第7單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展

1、微機(jī)原理及應(yīng)用微機(jī)原理及應(yīng)用第第7章章 單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展 單片機(jī)內(nèi)部集成了計(jì)算機(jī)的基本功能部件，因而一塊單片機(jī)（如8051/8751）往往就是一個(gè)最小微機(jī)系統(tǒng)。mcs-51系列單片機(jī)具有很強(qiáng)的系統(tǒng)擴(kuò)展能力，可以擴(kuò)展64kb的程序存儲(chǔ)器和64kb的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或輸入輸出口。 7.1 mcs-51單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)是集cpu、ram、rom、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和i/o接口電路于一片集成電路的微型計(jì)算機(jī)。對(duì)于簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合，可以在mcs-51系列單片機(jī)中選擇一個(gè)合適的產(chǎn)品構(gòu)成一個(gè)具有最簡(jiǎn)單配置的系統(tǒng)，即最小系統(tǒng)。mcs-51系 列 中 含 有 片 內(nèi) 程 序 存 儲(chǔ) 器

2、的 單 片 機(jī) 如8051/8751僅一塊芯片就可構(gòu)成最小系統(tǒng)，而無(wú)片內(nèi)存儲(chǔ)器的單片機(jī)如8031必須外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器才能構(gòu)成最小系統(tǒng)。 .1 8051/8751單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng) 用8051/8751單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖所示。 7.2 擴(kuò)展總線的產(chǎn)生擴(kuò)展總線的產(chǎn)生 當(dāng)單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)不能滿足實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)要求時(shí)，需要在單片機(jī)外部連接相應(yīng)的外圍芯片以滿足應(yīng)用系統(tǒng)要求。mcs-51系列單片機(jī)有很強(qiáng)的外部擴(kuò)展功能，大部分常規(guī)芯片可用于其外圍擴(kuò)展電路中。擴(kuò)展的內(nèi)容主要有總線、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、i/o口擴(kuò)展等。 一般微機(jī)的cpu外部都有

3、單獨(dú)的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線，而mcs-51系列單片機(jī)由于受管腳數(shù)量的限制，數(shù)據(jù)總線和地址總線是復(fù)用p0口，為了將它們分離開(kāi)，以便同外圍芯片正確地連接，需要在單片機(jī)外部增加地址鎖存器（如74ls373、8282等），從而構(gòu)成與一般cpu類似的片外三總線，如下圖所示。 mcs-51系列單片機(jī)擴(kuò)展三總線 1. 地址總線（地址總線（ab） 地址總線的位數(shù)決定了地址總線的位數(shù)決定了cpu可以直接尋址可以直接尋址的內(nèi)存范圍。的內(nèi)存范圍。如：微型機(jī)的如：微型機(jī)的ab為為20位，決定位，決定它的最大內(nèi)存容量為它的最大內(nèi)存容量為220=1m字節(jié)。字節(jié)。地址總線是地址總線是單向的。單向的。 mcs-51系

4、列單片機(jī)地址總線寬為系列單片機(jī)地址總線寬為16位，位，所以可尋址范圍為所以可尋址范圍為216=64kb。 16位地址總線由位地址總線由p0口提供低口提供低8位位a0-a7，p2口提供高口提供高8位位a8-a15。由于由于p0口還要作數(shù)據(jù)口還要作數(shù)據(jù)總線，只能分時(shí)用作低總線，只能分時(shí)用作低8位地址線，所以位地址線，所以p0輸輸出的低出的低8位地址必須用鎖存器鎖存。位地址必須用鎖存器鎖存。鎖存器的鎖存器的鎖存控制信號(hào)為鎖存控制信號(hào)為ale輸出信號(hào)。輸出信號(hào)。p2口不需外加口不需外加鎖存器。鎖存器。 2. 數(shù)據(jù)總線（數(shù)據(jù)總線（db） 數(shù)據(jù)總線的位數(shù)（也稱為寬度）與微處數(shù)據(jù)總線的位數(shù)（也稱為寬度）與微

