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成了地址总线。地址总线也是公用总线中的一种，用于单片机向外部输出地址信号，它是
一种单向的总线。地址总线的根数决定了单片机可以访问的存储单元数量和I/O端口的数
量。有n根线，则可以产生2n个地址编码，访问2n个地址单元。
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控制总线（CB）
这是一组控制信号线，有一些是由单片机送出（去控制其它芯片）的，而有一些则是由其
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一、单片机外部 1、单片机外部扩展资源简介
扩展资源和扩展 4．键盘和显示器
编址技术概述
键盘和显示器提供了用户与单片机应用系统之间的人 机界面，用户通过键盘向单片机系统输入数据或程序，而
通过显示器用户可以了解系统的运行状态。
5．串行通信接口
单片机本身只提供一个串行通信接口，为了单片机系统与PC机、打印机、外设等接口通信，
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二、程序存储器 的扩展
1、程序存储器典型芯片
程序存储器须具有系统掉电后信息不会丢失的特性，因此，EPROM、 EEPROM、Flash芯片都可以作为程序存储器。EPROM是紫外线擦除的 程序存储器，程序修改不太方便，在一些需要系统有在线编程功能， 这时就只能用EEPROM和Flash作为程序存储器。 电擦除可编程只读存储器EEPROM是一种可用电气方法在线擦除和再 编程的只读存储器，它既有RAM可读可改写的特性，又具有非易失性 存储器ROM在掉电后仍能保持所存储数据的优点。因此，EEPROM在单 片机存储器扩展中，可以用作程序存储器，也可以用作数据存储器， 至于具体做什么使用，由硬件电路确定。 EEPROM作为程序存储器使用时，CPU读取EEPROM数据同读取一般 EPROM操作相同；但EEPROM的写入时间较长，必须用软件或硬件来检 测写入周期。
为了防止在电源不稳定或有干扰源时系统出现“程序跑飞”等异常情况，需要使用专用的
电源监控复位芯片，即硬件看门狗，当出现这些情况即发出复位信号，以保证正常工作。
常用的这类芯片有CSI24C161、DS1232、X5045等。
9．硬件日历时钟
由单片机构成的大多数计费、计时系统中，日期和时间是数据库中的一个重要参数为此需
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一、单片机外部 扩展资源和扩展 编址技术概述
2、单片机系统扩展原理
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地址总线(AB)
如果单片机扩展外部的存储器芯片，在一个存储器芯片中有许多的存储单元，要依靠地址
进行区分，在单片机和存储器芯片之间要用一些地址线相连。除存储器之外，其它扩展芯
片也有地址问题，也需要和单片机之间用地址线连接，各个外围芯片共同使用的地址线构
ADC0808/0809、ADC0816／0817、ADC1140、ADC71/76、AD574A、14433等。
7．数控转换D/A
D/A转换接口将计算机的数字量转换为外设使用的模拟量，常用的D/A转换芯片有DAC0832、
DA7520、DAC1208、DAC1230、DAC82等。
8．电源监控和硬件看门狗
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二、程序存储器 的扩展
1、程序存储器典型芯片
常用的EEPROM芯片如表3.5，它们有如下特点：
●
单+5Leabharlann 供电，电可擦除可改写。●使用次数为1万次，信息保存时间为10年。
●
*读出时间为ns级，写入时间为ms级。
●
芯片因角信号与相应的RAM和EEPROM芯片兼容，见表8-1。
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数据总线（DB）
用于外围芯片和单片机之间进行数据传递，比如将外部存储器中的数据送到单片机的内部，
或者将单片机中的数据送到外部的D/A转换器。在51单片机中，数据的传递是用8根线同时
进行的，也就是51单片机的数据总线的宽度是8位，这8根线就被称之为数据总线。数据总
线是双向的，既可以由单片机传到外部芯片，也可以由外部芯片传入单片机。
