第九章8051单片机系统扩展.ppt

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1、8051单片机系统扩展单片机系统扩展本节介绍本节介绍8051单片机系统扩展技术，主单片机系统扩展技术，主要介绍一下要介绍一下2点：点：1、存储器的扩展存储器的扩展 2、I/O接口扩展电路设计接口扩展电路设计 9.1 并行扩展概述9.1.1 外部并行扩展总线 1.扩展方式并行I/O口l并行扩展总线：三总线方式图91 单片机的外部扩展三总线2.并行总线扩展基本问题 总线连接电路设计、地址译码、器件地址并行总线扩展电路设计。并行总线扩展连接方式符合三总线连接方式。数据总线为三态口，在不传送数据时为高阻态。总线分时对不同的外设进行数据传送。程序存储器的扩展程序存储器的扩展 在在8051单片机外部扩展单

2、片机外部扩展8K字节程序存储器字节程序存储器2764的连接图的连接图数据存储器扩展数据存储器扩展在在8051单片机外部扩展一片单片机外部扩展一片8K字节数据存储器字节数据存储器6264的连接图的连接图系统扩展选址方法系统扩展选址方法1、线选法：、线选法：利用单片机的一根空闲高位地址线利用单片机的一根空闲高位地址线(通常采用通常采用P2的的某根口线某根口线)选中一个外部扩展选中一个外部扩展I/O端口芯片，若要端口芯片，若要选中某个芯片工作，将对应芯片的片选信号端设选中某个芯片工作，将对应芯片的片选信号端设为低电平，其它未被选中芯片的片选信号端设为为低电平，其它未被选中芯片的片选信号端设为高电平，

3、从而保证只选中指定的芯片工作。高电平，从而保证只选中指定的芯片工作。优点：不需要地址译码器，可以节省器件，减小优点：不需要地址译码器，可以节省器件，减小 体积，降低成本体积，降低成本 缺点：可寻址的器件数目受到很大限制，而且地缺点：可寻址的器件数目受到很大限制，而且地 址空间不连续，这些都会给系统设计带来址空间不连续，这些都会给系统设计带来 不便。不便。线选法进行外部扩展举例线选法进行外部扩展举例 6264的地址范围：的地址范围：高高8位位地址变化范围地址变化范围 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 1 1 0 低低8位位地址变化范围：地址变化范围：

4、P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 由此可得由此可得6264的地址范围为：的地址范围为：C000HDFFFH。8255的地址范围：的地址范围：高高8位地址变化范围位地址变化范围：P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 1 0 1 1 1 1 1 1低低8位地址变化范围：位地址变化范围：P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 1 1 1 1 1 1 由此可得由此可得8255的地址范围为：的地址范围为：BFFCHBFFFH。0832的地址：的地址：高高8位地址位地址变变化范化

5、范围围：P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 0 1 1 1 1 1 1 1 低低8位地址位地址变变化范化范围围：P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 1 1 1 1 1 1 1 1由此可得由此可得0832的地址的地址为为：7FFFH。2 2、地址译码法地址译码法 对于容量较大的存储器或对于容量较大的存储器或I/OI/O端口较多的单端口较多的单片机应用系统进行外部扩展，当芯片所需要片机应用系统进行外部扩展，当芯片所需要的片选信号多于可利用的高位地址线时，就的片选信号多于可利用的高位地址线时，就需要采用地址译码法

6、。地址译码法必须采用需要采用地址译码法。地址译码法必须采用地址译码器，常用的地址译码器有地址译码器，常用的地址译码器有3-83-8译码器译码器74HC13874HC138(3(3个选择输入端，组成个选择输入端，组成8 8个输入状态，有个输入状态，有8 8个个输出端，输出端，0 0电平有效电平有效)、双、双2-42-4译码器译码器74HC13974HC139等。等。数据存储器与外设的统一编址 线选地址译码：用译码器将寻址范围等分的译码方法见下图。扩扩 展展 器器 件件片内字片内字节节地址数地址数地址地址编码编码626462648K8K0000H0000H1FFFH1FFFH825582554 4

7、3FFCH3FFCH3FFFH3FFFH083208321 17FFFH7FFFH地址译码地址译码进行外部扩展举例进行外部扩展举例9.2 存储器的并行扩展9 92 21 1 数据存储器扩展概述数据存储器扩展概述 单片机应用系统中并行扩展的数据存储器都是静态随机存储器 SRAM，常用的SRAM有62系列的6264、62256、628128、628512等，存储容量分别为 8KB、32KB、128KB、512KB等。数数据据存存储储器器地地址址空空间间同同程程序序存存储储器器一一样样，由由P2P2口口提提供高供高8 8位地址，位地址，P0P0口分时提供低口分时提供低 8 8位地址和位地址和8 8位

