单片机原理及接口技术第9章 系统并行扩展
第8章 单片机系统基本并行扩展技术
必须接地。将单片机的引脚连接到 2764 的端，控制
EPROM 中 数 据 的 读 出 。 图 中 2764 的 地 址 范 围 是
0000~1FFFH。
13:55
12
8.3.1 外部程序存储器扩展
3．EEPROM程序 存储器扩展
EEPROM 是 电 可 擦写的只读存储器， 可以实现在线写入， 并具有 EPROM 的数据 保持功能，可以如同
29
8.4.2 8155可编程并行I/O接口扩展
----8155控制字
PAB1和PAB2：定义A口、B口和C口的工作方式。 00：A口和B口为基本输入/输出口，C口为输入口。 11：A口和B口为基本输入/输出口，C口为输出口。 01：A口工作在选通方式, B口为基本输入输出口, PC5, PC4, PC3为输出方式，PC0～PC2提供A口选通方式的握手联 络信号（PC0=INTRA，PC1=BFA，PC2=STBA）。 10：A口和B口均为选通方式，PC0～PC5提供它们所需握手 联络信号（PC0=INTRA，PC1=BFA，PC2=STBA， PC3=INTRB，PC4=BFB，PC5=STBB）。 其中，INTRA为A口中断请求输出标志，INTRB为B口中断请求 输出标志，BFA为A口缓冲器/空输出信号，BFB为B口缓冲器/空 输出信号，STBA为A口数据选通输入信号，STBB为B口数据选 通输入信号。
13:55
28
8.4.2 8155可编程并行I/O接口扩展
1) 8155的控制字 8155的控制字格式如下：
----8155控制字
控制字各位定义如下：
PA：定义A口的输入/输出 PA=0，定义A口输入 PA=1，定义A口输出 PB：定义B口的输入/输出
单片机原理及接口技术课后习题第9章 答案
第九章复习思考题1. 计算机系统中为什么要设置输入输出接口输入/输出接口电路是CPU与外设进行数据传输的桥梁。
外设输入给CPU的数据，首先由外设传递到输入接口电路，再由CPU从接口获取；而CPU输出到外设的数据，先由CPU 输出到接口电路，然后与接口相接的外设获得数据。
CPU与外设之间的信息交换，实际上是与I/O接口电路之间的信息交换。
2. 简述输入输出接口的作用。
I/O接口电路的作用主要体现在以下几个方面：（1）实现单片机与外设之间的速度匹配；（2）实现输出数据锁存；（3）实现输入数据三态缓冲；（4）实现数据格式转换。
3. 在计算机系统中，CPU与输入输出接口之间传输数据的控制方式有哪几种各有什么特点在计算机系统中，CPU与I/O接口之间传输数据有3种控制方式：无条件方式，条件方式，中断方式，直接存储器存取方式。
在无条件方式下，只要CPU执行输入/输出指令，I/O接口就已经为数据交换做好了准备，也就是在输入数据时，外设传输的数据已经传送至输入接口，数据已经在输入接口端准备好；输出数据时，外设已经把上一次输出的数据取走，输出接口已经准备好接收新的数据。
条件控制方式也称为查询方式。
CPU进行数据传输时，先读接口的状态信息，根据状态信息判断接口是否准备好，如果没有准备就绪，CPU将继续查询接口状态，直到其准备好后才进行数据传输。
在中断控制方式下，当接口准备好数据传输时向CPU提出中断请求，如果满足中断响应条件，CPU则响应，这时CPU才暂时停止执行正在执行的程序，转去执行中断处理程序进行数据传输。
传输完数据后，返回原来的程序继续执行。
直接存储器存取方式即DMA方式，它由硬件完成数据交换，不需要CPU的介入，由DMA 控制器控制，使数据在存储器与外设之间直接传送。
4. 采用74LS273和74LS244为8051单片机扩展8路输入和8路输出接口，设外设8个按钮开关和8个LED，每个按钮控制1个LED，设计接口电路并编制检测控制程序。
单片机原理及接口技术AT89S51单片机系统的串行扩展
单片机原理及接口技术AT89S51单片机系统的串行扩展在单片机系统中，为了扩展其功能和使用，需要与其他外部设备进行通信。
串行通信是一种常见的通信方式，它通过将数据逐位地进行传输和接收。
AT89S51单片机具有多种功能引脚，可以用来实现串行扩展。
包括UART串口、SPI接口和I2C总线等。
UART串口是一种常用的串行通信接口，它使用两根引脚（TXD和RXD）进行数据传输。
在AT89S51单片机中，可以使用其内置的UART模块来实现串行扩展。
