机械系统微机控制 第9章 MCS-51单片机的系统扩展
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（1）数据线
2716 的数据线O0～O7直接与8031的 P0 口相应位相连。
（2）地址线
程序存贮器ROM芯片内部集成着地址译码器，可以根据从片外输入的 地址信号直接找到相应的地址单元。
（3）控制线
①OE与8031的PSEN相连，以实现单片机执行MOVC指令时的工作选通 和与CPU的同步。 ②CE接地，表示始终选通。 ③8031的ALE与74LS373的触发端G相连，以实现P0口的分时复用。 ④8031的EA端接地，表示始终使用片外ROM。
即未选中状态，此时CE为高电平，数据输出为高阻状态，功耗下降75％，处于 低功率维持状态
（3）编程方式
把程序代码固化到EPROM中。VPP端加+25V高压，OE高电平。每当CE/PGM端 出现脉冲时，写入一个存贮单元信息。
（4）编程校验方式
即检查编程写入的信息是否正确，通常紧跟编程之后。VPP＝+25V，CE及OE为 低电平。
贮器的读选通信号，执行片外程序存贮器查表指令MOVC时， 该信号自动生成。PSEN与扩展程序存贮器相接。
4）ALE为地址锁存允许：用于选通地址锁存器，通常
在P0口输出地址期间，用下降沿触发锁存器锁存低8位地 址，即ALE必须与地址锁存器的触发端相连
9.1.3 扩展芯片
MCS-51单片机扩展芯片可以分为3类：外部程 序存贮器ROM芯片、外部数据存贮器RAM芯片以及接 口芯片。连接外部设备的扩展芯片称接口芯片，接 口芯片上的接口称外接口（相对于并行口、中断等 内部接口而言）。每个外部接口可有多个端口，例 如数据口、状态口、控制命令口等。许多接口芯片 同内部中断接口一样可通过写入控制字实现工作方 式等的功能控制，使用灵活、扩大了应用范围，这 些芯片称可编程接口芯片。
器及I/0端口的读写选通信号，当执行外部数据存贮器操 作MOVX指令时，这两个信号分别自动生成。WR、RD分别与 扩展数据存贮器及I/0端口的WR、RD相接。
2）EA为片外ROM选通信号：用于选择片内或片外程序
存贮器，当EA＝0时，访问片外程序存贮器。
3）PSEN为外部ROM读选通信号：用于片外扩展程序存
1、扩展一片EPROM
i=N-8
P2.0～P2.i
ALE
8031 EA
8 P0 PSEN
N～7
A8～AN
锁
8
存
A0～A7
器
EPROM
8
CE D0～D7
OE
（a）扩展一片EPROM
（5）编程禁止方式
2716不但可单片编程，也允许多片同时编程，好把同样信息并行写入多片 2716中。多片编程时，若要写入各片的数据不尽相同，可使某片或某几片芯片 处于编程状态或编程禁止状态，当CE/PGM信号加低电平时，该芯片处于编程 禁止状态，不写入数据。
9.2.2 程序存贮器的扩展
1．单片程序存贮器的扩展
引脚 方式
CE/PGM OE
读出
低
低
未选中
高
×
编程
正脉冲 高
程序检验
低
低
编程禁止
低
高
VPP
+5V +5V +25V +25V +25V
O7～O0
程序读出 高阻
程序写入ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ程序读出
高阻
（1）读出方式
CPU从EPROM中读取代码，为单片机应用系统的工作方式。此时CE、OE均为 低电平，VPP＝5V
（2）维持方式
9.2 程序存贮器的扩展
MCS-51单片机8031子系列无片内ROM，故必须扩展片 外程序存贮器才能应用，而其它子系列单片机有片内 ROM，可不必扩展片外ROM即可工作。但对于需要大容 量ROM的系统都必须扩展片外ROM。
扩展ROM单元芯片与片内ROM共用一个存贮空间，统 一编址。通过查表指令
MOVC A，@A+DPTR MOVC A，@A+PC 可以实现对ROM单元的读操作。
第9章 MCS-51单片机的系统扩展
9.1单片机的系统扩展概述 9.2 程序存储器的扩展 9.3 数据存储器的扩展 9.4 并行I/O接口的扩展
9.1单片机的系统扩展概述
1.扩展了单片机系统的资源 2.驱动更多种类的外部设备
1）信号形式不同 2）信号电平不同 3）速度差异大
