单片机的系统扩展

微机原理及应用第7章单片机的系统扩展•单片机内部集成了计算机的基本功能部件，因而一块单片机（如8051/8751）往往就是一个最小微机系统。MCS-51系列单片机具有很强的系统扩展能力，可以扩展64KB的程序存储器和64KB的数据存储器或输入输出口。•7.1MCS-51单片机最小系统•单片机是集CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和I/O接口电路于一片集成电路的微型计算机。对于简单的应用场合，可以在MCS-51系列单片机中选择一个合适的产品构成一个具有最简单配置的系统，即最小系统。MCS-51系列中含有片内程序存储器的单片机如8051/8751仅一块芯片就可构成最小系统，而无片内存储器的单片机如8031必须外部扩展程序存储器才能构成最小系统。•.18051/8751单片机最小系统•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，如图所示。•7.2扩展总线的产生•当单片机最小应用系统不能满足实际应用系统要求时，需要在单片机外部连接相应的外围芯片以满足应用系统要求。MCS-51系列单片机有很强的外部扩展功能，大部分常规芯片可用于其外围扩展电路中。扩展的内容主要有总线、程序存储器、数据存储器、I/O口扩展等。•一般微机的CPU外部都有单独的地址总线、数据总线和控制总线，而MCS-51系列单片机由于受管脚数量的限制，数据总线和地址总线是复用P0口，为了将它们分离开，以便同外围芯片正确地连接，需要在单片机外部增加地址锁存器（如74LS373、8282等），从而构成与一般CPU类似的片外三总线，如下图所示。MCS-51系列单片机扩展三总线•1.地址总线（AB）•地址总线的位数决定了CPU可以直接寻址的内存范围。如：微型机的AB为20位，决定它的最大内存容量为220=1M字节。地址总线是单向的。•MCS-51系列单片机地址总线宽为16位，所以可寻址范围为216=64KB。•16位地址总线由P0口提供低8位A0-A7，P2口提供高8位A8-A15。由于P0口还要作数据总线，只能分时用作低8位地址线，所以P0输出的低8位地址必须用锁存器锁存。锁存器的锁存控制信号为ALE输出信号。P2口不需外加锁存器。•2.数据总线（DB）数据总线的位数（也称为宽度）与微处理器的位数相对应。数据总线是双向的。数据总线由P0口提供，其宽度为8位，用于单片机与外部存储器和I/O设备之间传送数据。P0口为双向口，可以进行两个方向的数据传送。•3.控制总线（CB)•由P3口提供。控制总线用来传输控制信号，是双向的。•ALE:地址锁存器的选通信号，用于锁存P0口的低8位地址。•PSEN:扩展程序存储器的读选通信号。•EA:片内或片外程序存储器的选通信号。•RD、WR:片外数据存储器和I/O口的读写选通信号。7.3程序存储器的扩展7.3.1常用的程序存储器半导体存储器EPROM、EEPROM常作为单片机的外部存储器。1、EPROM紫外线擦除可编程只读存储器，常用的有2716、2732、2764、27128、27256等。2、EEPROM电擦除可编程只读存储器，常用的有2816、2817、2864等。A0~Ai:地址输入线。D0~D7:数据输入线。CE:片选信号输入线。OE:读选通信号输入线。7.3.2程序存储器的扩展外部程序存储器的一般扩展逻辑扩展举例:2732(4KB)扩展4KBEPROM的8031系统外部存储器的扩展可通过线选方式或译码方式实现片选。图7-8是采用线选方式对8031扩展一片2732EPROM的连线图。图中选用P2.7作为2732的片选信号线，则2732EPROM的地址范围为：0000H～0FFFH。2764（8KB）扩展16KBEPROM的8031系统EPROM的地址范围为：0000H～1FFFH和2000H～3FFFH。7.4数据存储器的扩展7.4.1常用的数据存储器半导体存储器SRAM(静态随机存储器StaticRAM)、EEPROM常作为单片机的外部数据存储器。MCS-51对外部RAM的访问有4条指令：MOVXA,@RiMOVX@Ri,AMOVXA,@DPTRMOVX@DPTR,AA0~Ai:地址输入线。RD:读选通信号输入线。D0~D7:双向数据输入线。WR:写选通信号输入线。CE:片选信号输入线。7.4.2数据存储器的扩展外部数据存储器的一般扩展逻辑•外接数据存储器与程序存储器地址的地址空间允许重叠（0000H~FFFFH），不会发生冲突，这是因为它们分别使用不同的控制信号（ROM用PSEN信号，RAM用RD信号）和不同的指令（MOVC与MOVX）。扩展举例:用2片6116（2KB）为8031扩展4KBRAM系统。EPROM的地址范围为：1000H～17FFH和0800H～0FFFH。例：8031扩展2864A(8KB)EEPROM作为外部数据存储器。2864A的地址范围为：0000H～1FFFH