首先，需要设置串口的波特率、数据位、停止位和校验位等参数。
然后，在程序中通过读写串口数据寄存器来进行数据的传输和接收。
SPI接口是一种全双工的串行通信接口，它使用四根引脚（SCLK、MISO、MOSI和SS）进行数据的传输和接收。
在AT89S51单片机中，可以使用其内置的SPI模块来实现串行扩展。
首先，需要设置SPI的工作模式、数据位、时钟极性和相位等参数。
然后，在程序中通过读写SPI数据寄存器来进行数据的传输和接收。
I2C总线是一种双向的串行通信总线，它使用两根引脚（SDA和SCL）进行数据的传输和接收。
在AT89S51单片机中，可以通过软件实现I2C总线的功能。
首先，需要设置I2C的时钟频率和器件地址等参数。
然后，在程序中通过控制I2C总线的起始、停止、发送和接收来进行数据的传输和接收。
串行扩展可以实现单片机与其他外设的数据交互，包括和PC机的通信、与传感器的连接等。
通过串行扩展，单片机能够实现更复杂的功能和应用。
在编程过程中，需要合理地使用串口、SPI接口和I2C总线等技术，根据具体的应用需求选择合适的通信方式。
总之，单片机原理及接口技术是一种重要的扩展技术，可以极大地增强单片机的功能和使用。
在AT89S51单片机系统中，串行扩展是一种常见的技术。
通过合理地使用UART串口、SPI接口和I2C总线等技术，可以实现单片机与其他外设的数据交互，进而实现更复杂的功能和应用。
82C55 芯片简介_单片机原理及接口技术（第2版）_[共2页]
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193 9.2 AT89S51扩展I/O 接口芯片82C55的设计
本节首先简要介绍可编程并行I/O 接口芯片82C55的应用特性，然后介绍AT89S51单片机与82C55的接口电路设计以及软件设计。
9.2.1 82C55芯片简介
82C55是Intel 公司生产的可编程并行I/O 接口芯片，它具有3个8位的并行I/O 口，3种工作方式，可通过编程改变其功能，因而使用灵活方便，可作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。
82C55的引脚及内部结构如图9-1和图9-2所示。
1．引脚说明
由图9-1可知，82C55共有40个引脚，采用双列直插式封装，各引脚功能如下。
D7～D0：三态双向数据线，与单片机的P0口连接，用来与单片机之间传送数据信息。
CS :片选信号线，低电平有效，表示本芯片被选中。
RD ：读信号线，用来读出82C55
端口数据的控制信号。
图9-1 82C55的引脚
图9-2 82C55的内部结构
WR ：写信号线，用来向82C55写入端口数据的控制信号。
V CC ：+5V 电源。
PA7～PA0：端口A 输入/输出线。
PB7～PB0：端口B 输入/输出线。
PC7～PC0：端口C 输入/输出线。
A1、A0：地址线，用来选择82C55内部的4个端口。
RESET ：复位引脚，高电平有效。
《单片机原理及接口技术(第2版)张毅刚》第9章习题及答案
《单片机原理及接口技术》（第2版）人民邮电出版社第9章 AT89S51单片机的I/O扩展思考题及习题91．I/O接口和I/O端口有什么区别？I/O接口的功能是什么？答：I/O端口简称I/O口，常指I/O接口电路中具有端口地址的寄存器或缓冲器。
I/O接口是指单片机与外设间的I/O接口芯片；I/O接口功能：(1) 实现和不同外设的速度匹配；(2) 输出数据缓存；(3) 输入数据三态缓冲。
2．I/O数据传送由哪几种传送方式？分别在哪些场合下使用？答：3种传送方式： (1) 同步传送方式：同步传送又称为有条件传送。
当外设速度可与单片机速度相比拟时，常常采用同步传送方式。
(2) 查询传送方式：查询传送方式又称为有条件传送，也称异步传送。
单片机通过查询得知外设准备好后，再进行数据传送。
异步传送的优点是通用性好，硬件连线和查询程序十分简单，但是效率不高。
(3) 中断传送方式：中断传送方式是利用AT89S51本身的中断功能和I/O接口的中断功能来实现I./O数据的传送。
单片机只有在外设准备好后，发出数据传送请求，才中断主程序，而进入与外设进行数据传送的中断服务程序，进行数据的传送。
中断服务完成后又返回主程序继续执行。
因此，中断方式可大大提高工作效率。
