单片机扩展系统
第4章MCS-51单片机系统功能扩展
74LS373结构示意图
74LS373的引脚
引脚说明如下: D7～D0: 8位数据输入端。 Q7～Q0: 8位数据输出端。 G:数据输入锁存控制端：当G为“1” 时，锁存器 输出端与输入端数据相同；当G由“1” 变“0” 时，数据输入锁存器中。 OE#: 输出允许端。
P0口与地址锁存器74LS373的连接
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
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
(1)以P0口作为低8位地址/数据总线。 (2)以P2口的口线作高位地址线。 (3)控制信号线。 *使用ALE信号作为低8位地址的锁存控制信号。 *以PSEN#信号作为扩展程序存储器的读选通信号。 *以EA#信号作为内外程序存储器的选择控制信号。 *由RD#和WR#信号作为扩展数据存储器和I/O口的 读选通、写选通信号。 尽管MCS-51有4个并行I/O口，共32条口线，但由于系 统扩展需要，真正作为数据I/O使用的，就剩下P1 口和P3口的部分口线。
锁存器8282 功能及内部结构与74LS373完全一样，只是其引脚的排 列与74LS373不同 ，8282的引脚如下图。
4.2.2 74LS244和74LS245芯片
在单片机应用系统中, 扩展的三总线上挂接
很多负载, 如存储器、并行接口、A/D接口、显
示接口等, 但总线接口的负载能力有限, 因此常
3) 采用地址译码器的多片程序存储器的扩展
例3 要求用2764芯片扩展8031的片外程序存储器，分配的 地址范围为0000H~3FFFH。
第7章 单片机的系统扩展
第七章 单片机的系统扩展
74LS138是”3-8”译码器，具有3个选择输入端， 可组成8种输入状态。8个输出端，分别对应8种输 入状态中的1种，0电平有效。
第七章 单片机的系统扩展
第七章 单片机的系统扩展
7.2 数据存储器的扩展
MCS-51单片机内部有128B的RAM存储空间。
内部RAM通常作为工作寄存器、堆栈、软件标志 和数据缓冲区。
第七章 单片机的系统扩展
2864有四种工作方式，如表7-2所示。
第七章 单片机的系统扩展
7.1.3 程序存储器的扩展方法
1. 总线的连接与时序
第七章 单片机的系统扩展
图7-5为MCS-51单片机程序存储器的操作时序。
第七章 单片机的系统扩展
2.单片程序存储器的扩展
第七章 单片机的系统扩展
3.多片程序存储器的扩展
第七章 单片机的系统扩展
8255A的控制字
（1）工作方式控制字
第七章 单片机的系统扩展
（2）置位／复位控制字
第七章 单片机的系统扩展
例如，若将07H写入控制字 功能：PC3置位
若将08H写入控制字
功能：PC4复位
【例】 要求A口工作在方式0输入，B口为方式1输出， C口高4位PC7~PC4为输入，C口低4位PC3~PC0为 输出。设8255控制器地址为FFFDH MOV DPTR, ＃0FFFDH
第七章 单片机的系统扩展
第七章 单片机的系统扩展
2. 8255A芯片的控制字及其工作方式
方式0——基本输入/输出方式。 方式1——选通输入/输出方式。 方式2 ——双向传送方式。
端口A可工作于方式0、1、2，端口 B只可工作于 方式0、1，端口C只可工作于方式0。
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。
单片机系统扩展技术
单片机系统扩展技术1. 引言单片机是一种集成了处理器、存储器和各种输入输出接口的微型计算机系统。
单片机系统的应用范围广泛，涵盖了从工业自动化到家电控制等多个领域。
然而，随着应用需求的不断增加，单片机系统的功能往往面临着限制。
为了满足更高的要求，需要使用扩展技术来增强单片机系统的功能。
本文将介绍一些常见的单片机系统扩展技术。
2. 外部存储器扩展技术在某些应用场景中，单片机的内部存储器容量可能不足以存储所有的数据和程序。
这时可以通过外部存储器扩展技术来扩大系统的存储容量。
常见的外部存储器包括SD卡、EEPROM和闪存等。
2.1 SD卡扩展SD卡是一种常用的便携式存储介质，具有容量大、速度快和易于移植的特点。
通过使用SD卡模块，可以将SD卡连接到单片机系统中，并使用相应的驱动程序实现对SD卡的读写操作。
这样可以使单片机系统具备更大的存储容量，以便存储更多的数据和程序。
2.2 EEPROM扩展EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）是一种可擦写的非易失性存储器。
通过使用外部连接的EEPROM芯片，可以在单片机系统中实现额外的存储容量。
