七章节8051单片机系统扩展与接口技术.ppt
第七章 8051单片机系统扩展与接口技术,第一节 8051 单片机系统扩展概述,第二节 单片机外部存储器扩展,第三节 单片机输入输出（I/O）口扩展及应用,第四节 LED显示器接口电路及显示程序,第五节 单片机键盘接口技术,第六节 单片机与数模（DA）及模数（AD）转换,第一节 8051 单片机系统扩展概述,总线,3、控制总线（Control Bus，简写为CB）控制总线实际上就是一组控制信号线，包括单片机发出的，以及从其它部件送给单片机的各种控制或联络信号。对于一条控制信号线来说，其传送方向是单向的，但是由不同方向的控制信号线组合的控制总线则表示为双向的。总线结构形式大大减少了单片机系统中连接线的数目，提高了系统的可靠性，增加了系统的灵活性。此外，总线结构也使扩展易于实现，各功能部件只要符合总线规范，就可以很方便地接入系统，实现单片机扩展。,1、地址总线（Address Bus，简写为AB）地址总线可传送单片机送出的地址信号，用于访问外部存储器单元或I/O端口。A 地址总线是单向的，地址信号只是由单片机向外发出。B 地址总线的数目决定了可直接访问的存储器单元的数目。例如N位地址，可以产生2N个连续地址编码，因此可访问2N个存储单元，即通常所说的寻址范围为 2N个地址单元。MCS51单片机有十六位地址线，因此存储器展范围可达216=64KB地址单元。C 挂在总线上的器件，只有地址被选中的单元才能与CPU交换数据，其余的都暂时不能操作，否则会引起数据冲突。,2、数据总线（Data Bus，简写为DB）数据总线用于在单片机与存储器之间或单片机与I/O端口之间传送数据。A 单片机系统数据总线的位数与单片机处理数据的字长一致。例如MCS51单片机是8位字长，所以数据总线的位数也是8位。B 数据总线是双向的，即可以进行两个方向的数据传送。,整个扩展系统以8051芯片为核心，通过总线把各扩展部件连接起来，其情形有如各扩展部件”挂”在总线上一样。扩展器件包括ROM、RAM和I/O接口电路等。,因为扩展是在单片机芯之外进行的，因此通常把扩展的ROM称之为外部ROM，把扩展RAM称之为外部RAM。,第二节 单片机外部存储器扩展,7-2-1 随机读写存储器RAM,7-2-2 只读存储器ROM,7-2-3 存储器的连接,几个基本概念,数的本质和物理现象,位的含义：通过上面的实验我们已经知道：一盏灯亮或者说一根线的电平的高低，可以代表两种状态：0和1。实际上这就是一个二进制位，因此我们就把一根线称之为一“位”，用BIT表示。,字节的含义：一根线可以表于0和1，两根线可以表达00，01，10，11四种状态，也就是可以表于0到3，而三根可以表达0-7，计算机中通常用8根线放在一起，同时计数，就可以表过到0-255一共256种状态。这8根线或者8位就称之为一个字节（BYTE）。不要问我为什么是8根而不是其它数，因为我也不知道。（计算机世界是一个人造的世界，不是自然界，很多事情你无法问为什么，只能说：它是一种规定，大家在以后的学习过程中也要注意这个问题）,一半导体存储器的分类,7-2-1-1 静态RAM Intel 6116、6264,7-2-2 只读存储器（ROM）,工作时，ROM中的信息只能读出，要用特殊方式写入(固化信息)，失电后可保持信息不丢失。1.掩膜ROM：不可改写ROM由生产芯片的厂家固化信息。在最后一道工序用掩膜工艺写入信息，用户只可读。2.PROM：可编程ROM用户可进行一次编程。存储单元电路由熔丝相连，当加入写脉冲，某些存储单元熔丝熔断，信息永久写入，不可再次改写。,7-2-2 只读存储器（ROM）,3.EPROM：可擦除PROM用户可以多次编程。编程加写脉冲后，某些存储单元的PN结表面形成浮动栅，阻挡通路，实现信息写入。用紫外线照射可驱散浮动栅，原有信息全部擦除，便可再次改写。4.EEPROM：可电擦除PROM既可全片擦除也可字节擦除，可在线擦除信息，又能失电保存信息，具备RAM、ROM的优点。但写入时间较长。