3．AT89S51单片机对扩展的I/O口芯片的基本要求是：输出应具有功能；输入应具有功能；答：数据锁存，三态缓冲4．常用的I/O端口编址有哪两种方式？它们各有什么特点？AT89S51单片机的I/O端口编址采用的是哪种方式？答：两种。
(1) 独立编址方式：独立编址方式就是I/O地址空间和存储器地址空间分开编址。
独立编址的优点是I/O地址空间和存储器地址空间相互独立，界限分明。
但却需要设置一套专门的读写I/O的指令和控制信号。
(2) 统一编址方式：这种方式是把I/O端口的寄存器与数据存储器单元同等对待，统一进行编址。
统一编址的优点是不需要专门的I/O指令，直接使用访问数据存储器的指令进行I/O操作。
单片机原理与接口技术第2版第9章单片机系统常用串行扩展技术
(4) 数据传输协议可以使系统完全由软件来定义，应用灵活 适应面广。
(5) 通过多主器件模式可以将外部调试设备连接到总线上， 为调试、诊断提供便利。
03:18
单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社
总线信号：
----总线信号
(1)起始信号(S)：在时钟信号SCL为高电平时，数据线SDA从高 电平变为低电平产生起始条件，标志着启动I2C总线。
(2)终止信号(P)：在时钟信号SCL为高电平时，数据线SDA从低 电平变为高电平，标志着终止I2C总线传输过程。
(3)应答信号(A/NA)：I2C协议规定总线每传输一字节数据后，都 要有一个应答位。应答位由接收器件产生，即主器件向从器件 发送数据时，应答位由从器件产生；主器件接收从器件数据时， 应答位由主器件产生。
条信号线与单片机进行连接，就可以完成单片机与接口器件
之间的信息交互。
其相关的术语有：
发送器（Transmitter）：发送数据到总线的器件；
接收器（Receiver）：从总线接收数据的器件；
主器件（Master）：即主控器件，初始化发送、产 生时钟信号和终止发送的器件；
从器件（Slave）：被主控器件寻址的器件。
9.2.2 SPI接口的大容量 FLASH存储器扩展
9.3 串行转并行I/O接口扩展 9.3.1 串行转并行I/O扩展芯
片的工作原理
9.3.2 串行总线扩展I/O接口 实例
9.4 串行键盘和LED显示器扩 展
9.4.1 串行键盘和LED显示器 控制芯片的工作原理
9.4.2 串行键盘和LED显示器 扩展实例
单片机原理及其接口技术--第9章 串行接口及串行通信技术
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结
束
单片机原理及其接口技术
位地址 9FH SCON SM0 9EH SM1 9DH 9CH 9BH SM2 REN TB8 9AH RB8 99H TI 98H RI
见表9-1
接收中断标志
发送中断标志
接收数据第9位 发送数据第9位 接收控制 0：禁止
1：允许 1：多机
多机通信 0：双机
教学目标
通过本章教学，要求达到以下目标：
1. 串行通信的基本概念：了解并行/串行通信的
概念；理解串行通信中的异步/同步通信的基 本概念；理解波特率的概念，学会计算波特率 的方法；4了解串行通信的三种制式及校验方 法。
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单片机原理及其接口技术
2. AT89C51串行口：串行接口结构及其功能；
单片机原理及其接口技术
4. 多机通信原理：理解多机通信的原理、过程
和编制多机通信应用程序的方法。
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单片机原理及其接口技术
9.1 串行通信基础知识
计算机与外界的信息交换称为通信。通信的基
本方式可分为并行通信和串行通信两种。
所谓并行通信是指数据的各位同时在多根数据
线上发送或接收。
单片机原理及其接口技术
异步通信信息帧格式如图9.4所示。
第n-1字符 帧 奇 偶停 起 校止 始 8位数据 验位 位 第n字符帧 奇 偶 停 校 止 验 位 第n+1字符帧 起 始 位 8位数据
8位数据
空闲位
D7 0/1 1
0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0/1 1
《单片机原理及接口技术》_梅丽凤_习题解答_课后答案_(1)
1、单片机：单片微型计算机简称单片机。