EEPROM的读写速度相对较慢，但具有较高的可擦写次数和较低的功耗，适合存储一些需要长期保存的数据。
2.3 闪存扩展闪存是一种常见的存储介质，具有容量大、读写速度快和抗震动的特点。
通过使用外部连接的闪存芯片，可以在单片机系统中实现更大的存储容量。
闪存的读写速度相对较快，适合存储需要频繁读写的数据和程序。
3. 通信接口扩展技术在一些应用中，单片机系统需要与外部设备进行通信，例如传感器、执行器和其他单片机等。
为了实现与这些外部设备的通信，可以通过扩展通信接口来满足需求。
3.1 UART扩展UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种常见的串行通信接口。
《单片机应用》课件05扩展单片机的系统总线
《单片机应用》课件05扩展单片机的系统总线在单片机的应用中，有时候我们需要扩展其系统总线，以满足更多的功能需求和连接更多的外部设备。
这就好比我们的房子，原本的空间不够大，需要通过扩建来增加使用面积。
首先，我们来了解一下为什么要扩展单片机的系统总线。
单片机内部的资源是有限的，比如 I/O 端口数量、存储容量等。
当我们要实现较为复杂的系统功能时，这些有限的资源可能就无法满足要求。
例如，我们可能需要连接多个传感器、执行器，或者需要更大的存储空间来存储数据。
此时，扩展系统总线就成为了必要的手段。
那么，什么是系统总线呢？简单来说，系统总线就像是单片机内部各个部件之间以及单片机与外部设备之间的“高速公路”，负责传输数据、地址和控制信号。
常见的系统总线包括数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线用于在单片机与外部设备之间传输数据，其宽度决定了一次能够传输的数据量。
地址总线则用于指定数据的存储位置或外部设备的地址，控制总线则用于控制数据传输的过程，比如读写操作等。
接下来，我们看看如何扩展系统总线。
一种常见的方法是使用并行扩展方式。
在这种方式下，我们可以通过增加外部的锁存器、译码器等芯片来扩展地址总线和数据总线的宽度。
比如说，我们可以使用 74LS373 作为数据锁存器来扩展数据总线。
当单片机输出数据时，先将数据锁存到 74LS373 中，然后再通过74LS373 输出到外部设备。
这样就实现了数据总线的扩展。
对于地址总线的扩展，我们可以使用译码器，如 74LS138。
通过对单片机输出的地址信号进行译码，产生多个片选信号，从而可以连接多个外部存储芯片或其他设备。
在扩展系统总线时，还需要注意一些问题。
首先是时序的匹配。
单片机与外部扩展设备之间的数据传输需要严格按照一定的时序进行，否则可能会导致数据错误或传输失败。
其次是总线的负载能力。
扩展后的总线连接了更多的设备，可能会导致总线的负载增加，从而影响信号的传输质量。
因此，需要合理选择总线驱动芯片，以增强总线的驱动能力。
n第6章80C51单片机的系统扩展
第六章80C51单片机的系统扩展
系统扩展是指单片机内部各功能部件不 能满足应用系统要求时，在片外连接相应的外 围芯片以满足应用系统要求。80C5l系列单片 机有很强的外部扩展能力，外围扩展电路芯片 大多是一些常规芯片，扩展电路及扩展方法较 典型、规范。用户很容易通过标准扩展电路来 构成较大规模的应用系统。 80C51系列单片机的系统扩展有程序存 储器(ROM)扩展、数据存储器(RAM)扩展、I/O 口扩展、中断系统扩展以及其它特殊功能扩展
第六章80C51单片机的系统扩展
6.1.2外部串行扩展性能 1 80C51系列单片机的串行总线结构 80C51系列单片机的串行总线包括： SPI（Serial Peripheral Interface）三线总线 和I2C公用双总线两种。 • (1) SPI三线总线结构 SPI三线总线结构是一个同步外围接口，允 许MCU与各种外围设备以串行方式进行通信。 一个完整的SPI系统有如下的特性：
第六章80C51单片机的系统扩展
(2) I2C公用二总线结构
在器件（IC为集成电路芯片）之间， 使用两根信号线（SDA和SCL）串行的 方法进行信息传送的并允许若干兼容器 件共享的二线总线，称为I2C总线。I2C 总线系统的示意图见图6-4。SDA线称 为串行数据线，其上传输双向的数据； SCL线称为串行时钟线，其上传输时钟 信号，用来同步串行数据线上的数据。
第六章80C51单片机的系统扩展
通常情况下，采用80C51/87C51的 最小应用系统最能发挥单片机体积小、 成本低的优点。但在许多情况下，构成 一个工业测控系统时，考虑到传感器接 口、伺服控制接口以及人机对话接口等 的需要，最小应用系统常常不能满足要 求，因此，系统扩展是单片机应用系统 硬件设计中最常遇到的问题。
第9章 80C51单片机系统扩展技术
15
9.2.2 地址锁存器芯片
1. 锁存器74LS373
74LS373的结构及引脚
