C51单片机技术教程第5章 C51单片机的系统扩展
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单片机系统的扩展技术
INC R0
INC DPTR
; 修改数据指针
DJNZ R7, AG
END
4.2.3 MCS-51对外部存储器的扩展
下 图 所 示 的 8031 扩 展 系 统 中 ， 外 扩 了 16KB 程 序 存 储 器 （ 使 用 两 片 2764芯片）和8KB数据存储器（使用一片6264芯片）。采用全地址译码方 式，用于控制2―4译码器的工作，参加译码，且无悬空地址线，无地址重 叠现象。1# 2764, 2# 2764, 3# 6264的地址范围分别为：0000H～1FFFH, 2000H～3FFFH, 4000～5FFFH。
4.2 存储器的扩展
存储器是计算机系统中的记忆装置，用来存放要运行的程序和程序 运行所需要的数据。单片机系统扩展的存储器通常使用半导体存储器， 根据用途可以分为程序存储器（一般用ROM）和数据存储器（一般用 RAM）两种类型。
MCS-51单片机对外部存储器的扩展应考虑的问题：
（1）选择合适类型的存储器芯片
引脚符号的含义和功能如下：
D7～D0：三态数据总线； A0～Ai：地址输入线，i=12～15。2764的地址线为13位，i=12； 27512的地址线为16位，i=15； CE ：片选信号输入线； OE ：输出允许输入线；
CE
VPP：编程电源输入线； PGM ：编程脉冲输入线； VCC：电源； GND：接地； NC：空引脚。
8051扩展2764的电路连接方法：
数据线：P0口接EPROM的D0~D7 ；
地址线： 2764容量为8KB，213=8KB，需要A0～A12共13根地址线。P0口
经地址锁存器后接EPROM的A0~A7 ； 为了与片内存储器的空间地址衔 接，～接EPROM的A8~A11 ， 经非门后与A12连接。
最新单片机应用技术第五章MCS51系统扩展技术PPT课件
则: 6116地址范围是B800H ~ BFFFH。
同理， P27 P25 P24 P23假定全为0
则: 6116地址范围是 0000H ~ 07FFH；
再设P27选中6116 （设P26 P25 P24 P23全为1）
则：地址范围是7800H ~ 7FFFH
可见：存储器芯片在系统中地址分布由两个因素决定：
3、应用
例、利用单片机及DAC 0832产生阶梯波， DAC 0832采用单缓冲方式，定时1ms， 增幅10，10ms一循环。
v
1ms
0
t
解：
START： MOV A，#00H
MOV DPTR，#7FFFH ；转换器地址
MOV R1，#0AH
；10个台阶（10ms）
LOOP： MOVX @DPTR，A
74LS373锁存地址。
A10 ~ A8 A7 ~ A0
D7 ~ D0 CB
3、控制线的连接 对存储器来讲控制线无非是：芯片的选通控制、读写控制。 单片机与外部器件数据交换要遵循两个重要原则： 一是，地址唯一性，一个单元一个地址。
二是，同一时刻，CPU只能访问一个地址，即只能与一 个单元交换数据。
× × × × × A10A9A8A7······A0 6116
25 = 32
2KB
上式中：“×”表示0或1。
即单片机地址空间中包含有32个2KB。某片6116占据的是哪 2KB不能确定——地址浮动。
只有限定A15······A11的取值才能确定6116在系统中的 地址范围。如，P2.6 = 0 ，选中6116的/CS线。设P2.7 P2.5 P2.4 P2.3假定全为1
三、8155的工作方式与基本操作 有三种基本操作： 1、作单片机片外256B数据存储器 IO//M=0，与其它数据存储器统一编址。用MOVX访问。 2、作扩展I / O口使用
同理， P27 P25 P24 P23假定全为0
则: 6116地址范围是 0000H ~ 07FFH；
再设P27选中6116 （设P26 P25 P24 P23全为1）
则：地址范围是7800H ~ 7FFFH
可见：存储器芯片在系统中地址分布由两个因素决定：
3、应用
例、利用单片机及DAC 0832产生阶梯波， DAC 0832采用单缓冲方式，定时1ms， 增幅10，10ms一循环。
v
1ms
0
t
解：
START： MOV A，#00H
MOV DPTR，#7FFFH ；转换器地址
MOV R1，#0AH
；10个台阶（10ms）
