第6MCS51单片机系统扩展技术

1、第第6章章 mcs-51单片机系统扩展技术单片机系统扩展技术6.1 mcs-51单片机系统扩展的基本概念单片机系统扩展的基本概念6.2 程序存储器扩展技术程序存储器扩展技术6.3 数据存储器扩展数据存储器扩展6.4 输入输入/输出口扩展技术输出口扩展技术6.1 mcs-51单片机系统扩展的基本概念单片机系统扩展的基本概念6.1.1 mcs-51单片机最小应用系统单片机最小应用系统6.1.2 mcs-51单片机的外部扩展性能单片机的外部扩展性能返回本章首页6.1.1 mcs-51单片机最小应用系统单片机最小应用系统 18051/8751最小应用系统（最小应用系统（如图如图6-1所示）。由于所示）

2、。由于集成度的限制，这种最小应用系统只能用作一些小集成度的限制，这种最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点是：型的控制单元。其应用特点是：（1）全部）全部i/o口线均可供用户使用。口线均可供用户使用。（2）内部存储器容量有限（只有）内部存储器容量有限（只有4kb地址空间）。地址空间）。（3）应用系统开发具有特殊性。）应用系统开发具有特殊性。 图6-1 8051/8751最小应用系统28031最小应用系统最小应用系统 8031是片内无程序存储器的单片机芯片，因此是片内无程序存储器的单片机芯片，因此，其最小应用系统应在片外扩展，其最小应用系统应在片外扩展eprom。图。图6-2为为用用

3、8031外接程序存储器构成的最小系统。外接程序存储器构成的最小系统。图6-2 8031最小应用系统返回本节6.1.2 mcs-51单片机的外部扩展性能单片机的外部扩展性能1mcs-51单片机的片外总线结构单片机的片外总线结构 mcs-51系列单片机片外引脚可以构成如图系列单片机片外引脚可以构成如图6-3所所示的三总线结构：示的三总线结构： 地址总线（地址总线（ab） 数据总线（数据总线（db） 控制总线（控制总线（cb） 所有外部芯片都通过这三组总线进行扩展。所有外部芯片都通过这三组总线进行扩展。图6-3 8031单片机总线引脚结构2mcs-51单片机的系统扩展能力单片机的系统扩展能力 当系统

4、要大量配置外围设备以及要扩展较多的当系统要大量配置外围设备以及要扩展较多的i/o口时，将占去大量的口时，将占去大量的ram地址。地址。 当应用系统存储扩展容量或扩展当应用系统存储扩展容量或扩展i/o口地址超过口地址超过单片机地址总线范围时，可采用换体法解决。如单片机地址总线范围时，可采用换体法解决。如图图6-4所示。所示。 图6-4 用i/o线来控制片外存储器换体返回本节6.2 程序存储器扩展技术程序存储器扩展技术6.2.1 eprom扩展电路扩展电路6.2.2 eeprom扩展电路扩展电路返回本章首页图6-5 28引脚eprom芯片管脚配置6.2.1 eprom扩展电路扩展电路图6-6 27

5、64 eprom扩展电路12764a eprom扩展电路227128a eprom扩展电路扩展电路 图6-7 27128a eprom扩展电路返回本节6.2.2 eeprom扩展电路扩展电路 eeprom是一种电擦除可编程只读存储器，是一种电擦除可编程只读存储器，其主要特点是能在计算机系统中进行在线修改，其主要特点是能在计算机系统中进行在线修改，并能在断电的情况下保持修改的结果。因而在智并能在断电的情况下保持修改的结果。因而在智能化仪器仪表、控制装置等领域得到普遍采用。能化仪器仪表、控制装置等领域得到普遍采用。 常用的常用的eeprom芯片主要有芯片主要有intel 2817a、2864a等。

6、等。图6-8 2817a管脚配置12817a eeprom扩展扩展图6-9 2817a eeprom扩展电路 设置源数据块首址标区首地址原地址=sasa末地址？写入一个字节p1.0=0?源地址加1目标地址加1传送结束图6-10 ram与eeprom数据传送流程图 22864a eeprom 扩展 图6-11 2864a管脚配置 2864a有四种工作方式：有四种工作方式：（1）维持方式）维持方式（2）读出方式）读出方式 （3）写入方式）写入方式 （4）数据查询方式）数据查询方式 2864a与与8031单片机的硬件连接如图单片机的硬件连接如图6-12所示。所示。 图6-12 2864a eepro

7、m扩展电路返回本节6.3 数据存储器扩展数据存储器扩展6.3.1 静态静态ram扩展电路扩展电路6.3.2 动态动态ram扩展电路扩展电路返回本章首页6.3.1 静态静态ram扩展电路扩展电路常用的静态常用的静态ram芯片有芯片有6116，6264，62256等，其等，其管脚配置如图管脚配置如图6-13所示。所示。16264静态静态ram扩展扩展表表6-1给出了给出了6264的操作方式，图的操作方式，图6-14为为6264静态静态ram扩展电路。扩展电路。262256静态静态ram扩展扩展62256是是32k8位静态随机存储器芯片，位静态随机存储器芯片，cmos工艺制作，单一工艺制作，单一+5