04:17
16
2. 锁存器8282
功能及内部结构与74LS373完全一样，只是其引脚的排列与 74LS373不同 ，8282的引脚如下图。
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引脚的排列为绘制印刷 电路板时的布线提供了方便。
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10
地址总线(AB): 由P2口提供高8位地址线, 此口具有输出锁存 的功能, 能保留地址信息。 由P0口提供低8位地址线。
数据总线(DB): 由P0口提供。 此口是双向、 输入三态控制的 8位通道口。
控制总线(CB): 扩展系统时常用的控制信号为:
ALE——地址锁存信号, 用以实现对低8位地址的锁存。
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13
9.2.1 数据存储器芯片
典型型号有:6116、6264、62128、62256。+5V电源供电， 双列直插，6116为24引脚封装，6264、62128、62256为28 引脚封装。
6116：2KB 6264：8KB 62128：16KB 62256：32KB
04:17
14
04:17
3. 锁存器74LS573
输入的D端和输出的Q端也是依次排在芯片的两侧，与锁存 器8282一样，为绘制印刷电路板时的布线提供了方便。
04:17
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9.2.3 数据存储器的扩展电路
需要考虑与80C51相连的存储芯片引脚：
80C51 CPU
存储芯片
(1)地址总线P0.0-P0.7 74LS373 (2)地址总线P2.0-P2.n-9 (3)数据总线的P0.0-P0.7
第6章 MCS-51单片机系统扩展技术
6.3 数据存储器扩展
6.3.1 静态RAM扩展电路
6.3.2 动态RAM扩展电路
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6.3.1 静态RAM扩展电路
常用的静态RAM芯片有6116，6264，62256等，其 管脚配置如图6-13所示。
1．6264静态RAM扩展 额定功耗200mW，典型存取时间200ns，28脚双列直插 式封装。表6-1给出了6264的操作方式，图6-14为6264静 态RAM扩展电路。
图 6 9
A EEPROM
28 17
扩 展 电 路
写入数据
不是指令
查询 中断 延时
2．2864A EEPROM 扩展
2864A有四种工作方式： （1）维持方式 （2）写入方式 （3）读出方式 （4）数据查询方式
图 6 12
28 64
返回本节
A EEPROM
扩 展 电 路
串行E2PROM简介 串行E2PROM占用引线少、接线简单，适用于作为数据存储 器且保存信息量不大的场合。 以AT93C46／56／57／66为例，它是三线串行接口E2PROM， 能提供128×8、256×8、512×8或64×16、128×16、256×16 位，具有高可靠性、能重复擦写100，000次、保存数据100年 不丢失的特点，采用8脚封装。
第6章 MCS-51单片机系统扩展技术
6.1 MCS-51单片机系统扩展的基本概念
6.2 程序存储器扩展技术
6.3 数据存储器扩展 6.4 输入/输出口扩展技术
T0 T1
时钟电路
ROM
RAM
定时计数器
CPU
并行接口 串行接口 中断系统
P0 P1 P2 P3
TXD RXD
INT0 INT1
第10章 单片机系统扩展
译码法又分为全译码和部分译码
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译码法
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译码法
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存储器扩展
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。
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存储器扩展
单片机系统存储器的扩展主要包括：程序存储器 和数据存储器的扩展。 程序存储器扩展比较方便，一般都是扩展一片并 行接口的EPROM、EEPROM或Flash，如常用的 EPROM芯片有27C64（8KB）、27C256（32KB） 和27C512（64KB）； 数据存储器的扩展按芯片采用的接口技术不同， 可分为并行接口的芯片和串行接口的芯片扩展。.
