單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展

,微機(jī)原理及應(yīng)用,第7章 單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展,單片機(jī)內(nèi)部集成了計(jì)算機(jī)的基本功能部件，因而一塊單片機(jī)（如8051/8751）往往就是一個(gè)最小微機(jī)系統(tǒng)。MCS-51系列單片機(jī)具有很強(qiáng)的系統(tǒng)擴(kuò)展能力，可以擴(kuò)展64KB的程序存儲(chǔ)器和64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或輸入輸出口。,7.1 MCS-51單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)是集CPU、RAM、ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和I/O接口電路于一片集成電路的微型計(jì)算機(jī)。對于簡單的應(yīng)用場合，可以在MCS-51系列單片機(jī)中選擇一個(gè)合適的產(chǎn)品構(gòu)成一個(gè)具有最簡單配置的系統(tǒng)，即最小系統(tǒng)。MCS-51系列中含有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)如8051/8751僅一塊芯片就可構(gòu)成最小系統(tǒng)，而無片內(nèi)存儲(chǔ)器的單片機(jī)如8031必須外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器才能構(gòu)成最小系統(tǒng)。,.1 8051/8751單片機(jī)最小系統(tǒng) 用8051/8751單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖所示。,7.2 擴(kuò)展總線的產(chǎn)生 當(dāng)單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)不能滿足實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)要求時(shí)，需要在單片機(jī)外部連接相應(yīng)的外圍芯片以滿足應(yīng)用系統(tǒng)要求。MCS-51系列單片機(jī)有很強(qiáng)的外部擴(kuò)展功能，大部分常規(guī)芯片可用于其外圍擴(kuò)展電路中。擴(kuò)展的內(nèi)容主要有總線、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、I/O口擴(kuò)展等。,一般微機(jī)的CPU外部都有單獨(dú)的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線，而MCS-51系列單片機(jī)由于受管腳數(shù)量的限制，數(shù)據(jù)總線和地址總線是復(fù)用P0口，為了將它們分離開，以便同外圍芯片正確地連接，需要在單片機(jī)外部增加地址鎖存器（如74LS373、8282等），從而構(gòu)成與一般CPU類似的片外三總線，如下圖所示。,MCS-51系列單片機(jī)擴(kuò)展三總線,1. 地址總線（AB） 地址總線的位數(shù)決定了CPU可以直接尋址的內(nèi)存范圍。如：微型機(jī)的AB為20位，決定它的最大內(nèi)存容量為220=1M字節(jié)。地址總線是單向的。 MCS-51系列單片機(jī)地址總線寬為16位，所以可尋址范圍為216=64KB。 16位地址總線由P0口提供低8位A0-A7，P2口提供高8位A8-A15。由于P0口還要作數(shù)據(jù)總線，只能分時(shí)用作低8位地址線，所以P0輸出的低8位地址必須用鎖存器鎖存。鎖存器的鎖存控制信號(hào)為ALE輸出信號(hào)。P2口不需外加鎖存器。,2. 數(shù)據(jù)總線（DB） 數(shù)據(jù)總線的位數(shù)（也稱為寬度）與微處理器的位數(shù)相對應(yīng)。數(shù)據(jù)總線是雙向的。 數(shù)據(jù)總線由P0口提供，其寬度為8位，用于單片機(jī)與外部存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)。P0口為雙向口，可以進(jìn)行兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)傳送。,3 .控制總線（CB) 由P3口提供?？刂瓶偩€用來傳輸控制信號(hào)，是雙向的。 ALE:地址鎖存器的選通信號(hào)，用于鎖存P0口的低8位地址。 PSEN:擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。 EA:片內(nèi)或片外程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 RD、WR:片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/O口的讀寫選通信號(hào)。,7.3程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展,7.3.1常用的程序存儲(chǔ)器 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EPROM、EEPROM常作為單片機(jī)的外部存儲(chǔ)器。 1、EPROM 紫外線擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，常用的有2716、2732、2764、27128、27256等。 2、EEPROM 電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，常用的有2816、2817、2864等。,A0Ai:地址輸入線。 D0D7:數(shù)據(jù)輸入線。 CE:片選信號(hào)輸入線。 OE:讀選通信號(hào)輸入線。,7.3.2程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展,外部程序存儲(chǔ)器的一般擴(kuò)展邏輯,擴(kuò)展舉例: 2732(4KB)擴(kuò)展4KB EPROM的8031系統(tǒng),外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展可通過線選方式或譯碼方式實(shí)現(xiàn)片選。圖7-8是采用線選方式對8031擴(kuò)展一片2732 EPROM的連線圖。圖中選用P2.7作為2732的片選信號(hào)線，則2732 EPROM的地址范圍為：0000H0FFFH。,2764（8KB）擴(kuò)展16KB EPROM的8031系統(tǒng),EPROM的地址范圍為：0000H1FFFH和2000H 3FFFH 。,7.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展,7.4.1常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器Static RAM)、EEPROM常作為單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 MCS-51對外部RAM的訪問有4條指令： MOVX A,Ri MOVX Ri, A MOVX A, DPTR MOVX DPTR, A,A0Ai:地址輸入線。 RD:讀選通信號(hào)輸入線。 D0D7:雙向數(shù)據(jù)輸入線。 WR:寫選通信號(hào)輸入線。 CE:片選信號(hào)輸入線。,7.4.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展,外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的一般擴(kuò)展邏輯,外接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器地址的地址空間允許重疊（0000HFFFFH），不會(huì)發(fā)生沖突，這是因?yàn)樗鼈兎謩e使用不同的控制信號(hào)（ROM用PSEN信號(hào)，RAM用RD信號(hào)）和不同的指令（MOVC與MOVX）。,擴(kuò)展舉例:用2片6116（2KB）為8031擴(kuò)展4KB RAM系統(tǒng)。,EPROM的地址范圍為：1000H17FFH和0800H 0FFFH 。,例： 8031擴(kuò)展2864A(8KB) EEPROM作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 。,2864A的地址范圍為：0000H1FFFH,