后信息不会消失。 1)掩膜ROM 2)可编程ROM(PROM) 3)可擦除ROM(EPROM或EEPROM) 2732－4K EPROM 1)线选法 直接以系统的高位地址作为存储器芯片或I/O接口芯片的片选信号，只需把用到的地址线与存储器芯片或I/O接口芯片的片选端直接连接即可。 特点:简单明了，不需要另外增加译码电路。 这种连接方法对存储空间或I/O端口的使用是断续的，不能充分有效的利用地址空间，扩充芯片的数量有限，只适用于小规模单片机系统的外部扩展。 a)全译码。地址译码器使用了全部地址线,地址与存储单元一一对应,也就是1个存储单元只占用1个唯一的地址。 b)部分译码。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,而是1个存储单元占用了几个地址。 1根地址线不接,一个单元占用2(21)个地址; 2根地址线不接,一个单元占用4(22)个地址; 3根地址线不接,则占用8(23)个地址。 部分译码将会大量浪费存储单元,使存储器的实际容量降低。 3) 地址译码关系图 1位不接：每个单元占用21=2个地址号; 片内译码线有11根(AlO～AO),片外译码线有4根。 A15为0： 占用地址：0010000000000000～00100111111111, 即2000H～27FFH。 A15为1： 占用地址：1010000000000000～1010011111111111, 即A000H～A7FFH。 常用存储器地址译码电路 8031最小应用系统使用特点： (l)系统工作时, P0口分时地用作地址总线或数据总线,地址锁存器的输出作为地址总线的低8位, (2) P0口和P2口就不能作为一般的I/0口使用。 (3)将P1口和P3口作为I/0口使用(P3口还是双功能口)。 由于8031和EPROM芯片价格非常低廉,且8031的运行和开发的环境相同,故3片最小系统是目前最常用的基本系统。 2) 采用线选法的多片程序存储器的扩展。 例 在图4-13所示的连接图中,使用了两片2764,一共构成了8K×2=16K的有效地址。 线选法编址,以P2.7(A15)直接作为片选信号 P2.7=0时,选中左边1片2764,其地址范围为0000H～lFFFH； P2.7=1时,选中右边1片2764,其地址范围为8000H～9FFFH。 有2根地址线未接,1个单元要占用22=4个地址号。以上只是4组地址中的1组。若需地址连续的话,可取如下1组地址: 6000H～7FFFH和8000H～9FFFH。 解:采用完全译码的方法,每个单元只占用唯一的1个地址。 宇片数： (末地址-首地址)+1=(3FFFH-0000H)+1=4000H=21