第10章 单片机系统扩展
由于51单片机片内的ROM和RAM容量、并行I/O 端口、串行口、定时器及中断源等资源有限，且相当 多的芯片内部没有集成A/D和D/A等功能芯片。在实际 应用中经常要考虑人机接口、参数检测、系统监控、 报警等需要，会出现内部资源不够用的情况。因此系 统扩展是单片机应用系统设计时经常遇到的问题。 系统扩展问题，内容主要有外部存储器的扩展和 I/O接口部件的扩展。
24
4.2.1 程序存储器ROM扩展
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读写存储器RAM扩展
静态RAM典型型号有:6116、6264、62128、62256。
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8.5.2 读写片外RAM操作时序
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RAM和EPROM的综合扩展
扩展2片8KB的RAM和2片8KB的EPROM。 RAM选6264，EPROM选2764。 各芯片地址空间分配 控制信号及片选信号
1. 以 P0 口作地址／数据总线 此处的地址总线是指系统的低8位地址线。
第10章--单片机系统扩展
方式2： 双向总线方式。只有PA口可工作 于此方式，这时PA口既可作输入又可作输 出，PC口的PC3~PC7作输入/输出的同步 控制信号。此时，PB口可以工作于方式0， 但不能工作于方式1。
4、8255A控制字
8255A的控制字分为两种类型控制字：方式 控制字和C口置位/复位控制字。用户通过程 序可以把方式控制字写入8255的控制寄存器， 以设定8255A的工作方式和C口各个位状态。
B组 D1 B口 0：输出 1：输入
D0 C 口低 4 位
0：输出 1：输入
表10.2.3 方式选择控制字格式
（2）C口置位/复位控制字
该控制字可以使C口的各位单独置位或复位， 以实现某些控制功能。
C口控制字格式
0
XX X
D3
D2
D1
D0
特征位
000：PC0 001：PC1 010：PC2 011：PC3 0：复位
AT89C51
P2.7 P2.2 P2.1 P2.0 ALE
8 P0
PSEN
G
8
74LS373 8
2716 CE A10 A9 A8
A0~A7
D0~D7 OE
图10.4.1 单片程序存储器扩展举例
2）译码法：通过对系统的高 8 位地址线译 码产生系统扩展芯片的片选信号的译码方 法，称为译码法。译码法又可以分为部分 译码和全译码。
多片存储器扩展连接图，如图10.4.2所示。
P2.7
5
P2.4~P2.0
AT89C51
ALE
8 P0
PSEN
G 74LS373
A12~A8 CE 2764
D0~D7 A0~A7 OE
8
第6章 80C51单片机的系统扩展
80C51单片机的系统扩展 第6章 80C51单片机的系统扩展
6.1.2 常用程序存储器芯片
1、Flash(闪速 、 闪速)ROM 闪速
FlashROM是一种新型的电擦除式存储器，它是在EPROM工艺的基础上 增添了芯片整体电擦除和可再编程功能。它即可作数据存储器用，又可作程序 存储器用，其主要性能特点为： （1）电可擦除、可改写、数据保持时间长。 （2）可重复擦写/编程大于1万次。 （3）有些芯片具有在系统可编程ISP功能。 （4）读出时间为ns级，写入和擦除时间为ms级。 （5）低功耗、单一电源供电、价格低、可靠性高，性能比EEPROM优越。 FlashROM型号很多，常用的有29系列和28F系列。29系列有29C256 （32K×8）、29C512（64K×8）、29C010（128K×8）、29C020 （256K×8）、29040（512K×8）等，28F系列有28F512（64K×8）、 28F010（128K×8）、28F020（256K×8）、28F040（512K×8）等。
80C51单片机的系统扩展 第6章 80C51单片机的系统扩展
6.2.1 常用数据存储器芯片
