第4章 微机控制系统及接口设计2-3

§4.4单片机的硬件结构特点及应用MCS-51系列单片机已有十多种产品，可分为两大系列：51子系列和52子系列。51子系列主要有8031、8051、8751三种机型。它们的指令系统与芯片引脚完全兼容。从表1.1中可以看出，它们的差别仅在于片内有无ROM或EPROM。52子系列主要有8032、8052、8752三种机型。从表1.1中可以看出，52子系列与51子系列的不同之处在于：片内数据存储器增至256字节；片内程序存储器增至8KB(8032无)；有3个16位定时/计数器，6个中断源。其它性能均与51子系列相同。一MCS-51系列单片机的硬件结构特点图2.1MCS-51单片机内部结构框图地址总线(AB)805187518031P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7PSENEAALERST用户I/O控制总线(CB)锁存器P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ALEA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0VCCVSS数据总线(DB)(a)(b)P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD、P3.0TXD、P3.1INT0、P3.2INT1、P3.3T0、P3.4T1、P3.5WR、P3.6RD、P3.7XTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.080518751803112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221VCCVSS图2.2MCS-51系列单片机引脚及总线结构MCS-51系列单片机的引脚可归纳为以下两点：(1)单片机功能多，引脚数少，因而许多引脚都具有第二功能。(2)单片机对外呈现3总线形式，由P2、P0口组成16位地址总线；由P0口分时复用为数据总线；由ALE、PSEN、RST、EA与P3口中的INT0、INT1、T0、T1、WR、RD共10个引脚组成控制总线。由于是16位地址线，因此，可使片外存储器的寻址范围达到64KB。二MCS-51系列单片机的最小应用系统及其扩展(a)8051/8751最小系统结构图；(b)8031最小系统结构图MCS–51单片机最小化系统单片机系统扩展的内容与方法1．单片机的三总线结构图MCS–51单片机的三总线结构形式2．系统扩展的内容与方法(1)系统的扩展一般有以下几方面的内容：①外部程序存储器的扩展。②外部数据存储器的扩展。③输入/输出接口的扩展。④管理功能器件的扩展(如定时器/计数器、键盘/显示器、中断优先级编码器等)。(2)系统扩展的基本方法一般来讲，所有与计算机扩展连接芯片的外部引脚线都可以归属为三总线结构。扩展连接的一般方法实际上是三总线对接。要保证单片机和扩展芯片协调一致地工作，即要共同满足其工作时序。常用扩展器件简介常用的扩展器件表常用的扩展器件表兼有片外ROM，又有片外RAM的扩展连接图例5-1采用8位的Z80CPU的微机控制系统，按控制要求扩展一个并行接口芯片PIO、一个计数器／定时器（CTC）、一个8位的A/D转换器（ADC0808）和一个8位的D/A转换器（DAC0832）。若指定它们的地址分别为40H～43H、44H～47H、58H和5CH，那么可以设计出如图5-30所示的地址译码电路。图5-30I/O接口地址译码扩展图5-30中，独立编址方式的片选信号只利用地址总线的低8位（A0～A7）译出，为了区别是访问存储器还是访问I/O接口，IORQ信号是必须用的。同时,为了控制数据流向也要使用读（RD）、写（WR）信号。但是Z80PIO和Z80CTC芯片有些特殊，没有WR信号引脚，它是利用IORQ、RD和Mi三个信号通过内部逻辑电路的组合而得到读、写、复位、中断响应等控制信号的。2.扩展的I/O接口和存储器的数据线都同时要挂到CPU的数据总线上，各芯片的地址也都要挂到CPU的地址线上，控制线也一样要挂到CPU的控制总线上。由表5-2可见，MOS器件的输入电流小，驱动能力也差。