MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)

第八章單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展8.1

外部總線的擴(kuò)展

知識目標(biāo)

掌握MCS-51的三總線結(jié)構(gòu)熟悉常用的鎖存器芯片單片機(jī)最小系統(tǒng)電源電路復(fù)位電路振蕩電路一、MCS-51系列單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu)

MCS-51系列單片機(jī)具有很強(qiáng)的外部擴(kuò)展功能。其外部擴(kuò)展都是通過三總線進(jìn)行的。1、地址總線〔AB〕地址總線用于傳送單片機(jī)輸出的地址信號，寬度為16位，P0口經(jīng)鎖存器提供低8位地址，鎖存信號是由CPU的ALE引腳提供的；P2口提供高8位地址。2、數(shù)據(jù)總線〔DB〕數(shù)據(jù)總線是由P0口提供的，寬度為8位。3、控制總線〔CB〕

控制總線實(shí)際上是CPU輸出的一組控制信號。MCS-51單片機(jī)通過三總線擴(kuò)展外部設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)圖RD——片外數(shù)據(jù)存儲器讀信號。

PSEN——片外程序存儲器讀信號。

ALE——地址鎖存信號，實(shí)現(xiàn)對低8位地址的鎖存。WR——片外數(shù)據(jù)存儲器寫信號。

數(shù)據(jù)傳送:由數(shù)據(jù)總線DB〔D0～D7〕完成；D0～D7由P0口提供單元尋址:由地址總線AB〔A0～A15〕完成；低8位地址線A0～A7由P0口提供高8位地址線A8～A15由P2口提供。交互握手:由控制總線CB完成。

輸入輸出

CP

DQH↑HHH↑LLHL×

不變L××L二、單片機(jī)總線鎖存器74273〔帶去除的8D鎖存器〕74273是8D鎖存器，內(nèi)部有8個相同的D觸發(fā)器，D0～D7為其D輸人端；Q0～Q7為其Q輸出端；CP為門控端；MR為清零端；加上電源端Vcc和接地端GND，共20個引腳。

二、單片機(jī)總線鎖存器74373(是8D三態(tài)同相鎖存器〕74373是8D三態(tài)同相鎖存器，內(nèi)部有8個相同的D觸發(fā)器，D0～D7為其D輸人端；Q0～Q7為其Q輸出端；G為門控端；OE為輸出允許端；加上電源端Vcc和接地端GND，共20個引腳。

輸入輸出OE

G

DQLHHHLHLLLL×

不變H××

高阻典型應(yīng)用電路

G為數(shù)據(jù)輸入控制端：G=1，鎖存器輸出狀態(tài)(1Q～8Q)同輸入狀態(tài)(1D～8D)；G由“1”變“0”時，數(shù)據(jù)存入鎖存器中。

ALE=1，P0地址有效ALE=0，P0地址鎖存

P0出現(xiàn)數(shù)據(jù)典型應(yīng)用電路

G接高電平，門控始終有效；從D0～D7輸入的信號能直達(dá)Q0～Q7輸出緩沖器待命；由80C51的RD和P2.7〔一般用P2.0～P2.7為宜〕經(jīng)過或門與74373OE端相連。二、單片機(jī)總線鎖存器7437774377為帶有輸出允許控制的8D觸發(fā)器。D0～D7為8個D觸發(fā)器的D輸人端；Q0～Q7是8個D觸發(fā)器的Q輸出端；時鐘脈沖輸入端CLK，上升沿觸發(fā)，8D共用；OE為輸出允許端，低電平有效。當(dāng)74377OE端為低電平,且CLK端有正脈沖時，在正脈沖的上升沿，D端信號被鎖存，從相應(yīng)的Q端輸出。

輸入輸出OECLKDQL××不變L

1lL

00×0×不變典型應(yīng)用電路

80C51單片機(jī)的WR和P2.5分別與74377CLK端和輸出允許端OE相接。P2.5決定74377地址為DFFFH。8282是帶有三態(tài)門的八D鎖存器，當(dāng)使能信號線OE為低電平時，三態(tài)門處于導(dǎo)通狀態(tài)，允許1Q-8Q輸出到OUT1-OUT8，當(dāng)OE端為高電平時，輸出三態(tài)門斷開，輸出線OUT1-OUT8處于浮空狀態(tài)。當(dāng)用8282作為地址鎖存器時，它的STB可直接與單片機(jī)的鎖存控制信號端ALE相連，在ALE下降沿進(jìn)行地址鎖存。二、單片機(jī)總線鎖存器8282第八章單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展8.2