静态存储器（SRAM）具有存取速度快、使用方便和价 格低等优点。但它的缺点是，一旦掉电，内部所有数据信 息都会丢失。常用的SRAM有6116（2KB×8）、6264 （8KB×8）、62128（16KB×8）、62256（32KB×8） 等芯片。常用SRAM芯片管脚和封装如图6-8所示，引脚功 能如下。 ① A0～A15：地址输入线。 ② D0～D7：双向三态数据总线，有时也用I/O0～I/O7表示。 ③CE：片选线，低电平有效。6264的26脚（CS）必须接高 电平，并且CE为低电平时才选中该芯片。 ④OE：读选通线，低电平有效。 ⑤WE：写选通线，低电平有效。 ⑥ VCC：电源线，接+5V电源。 ⑦ NC：空。 ⑧ GND：接地。
第8章 单片机系统扩展_练习
第8章单片机系统扩展1. 什么是AT89C51单片机的最小应用系统？答：所谓最小应用系统是指能维持单片机运行的最简单配置系统。
AT89C51芯片外加晶振电路和复位电路就构成了一个简单可靠的最小应用系统。
其在简单应用场合，可满足用户的要求。
2. 在AT89C51扩展系统中，程序存储器与数据存储器共用16位地址线和8位数据线，为什么两个存储空间不会冲突？答：AT89C51在片外扩展RAM的地址空间为0000H～FFFFH，共64KB，与ROM地址空间重叠。
但因各自使用不同的指令和控制信号，因而不会“撞车”。
读ROM时用MOVC指令，由PSEN选通ROM的OE端；读/写片外RAM时用MOVX指令，用RD选通RAM的OE端，用WR选通RAM的WE端。
但扩展RAM与扩展I/O 口是统一编址的，使用相同的指令和控制信号。
这在设计硬件系统和编制软件程序时应注意统筹安排。
3. 利用一片74LS138，用全译码方法，设计一个外部扩展8片6116的扩展电路。
写出各芯片的地址空间。
解：（图7.2 74LS138译码片选8片6116（2K×8）存储电路图（2）各芯片地址空间为：（假定无关位取1）芯片(1)：1000 0000 0000 0000B～1000 0111 1111 1111B=8000H～87FFH芯片(2)：1000 1000 0000 0000B～1000 1111 1111 1111B=8800H～8FFFH芯片(3)：1001 0000 0000 0000B～1001 0111 1111 1111B=9000H～97FFH芯片(4)：1001 1000 0000 0000B～1001 1111 1111 1111B=9800H～9FFFH芯片(5)：1010 0000 0000 0000B～1010 0111 1111 1111B=A000H～A7FFH芯片(6)：1010 1000 0000 0000B～1010 1111 1111 1111B=A800H～AFFFH芯片(7)：1011 0000 0000 0000B～1011 0111 1111 1111B=B000H～B7FFH芯片(8)：1011 1000 0000 0000B～1011 1111 1111 1111B=B800H～BFFFH4.用串行传送方式，在AT89C51上扩展2片AT24C01A，画出硬件连接图，编程向每片传送100个数据。
单片机原理及应用第07章 单片机系统扩展 共91页
A[12..0]连接芯片地址 引脚，决定了访问该
芯片的单元地址
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
0 X X 0 0 0 0 0 0 0 00 00 0 0
0 X X ……………………………………………………
7.2 地址译码 地址译码概念
CPU是通过地址对不同的接口或芯片加以区分的。把CPU送出的 地址转变为芯片选择的依据就是地址译码电路。
地址译码有3种方法
线选法 部分译码法 全译码法
7.2 地址译码
地址译码电路一般有两种结构形式
固定式端口地址译码电路：硬件电路不改动，译码输 出的地址或地址范围不变。
7.3.1 存储器扩展——存储器结构
数据存储器：从物理结构上分为片内数据存储器和片外数据存储 器。
片内数据存储器 MCS-51系列单片机的片内数据存储器除了RAM块外，还有特 殊功能寄存器（SFR）块。 对于51子系列 RAM块有128字节，编址为00H—7FH； SFR块也占128字节，编址为80H—FFH； 二者连续不重叠。 对于52子系列 RAM块有256字节，编址为00H—FFH； SFR块也有128字节，编址为80H—FFH； 后者与前者的后128字节编址重叠的。访问时通过不同 的指令相区分。