单片机内部的ROM﹑RAM容量﹑定时器﹑I/O 接口和中断源等资源往往有限，在实际应用中 通常不够用，因此需要对单片机的资源扩展。
9.1.2 单片机总线扩展
1.数据总线的构造
MCS-51单片机的数据总线是由P0口提供的，由P0 口引出8位线即可作为数据总线。
2.地址总线的构造
MCS-51单片机地址总线为16根，其中高8位P2口 提供，低8位由P0提供。
3.MCS-51单片机控制总线扩展
1）RD、WR为读、写信号： 用于片外扩展数据存贮
• 首先需要扩展的是程序存储器和数据存储器。 单片机内部虽有一定数量的存储器，但常常不 能满足实际需要，因此要求从外部进行扩展。
• 其次需要扩展的是输入/输出接口。单片机的 主要用途是控制，因此它必须与外部设备打交 道，也就是说它需要与外部的输入输出设备连 接。单片机内部虽然设置了4个并行I/O口，用 来与外围设备连接，但当外围设备较多时， I/O口就显得不够用。在大多数情况下，MCS51系列单片机都需要扩展输入输出接口。
9.2.1 程序存贮器芯片
1．典型程序存贮器芯片2716
2716的结构逻辑图如图所示。ROM 芯片内部集成了输出缓冲器，地址译 码器。2716有2K字节容量，共有11位 OE
地址线。
CE/PGM
O0,O1…O7
数据输出 输出 缓冲器
A0～ A10 地址输入
地址译码
16K位 存储矩阵
2716信号引脚说明如下：
9.1.1 单片机总线结构
所谓总线，就是连接计算机CPU与各部件的一组 公共信号线。MCS-51使用的是并行总线结构，按功能 分为三组：地址总线，数据总线和控制总线。
内部 ROM
内部 RAM
定时/ 计数器
数据总线
CPU
地址总线
控制总线
并行
串行
中断
I/O口
I/O口
接口
图9-1 MCS-51并行总线结构
①A0～A10为11位地址线 ②O0～O7 为8位数据线 ③CE/PGM为双重功能
控制线
④0E 为输出允许信号
⑤VPP为电源线 ⑥Vcc为主电源线，
接+5V电源
⑦GND为地线
2716
图9-4 2716信号引脚图
2．△程序存贮器芯片工作方式
EPROM有下以几种工作方式，由OE、CE/PGM及VPP 各信号状态组合确定。
2716 的数据线O0～O7直接与8031的 P0 口相应位相连。
（2）地址线
程序存贮器ROM芯片内部集成着地址译码器，可以根据从片外输入的 地址信号直接找到相应的地址单元。
（3）控制线
①OE与8031的PSEN相连，以实现单片机执行MOVC指令时的工作选通 和与CPU的同步。 ②CE接地，表示始终选通。 ③8031的ALE与74LS373的触发端G相连，以实现P0口的分时复用。 ④8031的EA端接地，表示始终使用片外ROM。
即未选中状态，此时CE为高电平，数据输出为高阻状态，功耗下降75％，处于 低功率维持状态
（3）编程方式
把程序代码固化到EPROM中。VPP端加+25V高压，OE高电平。每当CE/PGM端 出现脉冲时，写入一个存贮单元信息。
（4）编程校验方式
即检查编程写入的信息是否正确，通常紧跟编程之后。VPP＝+25V，CE及OE为 低电平。
贮器的读选通信号，执行片外程序存贮器查表指令MOVC时， 该信号自动生成。PSEN与扩展程序存贮器相接。
4）ALE为地址锁存允许：用于选通地址锁存器，通常
在P0口输出地址期间，用下降沿触发锁存器锁存低8位地 址，即ALE必须与地址锁存器的触发端相连
9.1.3 扩展芯片
MCS-51单片机扩展芯片可以分为3类：外部程 序存贮器ROM芯片、外部数据存贮器RAM芯片以及接 口芯片。连接外部设备的扩展芯片称接口芯片，接 口芯片上的接口称外接口（相对于并行口、中断等 内部接口而言）。每个外部接口可有多个端口，例 如数据口、状态口、控制命令口等。许多接口芯片 同内部中断接口一样可通过写入控制字实现工作方 式等的功能控制，使用灵活、扩大了应用范围，这 些芯片称可编程接口芯片。
器及I/0端口的读写选通信号，当执行外部数据存贮器操 作MOVX指令时，这两个信号分别自动生成。WR、RD分别与 扩展数据存贮器及I/0端口的WR、RD相接。
2）EA为片外ROM选通信号：用于选择片内或片外程序
存贮器，当EA＝0时，访问片外程序存贮器。