存儲器擴(kuò)展

知識目標(biāo)

掌握程序存儲器的擴(kuò)展方法掌握數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展方法存儲器是計算機(jī)系統(tǒng)中的記憶裝置，用來存放要運(yùn)行的程序和程序運(yùn)行所需要的數(shù)據(jù)。單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的存儲器可分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩種類型。MCS-51單片機(jī)對外部存儲器的擴(kuò)展應(yīng)考慮的問題：〔1〕選擇適宜類型的存儲器芯片只讀存儲器用于固化程序和常數(shù)?？煞譃檠谀OM、可編程PROM、紫外線可擦除EPROM和電可擦除E2PROM幾種。假設(shè)所設(shè)計的系統(tǒng)是小批量生產(chǎn)或開發(fā)產(chǎn)品，那么建議使用EPROM和E2PROM；假設(shè)為成熟的大批量產(chǎn)品，那么應(yīng)采用PROM或掩膜ROM。隨機(jī)存取存儲器常用來存取實(shí)時數(shù)據(jù)、變量和運(yùn)算結(jié)果?？煞譃殪o態(tài)RAM〔SRAM〕和動態(tài)RAM〔DRAM〕兩類。此外，還可以選擇OTPROM、Flash存儲器、FRAM、NVSRAM、用于多處理機(jī)系統(tǒng)的DSRAM〔雙端口RAM〕等?！?〕選擇適宜的存儲容量在MCS-51應(yīng)用系統(tǒng)所需存儲容量不變的前提下，假設(shè)所選存儲器本身存儲容量越大，那么所用芯片數(shù)量就越少，所需的地址譯碼電路就越簡單?！?〕合理分配存儲器地址空間的分配存儲器的地址空間的分配必須滿足存儲器本身的存儲容量，否那么會造成存儲器硬件資源的浪費(fèi)?！?〕合理選擇地址譯碼方式可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的具體情況選擇線選法、全地址譯碼法、局部地址譯碼法等地址譯碼方式。a.線選法

直接以系統(tǒng)空閑的高位地址線作為芯片的片選信號。優(yōu)點(diǎn)是簡單明了，無須另外增加電路，缺點(diǎn)是尋址范圍不惟一，地址空間沒有被充分利用，可外擴(kuò)的芯片的個數(shù)較少。線選法適用于小規(guī)模單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中片選信號的產(chǎn)生。

b.全地址譯碼法利用譯碼器對系統(tǒng)地址總線中未被外擴(kuò)芯片用到的高位地址線進(jìn)行譯碼，以譯碼器的輸出作為外圍芯片的片選信號。常用的譯碼器有：74LS139，74LS138，74LS154等。優(yōu)點(diǎn)是存儲器的每個存儲單元只有惟一的一個系統(tǒng)空間地址，不存在地址重疊現(xiàn)象；對存儲空間的使用是連續(xù)的，能有效地利用系統(tǒng)的存儲空間。缺點(diǎn)是所需地址譯碼電路較多，全地址譯碼法是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中經(jīng)常采用的方法。c.局部地址譯碼法單片機(jī)的未被外擴(kuò)芯片用到的高位地址線中，只有一局部參與地址譯碼，其余局部是懸空的。優(yōu)點(diǎn)是可以減少所用地址譯碼器的數(shù)量。缺點(diǎn)是存儲器每個存儲單元的地址不是惟一的，存在地址重疊現(xiàn)象。因此，采用局部地址譯碼法時必須把程序和數(shù)據(jù)存放在根本地址范圍內(nèi)，以防止因地址重疊引起程序運(yùn)行的錯誤。當(dāng)單片機(jī)內(nèi)部沒有ROM,或雖有ROM但容量太小時,必須擴(kuò)展外部程序存儲器方能工作。一、

程序存儲器擴(kuò)展訪問片外ROM的時序：在一個機(jī)器周期內(nèi)，CPU兩次訪問片外ROM，也即在一個機(jī)器周期內(nèi)可以處理兩個字節(jié)的指令代碼

