第七章单片机接讲义口技术
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第七章单片机接口技术
7.1 系统扩展概述
单片机的系统扩展是通过单片机外总线进行的。系统 外总线包括地址总线，数据总线和控制总线。图7-1为 单片机系统外总线结构图。
图7-1 单片机系统总线图
地址总线：51单片机的地址总线为16位，分为 高8位地址线和低8位地址线两部分，高8位地址 线由P2口提供，低8位地址线由P0口分时提供。 P2口做地址线时具有输出锁存功能，输出地址 信息能够保留，直到下一次输出新的地址；P0 口是数据和地址分时复用的端口，为保留其输 出的地址信息，需要在外部加地址锁存器锁存 输出的地址信息。
多片扩展时存储器的片选控制端由单片机的高位地址 线决定，可采用线选法或全地址译码法获得。
采用全地址译码法扩展的数据存储器地址是连续的， 而采用线选法进行数据存储器扩展其扩展地址是不 连续的。 图7-7为采用6264构成的8KB的数据存储器扩展电路。
图7-7 数据存储器的扩展
■数据存储器与程序存储器的统一编址 51单片机程序存储器和数据存储器进行统一编址，此 时数据存储器及I/O口和程序存储器共同占用64KB存 储空间。 统一编址的控制电路见图7-8，单片机与存储器的地 址线、数据线和控制线及片选线的联接与独立编址时 相同。
2.EEPROM扩展电路 图7-6 EEPROM程序存储器扩展电路联接图
EEPROM是电写入电擦除存储芯片，应用该种芯片 作为程序存储器的扩展电路与用EPROM扩展电路相 同，图7-6为采用两片EEPROM2864A扩展的16KB 外部程序存储器电路联接图。2864(1)的地址范围为 0000H至1FFFH，2864(2)的地址范围为2000H至 3FFFH，两片加起来一共16KB。
图7-2 程序存储器扩展电路
当扩展的程序存储器芯片为一片时，程序存储器的片 选端应当接地；当扩展的程序存储器多于一片时，程 序存储器的地址线、数据线和输出允许控制线的连接 与扩展单片程序存储器时相同，片选信号线不能接地 而应分别连接到由单片机高位地址线经译码器译码产 生的片选信号上。
当单片机内部无程序存储器，单片机的端应接地；当 单片机的片内片外程序存储器同时使用时，应通过上 拉电阻接高电平。
AT93CXX系列串行EEPROM存储器包括：AT93C46、 AT93C56、AT93C66和AT93Fra Baidu bibliotek86几种，它们的管脚排 列完全相同，只是存储容量不同，它们的存储容量分 别为1Kb、2Kb、4kB和16Kb。
图7-3 访问外部程序存储器的时序图
1.EPROM扩展电路 图7-4 常用EPROM引脚图
典型的EPROM程序存储器扩展电路见图7-5。
图7-5 典型的EPROM程序存储器扩展电路图 在该图中用一片2764EPROM存储器扩展8KB的程序存 储器，2764的片选端接地，输出允许端接单片机的上， 程序存储器的地址范围为：0000H～1FFFH共8KB。
地址锁存器的控制信号由单片机的地址锁存控制信号 ALE提供，由ALE的下降沿控制锁存时刻。
数据总线：51单片机的数据总线为8位，由P0 口提供。当P0口用做数据总线时是双向且输入 三态的通道口，使用时不必外加其他芯片。
控制总线：对51单片机进行系统扩展时，用到的控制 信号主要有地址锁存信号ALE，片外程序存储器读信 号，外部数据存储器和I/O口读写控制信号等。
ROM(只读存储器)
EPROM(电写入、紫外线擦除型存储器)
EEPROM(电写入、电擦除型存储器)
RAM(静态随机型存储器)等。 程序存储器的扩展是通过外部系统总线进行的。在扩 展时程序存储器的地址线A0～An对应的连接到单片 机的地址总线A0～An上；程序存储器的数据线D0～ D7连接到单片机的P0口上；程序存储器的输出允许 控制端连接到单片机的片外程序存储器读控制线上。
图7-10 AT93CXX系列EEPROM存储器外引脚图
管脚描述：
