第7章 单片机存储器及IO口扩展.ppt

1、第七章 单片机存储器及I/O口扩展,系统扩展与结构 程序存储器扩展 数据存储器扩展 I/O接口扩展,系统扩展与结构,系统扩展 单片机中虽然已经集成了CPU、I/O口、定时器、中断系统、存储器等基本部件（即系统资源），但是对一些较复杂应用，往往以上资源不够用、功能不完善，这就需要在单片机芯片外增加相应的芯片、电路，使得有关功能得以扩充，称为系统扩展（即系统资源的扩充）。其中主要是存储器、I/O口的扩展。,单片机系统扩展结构,系统扩展以单片机为核心进行，扩展的外部器件均通过三总线与单片机（CPU）联接，即总线结构。,扩展时将外部器件与三总线上的特定信号正确联接在一起。,系统总线 (三总线) 地址总

2、线 （Address Bus AB） 作用：传送地址信号，用以选择存储单元或I/O端口。 地址总线方向：单向 单片机 存储单元或I/O端口 地址总线数目：n 位地址总线 2n存储单元 51单片机地址总线：16条 64K 数据总线 （Data Bus DB） 作用: 在单片机与存储单元或I/O口之间传送数据 数据总线方向：双向 数据总线数目：与单片机字长相同，8 位，即8条 控制总线 （Control Bus CB） 一组控制信号：单片机 存储单元或I/O口 存储单元或I/O口单片机,扩展时应把单片机外部连线变为三总线结构形式，单片机的片外引脚构造成的三总线结构：,1（DB）：由P0口提供。 2

3、（AB）：由P0口和P2口提供，其宽度为16位，故最大寻址范围为64KB。P0口先输出低8位地址信息，待地址信息稳定并可靠锁存后，P0口再做数据总线使用。由于P2口一直提供高8位地址，故不需要外加地址锁存器。 3（CB）：包括片外系统扩展用控制线和片外信号对单片机的控制线。 （1）/EA用于选择片内或片外ROM。 （2）/PSEN用于片外ROM的读控制。执行指令MOVC时(/EA=0)，该信号自动生成。 （3）/RD、/WR用于片外RAM的读写控制。当执行指令MOVX时，这两个信号分别自动生成。 （4）ALE用于锁存P0口输出的低8位地址。ALE在P0口输出地址期间，用下降沿控制锁存器对地址进

4、行锁存。,编址技术,编址就是使每一个存储单元或接口对应一个地址码，这通过设计译码电路实现，当单片机输出一个地址码，经译码电路译码产生选通信号，可以选中唯一的单元或接口。 当需要扩展多片ROM、RAM、I/O接口时，编址又分两个层次：芯片的选择和芯片内部存储单元及端口的选择（先选中芯片再选择该芯片内单元、端口），设计者只设计芯片译码电路，芯片内的编址由芯片内部译码电路完成。一般芯片内部地址译码使用低位地址，剩下的高位地址作为芯片选择使用。,芯片编址技术（译码方法）： 线选法：直接用系统高位地址线作芯片片选信号 。 芯片地址不连续，地址重叠多，占用地址空间多。 译码法：使用译码器对系统高位地址译码

5、，将译码电 路的输出作为芯片片选信号。,译码电路可使用译码芯片， 如74LS139（双24译码器） 如74LS138（38译码器）,74LS139真值表,74LS138真值表,程序存储器扩展,两种ROM芯片,/CE：片选 /OE：读选通,2716工作方式,芯片内部存储单元的数目取决于地址位数，n位地址可以产生2n个连续地址码，有2n个存储单元，所以2716有211=2k个单元。,扩展一片2716,若将没用到的地址定为“0”，则本例2716的地址范围：8000H87FFH。,P2口剩余的口线不能再作 I/O口线使用，可以悬空。,/OE=0，G=1时， 输出Q=输入D (锁存器内容更新，透明) ；

6、 /OE=0，G=0时，输出Q不变（下降沿时刻锁存）； 当/OE=1时，输出高阻态,锁存器74LS373介绍,两片2764扩展,2764为8K,若没用到的地址为“0”，则本例1#地址范围：0000H1FFFH； 2#地址范围：8000H 9FFFH。芯片地址不连续，地址有重叠,数据存储器扩展,两种RAM芯片,/CE：片选 /OE：读选通 /WE：写选通,6116工作方式,6116有11位地址，所以 6116 有 211= 2k 个单元。,扩展一片6116,若将没用到的地址定为“0”，则本例6116的地址范围：0000H07FFH。,4片6116扩展,采用的是线选法。若没用到的地址为“0”，则各

7、芯片由右到左地址范围：7000H77FFH、 6800H6FFFH 、 5800H5FFFH 、3800H 3FFFH。芯片地址不连续，地址有重叠。,一般采用译码法，考虑一下如何设计？,特点：各芯片片选信号不同，其它并连。,同时扩展ROM与RAM,若没用到的地址为“0”，则两芯片地址范围相同：0000H1FFFH。两芯片中相同的地址单元将会同时选通，但不会发生地址冲突，因为两种芯片的控制信号不一样。,I/O接口扩展,I/O接口包括输入接口、输出接口、输入/输出接口。 可分为简单（不可编程）接口、多功能（可编程）接口。 简单接口功能单一，占据一个地址。 * 输入接口只用于解决数据输入的缓冲问题（

8、三态缓冲器）:当输入设备被选通时，使数据源与数据总线连通，当输入设备不被选通时，使数据源与数据总线隔离。 * 输出接口只用于数据保持（锁存器）。 可编程接口具有不同的功能类型，工作方式确定与改变要由程序实现，通常内部有多个端口（占据多个地址）。,74LS244,引脚图 原理图,功能表,简单输入口扩展,用74LS244做稳态信号输入口 (无锁存),1G&2G = RD+P2.6 P2.6=0: 选中74LS244 74LS244的口地址： BFFFH,执行 MOV DPTR , #BFFFH MOVX A , DPTR 实现数据输入,74LS377,引脚图 功能表,CLK:,D端信号被锁存到Q端,简单输出口扩展,用74LS377做信号输出口,P2.5 OE P2.5=0: 选中74LS377 74LS377口地址： DFFFH,执行 MOV A , H MOV DPTR , #DFFFH MOVX DPTR , A 实现数据输出,单片机,锁存器74LS273,P0.0-P0.7,P2.0,P2.1,RD,WR,D0 D7,D0