8、v供电。供电。28脚双列直插式封装脚双列直插式封装。 图6-13 常用静态ram芯片管脚配置表6-1 6264的操作方式图6-14 6264静态ram扩展电路返回本节6.3.2 动态动态ram扩展电扩展电12164a动态动态ram扩展扩展l l 行列地址选通信号行列地址选通信号l l 刷新方法刷新方法l l 地址信息延时的实现地址信息延时的实现图6-15 2164a芯片图6-16 64k动态ram扩展电路（a）8051（b）2164a图6-17 8051和2164a总线定时波形22186集成动态集成动态ram扩展扩展 2186是片内具有是片内具有8k8位动态位动态ram系统的集成系统的集成ra

9、m。单一。单一+5v供电，工作电流供电，工作电流70ma，维持电流，维持电流20ma，存取时间为，存取时间为250ns。28脚双列直插式封装，脚双列直插式封装，管脚与管脚与6264静态静态ram完全兼容，其管脚配置如图完全兼容，其管脚配置如图6-18所示。所示。 图图6-19给出了给出了8051/8751扩展扩展2186集成动态集成动态ram的硬件电路图。的硬件电路图。图6-18 2817a管脚配置 图6-19 2186集成动态ram扩展电路返回本节6.4 输入输入/输出口扩展技术输出口扩展技术6.4.1 简单简单i/o口扩展口扩展6.4.2 可编程可编程i/o口扩展口扩展返回本章首页6.4.

10、1 简单简单i/o口扩展口扩展1用并行口扩展用并行口扩展i/o口口 只要根据只要根据“输入三态，输出锁存输入三态，输出锁存”与总线相与总线相连的原则，选择连的原则，选择74ls系列的系列的ttl电路或电路或mos电路电路即能组成简单的扩展即能组成简单的扩展i/o口。例如采用口。例如采用8位三态缓位三态缓冲器冲器74ls244组成输入口，采用组成输入口，采用8d锁存器锁存器74ls273，74ls373，74ls377等组成输出口。等组成输出口。 图图6-20给出了一种简单的输入、输出口扩展给出了一种简单的输入、输出口扩展电路。电路。当要扩展多个输入当要扩展多个输入/输出口时，可采用图输出口时，

11、可采用图6-21所示连接方法。所示连接方法。图6-20 简单i/o扩展接口图6-20 简单i/o扩展接口2用串行口扩展用串行口扩展i/o口口 当当mcs-51单片机串行口工作在方式单片机串行口工作在方式0时，使时，使用移位寄存器芯片可以扩展一个或多个用移位寄存器芯片可以扩展一个或多个8位并行位并行i/o口。这种方法不会占用片外口。这种方法不会占用片外ram地址，而且地址，而且可节省单片机的硬件开销。缺点是操作速度较慢可节省单片机的硬件开销。缺点是操作速度较慢，扩展芯片越多，速度越慢。，扩展芯片越多，速度越慢。 图图6-22和图和图6-23分别给出了利用串行口扩展分别给出了利用串行口扩展2个个8

12、位并行输入口（使用位并行输入口（使用74ls165）和扩展）和扩展2个个8位位并行输出口（使用并行输出口（使用74ls164）的接口电路。）的接口电路。图6-22 利用串行口扩展并行输入口图6-23 利用串行口扩展并行输出口返回本节6.4.2 可编程可编程i/o口扩展口扩展表6-2 常用intel 系列可编程接口芯片型号名称说明8155并行接口带256字节的ram和14位定时/计数器8255通用并行接口 8251同步/异步通讯接口 8253定时/计数器 8279键盘/显示接口 18155的结构和技术性能的结构和技术性能图图6-24是是8155的结构框图。在的结构框图。在8155内部具有：内部具

13、有：（1）256字节的静态字节的静态ram，存取时间为，存取时间为400ns。（2）三个通用的输入）三个通用的输入/输出口。输出口。（3）一个）一个14位的可编程定时位的可编程定时/计数器。计数器。（4）地址锁存器及多路转换的地址和数据总线。）地址锁存器及多路转换的地址和数据总线。（5）单一）单一+5v电源，电源，40脚双列直插式封装。脚双列直插式封装。 （a）逻辑结构（b）引脚图图6-24 8155的逻辑结构及引脚28155的的ram和和i/o地址编码地址编码表6-3 8155口地址分布38155的工作方式与基本操作的工作方式与基本操作（1）作片外）作片外256字节字节ram使用。使用。 （2）作扩展）作扩展i/o口使用。口使用。命令控制字的格式如图命令控制字的格式如图6-25所示。所示。其中其中c口工作方式如表口工作方式如表6-4所示。状态所示。状态字格式如图字格式如图6-26所示。所示。（3）作定时器使用。其格式如图）作定时器使用。其格式如图6-27所示。所示。 图6-25 8155命令控制字格式表6-4 c口工作方式及控制信号分布图6-26 8155状态字格式图6-27 8155定时器格式及输出方式 4mcs-51单片机与单片机与8155的接口与操作的接口与操作 mcs-51单