3）PSEN为外部ROM读选通信号：用于片外扩展程序存
1、扩展一片EPROM
i=N-8
P2.0～P2.i
ALE
8031 EA
8 P0 PSEN
N～7
A8～AN
锁
8
存
A0～A7
器
EPROM
8
CE D0～D7
OE
（a）扩展一片EPROM
（5）编程禁止方式
2716不但可单片编程，也允许多片同时编程，好把同样信息并行写入多片 2716中。多片编程时，若要写入各片的数据不尽相同，可使某片或某几片芯片 处于编程状态或编程禁止状态，当CE/PGM信号加低电平时，该芯片处于编程 禁止状态，不写入数据。
9.2.2 程序存贮器的扩展
1．单片程序存贮器的扩展
引脚 方式
CE/PGM OE
读出
低
低
未选中
高
×
编程
正脉冲 高
程序检验
低
低
编程禁止
低
高
VPP
+5V +5V +25V +25V +25V
O7～O0
程序读出 高阻
程序写入ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ程序读出
高阻
（1）读出方式
CPU从EPROM中读取代码，为单片机应用系统的工作方式。此时CE、OE均为 低电平，VPP＝5V
（2）维持方式
9.2 程序存贮器的扩展
MCS-51单片机8031子系列无片内ROM，故必须扩展片 外程序存贮器才能应用，而其它子系列单片机有片内 ROM，可不必扩展片外ROM即可工作。但对于需要大容 量ROM的系统都必须扩展片外ROM。
扩展ROM单元芯片与片内ROM共用一个存贮空间，统 一编址。通过查表指令
MOVC A，@A+DPTR MOVC A，@A+PC 可以实现对ROM单元的读操作。
第9章 MCS-51单片机的系统扩展
9.1单片机的系统扩展概述 9.2 程序存储器的扩展 9.3 数据存储器的扩展 9.4 并行I/O接口的扩展
9.1单片机的系统扩展概述
1.扩展了单片机系统的资源 2.驱动更多种类的外部设备
1）信号形式不同 2）信号电平不同 3）速度差异大
单片机内部的ROM﹑RAM容量﹑定时器﹑I/O 接口和中断源等资源往往有限，在实际应用中 通常不够用，因此需要对单片机的资源扩展。
9.1.2 单片机总线扩展
1.数据总线的构造
MCS-51单片机的数据总线是由P0口提供的，由P0 口引出8位线即可作为数据总线。
2.地址总线的构造
MCS-51单片机地址总线为16根，其中高8位P2口 提供，低8位由P0提供。
3.MCS-51单片机控制总线扩展
1）RD、WR为读、写信号： 用于片外扩展数据存贮
• 首先需要扩展的是程序存储器和数据存储器。 单片机内部虽有一定数量的存储器，但常常不 能满足实际需要，因此要求从外部进行扩展。
• 其次需要扩展的是输入/输出接口。单片机的 主要用途是控制，因此它必须与外部设备打交 道，也就是说它需要与外部的输入输出设备连 接。单片机内部虽然设置了4个并行I/O口，用 来与外围设备连接，但当外围设备较多时， I/O口就显得不够用。在大多数情况下，MCS51系列单片机都需要扩展输入输出接口。
9.2.1 程序存贮器芯片
1．典型程序存贮器芯片2716
2716的结构逻辑图如图所示。ROM 芯片内部集成了输出缓冲器，地址译 码器。2716有2K字节容量，共有11位 OE
地址线。
CE/PGM
O0,O1…O7
数据输出 输出 缓冲器
A0～ A10 地址输入
地址译码
16K位 存储矩阵
2716信号引脚说明如下：
9.1.1 单片机总线结构
所谓总线，就是连接计算机CPU与各部件的一组 公共信号线。MCS-51使用的是并行总线结构，按功能 分为三组：地址总线，数据总线和控制总线。
内部 ROM
内部 RAM
定时/ 计数器
数据总线
CPU
地址总线
控制总线
并行
串行
中断
I/O口
I/O口
接口
图9-1 MCS-51并行总线结构
①A0～A10为11位地址线 ②O0～O7 为8位数据线 ③CE/PGM为双重功能
控制线
④0E 为输出允许信号
⑤VPP为电源线 ⑥Vcc为主电源线，
接+5V电源
⑦GND为地线
2716
图9-4 2716信号引脚图
2．△程序存贮器芯片工作方式
EPROM有下以几种工作方式，由OE、CE/PGM及VPP 各信号状态组合确定。