,7-2-2-1 EPROM 2716,7-2-2-2 EEPROM 2816,4读写线OE、WE(R/W)连接读写控制线RD、WR。,7-2-3存储器的连接,存储器与微型机三总线的连接：,1数据线D0n连接数据总线DB0n 2地址线A0N连接地址总线低位AB0N。3.片选线CS连接地址总线高位ABN+1。,7-2-3-1 存储器芯片的扩充,用多片存储器芯片组成微型计算机系统所要求的存储器系统。要求扩充后的存储器系统引出线符合微型计算机机的总线结构要求。,一.扩充存储器位数例1用2K1位存储器芯片组成 2K8位存储器系统。例2用2K8位存储器芯片组成2K16位存储器系统。,例1用2K1位存储器芯片组成 2K8位存储器系统。,当地址、片选和读写信号有效，可并行存取8位信息,例2用2K8位存储器芯片组成2K16位存储器系统。,地址、片选和读写引线并联后引出，数据线并列引出,二.扩充存储器容量,例用1K4位存储器芯片组成4K8位存储器系统。,片选方法：1.线选法微型机剩余高位地址总线直接连接各存储器片选线。2译码片选法微型机剩余高位地址总线通过地址译码器输出片选信号。多片存储器芯片组成大容量存储器连接常用片选方法。,二.扩充存储器容量,地址线、数据线和读写控制线均并联。为保证并联数据线上没有信号冲突，必须用片选信号区别不同芯片的地址空间。,例三片8KB的存储器芯片组成 24KB 容量的存储器。,确定各存储器芯片的地址空间：,设CE1、CE2、CE3分别连接微型机的高位地址总线AB13、AB14、AB15,ABi 15141312 111098 7 6 5 4 3 2 1 015141312 111098 7 6 5 4 3 2 1 0：1100 0000 0000 00001101 1111 1111 1111=C000HDFFFH：1010 0000 0000 00001011 1111 1111 1111=A000HBFFFH：0110 0000 0000 00000111 1111 1111 1111=6000H7FFFH,2译码片选法 3-8 地址译码器：74LS138,2译码片选法,Y0、Y1、Y2分别连接三片存储器的片选端CE1、CE2、CE3,各片存储器芯片分配地址：,：0000H1FFFH：2000H3FFFH：4000H5FFFH,7-2-3-1 存储器与单片机的连接,存储器与微型机三总线的一般连接方法和存储器读写时序。1.数据总线与地址总线为两组独立总线。,7-2-3-1 存储器与单片机的连接,2.微型机复用总线结构数据与地址分时共用一组总线。,8位地址锁存器 74LS373、8282,当单片机外接芯片较多，超出总线负载能力，必须加总线驱动器。,单向驱动器74LS244用于地址总线驱动双向驱动器74LS255用于数据总线驱动,二微型机总线扩展驱动,MCS-51用于扩展存储器的外部总线信号：P0.00.7：8位数据和低8位地址信号，复用总线AD07。P2.02.7：高8位地址信号AB815ALE：地址锁存允许控制信号PSEN：片外程序存储器读控制信号RD：片外数据存储器读控制信号WR：片外数据存储器写控制信号EA：程序存储器选择,7-2-3-3 存储器与单片机的连接实例,5-3-3 存储器与单片机的连接实例,一.扩展程序存储器电路：,8031扩展2KB EPROMIntel 2716,常用EPROM芯片：Intel 2716(2K8位)、2732(4KB)、2764(8KB)、27128(16KB)、27256(32KB)、27512(64KB)。,二.扩展数据存储器电路：,常用EPROM芯片：Intel 6116(2KB)、6264(8KB)、62256(32KB)。,8031扩展2KB RAM Intel 6116,四.单片机扩展存储器实用电路,单片机连接 8KB EPROM 2764 和 8KB RAM 6264 各一片,EEPROM 既能作为程序存储器又能作数据存储器。将程序存储器与数据存储器的空间合二为一。,五.单片机外接EEPROM电路的存储器电路,片外存储器读信号=PSEN RD,