5、處理器的位數(shù)相對(duì)應(yīng)。數(shù)據(jù)總線是雙向的。理器的位數(shù)相對(duì)應(yīng)。數(shù)據(jù)總線是雙向的。 數(shù)據(jù)總線由數(shù)據(jù)總線由p0口提供，其寬度為口提供，其寬度為8位，位，用于單片機(jī)與外部存儲(chǔ)器和用于單片機(jī)與外部存儲(chǔ)器和i/o設(shè)備之間設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)。傳送數(shù)據(jù)。p0口為雙向口，可以進(jìn)行兩個(gè)口為雙向口，可以進(jìn)行兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)傳送。方向的數(shù)據(jù)傳送。 3 .控制總線（控制總線（cb) 由p3口提供?？刂瓶偩€用來(lái)傳輸控制信控制總線用來(lái)傳輸控制信號(hào)，是雙向的。號(hào)，是雙向的。 ale:地址鎖存器的選通信號(hào)，用于鎖存地址鎖存器的選通信號(hào)，用于鎖存p0口的低口的低8位地址。位地址。 psen:擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器的讀

6、選通信號(hào)。 ea:片內(nèi)或片外程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。片內(nèi)或片外程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 rd、wr:片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和i/o口的讀寫(xiě)口的讀寫(xiě)選通信號(hào)。選通信號(hào)。7.3程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展7.3.1常用的程序存儲(chǔ)器 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器eprom、eeprom常作為單片機(jī)的外部存儲(chǔ)器。1、eprom 紫外線擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，常用的有2716、2732、2764、27128、27256等。2、eeprom 電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，常用的有2816、2817、2864等。a0ai:地址輸?shù)刂份斎刖€。入線。d0d7:數(shù)據(jù)輸數(shù)據(jù)輸入線。入線。ce:片片選信號(hào)選信號(hào)輸入線。輸入線。oe:讀讀選通信選通信

7、號(hào)輸入號(hào)輸入線。線。7.3.2程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器的一般擴(kuò)展邏輯外部程序存儲(chǔ)器的一般擴(kuò)展邏輯擴(kuò)展舉例擴(kuò)展舉例: 2732(4kb)擴(kuò)展擴(kuò)展4kb eprom的的8031系統(tǒng)系統(tǒng)外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展可通過(guò)線選方式線選方式或譯碼方式譯碼方式實(shí)現(xiàn)片選。圖7-8是采用線選方式對(duì)8031擴(kuò)展一片2732 eprom的連線圖。圖中選用p2.7作為2732的片選信號(hào)線，則2732 eprom的地址范圍為：0000h0fffh。 2764（8kb）擴(kuò)展）擴(kuò)展16kb eprom的的8031系統(tǒng)系統(tǒng)eprom的地址范圍為：0000h1fffh和2000h 3fffh 。7.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展7.4.1常用

8、的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器sram(靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器static ram)、eeprom常作為單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 mcs-51對(duì)外部ram的訪問(wèn)有4條指令： movx a,ri movx ri, a movx a, dptr movx dptr, aa0ai:地址輸入線。地址輸入線。 rd:讀選通信號(hào)輸入線。讀選通信號(hào)輸入線。d0d7:雙向數(shù)據(jù)輸入線。雙向數(shù)據(jù)輸入線。 wr:寫(xiě)選通信號(hào)輸入線。寫(xiě)選通信號(hào)輸入線。ce:片選信號(hào)輸入線。片選信號(hào)輸入線。7.4.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的一般擴(kuò)展邏輯外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的一般擴(kuò)展邏輯 外接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器地址的地址空間允許重疊（0000hffffh），不會(huì)發(fā)生沖突，這是因?yàn)樗鼈兎謩e使用不同的控制信號(hào)（rom用psen信號(hào)，ram用rd信號(hào)）和不同的指令（movc與movx）。擴(kuò)展舉例擴(kuò)展舉例:用用2片片6116（2kb）為