单片机原理(第三版)吕建忠版4.ppt

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1、第4章MCS-51单片机系统功能的扩展4.1系统扩展概述4.2常用扩展器件简介4.3存储器的扩展4.4I/O扩展4.1系统扩展概述4.1.1最小应用系统(a)8051/8751最小系统结构图；(b)8031最小系统结构图图4.1MCS–51单片机最小化系统4.1.2单片机系统扩展的内容与方法1．单片机的三总线结构图4.2MCS–51单片机的三总线结构形式2．系统扩展的内容与方法(1)系统的扩展一般有以下几方面的内容：①外部程序存储器的扩展。②外部数据存储器的扩展。③输入/输出接口的扩展。④管理功能器件的扩展(如定时器/计数器、键

2、盘/显示器、中断优先级编码器等)。(2)系统扩展的基本方法：一般来讲，所有与计算机扩展连接芯片的外部引脚线都可以归属为三总线结构。扩展连接的一般方法实际上是三总线对接。要保证单片机和扩展芯片协调一致地工作，即要共同满足其工作时序。4.2常用扩展器件简介表4.1常用的扩展器件表4.1常用的扩展器件4.2.18D锁存器74LS373图4.374LS373结构示意图图4.474LS373用作地址锁存器4.2.274LS244和74LS245芯片图4.574LS244内部逻辑与引脚图图4.674LS245内部逻辑与引脚图图4.7总线驱动

3、器的连接图(a) P2外接74LS244；(b)P0外接74LS2454.2.33-8译码器74LS138图4.874LS138引脚图表4.274LS138的译码逻辑关系4.3存储器的扩展4.3.1存储器扩展概述1．MCS-51单片机的扩展能力根据MCS-51单片机总线宽度(16位)，在片外可扩展的存储器最大容量为64KB，地址为0000H~FFFFH。因为MCS-51单片机对片外程序存储器和数据存储器的操作使用不同的指令和控制信号，所以允许两者的地址空间重叠，故片外可扩展的程序存储器与数据存储器分别为64KB。为了配置外围设备

4、而需要扩展的I/O口与片外数据存储器统一编址，即占据相同的地址空间。因此，片外数据存储器连同I/O口一起总的扩展容量是64KB。2．扩展的一般方法存储器除按读写特性不同区分为程序存储器和数据存储器外，每种存储器还有不同的种类。程序存储器又可分为掩膜ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除ROM(EPROM或EEPROM)；数据存储器又可分为静态RAM和动态RAM。因此，存储器芯片有多种。即使是同一种类的存储器芯片，容量的不同，其引脚数目也不同。尽管如此，存储器芯片与单片机扩展连接具有共同的规律。不论何种存储器芯片，其引脚都呈三总

5、线结构，与单片机连接都是三总线对接。另外，电源线应接对应的电源线上。存储器芯片的控制线：对于程序存储器，一般来说，具有读操作控制线(OE)，它与单片机的PSEN信号线相连。除此之外，对于EPROM芯片还有编程脉冲输入线(PRG)、编程状态线(READY/BUSY)。PRG应与单片机在编程方式下的编程脉冲输出线相接；READY/BUSY在单片机查询输入/输出方式下，与一根I/O口线相接；在单片机中断工作方式下，与一个外部中断信号输入线相接。存储器芯片的数据线：数据线的数目由芯片的字长决定。1位字长的芯片数据线有一根；4位字长的芯片

6、数据线有4根；8位字长的芯片数据线有8根；存储器芯片的数据线与单片机的数据总线(P0.0~P0.7)按由低位到高位的顺序顺次相接。存储器芯片的地址线：地址线的数目由芯片的容量决定。容量(Q)与地址线数目(N)满足关系式：Q=2N。存储器芯片的地址线与单片机的地址总线(A0~A15)按由低位到高位的顺序顺次相接。一般来说，存储器芯片的地址线数目总是少于单片机地址总线的数目，如此相接后，单片机的高位地址线总有剩余。剩余地址线一般作为译码线，译码输出与存储器芯片的片选信号线相接。存储器芯片有一根或几根片选信号线。对存储器芯片访问时，片

7、选信号必须有效，即选中存储器芯片。片选信号线与单片机系统的译码输出相接后，就决定了存储器芯片的地址范围。因此，单片机的剩余高位地址线的译码及译码输出与存储器芯片的片选信号线的连接，是存储器扩展连接的关键问题。(1)部分译码：所谓部分译码就是存储器芯片的地址线与单片机系统的地址线顺次相接后，剩余的高位地址线仅用一部分参加译码。参加译码的地址线对于选中某一存储器芯片有一个确定的状态，而与不参加译码的地址线无关。也可以说，只要参加译码的地址线处于对某一存储器芯片的选中状态，不参加译码的地址线的任意状态都可以选中该芯片。正因如此，部分译

8、码使存储器芯片的地址空间有重叠，造成系统存储器空间的浪费。图4.9地址译码关系图图4.9中与存储器芯片连接的低11位地址线的地址变化范围为全"0"~全"1"。参加译码的4根地址线的状态是唯一确定的。不参加译码的A15位地址线有两种状态都可以选中该存储器芯片。当A