1.常用EPROM程序存儲器EPROM主要是27系列芯片，Intel2716〔2K×8〕、2732A〔4K×8〕2764〔8K×8〕、27128〔16K×8〕27256〔32K×8〕、27512〔64K×8〕27010〔128K×8〕、27020〔256K×8〕27C040(512K×8)、27C080〔1M×8〕，一般選擇8KB以上的芯片作為外部程序存儲器。單片機(jī)內(nèi)部沒有ROM,或雖有ROM但容量太小時,必須擴(kuò)展外部程序存儲器方能工作。最常用的ROM器件是EPROM。如:2716(2K)/2764(8K)/27128(16K)/27256(32K)/27040(512K)……存儲器的擴(kuò)展(EPROM)VppVccA12PGMA7NCA6A8A5A9A4A11A3OEA2A10A1CEA0D7D0D6D1D5D2D4GNDD32764VppVccA12PGMA7A13A6A8A5A9A4A11A3OEA2A10A1CEA0D7D0D6D1D5D2D4GNDD327128VppVccA12A14A7A13A6A8A5A9A4A11A3OEA2A10A1CEA0D7D0D6D1D5D2D4GNDD327256A12～A0：13位地址信號輸入線，說明芯片的容量為8K＝213個單元。

D7～D0;8位數(shù)據(jù)，說明芯片的每個存儲單元存放

一個字節(jié)〔8位二進(jìn)制數(shù)〕。

CE為片選信號:當(dāng)它有效低電平時，能選中該芯片。

OE為輸出允許信號:當(dāng)為低電平時，芯片中的數(shù)據(jù)可由D7～D0輸出。

PGM為編程脈沖輸入端：當(dāng)對EPROM編程時，由此參加編程脈沖。讀時為高電平。程序存儲器芯片的引腳以2764芯片為例典型擴(kuò)展電路②高位地址：視EPROM芯片容量大小。2764需5位，P2.0～P2.4與2764A8～A12相連；27128需6位，P2.0～P2.5與27128A8～A13相連。⑴地址線①低8位地址：由80C51P0.0～P0.7與74373DO～D7端連接，ALE有效時74373鎖存該低8位地址，并從Q0～Q7輸出，與EPROM芯片低8位地址AO～A7相接。⑵

數(shù)據(jù)線：由80C51地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線P0.0～P0.7直接與EPROM數(shù)據(jù)線DO～D7相連。⑶

控制線①ALE：80C51ALE端與74373門控端G相連，專用于鎖存低8位地址。②片選端：由于只擴(kuò)展一片EPROM，因此一般不用片選，EPROM片選端CE直接接地。③輸出允許：EPROM的輸出允許端OE直接與80C51PSEN相連，80C51的PSEN信號正好用于控制EPROMOE端。④EA：有并且使用內(nèi)ROM時，EA接Vcc；無內(nèi)ROM或僅使用外ROM時，EA接地。常用的選址方法1、線選法把單獨(dú)的地址線接到某一個外接芯片的片選端。適用于存儲器容量不大，所使用的存儲芯片數(shù)量不多，而CPU尋址空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于存儲器容量。特點(diǎn)：1〕對應(yīng)的存儲器尋址空間可能不唯一。2〕假設(shè)有多片存儲器均使用線選法選址，那么可能出現(xiàn)地址不連續(xù)或交叉、重疊、覆蓋等現(xiàn)象。存儲器

A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0

尋址空間

2764（1）

0××

00000000000000

××0000000000001┇0

××1111111111111

0000H~1FFFH或2000H~3FFFH或4000H~5FFFH或6000H~7FFFH2764（2）

×0×0000000000000×0

×

0000000000001┇×0

×1111111111111

0000H~1FFFH或2000H~3FFFH或8000H~9FFFH或A000H~BFFFH2764（3）××0

0000000000000××0

0000000000001┇××0

11111111111110000H~1FFFH或4000H~5FFFH或8000H~9FFFH或C000H~DFFFH尋址空間的地址計算如下表所示

常用的選址方法

2、譯碼選通法用譯碼器對高位地址線進(jìn)行譯碼，譯出的信號作為片選信號。局部譯碼：存儲器本身不使用的高位地址有一局部參與譯碼，另一局部不參與譯碼。完全譯碼：存儲器本身不使用的高位地址線全部參與譯碼。局部譯碼舉例未用地址線存儲器本身使用的地址線參與譯碼地址線存儲器

