【大学课件】单片机的系统扩展PPT(P36).ppt
第九章 单片机的系统扩展,本章内容,Single Chip Microcomputer,9-1 单片机最小应用系统,9-单片机的外部扩展性能,9-3 程序存储器的扩展,概述,9-4 数据存储器的扩展,9-5 I/O口的扩展,概述,51系列单片机在一个芯片上集成了许多硬件资源，它们能够完成复杂的软件工作和较为简单的硬件操作。在做一些智能仪器、仪表，小型检测和控制时，往往利用单片机的最小系统就能满足要求。但在大多数情况下，在构造一个工业控制系统时，最小系统一般不能满足系统的需求，这时，就必须在单片机外部扩展相应的芯片，以满足系统的要求，这就是系统扩展。单片机的系统扩展包括ROM扩展、RAM扩展、I/O扩展、定时/计数器扩展、中断扩展及其它特殊功能的扩展。,问题的提出,在单片机应用系统的设计中,往往出现RAM,ROM或者I/O口不够的情况，怎么办？,ROM的扩展,RAM的扩展,并行I/O口的扩展,9-1 MCS-51单片机最小应用系统,原则上，一个单片机应用系统除必须具有单片机外，只要有振荡电路、复位电路和ROM就能工作了，当然，它们都不能没有电源提供。这就是单片机的最小应用系统。一、8051/8751/89C51/89C2051 最小应用系统,特点,1、有大量I/O线，在不需外部ROM的系统中，EA端应接VCC。2、内部RAM和ROM大小有限，但在数据量小的小系统中基本够用。3、应用系统开发具有特殊性。程序量较小，外部电路简单。我们推荐使用89C51或89C2051。,晶振,复位电路,个并口,？,二、8031最小应用系统,由于8031内部无ROM，因此，由8031组成的最小应用系统必须在片外扩展ROM,与8051构成的最小系统相比，除均需要振荡电路和复位电路外，其EA端必须接地。,9.单片机的外部扩展性能,宽度为16位，其高8位地址总线由P2口提供，低8位地址总线由P0口经地址锁存器锁存后提供。用作地址总线后的P2口不能再用作I/O口使用,数据线由P0口提供，其宽度为8位，它为三态双向口，是使用最为频繁的通道。单片机与外部交换的数据、指令等大都经P0口传送,控制总线：EAPSENRDWRALE,二、MCS-51单片机的系统扩展能力,1、地址范围0000H0FFFFH，共64KBytes。2、空间重叠 外部RAM和外部ROM地址空间重叠，但因其选通信号、访问指令不同，因而不会造成访问混乱。3、扩展I/O与外部RAM统一编址单片机不再另外提供信号作扩展I/O用，而是同外部RAM统一编址，因而会占用部分RAM地址空间。,9-3 程序存储器的扩展,在51系列单片机中，ROM的寻址范围为64KBytes，在片内无ROM或ROM空间不够的情况下，我们需要在片外扩展ROM，以满足系统的需求。,9-3 程序存储器的扩展,我们还是本着三总线的扩展方法来讲解其扩展方法：,低8位地址则由P0口经地址锁存器后提供,片选则由P2口剩余部分经译码后提供。,高8位地址由P2口直接提供。,1、地址总线,2、数据总线,数据总线直接由P0口提供,3、控制总线,二、外部EPROM扩展电路1、使用单片的EPROM扩展电路,EPROM扩展实例-在8031单片机上扩展4KB EPROM,D7 Q7 373D0 Q0 G,2、使用多片的EPROM扩展电路,注 意,利用线选法时，电路简单，但地址线利用率较低，造成地址空间浪费。利用地址译码法时，地址空间完全利用，但电路比较复杂。,在集成电路技术比较发达的今天，这种方法已不多用，可用1至2片即可达到最大扩展容量。如：,程序存储器的扩展,扩展总线,数据总线，P0口地址总线，高8位P2口、低8位P0口,74LS373,ROM芯片及其扩展方法,常用ROM芯片特性,注：应注意优先选用CMOS器件，其读出时间短，耗电少。,常用ROM芯片引脚,扩展电路,9-4 数据存储器的扩展,51单片机的片内RAM为128Bytes或256Bytes，一般情况下都能满足应用系统的需求，但当数据量较大时，就需要在片外扩展RAM，其最大容量可达64KBytes。由于片外扩展I/O与外部RAM采用统一编址，因而外部RAM的实际容量有时不能达到64KBytes。,一、数据存储器扩展的方法,数据存储器的扩展方法与程序存储器的扩展方法基本相同。我们还是本着三总线的扩展方法来讲解RAM的扩展方法：,数据存储器扩展,1.低8位地址则由P0口经地址锁存器后提供，其余部分地址由P2口直接提供。,片选则由P2口剩余部分经译码后提供,2.数据总线直接由P0口提供。,3.控制总线的连接,3.控制总线的连接,二、外部RAM访问方法,1、低8位地址总线寻址的外部RAM区,MOVXA,RiMOVXRi,A,2、16位地址总线寻址的外部RAM区,MOVXA,DPTRMOVXDPTR,A,三、常用数据存储器的扩展电路,1、常用静态RAM的引脚图2、扩展单片6116数据存储器举例2、扩展单片6264数据存储器举例,数据存储器扩展方法,常用RAM芯片特性,常用RAM芯片引脚,扩展电路,9-5 I/O口的扩展,51系列单片机有32个I/O口，且大多数情况下不能完全提供给用户，因此在需要大量I/O口时，我们必须对其进行扩展。从功能上看，单片机的I/O口有两种类型：基本I/O和可编程I/O。基本I/O结构简单但功能单一，仅适用于简单的数据输入和输出；可编程I/O功能丰富但成本较高，使用较灵活。,一、简单I/O口的扩展,I/O口的扩展原则为“输入三态、输出锁存”，因此利用TTL或MOS电路可进行简单I/O口的扩展。如：用8位三态缓冲器74LS244可扩展输入口；用8D锁存器74LS273、74LS373、74LS377 等可组成输出口。利用片选信号对外部I/O进行编址，对其访问就象访问外部RAM一样。使用MOVX指令。/RD及/WR信号参加片选。,1、单个I/O口的扩展,其I/O口地址为0FEFFH，即保证P2.0为“0”即可。其输入和输出共用一个地址，不会发生冲突。,实现按下任意键对应LED发亮的程序如下：LOOP：MOV DPTR，#0FEFFH MOVX A，DPTR MOVX DPTR,A SJMP LOOP,基本扩展电路,驱动LED数码管示例,
