第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)

1、 51單片機(jī)的功能較強(qiáng),在智能儀器儀表,家用電器,小型檢測(cè)控制系統(tǒng)中使用,本身就可滿足要求,使用方便,但對(duì)于一些較大的應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō),其內(nèi)部功能及外部引腳將顯得不足,應(yīng)用時(shí)就需要進(jìn)行擴(kuò)展. 1、擴(kuò)展內(nèi)容:程序存儲(chǔ)器,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,I/O口擴(kuò)展,定時(shí)計(jì)數(shù)器擴(kuò)展,顯示接口擴(kuò)展,鍵盤(pán)接口擴(kuò)展,A/D D/A轉(zhuǎn)換等內(nèi)容.第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù) 所謂最小系統(tǒng),是指一個(gè)真正可用的單片機(jī)最小系統(tǒng)配置.對(duì)于片內(nèi)帶有程序存儲(chǔ)器的8051(8751)單片機(jī),只要在芯片上外接時(shí)鐘電路和復(fù)位電路就可以使用.最小系統(tǒng)P0P1P2P3+5V+5VEA8 80 05 51 18 87 75 51 1XTAL1XTAL288

2、88 8051/8751最小應(yīng)用系統(tǒng)+5VEA80318031XTAL 1XTAL 28031最小應(yīng)用系統(tǒng)P2ALEP0PSENOED7D0A7A0A15A8CEG74LS373地址鎖存器27512對(duì)于片內(nèi)不帶程序存儲(chǔ)器的8031單片機(jī),除了在芯片上外接時(shí)鐘電路和復(fù)位電路,還要外接程序存儲(chǔ)器,才能構(gòu)成一個(gè)最小系統(tǒng). 為了使單片機(jī)能方便的與各種擴(kuò)展芯片相連接,常將單片機(jī)芯片的外部引線分為一般微型計(jì)算機(jī)的三總線形式.系統(tǒng)擴(kuò)展原理 8031:需外接程序存儲(chǔ)器 8051:程序4K時(shí),需外接程序存儲(chǔ)器 8751:程序8K時(shí),需外接程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 P2ALEP0CPU鎖存器A7-A0片選信號(hào)外

3、部程序存儲(chǔ)器+5V 8051 8751GND 8031指令或常數(shù)讀信號(hào)PSENA15-A8EA鎖存器P2ALEP0A15-A8A7-A0片選信號(hào)RDWR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀信號(hào)寫(xiě)信號(hào)CPU數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 鎖存器P2ALEP0A15-A8A7-A0片選信號(hào)RDWRI/OI/O口n片選信號(hào)CPU口1I/O口的擴(kuò)展（與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相同） 1、程序存儲(chǔ)器（EPROM）:常用程序存儲(chǔ)器有27系列，表示了存儲(chǔ)位容量的大小，單位為KB bit。如2716為16KB bit，通常寫(xiě)成2K8bit(2K字節(jié))。本系列產(chǎn)品還有2732、2764、27128、27256(32K8)、275122、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（SRAM）

4、常用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有6116(2K8)、6264(8K8)、62256(32K8)、62512(64K8) .3、I/O接口 TTL芯片：74LS373、74LS244、74LS273、74LS374，它們常用作鎖存器。 （1）并行口：8255（38位并行口） 8155（28+6并行口） （2568 SRAM） （一個(gè)14位減法定時(shí)/計(jì)數(shù)器） 51單片機(jī)常用系統(tǒng)擴(kuò)展芯片單片機(jī)常用系統(tǒng)擴(kuò)展芯片 （2）、串行并轉(zhuǎn)換：74LS164為串行輸入并行輸出芯片，用于串并轉(zhuǎn)換。 74LS165為并行輸入串行輸出芯片，用于并串轉(zhuǎn)換。 8251為可編程異步串行口接口芯片。（3）、A/D：常用芯片有0809和LM14

5、433，常用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換。 （4）、D/A：常用芯片有DAC0832 和AD558，完成數(shù)/模轉(zhuǎn)換。（5）、其他專用電路 常用的單片機(jī)接口電路還有鍵盤(pán)及顯示器接口專用芯片8279、時(shí)鐘日歷芯片MC146816、DS1302、電壓基準(zhǔn)芯片MC1403、8位驅(qū)動(dòng)ULN2803等。 作用：在有多個(gè)外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，對(duì)A15A0進(jìn)行譯碼產(chǎn)生片 選信號(hào)，使CPU在任何時(shí)候只對(duì)其中一個(gè)芯片進(jìn)行讀、寫(xiě)操作。 74LS1383-8譯碼器74LS138是一種常用的地址譯碼器芯片,其引腳如圖所示譯碼電路 12345678910111213141516ABCS2S3S1GNDVCCY0