A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0

尋址空間

2764（1）

×

000000000000000×

000000000000001┇×

0011111111111110000H~1FFFH

或8000H~9FFFH2764（2）

×

010000000000000×

010000000000001┇×

011111111111111

2000H~3FFFH

或A000H~BFFFH各存儲器的尋址空間計算

完全譯碼舉例

高位地址線全部用上存儲器本身使用的地址線存儲器

A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0

尋址空間

2764（1）

00000000000000000

000000000000001┇0

001111111111111

0000H~1FFFH

2764（2）

00100000000000000

010000000000001┇0

0111111111111112000H~3FFFH

2764（3）0

1000000000000000

100000000000001┇0

1011111111111114000H~5FFFH三片2764的尋址空間如下表所示

二、

數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展RAM擴(kuò)展原理擴(kuò)展RAM和擴(kuò)展ROM類似外部RAM讀時序外部RAM寫時序?yàn)椋簡纹瑱C(jī)內(nèi)部的RAM為128B〔或256B〕，有的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)需要擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲器RAM(如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)量較大，需要專設(shè)RAM或FlashRAM)。最常用的RAM器件是靜態(tài)RAM〔SRAM〕。

常用數(shù)據(jù)存儲器芯片常用靜態(tài)RAM芯片:2114、6116、6264、62128、62256存儲芯片型號存儲容量地址線數(shù)據(jù)線2101（1K×1B）1024×1BA0～A9D02114（1K×4B）1024×4BA0～A9D0～D34118（1K×8B）1024×8BA0～A9D0～D76116（2K×8B）2048×8BA0～A10D0～D76232（4K×8B）4×1024×8BA0～A11