一个完整的单片机芯片至少有中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时/计数器及I/O接口等部件。
2、EA引脚的功能：EA引脚是片内外程序存储器的选择信号。
当EA端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（对于8051/8751/80C51）或1FFFH（对于8052）时，将自动转向访问外部程序存储器。
当EA端保持低电平时，不管是否有内部程序存储器，则只访问外部程序存储器。
由于8031片内没有程序存储器，所以在使用8031时，EA引脚必须接低电平。
3、哪些引脚有第二功能：在MCS-51单片机中，除P3口具有第二功能外，还有3条控制线具有第二功能。
P3口的第二功能：P3.0—RXD：串行数据接收端P3.1—TXD：串行数据发送端P3.2—0INT：外部中断0申请输入端P3.3—1INT：外部中断1申请输入端P3.4—T0：定时器0计数输入端P3.5—T1：定时器1计数输入端P3.6—WR：外部RAM写选通端P3.7—RD：外部RAM读选通3条控制线的第二功能：ALE—PROG：片内EPROM编程脉冲。
片内具有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。
RESET—VPD：备用电源。
VCC掉电期间，此引脚可接备用电源，以保持内部RAM数据不丢失。
EA—VPP：片内EPROM编程电源。
在对片内具有EPROM的芯片进行编程时，此引脚用于施加21V编程电源。
4、单片机内部存储空间是如何分配的？MCS-51单片机的内部存储空间分为数据存储器和程序存储器。
内部数据存储器：共256字节单元，包括低128个单元和高128个单元。
低128字节又分成3个区域：工作寄存器区（00H~1FH），位寻址区（20H~2FH）和用户RAM区（30H~7FH）。
高128字节是供给特殊功能寄存器使用的，因此称之为特殊功能寄存器区。
单片机原理及接口技术课后习题第9章 答案
第九章复习思考题1. 计算机系统中为什么要设置输入输出接口?输入/输出接口电路是CPU与外设进行数据传输的桥梁.外设输入给CPU的数据，首先由外设传递到输入接口电路，再由CPU从接口获取；而CPU输出到外设的数据，先由CPU 输出到接口电路，然后与接口相接的外设获得数据。
CPU与外设之间的信息交换，实际上是与I/O接口电路之间的信息交换.2。
简述输入输出接口的作用。
I/O接口电路的作用主要体现在以下几个方面：(1）实现单片机与外设之间的速度匹配；(2）实现输出数据锁存；（3）实现输入数据三态缓冲；（4)实现数据格式转换。
3. 在计算机系统中,CPU与输入输出接口之间传输数据的控制方式有哪几种？各有什么特点？在计算机系统中，CPU与I/O接口之间传输数据有3种控制方式：无条件方式，条件方式，中断方式,直接存储器存取方式。
在无条件方式下,只要CPU执行输入/输出指令，I/O接口就已经为数据交换做好了准备，也就是在输入数据时,外设传输的数据已经传送至输入接口，数据已经在输入接口端准备好;输出数据时，外设已经把上一次输出的数据取走，输出接口已经准备好接收新的数据.条件控制方式也称为查询方式。
CPU进行数据传输时，先读接口的状态信息，根据状态信息判断接口是否准备好,如果没有准备就绪，CPU将继续查询接口状态，直到其准备好后才进行数据传输.在中断控制方式下，当接口准备好数据传输时向CPU提出中断请求，如果满足中断响应条件,CPU则响应,这时CPU才暂时停止执行正在执行的程序，转去执行中断处理程序进行数据传输.传输完数据后,返回原来的程序继续执行.直接存储器存取方式即DMA方式，它由硬件完成数据交换，不需要CPU的介入,由DMA 控制器控制，使数据在存储器与外设之间直接传送.4. 采用74LS273和74LS244为8051单片机扩展8路输入和8路输出接口，设外设8个按钮开关和8个LED，每个按钮控制1个LED，设计接口电路并编制检测控制程序.80C51图9。
单片机系统基本并行扩展技术
单片机系统基本并行扩展技术一、并行扩展的概念与意义并行扩展是指在单片机系统中，通过增加外部的硬件设备，如存储器、输入输出接口等，来扩展单片机的功能和资源。
这样可以使单片机系统能够处理更多的数据、实现更复杂的控制逻辑，并与更多的外部设备进行交互。
