1、第第6章章 mcs-51單片機系統擴展技術單片機系統擴展技術6.1 mcs-51單片機系統擴展的基本概念單片機系統擴展的基本概念6.2 程序存儲器擴展技術程序存儲器擴展技術6.3 數據存儲器擴展數據存儲器擴展6.4 輸入輸入/輸出口擴展技術輸出口擴展技術6.1 mcs-51單片機系統擴展的基本概念單片機系統擴展的基本概念6.1.1 mcs-51單片機最小應用系統單片機最小應用系統6.1.2 mcs-51單片機的外部擴展性能單片機的外部擴展性能返回本章首頁6.1.1 mcs-51單片機最小應用系統單片機最小應用系統 18051/8751最小應用系統（最小應用系統（如圖如圖6-1所示）。由于所示）

2、。由于集成度的限制，這種最小應用系統只能用作一些小集成度的限制，這種最小應用系統只能用作一些小型的控制單元。其應用特點是：型的控制單元。其應用特點是：（1）全部）全部i/o口線均可供用戶使用?？诰€均可供用戶使用。（2）內部存儲器容量有限（只有）內部存儲器容量有限（只有4kb地址空間）。地址空間）。（3）應用系統開發具有特殊性。）應用系統開發具有特殊性。 圖6-1 8051/8751最小應用系統28031最小應用系統最小應用系統 8031是片內無程序存儲器的單片機芯片，因此是片內無程序存儲器的單片機芯片，因此，其最小應用系統應在片外擴展，其最小應用系統應在片外擴展eprom。圖。圖6-2為為用用

3、8031外接程序存儲器構成的最小系統。外接程序存儲器構成的最小系統。圖6-2 8031最小應用系統返回本節6.1.2 mcs-51單片機的外部擴展性能單片機的外部擴展性能1mcs-51單片機的片外總線結構單片機的片外總線結構 mcs-51系列單片機片外引腳可以構成如圖系列單片機片外引腳可以構成如圖6-3所所示的三總線結構：示的三總線結構： 地址總線（地址總線（ab） 數據總線（數據總線（db） 控制總線（控制總線（cb） 所有外部芯片都通過這三組總線進行擴展。所有外部芯片都通過這三組總線進行擴展。圖6-3 8031單片機總線引腳結構2mcs-51單片機的系統擴展能力單片機的系統擴展能力 當系統

4、要大量配置外圍設備以及要擴展較多的當系統要大量配置外圍設備以及要擴展較多的i/o口時，將占去大量的口時，將占去大量的ram地址。地址。 當應用系統存儲擴展容量或擴展當應用系統存儲擴展容量或擴展i/o口地址超過口地址超過單片機地址總線范圍時，可采用換體法解決。如單片機地址總線范圍時，可采用換體法解決。如圖圖6-4所示。所示。 圖6-4 用i/o線來控制片外存儲器換體返回本節6.2 程序存儲器擴展技術程序存儲器擴展技術6.2.1 eprom擴展電路擴展電路6.2.2 eeprom擴展電路擴展電路返回本章首頁圖6-5 28引腳eprom芯片管腳配置6.2.1 eprom擴展電路擴展電路圖6-6 27

5、64 eprom擴展電路12764a eprom擴展電路227128a eprom擴展電路擴展電路 圖6-7 27128a eprom擴展電路返回本節6.2.2 eeprom擴展電路擴展電路 eeprom是一種電擦除可編程只讀存儲器，是一種電擦除可編程只讀存儲器，其主要特點是能在計算機系統中進行在線修改，其主要特點是能在計算機系統中進行在線修改，并能在斷電的情況下保持修改的結果。因而在智并能在斷電的情況下保持修改的結果。因而在智能化儀器儀表、控制裝置等領域得到普遍采用。能化儀器儀表、控制裝置等領域得到普遍采用。 常用的常用的eeprom芯片主要有芯片主要有intel 2817a、2864a等。

6、等。圖6-8 2817a管腳配置12817a eeprom擴展擴展圖6-9 2817a eeprom擴展電路 設置源數據塊首址標區首地址原地址=sasa末地址？寫入一個字節p1.0=0?源地址加1目標地址加1傳送結束圖6-10 ram與eeprom數據傳送流程圖 22864a eeprom 擴展 圖6-11 2864a管腳配置 2864a有四種工作方式：有四種工作方式：（1）維持方式）維持方式（2）讀出方式）讀出方式 （3）寫入方式）寫入方式 （4）數據查詢方式）數據查詢方式 2864a與與8031單片機的硬件連接如圖單片機的硬件連接如圖6-12所示。所示。 圖6-12 2864a eepro

7、m擴展電路返回本節6.3 數據存儲器擴展數據存儲器擴展6.3.1 靜態靜態ram擴展電路擴展電路6.3.2 動態動態ram擴展電路擴展電路返回本章首頁6.3.1 靜態靜態ram擴展電路擴展電路常用的靜態常用的靜態ram芯片有芯片有6116，6264，62256等，其等，其管腳配置如圖管腳配置如圖6-13所示。所示。16264靜態靜態ram擴展擴展表表6-1給出了給出了6264的操作方式，圖的操作方式，圖6-14為為6264靜態靜態ram擴展電路。擴展電路。262256靜態靜態ram擴展擴展62256是是32k8位靜態隨機存儲器芯片，位靜態隨機存儲器芯片，cmos工藝制作，單一工藝制作，單一+5

