MCS 51单片机原理及应用 教学课件 作者 王国永 7.pptVIP

第7章 MCS-51系统扩展与接口技术 通常情况下，采用单片机的最小应用系统最能体现单片机体积小、结构紧凑、硬件设计简单灵活、成本低等优点。但在较复杂的应用场合，需要较大存储器容量和较多I/O接口电路的情况下，其功能就不能满足要求，需要在片外做相应的系统扩展和系统配置，才能构成完整的系统。 MCS-51单片机最小应用系统 1．8051/8751最小应用系统由于集成度的限制，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： （1）全部I/O口线均可供用户使用。 （2）内部存储器容量有限（只有4KB地址空间）。 （3）应用系统开发具有特殊性。 2．8031最小应用系统 8031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EPROM。图7-2为用8031外接程序存储器构成的最小系统。 第7章 MCS-51系统扩展与接口技术 所谓系统扩展是指单片机内部各功能部件不能满足应用系统要求时，在片外连接相应的外围电路和芯片，使单片机的功能得到扩展。单片机的系统扩展，包括存储器的扩展和I/O接口的扩展。存储器的扩展是指程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）的扩展；I/O接口的扩展是指8255A、8155、8253、8279等外围接口芯片以及数/模转换器(D/A)、模/数转换器(A/D)等功能器件的扩展。 系统配置就是为了满足测控功能需要，增加各种接口电路。 MCS-51单片机进行系统扩展时的结构如图7-1所示。整个扩展系统以单片机为核心，通过三总线把各扩展部件连接起来。 在单片机的应用系统中，CPU与键盘、显示器等外设在进行数据传输时，由于各种外设的工作速度存在差异、与CPU交换的信号形式不同、数据传送的要求、传送方式也不同等原因，使得CPU与外设之间无法实现直接同步数据传送。因此，必须在CPU与外设之间设置一个起联系作用的硬件电路，即I/O接口电路，对CPU与外设之间的数据传送进行协调。 7.1 存储器扩展技术 7.1.1 MCS-51外部存储器的扩展 在单片机应用系统开发中，首先遇到的问题就是存储器的扩展。因为单片机内部的存储器容量一般都比较小，当片内存储器不够用或采用片内无存储器的芯片（例8031）时，就需要扩展程序存储器；当随机数据存储量较大时，还要扩展数据存储器。扩展存储器其实就是解决如何将存储器与单片机的三总线相连的问题。 7.1 存储器扩展技术 地址总线与数据总线的连接: MCS-51单片机在扩展外部存储器时，可提供的地址总线宽度为16位。通常由P0口提供地址的低8位A0～A7，P2口提供地址的高8位A8～A15。由于P0口还要作为数据总线使用，只能分时用作地址线，故P0口输出的低8位地址数据必须用锁存器锁存。在扩展时，将单片机的16位地址总线与存储器的地址线引脚按一定方式相连。 MCS-51单片机由P0口提供数据总线，其宽度为8位。在扩展时P0口直接与存储器的8位数据线引脚相连即可。 2. 控制线的连接 MCS-51单片机在扩展片外存储器时，相关的控制线有ALE、 、 、 、 。扩展的对象不同，控制线的连接也不相同。 扩展ROM时控制线的连接，如图7-2所示。 ① EA（片内/片外程序存储器选择信号）：若选用8031单片机，EA端必须接地；若使用8051或8751，EA接高电平，以充分利用片内的4K存储单元。 ② PSEN（片外程序存储器选通信号）：接至ROM的OE端。 ③ ALE（地址锁存允许信号）：接至地址锁存器的锁存控制端。 其余控制线不用。 扩展RAM时控制线的连接，如图7-3所示。 ① RD（片外数据存储器读控制信号）：接至RAM的OE端。 ②WR（片外数据存储器写控制信号）：接至RAM的WE端。 ③ ALE（地址锁存允许信号）：接至地址锁存器锁存控制端。 3.扩展存储器时的常用芯片简介 （1）地址锁存器 单片机的P0口是低8位地址线/数据线的复用口，在对单片机进行系统扩展时，需要外接一个地址锁存器。地址锁存器可使用带三态缓冲输出的8D锁存器74LS373或8282。选择不同，与单片机的连接方法不完全相同。 74LS373和8282都是透明的带有三态门的8D锁存器。工作原理如图7-4所示。 74LS373和8282引脚如图7-5所示， D0～D7：数据输入端； Q0～Q7：数据输出端； GND：接地端： VCC：电源端（+5V）； ：三态门使能端。OE为低电平时，三态门处于导通状态，允许Q端输出；当OE端为高电平时，输出三态门断开，输出端对外电路至高阻状态。 G（STB）：8D锁存器控制端。若G（STB）为高电平，则输出跟随输入（即锁存器透明）；若G（STB）为低电平，则输出保持不变。即将D0～D7状态锁