例如，在一些数据采集和处理系统中，单片机内部的存储器可能无法存储大量的采集数据，此时就需要通过并行扩展外部存储器来解决这一问题。
又如，在需要控制多个外部设备的系统中，单片机本身的输入输出端口可能不够用，通过并行扩展输入输出接口可以实现对更多设备的有效控制。
二、常见的并行扩展技术1、存储器扩展存储器扩展是单片机系统并行扩展中最常见的一种。
常见的存储器包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
（1）RAM 扩展RAM 用于存储程序运行时产生的临时数据。
扩展 RAM 时，需要考虑存储器的容量、速度和接口类型等因素。
常见的 RAM 扩展芯片有静态 RAM（SRAM）和动态 RAM（DRAM）。
（2）ROM 扩展ROM 用于存储程序和固定的数据。
常见的 ROM 扩展芯片有可编程只读存储器（PROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）和电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）等。
2、输入输出接口扩展当单片机本身的输入输出端口不能满足系统需求时，可以通过并行扩展输入输出接口来增加可用的端口数量。
常见的输入输出接口扩展芯片有 8255 并行接口芯片、8155 多功能接口芯片等。
3、并行通信接口扩展在需要与其他设备进行高速数据通信的情况下，可以扩展并行通信接口，如并行打印机接口、并行 A/D 和 D/A 转换接口等。
三、并行扩展的硬件连接在进行并行扩展时，硬件连接是至关重要的。
需要正确连接单片机与扩展芯片的地址线、数据线、控制线等。
地址线用于选择扩展芯片的存储单元或端口地址，数据线用于传输数据，控制线用于控制扩展芯片的读写操作等。
以存储器扩展为例，通常需要使用地址锁存器来锁存地址信号，以确保地址的稳定。
单片机原理及接口技术部分习题与参考答案
《单片机原理及接口技术（修订本）》部分习题与参考答案第1章绪论1-2 什么叫单片机一个完整的单片机芯片至少有哪些部件答：将微处理器（CPU）、存储器、定时/计数器及输入输出接口电路等部件集成在一块集成电路上，称为单片微型计算机，简称单片机。
一个完整的单片机芯片至少有中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时/计数器及I/O接口等部件。
1-5 Intel 公司的主要单片机产品分为哪几大系列各系列的区别何在答：Intel公司的MCS-48系列、MCS-51系列、MCS-96系列产品；48系列的单片机在片内集成4位CPU，片内含有多种I/O接口，有的根据不同用途还配有许多专用接口，价格便宜，控制功能强。
51系列的单片机在片内集成8位CPU、片内RAM为128字节，ROM为4K字节，4个并行I/O口、2个16位定时/计数器、串行接口、5个中断源。
96系列单片机CPU为16位，片内RAM为232字节，ROM为8K字节，片内带有高速输入输出部件，多通道10位A/D转换部件，中断处理为8级。
1-6 叙述51子系列与52子系列的区别答：51子系列包含8031/8051/8751三种型号，它们的基本组成、基本性能都相同，都具有一个8位CPU、片内数据存储器RAM128B、2个16位定时／计数器、有5个中断源，一个全双工串行接口，它们之间的区别在于片内程序存储器配置：8031片内没有ROM，使用时需在片外接EPROM。
8051片内含有4KB的掩模ROM，其中的程序是生产厂家制作芯片时烧制的。
8751片内含有4KB的EPROM，用户可以先用紫外线擦除器擦除，然后再利用开发机或编程器写入新的程序。
52子系列包含8032/8052/8752三种型号，52子系列与51子系列的区别在于：片内ROM 和RAM的容量比8051子系列各增加一倍，另外，增加了一个定时/计数器和一个中断源。
第2章 MCS-51系列单片机的结构及原理2-2 MCS-51单片机的引脚有何功能在使用8031时如何接法使用8751时如何接法答：引脚是片内外程序存储器的选择信号。
单片机原理及应用第9章 系统扩展技术PPT课件
然后将余下的高位地址线分别接到
个存储芯片的片选端CS，称为线选。
下图是利用线选法，用3 片2746A 扩展24K×8 位 EPROM 的电路图：
用线选法实现片选
各芯片的地址范围如下:
2.