要在单片机系统中扩展日历时钟芯片。常用的日历时钟接口电路有DS1305、DS12887等。
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一、单片机外部 2、单片机系统扩展原理
扩展资源和扩展 图8.1 是单片机的三总线结构示意图，如图所示，各个外
编址技术概述
围功能芯片通过三组总线与单片机相连。这三组总线分别 是地址总线、数据总线和控制总线。下面一一作介绍。
一、单片机外部 扩展资源和扩展 编址技术概述
1、单片机外部扩展资源简介
单片机外部扩展资源包含有：外部RAM/ROM、键盘、显示、A/D、D/A、I/O扩展、 中断扩展、串行通信、总线驱动、电源监控、看门狗等一些最基本的模块，它 们都是大多数单片机应用系统必不可少的关键部分。下面简单介绍下各扩展模 块。 1．外部程序存储器ROM 外部进行扩展的程序存储器种类主要有EPROM、EEPROM和Flash EEPROM。但是由 于大部分单片机提供了大容量的Flash EEPROM，且价格相当，故一般没有必要 进行扩展。 2．外部数据存储器ROM 一般在有大量数据缓冲需要的单片机应用系统（如语音系统，收费系统等）则 需要扩展外部数据存储器。常用的有静态随机存储器RAM6264、RAM62256和 RAM628128，但随机存储器不具备数据掉电保护特性，许多都采用Flash EEPROM 作为数据存储器。 3．并行I/O口资源扩展 由于I/O资源是比较珍贵的，一般在较为复杂的控制系统(尤其是工业控制系统， 如可编程控制器)中，经常需要扩展I/O口。常用的I/O接口芯片有74HC系列锁存 揪寄存器、8255和8155等。
它芯片送出（由单片机接收以确认这些芯片的工作状态等）的。对于51单片机而言，这一
类线的数量不多。这类线就其某一根而言是单向的，可能是单片机送出的控制信号，也可
能是外部送到单片机的控制信号，但就其总体而言，则是双向的，因为控制总线里面有几
根是送出的，有几根是接收的，所以在图8.1中以双向的方式来表示控制总线。
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二、程序存储器 的扩展
2、EEPROM与单片机的连接
2864是一个8KB EEPROM， 维持电流为60mA，典型 读出时间为200~350ns， 字节编程写入时间为 10~20µs，芯片内有电 压提升电路，编程时不 必增高压，单一+5V供 电。引脚和6264，2764 兼容。 【例8-1】利用2864来 扩展程序存储器。 51单片机扩展2864硬件 电路如图8.3所示。
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二、程序存储器 的扩展
2、EEPROM与单片机的连接
图8.3中地址锁存器可以使用74LS373或74LS573（两者性能一样，只 是后者的引脚排列方便印制板设计）。图中，74LS373为8D锁存器， 其主要特点在于：控制端G为高电平时，输出Q0~Q7复现输入D0~D7的 状态；G为下跳沿时，D0~D7的状态被锁存在Q0~Q7上。当把ALE与G相 连后，ALE的下跳沿正好把P0端口上此时出现的PC寄存器指示的低8 位指令地址A0~A7锁存在74LS373的Q0~Q7，由于P2口有锁存功能， A8~A12高4位地址直接接在P2.0~P2.4口线上，而无虚加接锁存器。 74LS373的 （输出使能）接地，使其始终处于允许输出状态。 和 通过与门接2864 端，无论 还是 有效（变为低电平），均会使 2864的 有效，使得2864中A0~A12指定地址单元中的指令码从2732的 D0~D7输出，被正好处于读入状态的P0端口输入到单片机内执行，因 此该电路中的2864既可作为数据存储器，又可作为程序存储器。由 于只扩展了一片，片选端接地。
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三、数据存储器 的扩展
1、单片机RAM的读写时序
1. 外部数据RAM的读周期时序 图8.4是单片机对片外RAM进行读操作的时序。当执行读外部数据指 令时进入外部数据RAM的读周期。ALE的上升沿，把外部程序存储器 的指令读入后就开始了对片外RAM的读过程。 ALE高电平期间，在P0处于高阻三态后，根据指令间址提供的地址， P2口输出外部RAM的高8位 地址A15~A8 ，P0端口输出 低8位地址A7~A0 ；在ALE下 跳沿，P0输出的低8位地址 被锁存在锁存器中，随后P0 进入高阻三态，RD信号有效 后，被选中的RAM的数据出 现在数据总线上，P0 处于 输入状态，CPU从P0 读入外 部RAM的数据 。
