第八章外部系统扩展ppt课件.ppt

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1、第8章外部系统的扩展8.1并行扩展总线8.2串行扩展总线8.3并行存储器和I/O扩展8.4串行扩展介绍系统扩展概述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要求。一、为何要进行系统扩展？1）单片机本身的资源有限2）单片机本身接口功能有限单片机控制应用中的接口要求复杂，而单片机的接口只有数据锁存和缓冲功能，没有控制功能，难以满足复杂的I/O要求。单片机系统中有两类数据传送操作：单片机与存储器之间的数据读写操作；单片机与其它设备之间的数据传送操作。单片机与控制对象或外设之间的数据传送通常较复杂,表现在以下几方面：1）速度差异

2、大2）设备种类繁多低速与高速外设的速度相差很大，所以,单片机无法以一个固定的时序与它们按同步方式协调工作。各种设备性能各异、对数据要求不同，因此,无法按统一格式进行数据传送。3）数据信号形式多样有电压、电流信号，有数字形式、模拟形式。上述因素使单片机的I/O操作变得很复杂，靠单片机本身的I/O口无法实现，必须扩展接口电路。51单片机的系统扩展主要有如下几种扩展程序存储器（ROM）的扩展数据存储器（RAM）的扩展I/O口（普通I/O口、有特殊功能的接口）的扩展中断系统扩展1、扩展技术中主要研究、解决的问题：（1）提供合理的数据通道（2）物理寻址方法（3）数据读写的控制方法（4

3、）收发双方的同步传送及其对信号时序的要求二、单片机系统扩展方法51有很强的外部扩展能力，通过总线来进行扩展，扩展电路及扩展方法较典型、规范。总线扩展方法是指：以单片机为核心，通过总线把扩展部件连接起来。常用的单片机系统扩展方法有两种：1）并行扩展法利用单片机本身具备的三组总线（AB、DB、CB）进行的系统扩展。三、最小应用系统单片机系统的扩展是以基本的最小系统为基础的。内部有程序存储器的单片机+晶振电路+复位电路就是一个最简单的最小应用系统。对于内部无程序存储器的芯片8031来说,则要用外接程序存储器的方法才能构成一个最小应用系统。2）串行扩展法利用串行总线进行的系统扩展。

4、串行扩展总线有：单总线(1-Wire总线)I2C双线总线SPI三线总线三种结构外接晶振复位电路8051、8751本身即可构成一片最小系统,只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可,同时接高电平,ALE、信号不用,系统就可以工作(a)8051/8751最小系统结构图；(b)8031最小系统结构图片内无程序存储器的芯片构成最小应用系统时,须在片外扩展程序存储器。由于EPROM芯片一般不能锁存地址,故扩展时还应加1个锁存器,构成一个3片最小系统,8.1并行扩展方法（1）地址总线（AB）P0口（低8位地址A0～A7）,P2口（高8位地址A8～A15）。（2）数据总线（DB）由P0口提

5、供D0～D7(3)控制总线（CB）包括片外系统扩展用控制线和单片机用于接收片外控制的信号线。P2口有输出锁存功能,能保留高8位地址信息。P0是双向、三态控制的8位口一、外部总线的扩展用51的P2口输出高8位地址、P0输出低8位地址和传送数据D0~D7，外加地址锁存器构成地址、数据总线，控制总线由51的RD、WR、PSEN、ALE和EA8.1.1单片机的并行总线ALE：用于锁存P0口输出的低8位地址的控制线。ALE在P0口输出地址期间出现低电平，用其下降沿控制锁存器锁存地址数据。PSEN：输出，用于读片外程序存储器（EPROM）中的数据。“读”取EPROM中数据（指令）时，不

6、能用“RD”信号，而只用PSEN信号。EA：输入，用于选择片内或片外程序存储器。当EA＝0时，只访问外部程序存储器。当EA＝1时，先访问内部程序存储器，内部程序存储器全部访问完之后，再访问外部程序存储器。RD、WR：输出，用于片外数据存储器（RAM）的读、写控制。执行片外数据存储器操作指令MOVX时自动生成RD、WR信号,并在数据线有效时输出。控制总线8.1.2并行扩展应注意的问题一、地址锁存器的使用通过并行扩展方法，可扩展程序存储器、数据存储器和并行I/O口，它们要由地址来区分访问。由于地址低8位是由P0分时提供，故扩展时必须采用锁存器锁存地址（扩展连接的芯片本身有锁存功

7、能除外）。51的读写时序中，锁存允许信号ALE是高电平有效，ALE高电平信号与P0口有效地址信号同时出现，ALE下降沿时锁存低8位地址，ALE低电平时P0口为数据。因此，应选高电平触发或下降沿触发的锁存器，如：74LS373或8282。对上升沿触发的锁存器则应加一级非门后与锁存器的控制端相连。G（高电平锁存）、STB从高电平转为低电平时锁存常用地址锁存器的引脚和接口73LS273在CLK上升沿锁存所以须将ALE反相接入TTL芯片74LS373是一个8D三态同相锁存器，其引脚和逻辑如下：D0D1D2D3D4D5D6D