LOOP： MOVX @DPTR，A
74LS373锁存地址。
A10 ~ A8 A7 ~ A0
D7 ~ D0 CB
3、控制线的连接 对存储器来讲控制线无非是：芯片的选通控制、读写控制。 单片机与外部器件数据交换要遵循两个重要原则： 一是，地址唯一性，一个单元一个地址。
二是，同一时刻，CPU只能访问一个地址，即只能与一 个单元交换数据。
× × × × × A10A9A8A7······A0 6116
25 = 32
2KB
上式中：“×”表示0或1。
即单片机地址空间中包含有32个2KB。某片6116占据的是哪 2KB不能确定——地址浮动。
只有限定A15······A11的取值才能确定6116在系统中的 地址范围。如，P2.6 = 0 ，选中6116的/CS线。设P2.7 P2.5 P2.4 P2.3假定全为1
三、8155的工作方式与基本操作 有三种基本操作： 1、作单片机片外256B数据存储器 IO//M=0，与其它数据存储器统一编址。用MOVX访问。 2、作扩展I / O口使用
《C51单片机技术教程》
《C51单片机技术教程》第一章：C51单片机概述本章主要介绍了C51单片机的基本概念、发展历史以及应用领域。
通过对单片机的定义和分类的讲解，读者能够了解到单片机的特点和功能。
第二章：C51单片机的基本原理本章主要介绍了C51单片机的基本原理，包括单片机的内部结构、寄存器以及时钟系统等。
通过对这些基础知识的学习，读者能够更好地理解和运用C51单片机。
第三章：C51单片机的编程方法本章主要介绍了C51单片机的编程方法，包括汇编语言和C语言的编程技巧。
通过对这些编程方法的学习与实践，读者能够掌握C51单片机的编程技能。
第四章：C51单片机的应用实例本章主要介绍了一些C51单片机的应用实例，包括LED灯控制、数码管显示、蜂鸣器控制等。
通过这些实例的学习与实践，读者能够将所学的知识运用到实际的项目中。
第五章：C51单片机的调试与测试本章主要介绍了C51单片机的调试与测试方法，包括仿真器的使用以及调试工具的选择等。
通过对这些调试与测试方法的学习与实践，读者能够提高项目的开发效率和质量。
第六章：C51单片机的扩展技术本章主要介绍了C51单片机的扩展技术，包括外部中断、定时器、串口通信等。
通过对这些扩展技术的学习与实践，读者能够更好地理解和运用C51单片机。
第七章：C51单片机的进阶应用本章主要介绍了C51单片机的进阶应用，包括数据存储与访问、模拟信号处理、网络通信等。
通过对这些进阶应用的学习与实践，读者能够提高项目的功能和性能。
第八章：C51单片机的应用案例本章主要介绍了一些C51单片机的应用案例，包括智能家居控制系统、智能车、温湿度监测系统等。
通过对这些应用案例的学习与实践，读者能够将所学的知识应用到实际项目中。
总结：《C51单片机技术教程》是一本详细介绍C51单片机的技术教材。
通过对C51单片机的基本原理、编程方法以及应用实例的学习与实践，读者能够掌握C51单片机的基础知识和编程技巧，提高项目的开发效率和质量。
C51单片机课件 5第五章顺序控制系统
5.2 89C51单片机定时器/计数器
2、中断方式参考源程序：
＃include <reg51.h>
sbit P1_0=P1^0; void timer0( ) interrupt 1
{ TH0=0x15;
TL0=0xa0; P1_0=～P1_0; }
void main ( void ) { P1=0xff； TMOD=0X01； TH0=0x15； TL0=0xa0； TR0=1； EA=1； ET0=1； While (1)； }
六、顺序控制系统所涉及的知识点
（1）定时/计数器的概念。 （2）89C51单片机中定时/计数器的应用。 （3）C51定时/计数器中断服务程序的设计与应用。
5.2 89C51单片机定时器/计数器
定时和计数功能最终都是通过计数实现的，若计数的事件源是
周期固定的脉冲，则可以实现定时功能，否则只能实现计数功 能。因此可以将定时和计数功能由一个部件实现。
图5-4 定时器/计数器结构框图
5.2 89C51单片机定时器/计数器
2、计数方式：外部输入信号的下降沿触发计数，计数器 在每个时钟周期或时钟周期的12分频采样外部输入信号， 若一个周期的采样值为1，下一个周期的采样值为0，则 计数器加1，故识别一个从1到0的跳变需2个周期，所以，
单片机对外部输入信号最高的计数速率是时钟频率的