D0～D76264（8K×8B）8×1024×8BA0～A12D0～D761256（32K×8B）32×1024×8BA0～A14D0～D72732（4K×8B）4×1024×8BA0～A11D0～D7Intel6264的容量為8K×8，有28個引腳。各引腳的功能如下：?Al2~A0：地址信號輸入引腳，可尋址芯片的8K個存儲單元。?D7~D0：雙向數(shù)據(jù)信號輸入輸出引腳。?OE：數(shù)據(jù)輸出允許控制信號引腳，輸入低電平有效，用以允許數(shù)據(jù)輸出。?WE：數(shù)據(jù)輸入允許控制信號引腳，輸入低電平有效，用以允許數(shù)據(jù)輸入。?CS1：片選信號輸入引腳，低電平有效，只有當(dāng)該引腳轉(zhuǎn)入低電平時，才能對相應(yīng)的芯片進(jìn)行操作。?CS2：片選信號輸入引腳，高電平有效，只有當(dāng)該引腳轉(zhuǎn)入高電平時，才能對相應(yīng)的芯片進(jìn)行操作。?Vcc：+5V電源，用于在線的讀操作。?GND：地。6264A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12WEOECS1CS2D0D1D2D3D4D5D6D76264例1某微機(jī)系統(tǒng)只有一片6264，試將其與8051進(jìn)行連接。ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBA0A12CS1OE～D0D76264～～～AB12AB0AB0AB15AB12①將芯片的13位地址線按引腳名稱一一并聯(lián)，然后按次序逐根接至系統(tǒng)地址總線的低13位。②將芯片的8位數(shù)據(jù)線依次接至系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的D0-D7。③芯片的OE端接至系統(tǒng)控制總線的存儲器讀信號〔RD〕④芯片的WE端接至系統(tǒng)控制總線的存儲器寫信號〔WR〕⑤因?yàn)橄到y(tǒng)中只有1片6264，所以6264的CS1可以接地。地址碼的計算CS2+5VWEALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBAB12AB0AB0AB15AB12地址碼的計算計算6264每個單元的地址〔8051送出何種地址碼時選中該單元〕P27P26P25P24P23P22P21P20P07P06P05P04P03P02P01P00AB15AB14AB13AB12AB11AB10AB9AB8AB7AB6AB5AB4AB3AB2AB1AB0***0000000000000¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨***11111111111110000H---1FFFH89C51從6264中讀取信息的過程：①89C51發(fā)地址碼P00—P07------AB-----6264的A0—A7ALE=1P20—P27------AB------6264的A8—A12②89C51發(fā)讀RAM信號RD=0—CB----6264的OE③6264將選中單元的內(nèi)容送出----DB---89C051的P00---P07A0A12CS1OE～D0D76264～～～CS2+5VWE89C51向6264中寫入信息的過程：①89C51發(fā)地址碼P00—P07------AB-----6264的A0—A7ALE=1P20—P27------AB------6264的A8—A12②89C51發(fā)寫RAM信號WR=0—CB----6264的WE③89C51送出數(shù)據(jù)----DB-----6264將選中單元ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBAB12AB0AB0AB15AB12例2用6264構(gòu)成16K的存儲系統(tǒng)，試將它們與8051進(jìn)行連接。AB12AB0A0A12CSOECS2～D0D76264～～～A0A12CSOECS2～D0D76264～～～WE+5VWE+5V6264的容量是8K*8，1片6264上有8K個存儲單元，每個存儲單元有8個根本存儲電路，能存放8位二進(jìn)制信息，可以滿足位數(shù)的要求，但是1片6264上有8K個存儲單元，為了滿足內(nèi)存的容量的要求，需要2片6264串聯(lián)使用，即2片6264不能同時被選中。因?yàn)?片6264的的數(shù)據(jù)線都接在8位DB上，當(dāng)二者同時被選中時，會出現(xiàn)爭占DB的現(xiàn)象。這時，需要考慮片選問題。ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBA0A12CSOECS2～D0D76264～～～AB12AB0AB0AB15AB12片選信號的產(chǎn)生A0A12CSOECS2～D0D76264～～～AB12AB0片選信號的產(chǎn)生方法有3種：線選法、局部譯碼法和全譯碼法。WE+5VWE+5VALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBAB12AB0AB0AB15AB12線選法AB12AB0線選法就是用剩余的高位地址線作片選信號。線選法有2個缺點(diǎn)：其一是各芯片的地址不連續(xù)，其二是有一些地址不能使用，否那么會造成片選的混亂〔有地址重疊現(xiàn)象，即一個存儲單元有多個地址碼〕。AB15AB14P27P26P25P24P23P22P21P20P07P06P05P04P03P02P01P00AB15AB14AB13AB12AB11AB10AB9AB8AB7AB6AB5AB4AB3AB2AB1AB001*0000000000000¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨01*111111111111110*0000000000000¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨10*11111111111110400H---5FFFH8000H---9FFFHA0A12CSOECS2～D0D76264～～～A0A12CSOECS2～D0D76264～～～WE+5VWE+5VALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBAB12AB0AB0AB15AB12全譯碼法AB12AB0全譯碼法就是剩余的全部地址線都參與譯碼，譯碼器的輸出作為片選信號。因?yàn)樽g碼器在某一時刻只有1條輸出線有效，保證了在某一時刻只有1個芯片被選中的要求。全譯碼法那么沒有地址重疊現(xiàn)象，即各存儲單元的地址碼唯一。AB15AB14P27P26P25P24P23P22P21P20P07P06P05P04P03P02P01P00AB15AB14AB13AB12AB11AB10AB9AB8AB7AB6AB5AB4AB3AB2AB1AB00000000000000000¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨00011111111111110010000000000000¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨00111111111111110000H---1FFFH2000H---3FFFHY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7AG1G2AG2BCB74LS138AB13+5VA0A12CSOECS2～D0D76264～～～A0A12CSOECS2～D0D76264～～～WE+5VWE+5VY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7AG1G2AG2BCB74LS13874LS13874LSl38具有三個輸入選擇端，能夠組合成8種輸入狀態(tài)，對應(yīng)8種輸出，可產(chǎn)生8個片選信號，低電平有效。也就是說，每種輸入狀態(tài)，僅允許一個輸出端輸出低電平，其余輸出端全部為高電平。同時，74LS138還具有3個使能端G1、G2A、G2B，3個使能端必須同時輸入有效電平，譯碼器才能正常工作，即僅當(dāng)G1、G2A、G2B＝100時，才能選通譯碼器，否那么譯碼器輸出全無效。73LS138譯碼器的邏輯功能真值表輸入輸出使能選擇Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7G1G2AG2BＣＢＡ10010010010010010010010000000101001110010111011101111111101111111101111111101111111101111111101111111101111111100XXX1XXX1XXXXXXXXX111111111111111111111111ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBAB12AB0AB0AB15AB12AB12AB0A0A12CSOECS2～D0D76264～～～A0A12CEOE～D0D72764～～～WE+5V