值随意
引脚，决定了访问该
按上图，2764的地址2 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 00 0 0
X 0 0 ……………………………………………………
X 0 0 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1
第八章 单片机应用系统扩展
（2）．锁存器74LS573 输入的D端和输出的Q端依次排在芯片的两侧，为绘制印刷电 路板时的布线提供了方便。
D7～D0：8位数据输入线。 Q7～Q0：8位数据输出线。 G ：数据输入锁存选通信号，该引 脚与74LS373的G端功能相同。 /OE：数据输出允许信号，低电平 有效。
8.1 程序存储器扩展
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
74LS373
2716(2k) EPROM
51单片机
PSEN
2716(2kx8)的地址范围为0000H ~ 07FFH。
例：扩展4KB程序存储器。
+5V VCC PGM VPP P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 EA P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 ALE D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 OE CE GND D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 G OE Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 A11 A10 A9 A8
2．译码法
使用译码器对89C51的高位地址进行译码，将译码
器的译码输出作为存储器芯片的片选信号。是最 常用的地址空间分配的方法，它能有效地利用存 储器空间，适用于多芯片的存储器扩展。 常用的译码器芯片有74LS138（3-8译码器） 74LS139（双2-4译码器）74LS154（4-16译码器）。
表8.1 2716（2K）/2732（4KB）的引脚
VCC PGM VPP A10 A9 A8
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
A0~A10 （2716） A0~A11 （2732） D0~D7 CE PGM
地址线 数据输出线 片选 程脉冲输入
基于74HC164扩展单片机系统I_O端口的研究
基于74HC164扩展单片机系统I_O端口的研究基于 74HC164 扩展单片机系统 I/O 端口的研究在单片机系统的设计与应用中，I/O 端口资源往往是有限的。
当需要连接更多的外部设备或执行更多的输入输出操作时，扩展 I/O 端口就成为了一个重要的任务。
74HC164 作为一种常见的移位寄存器芯片，可以为单片机系统提供一种简单而有效的 I/O 端口扩展方案。
一、74HC164 芯片的基本原理74HC164 是一款 8 位串行输入、并行输出的移位寄存器。
它具有两个输入引脚：串行数据输入（DS）和时钟输入（CP）。
当 CP 引脚接收到上升沿脉冲时，DS 引脚上的数据将被逐位地移入寄存器中。
经过8 个时钟脉冲后，8 位数据将全部移入寄存器，并在 8 个并行输出引脚（Q0 Q7）上同时输出。
二、单片机与 74HC164 的接口连接在将 74HC164 用于单片机系统的 I/O 端口扩展时，需要合理地连接单片机的引脚与 74HC164 的输入输出引脚。
通常，将单片机的一个I/O 引脚连接到 74HC164 的 DS 引脚，用于串行数据的输入；另一个I/O 引脚连接到 CP 引脚，用于提供时钟信号。
74HC164 的并行输出引脚则可以连接到外部设备或作为扩展的 I/O 端口使用。
三、软件编程实现数据传输为了通过 74HC164 实现数据的传输和 I/O 端口的扩展，需要在单片机中编写相应的软件程序。