实现定时和计数的方法一般有软件、专用硬件电路和可编程定
时器/计数器三种方法。
采用软件只能定时，且占用CPU时间，降低了CPU的使用效率。
专用硬件电路可实现精确的定时和计数，但参数调节不便。
可编程定时器／计数器，不占用CPU时间，能与CPU并行工作， 实现精确的定时和计数，又可以通过编程设置其工作方式和 其它参数，因此使用方便。
零基础学单片机C语言程序设计 第5章 C51的数据结构
第5章 C51的数据结构
5.1 C51的数组
数组是把若干具有相同数据类型的变量按有序的形式组织 起来的集合。其中，数组中的每个变量称为数组元素。数 组属于聚合数据类型。一个数组可以包含多个数组元素， 这些数组元素可以是基本数据类型，也可以是聚合数据类 型。
在C51语言中，按照数组元素所属的基本数据类型，数组 可分为数值数组、字符数组、指针数组、结构数组等。其 中，指针数组将在指针部分再作介绍，结构数组将在结构 部分再作介绍。
1．指向一维数组的指针
2．指向二维数组的指针
3．指向一个由n个元素所组成的数组指针
4．指针和数组的关系
5.2.7 C51的指针数组
指针数组是同一数据类型的指针作为元素构成的数组。指 针数组中的每个数组元素都必须是指针变量。指针数组的 定义格式如下：
类型标识符 *数组名[常量表达式]; 其中，类型标识符是指针数组的类型，“[]”内的常量表
2．指针变量赋值
在C51语言中，变量的首地址是由编译系统自动分配，因此 用户不知道变量在内存中的具体地址。为了获得变量的地 址，C51语言中提供了地址运算符“&”，可以获取变量的 首地址。
&变量名
5.2.3 取址运算符和取值运算符
通过指针变量来访问其所指向的变量，需要首先定义该指
针变量。在程序中使用指针变量时，常有用到与指针变量
定义的一般形式为： 类型说明符 数组名 [常量表达式]，……； 2．数组元素表示 数组元素，即数组中的变量，是组成数组的基本单元。在C51中，数组
元素是变量，其标识方法为数组名后跟一个下标。数组元素通常也称 为下标变量。数组元素表示的一般形式为：
数组名[下标]
5.1.2 一维数组
一维数组是指只有一个下标标号的数组。一维数组是一个 由若干同类型变量组成的集合，引用这些变量时可用同一 数组名。一维数组在存放时占用连续的存储单元，最低地 址对应于数组的第一个元素，最高地址对应于最后一个元 素。
5.1 C51的数组
数组是把若干具有相同数据类型的变量按有序的形式组织 起来的集合。其中，数组中的每个变量称为数组元素。数 组属于聚合数据类型。一个数组可以包含多个数组元素， 这些数组元素可以是基本数据类型，也可以是聚合数据类 型。
在C51语言中，按照数组元素所属的基本数据类型，数组 可分为数值数组、字符数组、指针数组、结构数组等。其 中，指针数组将在指针部分再作介绍，结构数组将在结构 部分再作介绍。
1．指向一维数组的指针
2．指向二维数组的指针
3．指向一个由n个元素所组成的数组指针
4．指针和数组的关系
5.2.7 C51的指针数组
指针数组是同一数据类型的指针作为元素构成的数组。指 针数组中的每个数组元素都必须是指针变量。指针数组的 定义格式如下：
类型标识符 *数组名[常量表达式]; 其中，类型标识符是指针数组的类型，“[]”内的常量表
2．指针变量赋值
在C51语言中，变量的首地址是由编译系统自动分配，因此 用户不知道变量在内存中的具体地址。为了获得变量的地 址，C51语言中提供了地址运算符“&”，可以获取变量的 首地址。
&变量名
5.2.3 取址运算符和取值运算符
通过指针变量来访问其所指向的变量，需要首先定义该指
针变量。在程序中使用指针变量时，常有用到与指针变量
定义的一般形式为： 类型说明符 数组名 [常量表达式]，……； 2．数组元素表示 数组元素，即数组中的变量，是组成数组的基本单元。在C51中，数组
元素是变量，其标识方法为数组名后跟一个下标。数组元素通常也称 为下标变量。数组元素表示的一般形式为：
数组名[下标]
5.1.2 一维数组
一维数组是指只有一个下标标号的数组。一维数组是一个 由若干同类型变量组成的集合，引用这些变量时可用同一 数组名。一维数组在存放时占用连续的存储单元，最低地 址对应于数组的第一个元素，最高地址对应于最后一个元 素。
单片机原理与实验指导 第5章 C51设计基础.ppt
*px =0x66; //给内部90h写入0x66
5.3.3 C51的运算符与表达式
（见教材130页）