因?yàn)?051通過控制線區(qū)分ROM和RAM，所以二者可以同時被選中，地址可以重疊。該系統(tǒng)中的2764和6264的片選可以不受控，直接接地。注意：在訪問程序存儲器時，所用的指令為MOVC，產(chǎn)生PSEN信號。訪問外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲器時，所用的指令為MOVX，產(chǎn)生WR或RD信號??！例3某微機(jī)系統(tǒng)有一片6264、一片2764，試將它們與8051進(jìn)行連接。

8.3并行I/O的擴(kuò)展單片機(jī)的并行I/O接口4個8位雙向并行I/O接口：P0.0～P0.7P1.0～P1.7P2.0～P2.7P3.0～P3.7并行接口內(nèi)部結(jié)構(gòu)輸出鎖存器、輸出驅(qū)動器、輸入緩沖器及多路功能切換電路。1〕輸出操作：輸出數(shù)據(jù)經(jīng)過內(nèi)部總線暫存到輸出鎖存器中，經(jīng)過輸出驅(qū)動器送到I/O引腳上。輸出鎖存器的內(nèi)容可讀入修改。2〕輸入操作：I/O引腳輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過輸入緩沖器送到內(nèi)部總線上。為何要擴(kuò)展I/O口1、單片機(jī)本身接口功能有限；

2、控制應(yīng)用中的復(fù)雜接口要求：〔1〕速度差異大?！?〕設(shè)備種類繁多?！?〕數(shù)據(jù)信號形式多種多樣。3、I/O設(shè)備必須通過I/O接口與計算機(jī)連接。

擴(kuò)展I/O接口的功能2、對輸入設(shè)備的三態(tài)緩沖

外設(shè)傳送數(shù)據(jù)時要占用總線，不傳送數(shù)據(jù)時必須對總線呈高阻狀態(tài)。利用I/O接口的三態(tài)緩沖功能，可以實(shí)現(xiàn)I/O設(shè)備與數(shù)據(jù)總線的隔離，便于其它設(shè)備的總線掛接。1、對單片機(jī)輸出的數(shù)據(jù)鎖存

鎖存數(shù)據(jù)線上瞬間出現(xiàn)的數(shù)據(jù)，以解決單片機(jī)與I/O設(shè)備的速度協(xié)調(diào)問題。3、信號轉(zhuǎn)換信號類型〔數(shù)字與模擬、電流與電壓〕、信號電平〔高與低、正與負(fù)〕、信號格式〔并行與串行〕等的轉(zhuǎn)換。4、時序協(xié)調(diào)

不同的I/O設(shè)備定時與控制邏輯是不同的，并與CPU的時序往往是不一致的，這就需要I/O接口進(jìn)行時序的協(xié)調(diào)。

I/O擴(kuò)展方法1、利用緩沖器或鎖存器實(shí)現(xiàn)I/O接口擴(kuò)展通常選用74系列的74LS244、74LS373、74LS377、74LS273等常用芯片實(shí)現(xiàn)I/O擴(kuò)展。2、利用可編程并行接口芯片擴(kuò)展如用可編程芯片8155、8255等，利用程序?qū)π酒M(jìn)行設(shè)置，軟硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)對I/O接口的擴(kuò)展。。3、利用單片機(jī)串口擴(kuò)展利用MCS-51單片機(jī)串行口同步移位存放器工作方式進(jìn)行I/O接口擴(kuò)展。1．用三態(tài)門擴(kuò)展8位并行輸入口74LS244是8位三態(tài)門，當(dāng)/1G、/2G均為低電平時，允許輸入數(shù)據(jù)；否那么，為高阻態(tài)。74LS244各引腳定義如下：1A1～1A4：第1組4條輸入線1Y1～1Y4：第1組4條輸出線2A1～2A4：第2組4條輸入線2Y1～2Y4：第2組4條輸出線1G：第1組三態(tài)門使能端，低電平有效2G：第2組三態(tài)門使能端，低電平有效VCC：工作電源，接+5V電壓GND：接地