6、Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y174LS138引腳圖74LS138 A、B、C：譯碼信號(hào)輸入端Y0Y7：譯碼信號(hào)（片選信號(hào)）輸出端，低電平有效 G1、G2A、G2B ：為三個(gè)控制端,只有當(dāng) G1、G2A、G2B =100時(shí),譯碼器才能進(jìn)行譯碼輸出,否則,譯碼器的8個(gè)輸出端全為高阻態(tài).74LS138的譯碼邏輯關(guān)系如下C B A譯碼輸出0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7輸入輸出G2BG2AG1CBAY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0111111111111111111011111111001000111111100010011

7、111110100101011111011001011111101110011001110111100110111011111001110101111110011110111111174LS138功能表功能表 74LS373是一種帶輸出三態(tài)門(mén)的8 D鎖存器,其結(jié)構(gòu)如圖所示 0D7D:8個(gè)輸入端 0Q7Q:8個(gè)輸出端 G:數(shù)據(jù)鎖存控制端 :輸出允許端74LS373八D鎖存器EQ1Q2D2D3Q6Q5D5D4Q0D0D1VccQ7D7D6Q3Q4GNDGE74LS37374LS373引腳圖IN18OUT18G8D鎖存器三態(tài)門(mén)E0Q7Q0D7D典型程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路典型程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路 P2.6P

8、2.0-P2.5ALEP0G 74LS3732764/27128/27256VccVppD0-D7Q0-Q7A0-A7A8-A1325664/128+5VGNDCEEAOED0-D7 1KPSEN變?nèi)萘砍绦虼鎯?chǔ)器擴(kuò)展示意圖變?nèi)萘砍绦虼鎯?chǔ)器擴(kuò)展示意圖靜態(tài)靜態(tài)RAM(SRAM) 特點(diǎn):讀寫(xiě)速度快，使用方便，價(jià)格較低，但掉電后存貯信息丟失。主要型號(hào)：6116（2K8）、6264（8K8）、62256（32K8）、628128(64K8)引腳說(shuō)明:A0Ai：地址輸入線D0D7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線 ：片選信號(hào)輸入線，低電平有效CS2(6264)：片選信號(hào)輸入線，高電平有效 ：讀信號(hào)輸入線，低電平有效 ：寫(xiě)信

9、號(hào)輸入線，低電平有效 VCC：電源(+5V)GND：地(0V) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展CSOEWE628128 RAM引腳圖引腳圖 存儲(chǔ)器芯片的地址線：地址線的數(shù)目由芯片的字長(zhǎng)決定。 存儲(chǔ)器芯片的地址線與單片機(jī)的地址總線按照由低位到高位的順序順次相接。一般來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)芯片的地址線數(shù)目總是少于單片機(jī)地址總線的數(shù)目，順次相接后，單片機(jī)的高位地址線總有剩余。剩余的地址線一般作為譯碼線，譯碼輸出與存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)線相接。存儲(chǔ)芯片有一根或幾根片選信號(hào)線。對(duì)存儲(chǔ)器芯片訪問(wèn)時(shí)，片選信號(hào)必須有效。即選中存儲(chǔ)器芯片。片選信號(hào)線與單片機(jī)系統(tǒng)的譯碼輸出相接后，就決定了存儲(chǔ)芯片的地址范圍。單片機(jī)的剩余的高位地址線的譯碼及

10、譯碼輸出與存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)線的連接是存儲(chǔ)器擴(kuò)展連接的關(guān)鍵。 單片機(jī)擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器空間地址分配 一線二用一線二用 P2.7P2.0-P2.6ALEP074LS37327256 U127256 U2PSENA8-A14A7-A0OECSCSEA15OE8051U1: U2:利用高位地址線直接做片選信號(hào)一線一用一線一用 P2.7P2.6P2.5P2.0-P2.4ALE805174LS3732764 U16264 U26264 U3PSENW RR DA15A13A14A8-A12A7-A0D0-D7O EW EO EO EW EC SC SC SEP0U1:0000H1FFFH 4000H5FF

11、FH 8000H9FFFH C000HDFFFHU2:8000H9FFFH A000HBFFFHU3:4000H5FFFH 6000H7FFFH 綜合線選綜合線選 對(duì)于同一芯片有多個(gè)地址，為地址的浮動(dòng)，一般只用其中一組地址 . 兩個(gè)芯片占用同一個(gè)地址，為地址的重疊，一般用軟件區(qū)分 .P2.7P2.6P2.0-P2.4ALEP074LS3732764 U16264 U26264 U3PSENWRRDA8-A12A7-A0D0-D7OEWEOEOEWECSCSCSEA14A158051 全地址譯碼:存儲(chǔ)芯片的地址線與單片機(jī)系統(tǒng)的地址線順次相接后，剩余的高位地址線全部參加譯碼，產(chǎn)生片選信號(hào)。 常用譯碼器件：74LS138 特點(diǎn)：存儲(chǔ)芯片的地址空間唯一確定，但譯碼電路相對(duì)復(fù)雜。全地址譯碼 P2.7P2.6P2.5P2.0-P2.4ALEP074LS37327128 U16264 U2PSENCBAY0Y2G2A G2B+5VA0-A7A8-A12OEOEU1: 0000H-3FFFH(1