一、赋值运算符 (一)赋值运算与表达式 变量 = 表达式 ； （二）赋值的类型转换规则
当“＝”两侧的类型不一致时，系统自动将 右边表达式的值转换成左侧变量的类型，再 赋给该变量。（符合标准的C）
二、c51的算数运算 （1）基本的算数运算符
sfr AUXR = 0x8e;
二、sfr16定义方法 sfr16 特殊功能寄存器名 = 地址常数 ；
如， 对于8052单片机的定时器T2，可采用如下的方法来定义。 sfr16 T2 = 0xCC； /* 定义timer2， 其地址为T2L=0xCC，T2H=0xCD */
三、sbit 定义方法 （1）sbit 位变量名 = 位地址 ； 如：
【在变量前加类型说明】 (1) 类型说明符
DATA 寻址片内低128字节,速度最快(MOV ); BDATA 寻址片内20H-2FH的单元(bit 位); IDATA 间接寻址片内256字节(MOV @Ri ); PDATA 页寻址外部RAM(MOVX @Ri ); XDATA 寻址外部64KRAM ( MOVX @DPTR ); CODE 寻址代码 (程序)区(MOVC @A+DPTR);
(见教材128页）
一、sfr 定义方法 sfr 特殊功能寄存器名 = 地址常数 ；
例如， sfr P0 = 0x80；//定义了I/O口P0，其地址为80H sfr P1 = 0x90；//定义了I/O口P1，其地址为90H
（可参考Keil C51 中的reg51.h 各个定义）
如：含头文件
#include<reg51.h>或 #include<reg52.h>
5.3.3 C51的运算符与表达式
（见教材130页）
一、赋值运算符 (一)赋值运算与表达式 变量 = 表达式 ； （二）赋值的类型转换规则
当“＝”两侧的类型不一致时，系统自动将 右边表达式的值转换成左侧变量的类型，再 赋给该变量。（符合标准的C）
二、c51的算数运算 （1）基本的算数运算符
sfr AUXR = 0x8e;
二、sfr16定义方法 sfr16 特殊功能寄存器名 = 地址常数 ；
如， 对于8052单片机的定时器T2，可采用如下的方法来定义。 sfr16 T2 = 0xCC； /* 定义timer2， 其地址为T2L=0xCC，T2H=0xCD */
三、sbit 定义方法 （1）sbit 位变量名 = 位地址 ； 如：
【在变量前加类型说明】 (1) 类型说明符
DATA 寻址片内低128字节,速度最快(MOV ); BDATA 寻址片内20H-2FH的单元(bit 位); IDATA 间接寻址片内256字节(MOV @Ri ); PDATA 页寻址外部RAM(MOVX @Ri ); XDATA 寻址外部64KRAM ( MOVX @DPTR ); CODE 寻址代码 (程序)区(MOVC @A+DPTR);
(见教材128页）
一、sfr 定义方法 sfr 特殊功能寄存器名 = 地址常数 ；
例如， sfr P0 = 0x80；//定义了I/O口P0，其地址为80H sfr P1 = 0x90；//定义了I/O口P1，其地址为90H
（可参考Keil C51 中的reg51.h 各个定义）
如：含头文件
#include<reg51.h>或 #include<reg52.h>
《单片机的系统扩展》课件
性能提升
通过扩展存储模块，如外部闪存和RAM，提升系统的处理能力和存储容量。
常用的系统扩展模块
有许多常见的扩展模块可用于单片机系统，以满足不同的需求。
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
传感器模块
如温湿度传感器、光照传感器和加速度传感器，用于采集环境数据。
2
通信模块
如蓝牙模块、WiFi模块和无线电模块，用于与其他设备进行通信。
3
存储模块
如闪存模块和SD卡模块，用于扩展系统的存储容量。
系统扩展的实验案例
以下是几个关于单片机系统扩展的实验案例，旨在帮助学习者更好地理解和应用所学知识。
LED点阵显示实验
使用LED点阵模块和单片机搭建一 个简单的显示系统。
电机驱动实验
通过添加电机驱动模块，控制电机 的转动。
温湿度传感实验
使用温湿度传感器模块测量环境温 度和湿度。
用于与外部设备进行通信，如传感器、继电器和显示器。
3 编程环境
使用编程语言，如C语言，对单片机进行程序设计。
系统扩展的需求和意义
扩展单片机系统可以实现更多功能和应用，提高系统的灵活性和可扩展性。
功能增强
