单片机系统的扩展.ppt

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1、1第九章第九章 单片机系统的扩展单片机系统的扩展2图图9-1 89C51最小应用系统最小应用系统3MCS-51MCS-51系列典型产品资源配置系列典型产品资源配置系列典型芯片I/O口定时/计数器中断源串行通信口片内RAM片内ROM51系列80C314x8位2x16位51128字节无80C514x8位2x16位51128字节4kB掩膜ROM87C514x8位2x16位51128字节4kB EPROM89C514x8位2x16位51128字节4kB Flash52系列80C324x8位3x16位61256字节无80C524x8位3x16位61256字节8kB掩膜ROM87C524x8位3x16位6

2、1256字节8kB EPROM89C524x8位3x16位61256字节8kB Flash4图图9-2 89C51单片机三总线扩展方法单片机三总线扩展方法（非总线型的单片机不能采用）（非总线型的单片机不能采用）5图图9-3 89C51单片机扩展框图单片机扩展框图6图图9-4 P0口地址和数据复用图口地址和数据复用图ALEP0P2A0-A7DATA OUTA0-A7A8-A15A8-A157单片机单片机P0口地址和数据分离电路口地址和数据分离电路8单片机扩展能力单片机扩展能力 受地址信号限制，受地址信号限制，64K空间。空间。 程序空间和数据空间独立。程序空间和数据空间独立。 其它功能共用数据空

3、间其它功能共用数据空间（操作方法与数据存储器相同）（操作方法与数据存储器相同）。控制信号产生方法控制信号产生方法 在指令控制下，在指令控制下，自动产生自动产生，不用，不用BIT操作。如操作。如ALE、/RD、/WR和和/PSEN等。等。99.1 数据存储器数据存储器RAM扩展方法扩展方法 常用的数据存储器常用的数据存储器SRAM芯片有芯片有61166264和和62256等。等。10D0D7： 三态数据线三态数据线CE ： 片选线片选线OE ： 读出选通线读出选通线WE ： 写允许信号输入线写允许信号输入线VCC： 电源线，接电源线，接+5VGND: : 电源地电源地A0Ai： 地址输入线，地址

4、输入线， i=10（6116），）， i=12（6264） i=13（62128），）， i=14（62256）11数据存储器扩展电路数据存储器扩展电路OE6264A7:A0A8-A12D0D774LS573OEGALE89C51D7:D0Q7:Q0RDEAP2.0-P2.4P0CS+5VWEWRP2.7CE12存储器片选信号的连接存储器片选信号的连接 线选法：地址信号直接连接片选。地址不连续。线选法：地址信号直接连接片选。地址不连续。 译码法：地址组合译码后连接片选。增加芯片。译码法：地址组合译码后连接片选。增加芯片。 编址：地址的确定编址：地址的确定。时序配合时序配合 存储器的时序和单片机

5、提供的时序必须一致（见存储器的时序和单片机提供的时序必须一致（见教材教材P217的时序图）。的时序图）。13P2.7P2.7P2.5P2.5P2.6P2.6P0P0口口/CE/CE/CE/CE/CE/CEP2.2-2.0P2.2-2.0RAM RAM （2K2K） A10 A9 A8A10 A9 A8P2.5P2.5 做做 RAM RAM 片选线片选线 （C000HC000HC7FFHC7FFH）P2.2,P2.1,P2.0P2.2,P2.1,P2.0与与P0P0口共同寻址口共同寻址 2K2K字节存储单元字节存储单元地址范围：地址范围： 110X X000 0000 0000110X X000

6、 0000 0000 110X X111 1111 1111 110X X111 1111 1111说明：说明：X X可取可取1 1或或0 0，一般取一般取0 0线选例子：用地址线对外寻址线选例子：用地址线对外寻址 MCS-51MCS-51单片机单片机AD7-0AD7-0D7-0D7-0D7-0D7-0Q7-0Q7-0Q7-0Q7-0锁存器锁存器缓冲器缓冲器14P2.7P2.7P2.5P2.5P2.6P2.6P0P0口口/CE/CE/CE/CE/CE/CEP2.2-2.0P2.2-2.0RAM RAM （2K2K） A10 A9 A8A10 A9 A8P2.7P2.7 做输出锁存器的片选线做输

7、出锁存器的片选线 地址范围：地址范围：011X XXXX XXXX XXXX011X XXXX XXXX XXXXMCS-51MCS-51单片机单片机AD7-0AD7-0D7-0D7-0D7-0D7-0Q7-0Q7-0P2.6P2.6 做输入缓冲器的片选线做输入缓冲器的片选线 地址范围：地址范围：101X XXXX XXXX XXXX101X XXXX XXXX XXXX锁存器锁存器缓冲器缓冲器( (例例: :6000H6000H) )( (例例: :A000HA000H) )15P2.7P2.7P2.5P2.5P2.6P2.6/CE/CE/CE/CE/CE/CE常用译码器件：常用译码器件：

8、74LS13874LS138：3-83-8译码器（译码器（C C高高A A低）低）译码例子：地址线经过译码器后对外寻址译码例子：地址线经过译码器后对外寻址 P0.7-P0.7-P0.0P0.074LS13874LS138Y0Y0A AB BC CG G G2A G2A G2BG2B0#0#8K8K1#1#8K8K2#2#7#7#+5V+5VMCSMCS-51-51Y1Y1Y2Y2Y7Y7/CE/CE74LS13974LS139：双：双2-42-4译码器译码器0000H0000H1FFFH1FFFH2000H2000H3FFFH3FFFH4000H4000HE000HE000H16访问扩展访问扩