在程序中，首先需要设置与 74HC164 连接的 I/O 引脚的工作模式。
然后，通过控制 CP 引脚的时钟信号和 DS 引脚的数据输入，将需要传输的数据逐位地移入 74HC164 中。
例如，要向 74HC164 中写入一个字节的数据（假设为 0xAA），可以通过以下步骤实现：1、先将 CP 引脚置为低电平，确保时钟处于稳定状态。
2、从数据的最低位开始，将 DS 引脚设置为相应的电平（0 或 1）。
3、将 CP 引脚置为高电平，产生一个上升沿脉冲，将当前位数据移入寄存器。
单片机系统扩展
第六章单片机系统扩展通常情况下，采用MCS-51单片机的最小系统只能用于一些很简单的应用场合，此情况下直接使用单片机内部程序存储器、数据存储器、定时功能、中断功能，I/O端口；使得应用系统的成本降低。
但在许多应用场合，仅靠单片机的内部资源不能满足要求，因此，系统扩展是单片机应用系统硬件设计中最常遇到的问题。
在很多复杂的应用情况下，单片机内的RAM ，ROM 和 I/O接口数量有限，不够使用，这种情况下就需要进行扩展。
因此单片机的系统扩展主要是指外接数据存贮器、程序存贮器或I/O接口等，以满足应用系统的需要。
6.1 单片机应用系统按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可以分为最小应用系统、最小功耗系统、典型应用系统等。
最小应用系统，是指能维持单片机运行的最简单配置的系统。
这种系统成本低廉、结构简单，常用来构成简单的控制系统，如开关状态的输入/输出控制等。
对于片内有ROM/EPROM 的单片机，其最小应用系统即为配有晶振、复位电路和电源的单个单片机。
对于片内无ROM/EPROM的单片机，其最小系统除了外部配置晶振、复位电路和电源外，还应当外接EPROM 或EEPROM作为程序存储器用。
最小应用系统的功能取决于单片机芯片的技术水平。
单片机的最小功耗应用系统是指能正常运行而又功耗力求最小的单片机系统。
单片机的典型应用系统是指单片机要完成工业测控功能所必须具备的硬件结构系统。
6.1.1 8051/8751最小应用系统MCS-51系列单片机的特点就是体积小，功能全，系统结构紧凑，硬件设计灵活。
对于简单的应用，最小系统即能满足要求。
8051/8751是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，用这些芯片构成的最小系统简单、可靠。
图6-1 8051/8751最小应用系统用8051/8751单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图6-1所示。
由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。
单片机系统的扩展
I/O口使用。
2. 内部存储器的容量有限, 只有128 B的RAM和4 KB的程序存储器。
应用系统的开发具有特殊性, 由于应用系统的P0口、 P2口在开发时需要作为数据、 地址总线, 故这两 个口上的硬件调试只能用模拟的方法进行。 8051 的应用软件须依靠厂家用掩膜技术置入, 故一般只 适用于可作大批量生产的应用系统。
采用Intel MCS-80/85微 处理器外围芯片 来扩展。
采用为MCS-48 系列单片机设计 的一些外围芯片, 其中许多芯片可 直接与MCS-51 系列单片机连用。
采用与MCS80/85外围芯片 兼容的其它一些 通用标准芯片。
4.2 常用的扩展器件简介
在MCS—51单片机系统的扩展中常用 的扩展器件如表4―1所示。 现将另外几 种常用器件简介如下。
三．2764的编程
EPROM的一个重要特点就在于它可以反复擦除， 即在其存储的内 容擦除后可通过编程(重新)写入新的内容。 这就为用户调试和修 改程序带来很大的方便。 EPROM的编程过程如下：
1. 擦除： 如果EPROM芯片是第一次使用的新芯片， 则它是干净的。 干净的标志通常是每一个存储单元的内容都是FFH。
1
MCS-51系列单片机的数据存储器与程序存储器的地址空间是 互相独立的, 其片外数据存储器的空间可达64 KB, 而片内的数 据存储器空间只有128 B。 如果片内的数据存储器不够用时, 则需进行数据存储器的扩展。