8、v供電。供電。28腳雙列直插式封裝腳雙列直插式封裝。 圖6-13 常用靜態ram芯片管腳配置表6-1 6264的操作方式圖6-14 6264靜態ram擴展電路返回本節6.3.2 動態動態ram擴展電擴展電12164a動態動態ram擴展擴展l l 行列地址選通信號行列地址選通信號l l 刷新方法刷新方法l l 地址信息延時的實現地址信息延時的實現圖6-15 2164a芯片圖6-16 64k動態ram擴展電路（a）8051（b）2164a圖6-17 8051和2164a總線定時波形22186集成動態集成動態ram擴展擴展 2186是片內具有是片內具有8k8位動態位動態ram系統的集成系統的集成ra

9、m。單一。單一+5v供電，工作電流供電，工作電流70ma，維持電流，維持電流20ma，存取時間為，存取時間為250ns。28腳雙列直插式封裝，腳雙列直插式封裝，管腳與管腳與6264靜態靜態ram完全兼容，其管腳配置如圖完全兼容，其管腳配置如圖6-18所示。所示。 圖圖6-19給出了給出了8051/8751擴展擴展2186集成動態集成動態ram的硬件電路圖。的硬件電路圖。圖6-18 2817a管腳配置 圖6-19 2186集成動態ram擴展電路返回本節6.4 輸入輸入/輸出口擴展技術輸出口擴展技術6.4.1 簡單簡單i/o口擴展口擴展6.4.2 可編程可編程i/o口擴展口擴展返回本章首頁6.4.

10、1 簡單簡單i/o口擴展口擴展1用并行口擴展用并行口擴展i/o口口 只要根據只要根據“輸入三態，輸出鎖存輸入三態，輸出鎖存”與總線相與總線相連的原則，選擇連的原則，選擇74ls系列的系列的ttl電路或電路或mos電路電路即能組成簡單的擴展即能組成簡單的擴展i/o口。例如采用口。例如采用8位三態緩位三態緩沖器沖器74ls244組成輸入口，采用組成輸入口，采用8d鎖存器鎖存器74ls273，74ls373，74ls377等組成輸出口。等組成輸出口。 圖圖6-20給出了一種簡單的輸入、輸出口擴展給出了一種簡單的輸入、輸出口擴展電路。電路。當要擴展多個輸入當要擴展多個輸入/輸出口時，可采用圖輸出口時，

11、可采用圖6-21所示連接方法。所示連接方法。圖6-20 簡單i/o擴展接口圖6-20 簡單i/o擴展接口2用串行口擴展用串行口擴展i/o口口 當當mcs-51單片機串行口工作在方式單片機串行口工作在方式0時，使時，使用移位寄存器芯片可以擴展一個或多個用移位寄存器芯片可以擴展一個或多個8位并行位并行i/o口。這種方法不會占用片外口。這種方法不會占用片外ram地址，而且地址，而且可節省單片機的硬件開銷。缺點是操作速度較慢可節省單片機的硬件開銷。缺點是操作速度較慢，擴展芯片越多，速度越慢。，擴展芯片越多，速度越慢。 圖圖6-22和圖和圖6-23分別給出了利用串行口擴展分別給出了利用串行口擴展2個個8

12、位并行輸入口（使用位并行輸入口（使用74ls165）和擴展）和擴展2個個8位位并行輸出口（使用并行輸出口（使用74ls164）的接口電路。）的接口電路。圖6-22 利用串行口擴展并行輸入口圖6-23 利用串行口擴展并行輸出口返回本節6.4.2 可編程可編程i/o口擴展口擴展表6-2 常用intel 系列可編程接口芯片型號名稱說明8155并行接口帶256字節的ram和14位定時/計數器8255通用并行接口 8251同步/異步通訊接口 8253定時/計數器 8279鍵盤/顯示接口 18155的結構和技術性能的結構和技術性能圖圖6-24是是8155的結構框圖。在的結構框圖。在8155內部具有：內部具

13、有：（1）256字節的靜態字節的靜態ram，存取時間為，存取時間為400ns。（2）三個通用的輸入）三個通用的輸入/輸出口。輸出口。（3）一個）一個14位的可編程定時位的可編程定時/計數器。計數器。（4）地址鎖存器及多路轉換的地址和數據總線。）地址鎖存器及多路轉換的地址和數據總線。（5）單一）單一+5v電源，電源，40腳雙列直插式封裝。腳雙列直插式封裝。 （a）邏輯結構（b）引腳圖圖6-24 8155的邏輯結構及引腳28155的的ram和和i/o地址編碼地址編碼表6-3 8155口地址分布38155的工作方式與基本操作的工作方式與基本操作（1）作片外）作片外256字節字節ram使用。使用。 （2）作擴展）作擴展i/o口使用。口使用。命令控制字的格式如圖命令控制字的格式如圖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。狀態所示。狀態字格式如圖字格式如圖6-26所示。所示。（3）作定時器使用。其格式如圖）作定時器使用。其格式如圖6-27所示。所示。 圖6-25 8155命令控制字格式表6-4 c口工作方式及控制信號分布圖6-26 8155狀態字格式圖6-27 8155定時器格式及輸出方式 4mcs-51單片機與單片機與8155的接口與操作的接口與操作 mcs-51單