译码法寻址就是利用地址译码器对系统的片外高位地址 进行译码, 以其译码输出作为存储器芯片的片选信号, 将地址 划分为连续的地址空间块, 避免了地址的间断。
接口的含义： 接口是连接单片机与外围电路、芯片、设
备（如I/O设备、A/D、D/A设备）的中间环节。 接口牵涉到包括外围电路、设备、芯片的结构、 使用方法、时序要求；单片机本身的硬件、软 件资源等很多问题。
接口技术要解决系统扩展时单片机与相应 芯片的接口（如地址总线、数据总线、控制总 线的连接）与编程问题。
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, 因此常常需要通过连接总线驱动器进行总线驱动。
总线驱动器对于单片机的I/O口只相当于增加了一个TTL 负载, 因此驱动器除了对后级电路驱动外,还能对负载的波动变 化起隔离作用。
在对TTL 负载驱动时, 只需考虑驱动电流的大小; 在 对MOS负载驱动时, MOS负载的输入电流很小, 更多地 要考虑电平的兼容和分布电容的电流。
一般TTL 电平和CMOS 电平是不兼容的，CMOS 电路能驱 动 TTL 电路 ，而 TTL 电路一般 不能驱动 CMOS 电路，在TTL 电路和CMOS 电路混用的系统中， 应特别注意。
2. 静态RAM芯片
I/O 0~7：数据线 A0～A12：地址线 CE、CE：片选线 OE：输出使能 WE：写入使能 VCC、GND：电源 NC：未使用
第九章单片机系统扩展
ALE PSEN P2口 P0口
输出PCH
输出PCH
输出PCH
输出PCH
PCL
指令 PCL
指令
PCL
指令
PCL
指令
PCL
80C51系列单片机的CPU在访问片外ROM的一个机器周期内， 信号ALE出现两次（正脉冲），ROM选通信号也两次有效， 这说明在一个机器周期内，CPU两次访问片外ROM，也即在 一个机器周期内可以处理两个字节的指令代码，所以在
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA ALE
D0 D1
QQO1
D2 Q2
74HC373
D3 Q3
D4 Q4 D5 Q5
D6 Q6
D7 Q7
G OE
OE A8 A9 A10 A11 A12
A0
A1
A2
A3
A4
A5 A6
27C64
A7
D0
D1
D2
D3
D4
D5
OE
外部ROM的状态与地址线A15的关系表
ROM引脚 /CE 单片机引脚 A15
0 0 1 1
A14～A8 P2口
00000000 11111111 00000000 11111111
A7～A0 P0口
00000000 11111111 00000000 11111111
地址范围
0000H～ 07FFH 8000H FFFFH
8051 8751
EA
9.1 并行扩展概述
并行扩展器件寻址分两步： 1)器件芯片的寻址 -> 片选 2)芯片内部存储单元的寻址
并行扩展器件寻址主要是研究芯片的寻址 问题，目前常用的有两种方法：线选法和译码 法。
单片机原理及接口技术课后答案
单片机原理及接口技术课后答案一. 单片机原理答案：1. 单片机是一种集成电路，内部集成了处理器、存储器、输入输出接口、定时器等功能部件，可作为微型计算机独立运行。
2. 单片机是指在一个芯片上集成了微处理器和其他功能部件的集成电路。
3. 单片机通常由中央处理器（CPU）、存储器（RAM和ROM）、输入输出（I/O）端口和定时/计数器组成。
二. 接口技术答案：1. 并行接口：数据同时传输多个位，可实现高速数据传输，例如并口打印机接口。
2. 串行接口：数据逐位传输，可以减少传输线路的数量，适用于长距离传输和高速传输，例如串口通信接口。
3. USB接口：通用串行总线接口，可同时传输数据和供电，适用于各种外部设备的连接。
4. 显示接口：用于连接显示器和单片机，例如VGA接口和HDMI接口。
5. 通信接口：用于与其他设备进行数据通信，例如以太网接口、无线通信接口等。
三. 单片机接口技术答案：1. 数字输入输出（GPIO）：用于控制外部数字设备的输入和输出，可进行数据采集、信号发送等操作。
2. PWM输出：通过调节输出信号的占空比来实现模拟输出，适用于控制电机转速、LED亮度等场景。
3. ADC输入：用于对模拟信号进行数字量化转换，实现对外部模拟信号的采样和处理。
4. UART串口通信：通过串口接口进行数据的传输和通信，可连接其他设备进行数据交互。
5. I2C总线：用于连接多个器件，实现器件之间的通信和控制。
四. 其他接口技术答案：1. SPI总线：用于连接外部器件，支持全双工通信和高速数据传输。
2. CAN总线：用于工业控制系统中的设备之间进行通信和数据交换。
3. Ethernet接口：用于连接网络，实现本地网络和互联网的通信。
4. GPIO扩展：通过扩展芯片或寄存器实现更多的GPIO管脚，扩展单片机的输入输出能力。
