第八章 AT89S51单片机的扩展

第八章AT89S51单片机的扩展河工科技瓮嘉民制作单片微机原理及应用》教学课件第八章AT89S51单片机的扩展第三节单片机和CPLD接口设计第二节简单I/O口扩展第一节AT89S51单片机系统的扩展单片微机原理及应用》教学课件第一节AT89S51单片机系统的扩展一、AT89S51最小应用系统

图8-1AT89S51最小应用系统

单片微机原理及应用》教学课件二、AT89S51单片机的片外总线结构如图2-8所示的三总线结构：地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线（CB）构成，所有外部芯片都通过这三组总线进行扩展。

⑴数据总线：8位数据总线由P0口的八位线承担此任，此时不用外接上拉电阻。⑵地址总线：16位地址总线由P0口承担地址低八位线即A0~A7；P2口承担地址高八位线，即A8~A15。注意：P0口线地址/数据总线分时复用，需用地址锁存器74LS373锁存地址。⑶控制总线单片微机原理及应用》教学课件三、AT89S51单片机的系统扩展能力图8-2AT89S51单片机系统的存储器扩展能力单片微机原理及应用》教学课件四、存储器扩展1．线选法线选法把单片机高位地址分别与多个扩展芯片的片选端连通，控制选择各芯片的电平，以达到选片的目的。线选法的优点是接线简单，适用于扩展芯片较少的场合，缺点是芯片地址不连续，地址空间利用率低。

2．译码法译码法是通过译码电路决定扩展芯片地址的方法。译码电路常选择集成芯片如74LS138(3-8译码器)、74LS139(双2-4译码器)和PLD器件实现。线选法的优点是适用于扩展芯片较多的场合，芯片地址连续，地址空间利用率高，缺点是接线复杂。

单片微机原理及应用》教学课件图8-3用线选法扩展多片存储器表8-1图8-3中外扩存储器的地址空间分配芯片序号存储器容量A15A14A13A12~A0地址编码U327648K1100000000000000~1111111111111C000H~DFFFHU427648K1010000000000000~1111111111111A000H~BFFFHU562648K0110000000000000~11111111111116000H~7FFFH单片微机原理及应用》教学课件图8-4用译码法扩展多片存储器表8-2图8-4中外扩存储器的地址空间分配芯片序号存储器容量A15A14A13A12~A0地址编码U327648K0000000000000000~11111111111110000H~1FFFHU427648K0010000000000000~11111111111112000H~3FFFHU562648K0100000000000000~11111111111114000H~5FFFHU662648K0110000000000000~11111111111116000H~7FFFH单片微机原理及应用》教学课件第二节简单I/O口扩展一、简单的并行输入、输出口扩展电路AT89S51单片机是将外部I/O口和外部RAM单元统一编址的，这样每个扩展的接口如同一个扩展的外部RAM单元一样。因此，访问外部I/O接口和访问外部RAM单元一样，都是使用MOVX类指令。图8-8简单的输入、输出口扩展电路单片微机原理及应用》教学课件例8.1

以图8-8为例，其中74HC244外接8个按键，74HC273接8个发光二极管，单片机通过74HC244读取按键状态，然后将按键状态送给74HC273点亮对应的发光二极管。解：（1）硬件设计硬件设计如图8-9所示，所需元件如表8-5所列。图8-9串行端口输出扩展硬件仿真图和效果图单片微机原理及应用》教学课件二、用串行口扩展I/O口图8-10利用串行口扩展并行输入口图8-11利用串行口扩展并行输出口

单片微机原理及应用》教学课件第三节单片机和CPLD接口设计单片机与CPLD的接口方式一般有两种，即总线方式与独立方式。图8-12CPLD/FPGA与AT89S51单片机的总线接口通信逻辑图单片微机原理及应用》教学课件一、设计思路图8-13AT89S51单片机总线接口方式工作时序单片微机原理及应用》教学课件二、VHDL源程序LIBRARYIEEE;--51单片机读写电路USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYMCS_51IS--文件名为MCS_51.vhdPORT(--与AT89S51接口的各端口定义:P0:INOUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);--双向地址/数据口P2:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0); --高8位地址线RD,WR:INSTD_LOGIC; --读、写允许ALE:INSTD_LOGIC; --地址锁存READY:INSTD_LOGIC; --待读入数据准备就绪标志位AD_CS:OUTSTD_LOGIC; --A/D器件片选信号DATAIN1:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);--单片机待读回信号LATCH1:INSTD_LOGIC; --读回信号锁存DATOUT1:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);--锁存输出数据1DATOUT2:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));--锁存输出数据2ENDMCS_51;ARCHITECTUREARTOFMCS_51ISSIGNALLATCH_ADDRES:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);SIGNALLATCH_OUT1:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);SIGNALLATCH_OUT2:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);SIGNALLATCH_IN1:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);SIGNALWR_ENABLE1:STD_LOGIC;单片微机原理及应用》教学课件

SIGNALWR_ENABLE2:STD_LOGIC;BEGINPROCESS(ALE)--低8位地址锁存进程BEGIN IFALE'EVENTANDALE='0'THENLATCH_ADDRES<=P0; --ALE的下降沿将P0口的低8位地址 ENDIF; --锁入锁存器LATCH_ADDRES中ENDPROCESS;PROCESS(P2,LATCH_ADDRES)--WR写信号译码进程1BEGINIF(LATCH_ADDRES="11110101")AND(P2="01101111")THEN--地址为6FF5HWR_ENABLE1<=WR; --写允许ELSEWR_ENABLE1<='1';ENDIF;--写禁止ENDPROCESS;

PROCESS(WR_ENABLE1)--数据写入寄存器1BEGIN IFWR_ENABLE1'EVENTANDWR_ENABLE1='1'THEN LATCH_OUT1<=P0; ENDIF;ENDPROCESS;单片微机原理及应用》教学课件PROCESS(P2,LATCH_ADDRES)--WR写信号译码进程2BEGIN IF(LATCH_ADDRES="11110011")AND(P2="00011111")THEN--地址为1FF3H WR_ENABLE2<=WR; --写允许 ELSEWR_ENABLE2<='1';ENDIF; --写禁止ENDPROCESS;PROCESS(WR_ENABLE2)--数据写入寄存器2BEGIN IFWR_ENABLE2'EVENTANDWR_ENABLE2='1'THEN LATCH_OUT2<=P0; ENDIF;ENDPROCESS;PROCESS(P2,LATCH_ADDRES,READY,RD) --8031对PLD中数据读入进程BEGIN IF(LATCH_ADDRES="01111110")AND(P2="10011111") AND(READY='1')AND(RD='0')THEN P0<=LATCH_IN1;--寄存器中的数据读入P0口 ELSEP0<="ZZZZZZZZ";--禁止读数,P0口呈高阻态 ENDIF; ENDPROCESS;单片微机原理及应用》教学课件PROCESS(LATCH1)--外部数据进入CPLD进程BEGINIFLATCH1'EVENTANDLATCH1='1'THEN LATCH_IN1<=DATAIN1;ENDIF;ENDPROCESS;PROCESS(LATCH_ADDRES)--A/D工作控制片选信号输出进程BEGIN IF(LATCH_ADDRES="00011110")THEN AD_CS<='0'; --允许A/D工作 ELSEAD_CS<='1'; ENDIF; --禁止A/D工作ENDPROCESS;DATOUT1<=LATCH_OUT1;DATOUT2<=LATCH_OUT2;EndART;单片微机原理