MCS-51系列单片机的扩展.ppt

MCS-51系列单片机的扩展 问题的提出： 单片机系统扩展是指单片机内部各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。 对单片机系统扩展的方法有并行扩展和串行扩展两种。 并行扩展是指利用单片机三组总线（AB、DB、CB）进行的系统扩展。 串行扩展是指利用SPI(Serial Peripheral Interface)三线总线和I2C双总线的串行系统扩展。 1、外部并行扩展 单片机是通过芯片的引脚进行系统扩展的。为了满足系统扩展的要求，MCS-51系列单片机芯片引脚可以构成可以构成下图所示的三总线结构，单片机所有的外部芯片都是通过这三组总线进行扩展。 2、外部串行扩展 串行扩展包括SPI三线总线和I2C双总线两种。在单片机内不具有串行总线时，可利用两根或三根I/O口线用软件来虚拟串行总线的功能。下图所示： AB、DB、CB 各自的作用 （AB、DB、CB）三组总线称为系统总线。 系统总线的含义是指计算机各芯片之间的公共连线。总线的根数（位数）称为总线宽度。 地址总线：单片机外部有存储器或接口芯片，其中都有存储单元或寄存器单元，这些单元地位平等，需要被分配地址编号才能予以区分，分配地址当然也是以电信号形式给出，由于存储器的容量很大，所以用于分配地址的线也较多，这些线被称为地址线总线。51单片机的地址总线AB（address bus）为16位，可寻址216 （64K）存储空间 数据总线：起着在CPU和存储器或外围接口电路之间传递数据的作用。我们常说的8位机、16位机、32位机，是说CPU的外数据总线（DB ）(data bus) ）宽度（位数）。 控制总线：通常包括时序信号（时钟、定时、应答）、数据传送控制（如存储器的读写、IO设备的读写）信号、中断的请求和响应、总线请求、复位等信号，控制总线CB（control bus）随CPU的不同而各具特色。 单片机的扩展 MCS-51单片机本身是一个基本的微型计算机，内部已经 具有一定数量的存储单元和I/O接口，但在内部的资源不能够满足系统的需要时，就需要进行资源的扩展，单片机的扩展主要包括以下 两方面的内容： 存储器的扩展 I/O接口的扩展注： MCS-51系列的单片机在进行扩展时，需要把P0口和P2口作为扩展总线使用，不能够再作为一般的I/O口使用。 存储器的扩展 在单片机系统中，存储器的扩展包括： 程序存储器扩展 随着半导体技术的发展，单片机内部的程序存储器数量越来越大，在一般的单片机系统中，对于程序存储器的扩展已经使用的比较少。但对于一些比较早的片内没有程序存储器的单片机（8031、8032），在使用时还需要进行存储器的扩展。 但建议用户尽量避免外扩ROM，51系列单片机1000多种型号，一定可以找到内部ROM容量符合要求的单片机。即便是单片机略微贵点也值得。 数据存储器扩展 在MCS-51系列单片机构成的系统中，内部RAM的数量比较有限（128B或256B），在面对大容量的数据处理时，就需要进行RAM的扩展。 程序存储器扩展 常用的外部程序存储器： EPROM（紫外线可擦除）常用的EPROM以27xx系列为主。 EEPROM（电可擦除）目前的EEPROM分为：串行EEPROM和并行EEPROM，在使用时，常常把串行的EEPROM作为数据存储器使用。以28xx系列为主。 FlashROM（快闪电可擦除）主要以29Cxx系列为主。 不同容量的EPROM只是在地址线的数目和编程信号引脚有一点区别，各重要的引脚含义如下： A0-Ai：地址输入线，决定存储器的容量； Q0-Q7：双向三态数据线； E：片选信号输入线； G：读选通输入信号线； P：编程脉冲输入线； VPP：编程电源输入线； VCC：工作电源输入线（常为+5V）； GND/VSS：工作时接地线。 不同容量的EEPROM只是在地址线的数目和编程信号引脚有一点区别，各重要的引脚含义如下： A0-Ai：地址输入线，决定存储器的容量； I/O0- I/O7（D0-D7）：双向三态数据线； CE：片选信号输入线； OE：读选通输入信号线； WE：读选通信号输入线； VCC：工作电源输入线（常为+5V）； GND：工作时接地线。 2.程序存储器扩展实例 MCS-51单片机与27256芯片的接口。利用EPROM扩展一个存储容量为32KB的程序存储器 MCS-51单片机与2864芯片的接口。由于2864不仅可以存放程序也可以在线写入数据，可通过一定的方式来扩展一个程序存储器和数据存储器一体的存储空间，其容量为8KB。 数据存储器扩展 常用的数据存储器： 静态RAM静