单片机课件第五章-1.ppt

1 第五章：MCS-51单片机的系统扩展及应用 系统扩展是指当单片机内部的功能部件不能满足 应用系统要求时，在片外连接相应的外围芯片以满足应用系统的要求。 MCS-5l系列单片机有很强的外部扩展功能，大部分常规芯片都可作为单片机的外围扩充电路芯片。扩展的内容主要有总线扩展、程序存储器和数据存储器以及I／O口的扩展等。 5.1 概 述要点 1.单片机外总线结构 2.MCS-51系列单片机扩展时的地址译码规则 3.MCS-51单片机扩展时的地址译码方法 一、单片机外总线结构 单片机系统扩展的方法有并行扩展法和串行扩展法两种。并行扩展法是指利用单片机的三总线（AB、DB、CB）进行的系统扩展；串行扩展法是利用SPI三线总线或I2C双总线的串行系统扩展。 主要介绍并行扩展法。 外总线结构如图5-1所示。 二、MCS-51系列单片机扩展时的地址译码规则 （1）程序存储器和数据存储器地址可以重迭使用。 （2）外围扩展I/O接口芯片与数据存储器要统一编址。外围I/O接口芯片不仅占用数据存储器地址单元，而且也使用了数据存储器的读/写控制信号与读/写指令。 （3）地址总线宽度为16位，外部程序存储器和数据存储器的寻址范围各为64k字节。 三、MCS-51单片机扩展时的地址译码方法 （1）线选法：将各扩展芯片上的地址线均接到单片机系统的对应的地址总线上，且外围芯片上的片选线也作为地址线接到地址总线剩余的高位任意一条线上。 图中所扩展的芯片地址，表中的X为任意值（1或0）。 （2）全地址译码法： 是将各扩展芯片上的地址线均接到单片机系统的对应的地址总线上，各片芯片的选择利用译码电路实现。如图所示。 图所示各芯片的地址。 一、访问外部程序存储器的时序 1、基本扩展电路 MCS-51系列单片机扩展外部程序存储器的基本硬件电路如图所示。 访问外部程序存储器ROM的时序: 如图所示(取指令代码） 取指令操作时序（未考虑片外数据存储器时） 取常数时工作时序 指令MOVC A,@A+DPTR 二、EPROM简介 常见的EPROM有： 2716（容量2k×8位）、2732（容量4k×8位）、2764（容量8k×8位）、27128（容量16k×8位）、27256（容量32k×8位）、27512（容量64k×8位）。各型号的容量、读出时间和消耗电流不同，引脚排列也不一样。 三、扩展方法 CPU应向EPROM提供三种信号线： （1）数据总线：P0口接EPROM的O0～O7（D7～D0） （2）地址总线：P0口经锁存器向EPROM提供地址低8位，P2口提供高8位地址以及片选线。 扩展的程序存储器究竟需要多少位地址线，应根据程序存储器的总容量和选用的EPROM芯片容量而定。如：2k：11条（=2k）；4K：12条（=4k）；8k：13条；16k：14条；32k：15条；64k：16条。 （3）控制总线：/PSEN—片外程序存储器取指令控制信号，接EPROM的“/OE”。ALE—接锁存器的/G。/EA—接地。 扩展单片EPROM时，EPROM的地址线分别接到单片机上对应的地址线上，而/CE片选信号接地。 扩展二片以上的EPROM芯片时，应考虑片选控制电路，此时EPROM的片选端应由片选信号来控制。片选信号可采用线选译码法或者采用全地址译码法产生片选。 例：扩展容量为16k的程序存储器。 如何使用两片32K的ROM芯片扩展为64K的存储阵列？ 5.3 数据存储器RAM的扩展要点 在设计单片机应用系统时，如果片内数据存储器容量不足时，必须通过外接RAM来构成、扩充系统的数据存储区。 1、访问外部数据存储器的时序。 2、RAM扩展方法与技巧 1、片外数据存储器扩展时的读、写操作时序 (1)执行“MOVX A，@DPTR”和“MOVX @DPTR，A”指令的时序 （2）“MOVX A，@Ri和“MOVX @Ri，A”指令的时序 如图所示。执行这组指令时，其时序与执行“MOVX A，@DPTR”和“MOVX @DPTR，A”有明显的不同。在取指令周期的S5状态，ALE的下降沿，P0口上出现的是数据存储器的低8位地址，即Ri中的内容；在机器周期1的S4状态之后，直至机器周期2的S5状态之前，P2口上出现的不是数据存储器的高8位地址，而是P2口特殊功能寄存器的内容. 2、数据存储器的扩展方法 与扩展EPROM基本相同，CPU应向RAM提供三种信号总线。译码法也有两种：即线选译码法和全地址译码法。 不同点是控制总线与扩展EPROM不一样，扩展RAM时的控制总线为： /WR