5. 定时/计数器：通过定时器和计数器实现对时间的计数和控制，用于生成精确的时钟信号和进行定时操作。
单片机原理及接口技术(C51编程)第9章 系统并行扩展
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由表9-2可见，当译码器输入为某一固定编码时，其8个输出引脚Y0*～ Y7*中仅有1个引脚输出为低，其余全为高。而输出低电平的引脚恰好作为 片选信号。
（2）74LS139 双2-4译码器。两个译码器完全独立，分别有各自的 数据输入端、译码状态输出端以及数据输入允许端，其引脚如图9-4所示 ，其中1组的真值表见表9-3。
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9.2.2 读写片外RAM的操作时序 AT89S51单片机对片外RAM的读和写两种操作时序的基本过程是相同的。 1．读片外RAM的时序 AT89S51单片机若外扩一片RAM，应将其引脚与RAM芯片的引脚连接，引
脚与芯片引脚连接。ALE信号的作用是锁存低8位地址。 AT89S51单片机读片外RAM的时序如图9-11所示。
第9章 单片机系统的并行 扩展
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AT89S51单片机片内存储器和I/O资源还不能满足需要，需外扩存储器芯 片和I/O接口芯片，即单片机的系统扩展。
系统扩展分为并行扩展和串行扩展，本章介绍应用系统的并行扩展，第12 章介绍串行扩展。
首先介绍AT89S51片外两个存储器空间地址分配，然后介绍如何扩展外部 数据存储器和外部程序存储器以及扩展I/O接口芯片具体设计。
图9-11 AT89S51单片机读片外RAM的操作时序图
在第一个机器周期的S1状态，ALE信号由低变高（见①处），读RAM周 期开始。在S2状态，CPU把低8位地址送到P0口总线上，把高8位地 址送上P2口。ALE的下降沿（见②处），把低8位地址信息锁存到外 部锁存器74LS373内。而高8位地址信息一直锁存在P2口锁存器中（ 见③处）。
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优点：电路简单，不需另外增加地址译码器硬件电路，体积小，成本低 。 缺点：可寻址芯片数目受限制。另外，地址空间不连续，存储单元地址 不唯一，这会给程序设计带来一些不便。线选法适用于外扩芯片数目不多 的单片机系统的系统扩展。
2．译码法
使用译码器对AT89S51单片机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。本法能有效地利用存储器空间，适于多芯片
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9.1 系统并行扩展技术 9.1.1 系统并行扩展结构
单片机系统并行扩展结构见图9-1。
图9-1
单片机系统扩展结构
由图9-1可看出，系统并行扩展主要包括数据存储器扩展、程序存储器扩 展和I/O接口的扩展。由于目前AT89S5x系列单片机片内都集成了不同容量 的串行下载可编程的Flash存储器与一定数量的RAM，如表9-1所示，如果 片内存储器资源能够满足系统设计需求，扩展存储器的工作可以省去。 AT89S51单片机采用程序存储器空间和数据存储器空间截然分开的哈佛 结构，因此形成了两个并行的外部存储器空间。在AT89S51系统中，I/O端 口与数据存储器采用统一编址方式，即I/O接口芯片的每一个端口寄存器就 相当于一个RAM存储单元。 由于AT89S51单片机采用并行总线结构，扩展的各种外围接口器件只要 符合总线规范，就可方便地接入系统。并行扩展是通过系统总线把
第 9章
单片机系统的并行 扩展
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AT89S51单片机片内存储器和 I/O资源还不能满足需要，需外扩存储器芯
片和I/O接口芯片，即单片机的系统扩展。 系统扩展分为并行扩展和串行扩展，本章介绍应用系统的并行扩展，第12 章介绍串行扩展。 首先介绍AT89S51片外两个存储器空间地址分配，然后介绍如何扩展外部 数据存储器和外部程序存储器以及扩展I/O接口芯片具体设计。
AT89S51单片机与各扩展器件连接起来。因此，要并行扩展首先要构造系
统总线。
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系统总线按功能通常分为3组，见图9-1。
（1）地址总线（Address Bus，AB）： 传送单片机单向发出的地址
信号，以便进行存储单元和I/O接口芯片中的寄存器单元选择。
（2）数据总线（Data Bus，DB）：用于单片机与外部存储器之间或 与I/O接口之间双向传送数据。