CS（1脚）：片选信号。高电平有效，当其有效时 可对其进行操作低电平时进入等待模式。在连续的 指令之间，ＣＳ信号必须持续至少２５０ｎｓ的低 电平，才能保证芯片正常工作。
SK（2脚）：串行时钟信号，产生串行操作时序。 在SK的上升沿，操作码、地址和数据位进入器件或 从器件输出。在发送序列时，SK最好不停止，以防 止读／写数据的错误。
7.2 存储器扩展
存储器是用来存放程序和数据的。
51单片机的存储器采用哈佛结构，程序存储器和数 据存储器的地址空间是完全独立的，各为64KB， 其控制信号也是相互独立的。
存储器的扩展包括：存储器的地址线与单片机的地 址线间的连接、相应的数据线间的连接以及控制线 的连接等。
■程序存储器扩展 常用的程序存储器芯片有
2864A的片选端接到74LS138译码器的输出端Y0， Y1上，138译码器的输入端连接到单片机的地址线的 高位P2.5、P2.6、P2.7上。
2864(1)的地址范围为0000H至1FFFH，2864(2)的 地址范围为2000H至3FFFH，两片加起来一共16KB。
■数据存储器扩展 数据存储器是用来存放数据的。 数据存储器扩展时其地址线和数据线的联接方法与程 序存储器扩展的联接方法相同，数据存储器的控制信 号线为数据存储器的读写控制WR和RD。
图7-8 程序存储器与数据存储器的统一编址
图7-9 数据存储器与程序存储器统一编址扩展电路
■串行存储器扩展
1． AT93CXX系列串行EEPROM存储器
图7-10为AT93CXX系列 EEPROM存储器外引脚 图。AT93CXX系列 EEPROM存储器是 ATMEL公司生产的电写 入电擦除、串行3线制、 宽电压、8脚封装的非 易失芯片。
DI（3脚）：串行数据输入端，可在SK的同步下输 入开始位、操作码、地址位和数据位。
DO（4脚）：串行数据输出端，在SK同步下读周期 时，用于输出数据；而在地址擦／写周期或芯片擦 ／写周期时，该端用于提供忙／闲信息。
VCC(8脚) ：电源，电压范围2.5V~5.5V。
GND(5脚) ：电源地。 DC（7脚）：存贮器构造配置端。该端接ＶＣＣ或 悬空时，输出为１６位；接ＧＮＤ时，输出为８位。 ＮＣ（6脚）：空脚，不连接。
第七章单片机接口技术
7.1 系统扩展概述
单片机的系统扩展是通过单片机外总线进行的。系统 外总线包括地址总线，数据总线和控制总线。图7-1为 单片机系统外总线结构图。
图7-1 单片机系统总线图
地址总线：51单片机的地址总线为16位，分为 高8位地址线和低8位地址线两部分，高8位地址 线由P2口提供，低8位地址线由P0口分时提供。 P2口做地址线时具有输出锁存功能，输出地址 信息能够保留，直到下一次输出新的地址；P0 口是数据和地址分时复用的端口，为保留其输 出的地址信息，需要在外部加地址锁存器锁存 输出的地址信息。
多片扩展时存储器的片选控制端由单片机的高位地址 线决定，可采用线选法或全地址译码法获得。
采用全地址译码法扩展的数据存储器地址是连续的， 而采用线选法进行数据存储器扩展其扩展地址是不 连续的。 图7-7为采用6264构成的8KB的数据存储器扩展电路。
图7-7 数据存储器的扩展
■数据存储器与程序存储器的统一编址 51单片机程序存储器和数据存储器进行统一编址，此 时数据存储器及I/O口和程序存储器共同占用64KB存 储空间。 统一编址的控制电路见图7-8，单片机与存储器的地 址线、数据线和控制线及片选线的联接与独立编址时 相同。
2.EEPROM扩展电路 图7-6 EEPROM程序存储器扩展电路联接图
EEPROM是电写入电擦除存储芯片，应用该种芯片 作为程序存储器的扩展电路与用EPROM扩展电路相 同，图7-6为采用两片EEPROM2864A扩展的16KB 外部程序存储器电路联接图。2864(1)的地址范围为 0000H至1FFFH，2864(2)的地址范围为2000H至 3FFFH，两片加起来一共16KB。
图7-2 程序存储器扩展电路
当扩展的程序存储器芯片为一片时，程序存储器的片 选端应当接地；当扩展的程序存储器多于一片时，程 序存储器的地址线、数据线和输出允许控制线的连接 与扩展单片程序存储器时相同，片选信号线不能接地 而应分别连接到由单片机高位地址线经译码器译码产 生的片选信号上。
