第4章-1 MCS-51单片机系统的扩展技术

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第4章

MCS-51单片机系统的扩展技术

主要内容：MCS-51单片机系统扩展的基本原理和 方法。常用器件的选择和应用，常用总线标准和 典型接口电路。要求掌握单片机系统扩展的原理、 方法，并能根据要求进行系统扩展。重点在于常 用器件的选择和应用，常用总线标准和典型接口 电路，单片机系统扩展的基本原理和方法。难点 在于存储器地址重叠，灵活运用所学知识根据实 际需要进行系统扩展。。

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4.1

MCS-51单片机系统扩展概述

系统扩展是指为加强单片机某方面功能，在最小应用系 统基础上，增加一些外围功能部件而进行的扩充。

4.1.1

MCS-51系列单片机的外部扩展原理

1.MCS-51系列单片机的片外总线结构 MCS-51系列单片机具有很强的外部扩展功能。其 外部扩展都是通过三总线进行的。 (1)地址总线(AB) 地址总线用于传送单片机输出的地址信号，宽度为16位， P0口经锁存器提供低8位地址，锁存信号是由CPU的ALE 引脚提供的；P2口提供高8位地址。 (2)数据总线(DB) 数据总线是由P0口提供的，宽度为8位。

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(3)控制总线(CB) 控制总线实际上是CPU输出的一组控制信号。 MCS-51单片机通过三总线扩展外部设备的总体结构图如下 图所示。

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2.MCS-51系列单片机系统的扩展能力

片外可扩展存储器的最大容量为216=64KB, 地址范围为0000H~FFFFH。允许片外程序存 储器和数据存储器的地址重叠。 I/O接口的编址方法：一种是独立编址，另 一种是统一编址。MCS-51单片机采用了统一编 址方式，即I/O端口地址与外部数据存储单元地 址 共 同 使 用 0000H ~ FFFFH ( 64KB ) 。 当 MCS-51单片机应用统扩展较多外部设备和I/O 接口时，要占去大量的数据存储器的地址。

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4.1.2

MCS-51单片机系统地址空间的分配

系统空间分配：通过适当的地址线产生各外部扩展器件的片选/ 使能等信号就是系统空间分配。 编址：编址就是利用系统提供的地址总线，通过适当的连接，实 现一个编址惟一地对应系统中的一个外围芯片的过程。编址就是 研究即系统地址空间的分配问题。

片内寻址：若某芯片内部还有多个可寻址单元，则称为片内寻址。

编址的方法：芯片的选择是由系统的高位地址线通过译码实现的， 片内寻址直接由系统低位地址信息确定。 产生外围芯片片选信号的方法有三种：线选法、全地址译码 法和部分译码法。

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1. 线选法线选法：直接以系统空闲的高位地址线作为芯片的片选信号。 优点是简单明了，无须另外增加电路，缺点是寻址范围不惟一， 地址空间没有被充分利用，可外扩的芯片的个数较少。线选法适 用于小规模单片机应用系统中片选信号的产生。 2. 全

地址译码法

全地址译码法：利用译码器对系统地址总线中未被外扩芯片用到 的高位地址线进行译码，以译码器的输出作为外围芯片的片选信 号。常用的译码器有：74LS139,74LS138,74LS154等。 优点是存储器的每个存储单元只有惟一的一个系统空间地址，不 存在地址重叠现象；对存储空间的使用是连续的，能有效地利用 系统的存储空间。缺点是所需地址译码电路较多，。全地址译码 法是单片机应用系统设计中经常采用的方法。

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3. 部分地址译码法 部分地址译码法：单片机的未被外扩芯片用到的高位 地址线中，只有一部分参与地址译码，其余部分是悬 空的。优点是可以减少所用地址译码器的数量。 缺点 是存储器每个存储单元的地址不是惟一的，存在地址 重叠现象。因此，采用部分地址译码法时必须把程序 和数据存放在基本地址范围内，以避免因地址重叠引 起程序运行的错误。

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4.2

存储器的扩展

存储器是计算机系统中的记忆装置，用来存放要运行的程序和程序 运行所需要的数据。单片机系统扩展的存储器通常使用半导体存储器， 根据用途可以分为程序存储器(一般用ROM)和数据存储器(一般用 RAM)两种类型。 MCS-51单片机对外部存储器的扩展应考虑的问题：

(1)选择合适类型的存储器芯片只读存储器( ROM )常用于固化程序和常数，可分为掩膜ROM、 可编程PROM、紫外线可擦除EPROM和电可擦除E2PROM几种。若 所 设 计 的 系 统 是 小 批 量 生 产 或 开 发 产 品 ， 则 建 议 使 用 EPROM 和 E2PROM;若为成熟的大批量产品，则应采用PROM或掩膜ROM 。 随机存取存储器( RAM )常用来存取实时数据、变量和运算结果。 可分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)两类。若所用的 RAM容量较小或要求较高的存取速度，则宜采用SRAM;若所用的 RAM容量较大或要求低功耗，则应采用DRAM,以降低成本。 此 外 ， 还 可 以 选 择 OTP ROM 、 Flash 存 储 器 、 FRAM …… 此处隐藏：1940字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……