通过添加外围模块，如蓝牙通信模块和WiFi模块，增强系统的功能。
接口扩展
使用扩展模块，如ADC模块和LCD显示模块，扩展系统的输入输出接口。
《单片机的系统扩展》 PPT课件
本课件将介绍单片机系统的概述，揭示系统扩展的需求和意义，以及常用的 系统扩展模块和实验案例。
单片机系统概述
单片机是一种集成了处理器、内存和输入输出功能的微型计算机。它通过编程来控制外部设备， 实现各种应用。
1 核心芯片
通常由控制单元、运算单元和存储单元组成。
通过扩展存储模块，如外部闪存和RAM，提升系统的处理能力和存储容量。
常用的系统扩展模块
有许多常见的扩展模块可用于单片机系统，以满足不同的需求。
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
传感器模块
如温湿度传感器、光照传感器和加速度传感器，用于采集环境数据。
2
通信模块
如蓝牙模块、WiFi模块和无线电模块，用于与其他设备进行通信。
3
存储模块
如闪存模块和SD卡模块，用于扩展系统的存储容量。
系统扩展的实验案例
以下是几个关于单片机系统扩展的实验案例，旨在帮助学习者更好地理解和应用所学知识。
LED点阵显示实验
使用LED点阵模块和单片机搭建一 个简单的显示系统。
电机驱动实验
通过添加电机驱动模块，控制电机 的转动。
温湿度传感实验
使用温湿度传感器模块测量环境温 度和湿度。
用于与外部设备进行通信，如传感器、继电器和显示器。
3 编程环境
使用编程语言，如C语言，对单片机进行程序设计。
系统扩展的需求和意义
扩展单片机系统可以实现更多功能和应用，提高系统的灵活性和可扩展性。
功能增强
通过添加外围模块，如蓝牙通信模块和WiFi模块，增强系统的功能。
接口扩展
使用扩展模块，如ADC模块和LCD显示模块，扩展系统的输入输出接口。
《单片机的系统扩展》 PPT课件
本课件将介绍单片机系统的概述，揭示系统扩展的需求和意义，以及常用的 系统扩展模块和实验案例。
单片机系统概述
单片机是一种集成了处理器、内存和输入输出功能的微型计算机。它通过编程来控制外部设备， 实现各种应用。
1 核心芯片
通常由控制单元、运算单元和存储单元组成。
单片机的C51语言
C51变量定义的四个要素:
【存储种类】 数据类型 【存储类型】 变量名
存储地址（标准C） 存储空间 (C51特有) 数据格式 (C51扩充) 作用范围（标准C）
* 方括号项——可以缺省
存储种类
【存储种类】 数据类型 【存储类型】 变量名
① 自动变量（auto）——在函数内部定义的变量，退出函 数后，分配给该变量的存储单元即自行消失（局部变量）。
因为Cx51使用默认的寄存器组来传递参数，1 个工作寄存器组就是8个单元字节。你至少失去了8 个字节。另外要定义足够大的堆栈空间。当你的内 部堆栈溢出的时候，你的程序会莫名其妙地复位， 实际原因是8051系列微处理器没有硬件报错机制， 堆栈溢出只能以这种方式表示出来。
（2）bdata区
可以在data区的位寻址区定义变量，这个变量 的每个位就可进行位寻址。
序号 特殊功能寄存器名称
符号 字节地址
位地址
3）sbit bit_name = sfr字节地址 ^ 位位置; 将SFR字节地址的相对位地址定义为位变量名。 例如: sbit CY = 0xD0^7;
序号 特殊功能寄存器名称
符号 字节地址
位地址
C51编译器在头文件“reg51.h”中定义了全部sfr/sfr16和sbit变量。
这对状态寄存器来说是十分有用的，因为它需 要单独地使用变量的每一位。
不一定要用位变量名来引用位变量，下面是一 些在bdata段中声明变量和使用位变量的例子：
unsigned char bdata status_byte; unsigned int bdata status_word; unsigned long bdata status_dword; sbit stat_flag=status_byte^4;
单片机原理及C51应用设计-理论篇-第5章
图5-3 P2口的1位结构图
5.4 P3口的工作原理
P3口是一个多功能口，它除了可以作为I/O口外，还具有第二功能。
图5-4 P3口的1位结构图
例5-1：利用8个拨动开关，把8位数据送到P2口，程序读 入，然后送到P1口显示，如图5-5所示。
【C程序】： #include<reg52.h> #include<intrins.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define key p2 #define led p11) { led=key; }