8.3.1簡單并行I/O的擴(kuò)展輸入設(shè)備IN7IN6IN5IN4IN3IN2IN1IN08031P2.7P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.074LS244

1Y11A11Y21A21Y31A31Y41A42Y12A12Y22A22Y32A32Y42A4〔1〕擴(kuò)展輸入口

74LS373是帶鎖存和緩沖功能的芯片。2．用鎖存器擴(kuò)展8位并行輸入/輸出口輸入設(shè)備STBIN7IN6IN5IN4IN3IN2IN1IN08031P2.7P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.074LS373GOEQ7D7Q6D6Q5D5Q4D4Q3D3Q2D2Q1D1Q0D0〔2〕擴(kuò)展輸出口74LS377是帶有輸出允許端的8D鎖存器。

8031P2.6P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0/WR74LS377/GD7Q7D6Q6D5Q5D4Q4D3Q3D2Q2D1Q1D0Q0/CLK

輸出設(shè)備D7D6D5D4D3D2D1D0〔2〕擴(kuò)展輸入、輸出口8255A芯片是通用可編程并行接口電路，廣泛應(yīng)用于單片機(jī)擴(kuò)展并行I/O口。40條引腳，DIP封裝。3個8位并行I/O接口：

PA、PB、PC2組控制：

A組：PA和PC0～3B組：PB和PC4～78.3.2并行I/O接口芯片8255A8255A的引腳功能1.數(shù)據(jù)線D0～7：傳送計算機(jī)與8255之間的數(shù)據(jù)、控制字和狀態(tài)字。PA0～7PB0～7PC0～7：傳送8255與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)和聯(lián)絡(luò)信息，PC0～7可用作數(shù)據(jù)線或聯(lián)絡(luò)線。2.地址線CS：片選線A1、A0：口選線，尋址PA、PB、PC數(shù)據(jù)口和控制口。3.讀寫控制線RD、WR控制計算機(jī)與8255之間的信息傳送和流向。4.復(fù)位線RESET高電平復(fù)位，使內(nèi)部存放器全部清零。8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖8255A的3種工作方式方式0〔根本I/O方式〕：A口、B口、C口均為數(shù)據(jù)I/O。輸出鎖存，輸入三態(tài)，不用聯(lián)絡(luò)信號。適用于無條件或查詢方式的數(shù)據(jù)傳送。方式1〔選通I/O方式〕：A口和B口用于數(shù)據(jù)I/O，輸入/輸出均鎖存，C口用于傳送聯(lián)絡(luò)信號，讀C口可了解外設(shè)當(dāng)前狀態(tài)。適用于查詢或中斷方式的數(shù)據(jù)I/O。方式2〔雙向數(shù)據(jù)傳送方式〕：A口為數(shù)據(jù)I/O，B口只能為方式0，C口用作A口雙向傳送的聯(lián)絡(luò)信號線。適用于查詢或中斷方式的數(shù)據(jù)I/O。1、8155的功能部件8155256字節(jié)RAM三個可編程并行口PA口，8位PB口，8位PC口，6位14位二進(jìn)制減法計數(shù)器6.3.3RAM及并行I/O接口芯片8155256B靜態(tài)RAM

A

定時器B

C

A口PA0~PA7B口PB0~PB7PC0~PC5C口IO/MAD0~AD7CEALERDWRRESET定時器輸入定時器輸出接單片機(jī)接外設(shè)接外設(shè)接外設(shè)2、8155的內(nèi)部結(jié)構(gòu)AD0-AD7三態(tài)地址/數(shù)據(jù)線IO/M端口/存儲器選擇RD讀ALE地址鎖存允許寫WR選片CE定時器輸入TIMERIN定時器輸出TIMEROUTPA0-PA7A口端口線PB0-PB7B口端口線PC0-PC5C口端口線3、8155的引腳功能PC3PC4

PC5

IO/MCERDWRALEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7VssVccPC2PC1PC0PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA08155TIMERINRESETTIMEROUTCEI/O口地址----當(dāng)IO/M為高電平時〔1〕8155的RAM和I/O口地址RAM地址----當(dāng)IO/M為低電平時此時AD0-AD7上得到的地址值是指8155的某一RAM單元的地址，地址范圍是

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