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需要注意的是，“片选”和“单元选择”都是单片机通过地址线一次发出的 地址信号来完成选择的。 常用的存储器地址空间分配方法有两种：线性选择法（简称线选法）和地 址译码法（简称译码法），下面分别介绍。 1．线选法
直接利用单片机某一高位地址线作为存储器芯片（或I/O接口芯片）的“片
选”控制信号。为此，只要用某一高位地址线与存储器芯片的“片选”端直 接连接即可。
中，要完成这种功能，必须进行两种选择：一是必须选中该存储器芯片，这
称为“片选”，只有被“选中”的存储器芯片才能被单片机访问，未被选中 的芯片不能被访问；二是在“片选”的基础上还同时“选中”芯片的某一单
元对其进行读写，这称为“单元选择”。每个扩展的芯片都有“片选”引脚
，同时每个芯片也都有多条地址引脚，以便对其进行单元选择。
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图9-2
AT89C51单片机扩展的片外三总线
2．P2口的口线作为高位地址 P2口的全部8位口线用作系统高8位地址线，再加上地址锁存器输出提 供的低8位地址，便形成了系统的16位地址总线（见图9-2），从而使单片 机系统的寻址范围达到64KB。 3．控制信号线
除了地址线和数据线外，还要有控制总线。这些信号有的就是单片机
由上看出，尽管AT89S51有4个并行I/O口，共32条口线，但由于系统扩
展的需要，真正给用户作为通用I/O使用，就剩下P1口和P3口的部分口线 了。
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地址空间分配
如何把片外两个64KB地址空间分配给各个存储器与I/O接口芯片，使一个 存储单元只对应一个地址，避免单片机对一个地址单元访问时，发生数据冲 突。这就是存储器地址空间的分配问题。 AT89S51发出的地址信号用于选择某存储器单元，在外扩多片存储器芯片
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由表9-2可见，当译码器输入为某一固定编码时，其8个输出引脚Y0*～
Y7*中仅有1个引脚输出为低，其余全为高。而输出低电平的引脚恰好作为 片选信号。
（2）74LS139
双2-4译码器。两个译码器完全独立，分别有各自的
数据输入端、译码状态输出端以及数据输入允许端，其引脚如图9-4所示 ，其中1组的真值表见表9-3。
引脚的第一功能信号，有的则是P3口第二功能信号。其中包括：
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（1）PSEN*信号作为外部扩展的程序存储器的读选通控制信号；
（2）RD*和WR*信号作为外部扩展的数据存储器和I/O接口寄存器的读、 写选通控制信号； （3）ALE信号作为P0口发出的低8位地址的锁存控制信号。 （4）EA*信号为片内、片外程序存储器访问允许控制端。
的存储器扩展。
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常见有74LS138（3-8译码器）、74LS139（双2-4译码器）与74LS154（
4-16译码器）。下面介绍74LS138和74LS139译码器芯片。 （1）74LS138是3-8译码器，有3个数据输入端，经译码后产生8种状态， 其引脚见图9-3，真值表见表9-2。
图9-3 74LS138引脚图
（3）控制总线（Control Bus，CB）：是单片机发出的各种控制信
号线。 下面介绍如何构造系统的三总线。
1．P0口作为低8位地址/数据总线
AT89S51受引脚数目限制，P0口既用作低8位地址总线，又用作数据 总线（分时复用），因此需增加1个8位地址锁存器。AT89S51单片机对 外部扩展的存储器单元或I/O接口寄存器进行访问时，先发出低8位地址送 地址锁存器锁存，锁存器输出作为系统的低8位地址（A7～A0）。随后， P0口又作为数据总线口（D7～D0），见图9-2。
图9-4
74LS139引脚图
表9-3
74LS139真值表
以74LS138为例，介绍如何进行空间地址分配。例如，要扩8片8KB的
RAM 6264，如何通过74LS138把64KB空间分配给各个芯片？由74LS138 真值表可知，把G1接到+5V，该G2A*、G2B* 接地，P2.7、P2.6、P2.5（高 3位地址线）分别接到74LS138的C、B、A端，由于对高3位地址译码，这 样译码器有8个输出Y0*～Y7*，分别接到8片6264的 “片选”端，实现8选 1片选。而低13位地址（P2.4～P2.0，P0.7～P0.0）完成对选中的6264芯 片中的各个存储单元的“单元选择”。这样就把64KB存储器空间分成8个 8KB空间了。64KB地址空间的分配见图9-5。