return 0; }
第5章 片内并行I/O接口
51系列单片机有4组I/O端口：P0、P1、P2 和P3口，每组端口都是8位准双向口，共占 32根引脚。
5.1 P0口的工作原理
P0口是一个三态双向口，可作为地址/数据分 时复用口，也可作为通用I/O接口。
图5-1 P0口的1位结构图
5.1.1 P0口作为地址/数据总线 一是以P0口引脚输出地址或数据信息。 二是由P0口输入数据，此时输入的数据是从引脚通过输入缓 冲器2进入内部总线。 当P0口做地址/数据总线复用后，就不能再做通用I/O口使用了。 5.1.2 P0口做通用I/O口使用 当P0口做I/O端口使用时，CPU内部发出控制电平“0”信号 封锁与门，使输出上拉场效管T1截止，同时多路开关把输出 锁存器Q端与输出场效应管T2的栅极接通。
5.2 P1口的工作原理 P1端口是一个准双向口，结构最简单，用途也单一，仅作为 数据输入/输出端口使用。
图5-2 P1口的1位结构图
5.3 P2口的工作原理 P2口也是准双向口，有8条端口线，命名为P2.7～P2.0， 它具有通用I/O接口或高8位地址总线输出两种功能，所以 其输出驱动结构多了一个数字多路开关MUX和反相器。
新概念51单片机C语言--07 MCS-51 单片机的系统扩展概要
… P2.0
… 0 0 0 0 0 … 0 0 0 0 0 A8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
P0.7………………… P0.0
A7 0 0 0 0 0 A6 0 0 0 0 0 A5 0 0 0 0 0 A4 0 0 0 0 0 A3 0 0 0 0 0 A2 0 0 0 0 1 A1 0 0 1 1 0
A8 A9 A10 A11 A12
6264
OE CE WE
一个机器周期 ALE PSEN RD P2 地址A8~A15
P0
数据D0~D7入
A0~A7
三态
图4.4 读外部数据RAM时序图
.存储器地址分析----究竟单片机输出什么地址值时，可以 指向存储器中的某一单元。
8031 P2.7… P2.4 (6264 CE A12 A11 0 X X 0 0 X X 0 0 X X 0 0 X X 0 0 X X 0 . . . 0 X X 1
1
Q0 D0 . . . 244 . Q7 D7 G
图7-10 并行口的简单扩展
7.2.2 可编程并行接口芯片8155的扩展
一、8155的结构及引脚 8155的结构
256字节RAM
8155 三个可编程并行口
PA口，8位 PB口，8位
PC口，6位 14位二进制减法计数器
8155芯片的内部结构
IO/ M
ALE
RD
图7-9 扩展电路
数据总线的连接： P0.0~P0.7（数据总线）---------------------D0~D7 地址总线的连接： 经过373 8031 P0.0~P0.7（地址总线低8位）--------------- A0~A7 6264 P2.0~P2.4（地址总线高8位中的5位）------- A8~A12 控制总线的连接： RD（读外部数据） ------------------------- OE WR（写外部数据）------------------------- WE ALE（地址锁存允许）--------------接373的使能端 G
电子教案与课件：《单片微机原理及应用基础教程》 第5章 单片机系统扩展的原理及方法
以下介绍常用的总线驱动器芯片74LS244与 74LS245。
Micro Control System 51 Series
机械电子工程系
主讲：陈慧
8
2. 总线驱动器74LS244及74LS245
双向三态数据缓冲器。 含16个三态驱动器， 分两组，每方向8个
驱动方向控制端，若
DIR=1，驱动方向左
→右；若DIR=0，驱
该端低电平时三态门打开； 当G=1，输出同输入； 高电平时，输出呈高阻。 当G由1变为0时，输入数据打入锁存器保存。
Micro Control System 51 Series
机械电子工程系
主讲：陈慧
7
5.1.2 常用扩展器件简介
2. 总线驱动器芯片
51单片机的并行总线端口P0~P3的驱动能力很 有限（例如P0用作输出可驱动8个LSTTL负载，其输 出电流约为800μA），因此常常需要进行总线驱动。
