系统扩展的内容与方法

第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展 图4.9 地址译码关系图
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
4.1 系统扩展概述 4.2 常用扩展器件简介 4.3 存储器的扩展 4.4 I/O扩展
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展
4.1 系统扩展概述
4.1.1 最小应用系统
图4.1 MCS–51单片机最小化系统 (a) 8051/8751最小系统结构图；(b) 8031最小系统结构图
存储器芯片的数据线：数据线的数目由芯片的字长决定。1 位字长的芯片数据线有一根；4位字长的芯片数据线有4根；8位 字长的芯片数据线有8根；存储器芯片的数据线与单片机的数据 总线(P0.0~P0.7)按由低位到高位的顺序顺次相接。
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存储器芯片的地址线：地址线的数目由芯片的容量决定。容 量(Q)与地址线数目(N)满足关系式：Q=2N。存储器芯片的地址线 与单片机的地址总线(A0~A15)按由低位到高位的顺序顺次相接。 一般来说，存储器芯片的地址线数目总是少于单片机地址总线的 数目，如此相接后，单片机的高位地址线总有剩余。剩余地址线 一般作为译码线，译码输出与存储器芯片的片选信号线相接。存 储器芯片有一根或几根片选信号线。对存储器芯片访问时，片选 信号必须有效，即选中存储器芯片。片选信号线与单片机系统的 译码输出相接后，就决定了存储器芯片的地址范围。因此，单片 机的剩余高位地址线的译码及译码输出与存储器芯片的片选信号 线的连接，是存储器扩展连接的关键问题。
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4.2.3 3-8译码器74LS138
图4.8 74LS138引脚图
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展 表4.2 74LS138的译码逻辑关系
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4.3 存储器的扩展
4.3.1 存储器扩展概述
1．MCS-51单片机的扩展能力
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4.1.2 单片机系统扩展的内容与方法
1．单片机的三总线结构
图4.2 MCS–51单片机的三总线结构形式
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2．系统扩展的内容与方法 (1) 系统的扩展一般有以下几方面的内容： ① 外部程序存储器的扩展。 ② 外部数据存储器的扩展。 ③ 输入/输出接口的扩展。 ④ 管理功能器件的扩展(如定时器/计数器、键盘/显示器、中 断优先级编码器等)。http://www.gangban-cn.com
表4.1 常用的扩展器件
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展 表4.1 常用的扩展器件
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4.2.1 8D锁存器74LS373
图4.3 74LS373结构示意图
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展 图4.4 74LS373用作地址锁存器
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4.2.2 74LS244和74LS245芯片
图4.5 74LS244内部逻辑与引脚图
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展 图4.6 74LS245内部逻辑与引脚图
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图4.7 总线驱动器的连接图 (a) P2外接74LS244； (b) P0外接74LS245
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2．扩展的一般方法
存储器除按读写特性不同区分为程序存储器和数据存储器外， 每种存储器还有不同的种类。程序存储器又可分为掩膜ROM、 可编程ROM(PROM)、可擦除ROM(EPROM或EEPROM)；数据 存储器又可分为静态RAM和动态RAM。因此，存储器芯片有多 种。即使是同一种类的存储器芯片，容量的不同，其引脚数目 也不同。尽管如此，存储器芯片与单片机扩展连接具有共同的 规律。不论何种存储器芯片，其引脚都呈三总线结构，与单片 机连接都是三总线对接。另外，电源线应接对应的电源线上。
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(2) 系统扩展的基本方法：一般来讲，所有与计算机扩展连 接芯片的外部引脚线都可以归属为三总线结构。扩展连接的一 般方法实际上是三总线对接。要保证单片机和扩展芯片协调一 致地工作，即要共同满足其工作时序。
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4.2 常用扩展器件简介
根据MCS-51单片机总线宽度(16位)，在片外可扩展的存储器最 大容量为64 KB，地址为0000H~FFFFH。
因为MCS-51单片机对片外程序存储器和数据存储器的操作使 用不同的指令和控制信号，所以允许两者的地址空间重叠，故片外 可扩展的程序存储器与数据存储器分别为64 KB。
为了配置外围设备而需要扩展的I/O口与片外数据存储器统一编 址，即占据相同的地址空间。因此，片外数据存储器连同I/O口一起 总的扩展容量是64 KB。http://www.gangban-cn.com
第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展 存储器芯片的控制线：对于程序存储器，一般来说，具有 读操作控制线(OE)，它与单片机的PSEN信号线相连。除此之外， 对于EPROM芯片还有编程脉冲输入线(PRG)、编程状态线 (READY/BUSY)。PRG应与单片机在编程方式下的编程脉冲输 出线相接；READY/BUSY在单片机查询输入/输出方式下，与一 根I/O口线相接；在单片机中断工作方式下，与一个外部中断信 号输入线相接。
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(1) 部分译码：所谓部分译码就是存储器芯片的地址线与单 片机系统的地址线顺次相接后，剩余的高位地址线仅用一部分 参加译码。参加译码的地址线对于选中某一存储器芯片有一个 确定的状态，而与不参加译码的地址线无关。也可以说，只要 参加译码的地址线处于对某一存储器芯片的选中状态，不参加 译码的地址线的任意状态都可以选中该芯片。正因如此，部分 译码使存储器芯片的地址空间有重叠，造成系统存储器空间的 浪费。http://www.gangban-cn.com