9、展数据存储器数据存储器的的方法方法如对如对4000H的地址单元操作，指令是：的地址单元操作，指令是：MOV DPTR, #4000HMOVX A, DPTR;读操作读操作MOVX DPTR, A;写操作写操作操作时，数据、地址和操作时，数据、地址和/RD，/WR控制信号控制信号自动自动产生产生，不需要其它指令。，不需要其它指令。17C51操作扩展操作扩展RAM的例子的例子 #include unsigned char newdata; unsigned char xdata ramdata _at_ 0 x4000; void main( void ) XBYTE0 x4000 = 0 xaa

10、; newdata = XBYTE0 x4000; ramdata = 0 xaa; newdata = ramdata; while(1); 189.2 程序存储器程序存储器flash ROM扩展方法扩展方法 常用常用AT29系列芯片进行扩展。系列芯片进行扩展。三种封装三种封装AT29010A的引脚图的引脚图19程序存储器扩展电路程序存储器扩展电路OE29C010AA7:A0A8-A15CED0D774LS573OEGALE89C51D7:D0Q7:Q0PSENEAP2P0+5VA1620访问访问程序存储器程序存储器的的方法方法（编程不区分是否扩展）（编程不区分是否扩展）如对如对5000H的

11、地址单元操作，指令是：的地址单元操作，指令是：MOV DPTR, #5000HCLR AMOVC A, A+DPTR;只有只有读操作读操作C51的操作方法：的操作方法： #include unsigned char newdata; void main( void ) newdata = CBYTE0 x9000; while(1); 21接口接口：在微型计算机系统中，在微型计算机系统中，CPU 与外部设备之与外部设备之间的联系，需要有特定的间的联系，需要有特定的硬件连接和相应的软件硬件连接和相应的软件控制控制。完成这一任务的软、硬件综合称为接口。完成这一任务的软、硬件综合称为接口。端口：端口

12、：指接口电路中那些完成信息传送，可由程指接口电路中那些完成信息传送，可由程序寻址进行序寻址进行读写的寄存器读写的寄存器。四种数据四种数据传送方式传送方式：无条件、查询、中断、：无条件、查询、中断、DMA可用可用74系列系列芯片和芯片和可编程可编程芯片进行扩展。操作方芯片进行扩展。操作方法与数据存储器相同。法与数据存储器相同。9.3 I/O9.3 I/O端口的扩展方法端口的扩展方法22常用的常用的74系列芯片有：系列芯片有：通常通常输出输出需要锁存，需要锁存，输入输入需要三态缓冲。需要三态缓冲。CLR VCC CLR VCC 1Q 8Q 1Q 8Q 1D 8D 1D 8D 2D 7D 2D 7D

13、 2Q 7Q 2Q 7Q 3Q 6Q 3Q 6Q 3D 6D 3D 6D 4D 5D 4D 5D 4Q 5Q 4Q 5Q GND CLKGND CLKOE VCC OE VCC 1D 1Q 1D 1Q 2D 2Q 2D 2Q 3D 3Q 3D 3Q 4D 4Q 4D 4Q 5D 5Q 5D 5Q 6D 6Q 6D 6Q 7D 7Q 7D 7Q 8D 8Q 8D 8Q GND CPGND CPDIR VCC DIR VCC A1 OE A1 OE A2 B1 A2 B1 A3 B2 A3 B2 A4 B3 A4 B3 A5 B4 A5 B4 A6 B5 A6 B5 A7 B6 A7 B6 A8

14、B7 A8 B7 GND B8GND B874LS27374LS24574LS57423利用利用74LS245扩展扩展输入输入口口原理：地址、数据分离，编址原理：地址、数据分离，编址DIR1A12A23A34A45A56A67A78A89B811B712B613B514B415B316B217B118G19U474LS245-1DIR1A12A23A34A45A56A67A78A89B811B712B613B514B415B316B217B118G19U574LS245-2VCCVCCVCCD0-D716 INPUTA1B2C3G2A4G2B5G16Y77Y69Y510Y411Y312Y213

15、Y114Y015U374LS138OE1D02D13D24D35D46D57D68D79LE11Q712Q613Q514Q415Q316Q217Q118Q019U274HCT573EA/VP31X119X218RESET9INT012INT113T014T115P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728RD17WR16PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U1

16、89C5124简单简单I/OI/O扩展电路扩展电路输出指令：输出指令： MOV DPTR，#0100H;P2.1=0, P2.0=1 MOVX DPTR， A输入指令：输入指令： MOV DPTR，#0200H;P2.1=1, P2.0=0 MOVX A， DPTR注意注意：273273的的CLKCLK在在上升沿上升沿有效，有效，244244的的CECE在在低电平低电平有效。有效。单片机单片机锁存器锁存器74LS273P0.0-P0.7P2.0P2.1RDWRD0 D0 D7D7Q0 Q0 Q7Q7Q0 Q0 Q7Q7D0 D0 D7D7缓冲器缓冲器74LS2441111CLKCLKCE1CE1CE2CE2输出输出输入输入或门或门25其它常用扩展芯片的连接图其它常用扩展芯片的连接图245的的G为为低电平低电平有效，有效，573的的C为为高电平高电平有效。操有效。操作时作时P2.7为低。为低。图图9-19 采用采用74系列逻辑电路扩展输入和输出接口系列逻辑电路扩展输入和输出接口OC1C111D21Q192D32Q183D43Q174D54Q165D65Q156D76Q147D87Q138