8、双向数据线。位双向数据线。访问片外扩展数据存储器的4条寄存器间址指令：MOVX A，DPTR MOVX DPTR，A 或 MOVX A，Ri MOVX Ri，A （a）数据存储器读周期时序 922 访问片外访问片外RAMRAM的操作时序的操作时序 访问片外访问片外RAMRAM的操作包括读写两种操作时序，通过对操的操作包括读写两种操作时序，通过对操作时序的了解，可以更好地理解作时序的了解，可以更好地理解ALEALE、/RD/RD、/WR/WR、P0P0及及P2P2等等信号和数据线的作用，及信号和数据线的作用，及P0P0口是如何分时控制低口是如何分时控制低8 8位地址线位地址线和数据线的。和数据线

9、的。（b）数据存储器写周期时序 图9-3 访问片外RAM的操作时序9 92 23 3 数据存储器扩展举例数据存储器扩展举例 图94 扩展64KB RAM9.3 并行I/O接口的扩展 9.3.1 简单的并行I/O扩展 在需要扩展I/O口，或者需要提高系统的带负载能力的情况，常采用锁存器、缓冲/驱动器等作为I/O口扩展芯片，这是单片机应用系统中经常采用的方法。这种I/O口一般都是通过P0口扩展，具有电路简单、成本低、配置灵活的优点。一般在扩展单个8位输出/输入口时，十分方便。图9-5 简单I/O接口扩展电路图9-8 简单I/O接口扩展电路 图中输入和输出都是在P2.0为0时有效，它们占有相同的地址

10、空间，但由于它们分别用读和写信号控制，因而尽管它们都直接与P0口相接，却不可能同时被选中，这样在总线上就不会发生冲突。系统中若有其它扩展RAM，或其它输入输出接口，则可用线选法或译码法将地址空间区分开。按照图9-5电路的接法，要求实现如下功能：任意按下一个键，对应的LED 亮，例如，按K1则LED1亮，按K2则LED2亮等。则编写程序如下：LOOP：MOV DPTR，0FEFFH ；指向 I/O口地址 MOVX A，DPTR；从244读入数据，检测按钮 MOVX DPTR，A ；向273输出数据，驱动LED SJMP LOOP ；循环9.3.2 9.3.2 可编程可编程I/OI/O接口电路的扩

11、展接口电路的扩展可编程序接口是指其功能可由计算机的指令来加以改变的接口芯片。可编程I/O接口利用软件设置片内控制寄存器，可使一个接口芯片执行多种不同的接口功能，因此使用十分灵活。在此仅以在单片机中常用的一种可编程通用并行接口芯片8255A为例说明问题。8255可编程并行可编程并行I/O接口扩展芯片接口扩展芯片（1 1）82558255内部结构及引脚功能内部结构及引脚功能 （2）端）端口口 PA0PA7、PB0PB7、PC0PC7共24条端口线。3个口皆为锁存/缓冲寄存器，A口、B口有锁存功能，C口无锁存功能。A、B、C 3口的工作方式由程序设置。（3 3）数据线）数据线 8255是8位芯片，有

12、8位数据线D0D7。数据线接于8051单片机的P0接口，（3 3）控制线）控制线 控制线控制控制线控制82558255的读的读RDRD：、写：、写WRWR、复位复位RESETRESET及片选及片选CSCS等。等。（4）地址线）地址线 A1 A0 选择口 0 0 A口 0 1 B口 1 0 C口 1 1 控制口 3 8255A的工作方式方式0（基本输入输出方式）方式1（选通输入输出方式）方式2（双向数据传送方式）最常用和最简单的方法是方式0 4 8255A的控制寄存器 8255A的工作方式选择是通过对控制寄存器输入控制字（或称命令字）的方式实现的。方式选择控制字 C口置复位控制字 图9-7 8255A控制字的格式与定义580C51和8255A的接口及应用 图9-11 80C51与8255的接口电路图9-8 80C51与8255A的接口电路 本例要求8255A按方式0工作，A口各位作为输入，B口各位作为输出，C口高4位作为输出，低4位作为输入。将A口数据存入R1，则编程如下：MOV DPTR,#0FF7FH ；指向控制寄存器地址MOV A,#10010001B ；按要求设的控制字MOVX DPTR,A ；控制字送入控制寄存器MOV DPTR,#0FF7CH ；指向A口地址MOVX A,DPTR ；取A口数据MOV R1,A