机械电子工程系
主讲：陈慧
22
1. EPROM2764主要引脚定义
13位地址线
8位数据线
输出允许 信号端
机械电子工程系
Micro Control System 51 Series 主讲：陈慧
片选端
23
2. 程序存储器与CPU的连接方法
➢ 地址线的连接: 1）字选: 把存储器的地址线与系统地址线对应相连 2）片选线: 线选法或译码法
片选的实现方法
译码法
译码法是系统地址线经过译码器译码后，以其译码输 出作为存储器（或I/O）芯片的片选信号。译码法又分为全 译码和部分译码两种。
➢ 全译码 全译码方式下，每一个片选信号的地址均是唯一的。
➢ 部分译码 部分译码方式下，每一个片选信号的地址不唯一。但
Micro Control System 51 Series
机械电子工程系
主讲：陈慧
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2. 总线驱动器74LS244及74LS245
双向三态数据缓冲器。 含16个三态驱动器， 分两组，每方向8个
驱动方向控制端，若
DIR=1，驱动方向左
→右；若DIR=0，驱
该端低电平时三态门打开； 当G=1，输出同输入； 高电平时，输出呈高阻。 当G由1变为0时，输入数据打入锁存器保存。
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机械电子工程系
主讲：陈慧
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5.1.2 常用扩展器件简介
2. 总线驱动器芯片
51单片机的并行总线端口P0~P3的驱动能力很 有限（例如P0用作输出可驱动8个LSTTL负载，其输 出电流约为800μA），因此常常需要进行总线驱动。
机械电子工程系
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1. EPROM2764主要引脚定义
13位地址线
8位数据线
输出允许 信号端
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片选端
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2. 程序存储器与CPU的连接方法
➢ 地址线的连接: 1）字选: 把存储器的地址线与系统地址线对应相连 2）片选线: 线选法或译码法
片选的实现方法
译码法
译码法是系统地址线经过译码器译码后，以其译码输 出作为存储器（或I/O）芯片的片选信号。译码法又分为全 译码和部分译码两种。
➢ 全译码 全译码方式下，每一个片选信号的地址均是唯一的。
➢ 部分译码 部分译码方式下，每一个片选信号的地址不唯一。但
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（3）单片机的串行扩展技术
串行扩展是通过串行接口实现的，这 样可以减少芯片的封装引脚，降低成本， 简化系统结构，增加系统扩展的灵活性。
5.1.3 C51单片机存储器扩展 与编址技术
1．存储器扩展概述
存储器扩展是单片机系统扩展的主要 内容，由于扩展是在单片机芯片之外进行 的，因此通常把扩展的程序存储器（ROM） 称为外部ROM，把扩展的数据存储器 （RAM）称为外部RAM。
2．多片程序存储器扩展
图5-8 两片程序存储器扩展连接图
5.2.2 扩展（E2PROM）
E2PROM是一种电可擦除可编程的存 储器，最经常使用的并口E2PROM有高压 编程的28C16（2K）、28C17（2K）和 28C64（8K），低压编程的28C16A （2K）、28C17A（2K）和28C64A（8K） 等；最经常使用的串口E2PROM有24C01 （1K）、24C02（2K）、24C04（4K）等， 它们将在5.7节中进行介绍。
5.2.1 扩展EPROM
1．单片程序存储器扩展
图5-6 常用EPROM芯片的引脚图
图5-7 单片程序存储器（ROM）扩展连接
（1）存储器扩展的主要工作是地址 线、数据线和控制信号线的连接。 （2）分析存储器在存储空间中占据 的地址范围，实际上就是根据地址线 连接情况确定其最低地址和最高地址。
该最小系统的特点主要体现在以下几 个方面：