当单片机内部无程序存储器，单片机的端应接地；当 单片机的片内片外程序存储器同时使用时，应通过上 拉电阻接高电平。
AT93CXX系列串行EEPROM存储器包括：AT93C46、 AT93C56、AT93C66和AT93Fra Baidu bibliotek86几种，它们的管脚排 列完全相同，只是存储容量不同，它们的存储容量分 别为1Kb、2Kb、4kB和16Kb。
图7-3 访问外部程序存储器的时序图
1.EPROM扩展电路 图7-4 常用EPROM引脚图
典型的EPROM程序存储器扩展电路见图7-5。
图7-5 典型的EPROM程序存储器扩展电路图 在该图中用一片2764EPROM存储器扩展8KB的程序存 储器，2764的片选端接地，输出允许端接单片机的上， 程序存储器的地址范围为：0000H～1FFFH共8KB。
地址锁存器的控制信号由单片机的地址锁存控制信号 ALE提供，由ALE的下降沿控制锁存时刻。
数据总线：51单片机的数据总线为8位，由P0 口提供。当P0口用做数据总线时是双向且输入 三态的通道口，使用时不必外加其他芯片。
控制总线：对51单片机进行系统扩展时，用到的控制 信号主要有地址锁存信号ALE，片外程序存储器读信 号，外部数据存储器和I/O口读写控制信号等。
ROM(只读存储器)
EPROM(电写入、紫外线擦除型存储器)
EEPROM(电写入、电擦除型存储器)
RAM(静态随机型存储器)等。 程序存储器的扩展是通过外部系统总线进行的。在扩 展时程序存储器的地址线A0～An对应的连接到单片 机的地址总线A0～An上；程序存储器的数据线D0～ D7连接到单片机的P0口上；程序存储器的输出允许 控制端连接到单片机的片外程序存储器读控制线上。
图7-10 AT93CXX系列EEPROM存储器外引脚图
管脚描述：
CS（1脚）：片选信号。高电平有效，当其有效时 可对其进行操作低电平时进入等待模式。在连续的 指令之间，ＣＳ信号必须持续至少２５０ｎｓ的低 电平，才能保证芯片正常工作。
SK（2脚）：串行时钟信号，产生串行操作时序。 在SK的上升沿，操作码、地址和数据位进入器件或 从器件输出。在发送序列时，SK最好不停止，以防 止读／写数据的错误。
7.2 存储器扩展
存储器是用来存放程序和数据的。
51单片机的存储器采用哈佛结构，程序存储器和数 据存储器的地址空间是完全独立的，各为64KB， 其控制信号也是相互独立的。
存储器的扩展包括：存储器的地址线与单片机的地 址线间的连接、相应的数据线间的连接以及控制线 的连接等。
■程序存储器扩展 常用的程序存储器芯片有
2864A的片选端接到74LS138译码器的输出端Y0， Y1上，138译码器的输入端连接到单片机的地址线的 高位P2.5、P2.6、P2.7上。
2864(1)的地址范围为0000H至1FFFH，2864(2)的 地址范围为2000H至3FFFH，两片加起来一共16KB。
■数据存储器扩展 数据存储器是用来存放数据的。 数据存储器扩展时其地址线和数据线的联接方法与程 序存储器扩展的联接方法相同，数据存储器的控制信 号线为数据存储器的读写控制WR和RD。
图7-8 程序存储器与数据存储器的统一编址
图7-9 数据存储器与程序存储器统一编址扩展电路
■串行存储器扩展
1． AT93CXX系列串行EEPROM存储器
图7-10为AT93CXX系列 EEPROM存储器外引脚 图。AT93CXX系列 EEPROM存储器是 ATMEL公司生产的电写 入电擦除、串行3线制、 宽电压、8脚封装的非 易失芯片。
DI（3脚）：串行数据输入端，可在SK的同步下输 入开始位、操作码、地址位和数据位。
DO（4脚）：串行数据输出端，在SK同步下读周期 时，用于输出数据；而在地址擦／写周期或芯片擦 ／写周期时，该端用于提供忙／闲信息。
VCC(8脚) ：电源，电压范围2.5V~5.5V。
GND(5脚) ：电源地。 DC（7脚）：存贮器构造配置端。该端接ＶＣＣ或 悬空时，输出为１６位；接ＧＮＤ时，输出为８位。 ＮＣ（6脚）：空脚，不连接。