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一、单片机外部 扩展资源和扩展 编址技术概述
2、单片机系统扩展原理
系统的扩展归结为三总线的连接，连线时应遵守下列原则： （1）连接的双方的数据线、地址线、控制线要相互对应地连接，即数据线连数据线，地 址线连地址线，控制线连控制线。要求特别注意的是：程序存储器接PSEN ，数据存储器 接WR 和RD 。 （2）控制线相同的地址线不能相同，地址线相同的控制线不能相同。 （3）片选信号有效的芯片才能被选中工作，当同类芯片仅在只有一片时片选端可接地， 当同类芯片有多片时片选端可通过线译码、部分译码、全译码接地址线（通常是高位地址 线），在单片机系统中一般多采用线选法。
往往需要扩展通用RS-232通信接口，为了实现远距离通信，还要扩展RS-485通信接口。常
用的RS-232接口芯片为MAX232，常用的RS-485接口芯片为MAX485。当需要更多的接口时，
可以通过串行口芯片扩展，常用的串行口芯片有8251、8250、16C554等。
6．模数转换A/D
A/D转换接口将外设输入的模拟量转换为计算机使用的数字量，常用的AD转换芯片有
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三、数据存储器 的扩展
1、单片机RAM的读写时序
2. 外部数据RAM的写周期 当执行写外部数据指令时进入外部数据RAM的写周期，其时序如图 8.5所示。写外部RAM的操作时序与读外部RAM的时序差别在于：其一， WR有效代替RD有效，以表明这是写数据RAM的操作；其二，在P0输出 低8位地址A0~A7后，P0立即处于输出状态，提供要写入外部RAM的数 据供外部RAM取走。 由以上时序分析可见， 访问外部数据RAM的操作 与从外部程序存储器取 指令的过程基本相同， 只是前者有读有写，而 后者只有读而无写；前 者用RD或WR选通，而后 者用PSEN选通；前者一 个机器周期中ALE两次有 效，后者则只有一次有效。 因此，不难得出51单片机和外部RAM的连接方法。
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一、单片机外部 扩展资源和扩展 编址技术概述
3、存储器扩展的编址技术
进行存储器扩展时，可供使用的编址方法有两种，即：线选法和译码法。 1．线选法 所谓线选法，就是直接以系统的地址作为存储芯片的片选信号，为此只需把高位地址线与 存储芯片的片选信号直接连接即可。特点是简单明了，不需增加另外电路。缺点是存储空 间不连续。适用于小规模单片机系统的存储器扩展。 2．译码法 所谓译码法就是使用译码器对系统的高位地址进行译码，以其译码输出作为存储芯片的片 选信号。这是一种最常用的存储器编址方法，能有效地利用空间，特点是存储空间连续， 适用于大容量多芯片存储器扩展。 常用的译码芯片有：74LS139和74LS138等，它们的CMOS型芯片分别是74HC139和74HC138。 74LS139是2－4译码器，即对2个输入信号进行译码，得到4个输出状态。74LS138是3－8译 码器，即对3个输入信号进行译码，得到8个输出状态。
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一、单片机外部 扩展资源和扩展 编址技术概述
2、单片机系统扩展原理
由图8.2可见： （1）由于P０分时传送地址/数据信息，在接口电路中，通常配置地址锁存器，由ALE信号 锁存低8位地址A0~A7，从而分离地址和数据信息。 （2）P2口传送高8位地址A8~A15。 （3）PSEN 为程序存储器的控制信号，当取指令码时或者执行MOVC指令时变为有效。 （4）RD 和WR 为 数据存储器和I/O口的读、写控制信号。当执行MOVX指令时变为有效。
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第8章 C51单片机的系统扩 展
重点内容：
单片机外部扩展资源和扩展编址技术概述 程序存储器的扩展 数据存储器的扩展 并行I/O口扩展 可编程外围定时器/计数器8253 外部中断的扩展 I2C接口芯片AT24CXX SPI接口芯片X5045 本章小结
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