（1）由于P0、P2口需要提供访问存 储器的地址A0～Al5，因此这两个8 位口不能作为一般的I/O口使用； （2）存储器芯片的容量可根据需要 选择；
（3）P0口地址线和数据线是复用的， 它必须用到地址锁存器； （4）由于采用外部程序存储器，应 接地（低电平）。
2．单片机存储器系统
C51单片机的存储器结构和存储空间 分配如图5-3所示。
图5-3 单片机系统的存储器结构和存储空间分配
3．扩展存储器编址技术
（1）扩展存储器编址概述 （2）存储器扩展的编址技术
① 线选法 ② 译码法
图5-4 线选法扩展两片RAM
图5-5 译码法扩展两片RAM
5.2 程序存储器的扩展
5.4.2 8255A的工作方式及数 据I/O操作
1．8255A的工作方式
（1）方式0：基本输入/输出方式 （2）方式1：选通输入/输出方式
（3）方式2：双向数据传送方式
2．数据输入操作
（1） STB（STroBe）：选通脉冲（输 入），低电平有效。 （2）IBF（Input Buffer Full）：输入缓 冲器满信号（输出），高电平有效。 （3）INTR（INTerrupt Request）：中断 请求信号（输出），高电平有效。
第5章 C51单片机的系统扩展
重点与难点
单片机系统扩展的基本概念、单片机 程序存储器扩展、单片机数据存储器扩展、 单片机I/O口扩展。
基本要求
1．掌握单片机系统扩展的基本概念 2．掌握单片机程序存储器的扩展方 法 3．掌握单片机数据存储器的扩展方 法
4．掌握常用扩展芯片8255、8253、 8155、I2C接口芯片24C02、SPI接 口芯片X5045和单片机配置FPGA的 使用方法
5.1.2 系统扩展及结构
1．系统扩展结构
图5-1 单片机系统的扩展结构
2．系统总线及总线构造
（1）系统总线
① 地址总线（Address Bus，简写AB） ② 数据总线（Data Bus，简写DB） ③ 控制总线（Control Bus，简写CB）
（2）总线构造
图5-2 C51单片机扩展总线构造图
5.3 数据存储器的扩展
随机存储器（Random Access Memory）简称为RAM，在单片机系统中 用于存放可随时修改的数据，因此在单片 机领域中也称为数据存储器。
图5-9 静态RAM6116引脚
5.3.1 单片数据存储器扩展
图5-10 单片RAM扩展连接图
5.3.2 扩展
线选法多片数据存储器
图5-15 8255A工作方式控制字格式
2．C口位置位/复位控制字
3．初始化编程
5.4.4 8255A与C51单片机的接
口
图5-16 C51与8255A的连接
5.5 可编程外围定时器8253
数据存储器的扩展
5.4
可编程外围并行接口8255A
5.5
可编程外围定时器8253
5.6
可编程并行接口芯片8155
5.7
I2C接口芯片AT24C01
5.8
SPI接口.1 系统扩展概述
5.1.1 C51单片机的最小系统
1．C51的最小系统
C51是片内具有ROM的单片机，需要 外接晶体振荡器和复位电路就可构成最小 系统。
该最小系统的特点主要体现在以下几 个方面：
（1）P0，Pl，P2，P3口都可作为I/O 口使用； （2）内部程序存储器容量仅为4KB； （3）由于不采用外部程序存储器， 应接高电平。
2．8031的最小系统
由于8031是片内无ROM的单片机， 因此它必须外接程序存储器，并使用地址 锁存器才能构成一台完整的没有扩展的最 小系统。
本章内容
1．系统扩展概述 2．程序存储器的扩展 3．数据存储器的扩展 4．可编程外围并行接口8255 5．可编程外围定时器8253
6．可编程并行接口芯片8155 7．I2C接口芯片AT24C01 8．SPI接口芯片X5045 9．单片机配置FPGA
5.1
系统扩展概述
5.2
程序存储器的扩展
5.3
图5-11 线选法4片RAM扩展连接图
5.3.3 扩展
译码法多片数据存储器
图5-12 译码法扩展时的译码电路
5.4 可编程外围并行接口8255A 5.4.1 8255A的引脚功能和逻 辑结构
图5-13 8255A引脚图
图5-14 8255A内部逻辑结构图
1．口电路 2．总线接口电路 3．控制逻辑电路
3．输出操作
（1） ACK（ACKnowledge）：外设响应 信号（输入），低电平有效。 （2） OBF（Output Buffer Full）：输出 缓冲器满信号（输出），低电平有效。 （3）INTR：中断请求信号（输出），高 电平有效。
5.4.3 8255A控制字及初始化
1．工作方式控制字