2
存储器扩展的核心问题是存储器的编址问题。 所谓编址就是 给存储单元分配地址。 由于存储器通常由多片芯片组成, 为此 存储器的编址分为两个层次: 即存储器芯片的选择和存储器芯 片内部存储单元的选择。
一．片内带程序存储E 器A 的最小应用系统 P S E N
8031单片机各种系统扩展
单片机系统扩展在由单片机构成的实际测控系统中，最小应用系统往往不能满足要求，因此在系统设计时首先要解决系统扩展问题。
单片机的系统扩展主要有程序存储器（ROM）扩展，数据存储器（RAM）扩展以及I/O口的扩展。
MCS-51单片机有很强的扩展功能，外围扩展电路、扩展芯片和扩展方法都非常典型、规范。
本章首先通过实训初步了解扩展的方法及应用，然后详细讨论各种扩展的常见电路、芯片以及使用方法。
实训6 片外RAM对信号灯的控制及可编程I/O口的应用1.实训目的(1) 掌握扩展片外RAM的方法及使用。
(2) 熟悉8155可编程接口芯片的内部组成。
(3) 掌握8155初始化的方法及I/O口的使用。
(4) 了解8155内部定时器和RAM的编程使用。
(5) 认识片外RAM及8155相关地址的确定。
2.实训设备和器件实训设备：单片机开发系统、微机。
实训器件：实训电路板1套。
3.实训电路图下图为实训电路图，与附录1中的电路图连接完全相同。
图6.1 实训6电路图4.实训步骤与要求1)查阅附录实训电路板原理图及芯片手册，初步认识51单片机扩展片外RAM 所使用的芯片6264的管脚排列，以及与单片机的连接关系；初步分析8155与单片机的连接及三个I/O口与外部LED的关系。
2)将电路板与仿真器连接好。
3)输入参考程序1，汇编并调试运行，观察P1口发光二极管的亮灭状态。
4)输入参考程序2，汇编并调试运行，观察电路板中LED(共阴极)的显示情况。
参考程序1：对片外RAM写入数据并输出，控制P1口的亮灭状态。
ORG 0000HMOV DPTR,#1000H ；指向片外RAM的首地址MOV A,#0FEH ；设置第一个要送入的数据MOV R1,#08H ；设循环次数WRITE: MOVX @DPTR,A ；向RAM中写入数据INC DPTR ；片外RAM地址加1CLR CYRL A ；更新数据DJNZ R1,WRITE ；8次未送完，继续写入，否则顺序执行下一条指令MOV R1,#08H ；再次设置循环次数START: MOV DPTR,#1000H ；指向第一个数据单元1000HREAD: MOVX A,@DPTR ；读出数据到A累加器MOV P1,A ；送P1口点亮发光二极管LCALL DELAY ；延时一段时间INC DPTR ；更新地址DJNZ R1,READ ；连续读出8个数据，送P1口显示SJMP START ；8个数据读完，继续从第一个数据单元开始。
第8章单片机系统扩展
1
8.1 89C51系统扩展结构
2
单片机存储器系统
程序存储器ROM 存储器系统 数据存储器RAM
FFFFH
片内ROM 扩展ROM 片内RAM 扩展RAM
FFFFH
64K
1000H 0FFFH
FFH 80H 7FH 00H
SFR
64K
0000H
EA=1
0000H 0000H
EA=0
扩展ROM
内部ROM
内部RAM
扩展RAM
3
内部
外部
MOVX RD、WR选通
MOVC EA=0，PSEN选通
数据存储器
MOVΒιβλιοθήκη 程序存储器MOVC EA=1
4
5
1．以P0口作为低8位地址/数据总线
• 89C51由于受引脚数目的限制，数据线和低8位地址线复用。为了将它们分离
出来，需要外加地址锁存器，从而构成与一般CPU相类似的片外三总线 2. 以P2口的口线作为高位地址线
●译码电路 74LSl39(双2—4译码器)
1G 1A 1B 1Y 0 1Y 1 1Y2 1Y 3 GND
1 2 3 4 5 6 7 8
16 15
14 13 12 11 10 9
+UCC G 2G 2A A 2B 1Y0 2Y1 2Y2 B 2Y3
1
&
Y0 Y1 Y2 Y3
& 1 1 &
双 2/4 线译码器 Y0~Y3是输出端
CT74LS139
1
1
&
A、B是输入端 G 是使能端
13
输 使能
G 1 0 0 0 0