單片機系統擴展及接口技術

7.0系統擴展、接口概述1、系統擴展

單片機雖然各功能部件齊全，但容量較小，如：片內ROM、RAM、I/O口，不夠用時需要擴展，擴展三總線、ROM、RAM、I/O口。2、系統接口

微機與外設連接因速度不匹配、信號類型不同（脈沖、模擬）、傳輸方式不同（串、并），需要有接口電路實現電路連接和邏輯聯接。接口是計算機與外設信息交換的橋梁。3、接口電路應具備的功能（1）輸入有緩沖、輸出有鎖存；（2）有應答聯絡信號；（3）有片選、控制信號；（4）有編程選擇工作方式功能。4、單片機系統的擴展與接口原理結構（如下圖）7.1擴展三總線的產生一、三總線地址、數據、控制總線二、三總線的擴展

用74LS373作為地址鎖存器，使數據和地址信號分開。

74LS373是三態8D觸發器。地址總線擴展電路及地址鎖存器74LS373允許輸出控制7.2擴展程序存儲器

8031片內無程序存儲器，需要擴展ROM；8051/8751片內有4kBROM，不夠用時也需要擴展。7.2.1訪問片外程序存儲器的操作時序一、訪問程序存儲器的控制信號

ALE----地址鎖存信號

PSEN----片外程序存儲器讀信號

EA----片內、外程序存儲器訪問選擇信號

EA=0：訪問片外；EA=1：訪問片內二、操作時序1、不執行“MOVX”指令時的時序2、執行“MOVX”指令時的時序WR、7.2.1擴展8KB/16KBEPROM一、常用的程序存儲器芯片

EPROM----紫外線擦除的可編程只讀存儲器常用的芯片有：2764（8KB，13位地址線）、27128（16KB,14位地址）、27256（32KB）、27512（64KB）二、擴展8KB/16KBEPROM注意：控制信號：LAE、PSEN片選信號：CE地址信號：A0~A12數據信號：O0~O7

對于擴展的8KB的2764

的地址范圍為（13位地址線）：P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ⅹ

0

ⅹ

0/10/10/10/10/10/10/10/10/10/10/10/10/1地址范圍為：0000~1FFFHP2.6接片選信號CE，為0有效。P2.7、P2.5取0

對于擴展的8KB的27128

的地址范圍為（14位地址線）：P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ⅹ

0

0/10/10/10/10/10/10/10/10/10/10/10/10/10/1地址范圍為：0000~3FFFHP2.6接片選信號CE，為0有效。P2.7取07.3擴展數據存儲器單片機片內數據存儲器小，僅128B，往往需要擴展。

7.3.1常用的數據存儲器芯片簡介常用的數據存儲器芯片有RAM、E2PROM。一、靜態RAM（SRAM）芯片常用的有：6116（2KB）、6264（8KB，13位地址線）、62256（32KB，15位地址線）等。常用的靜態RAM芯片引腳如下圖：二、E2PROM

E2PROM----電擦除的可編程只讀存儲器。

常用的E2PROM有2816（2KB）、2817（2KB）、2864A（8KB）。

E2PROM的特點：1、單5v電源擦寫；2、可重復寫1萬次，保留20年；3、與相同容量的RAM和

EPROM在引腳上兼容；4、速度：讀200ns、寫20ms左右。

E2PROM即可作為RAM使用，也可作為ROM使用。7.3.2訪問片外RAM的操作時序

1、片外RAM讀時序1、片外RAM寫時序7.3.38051擴展2KBRAM

擴展方法：數據線：P0口接RAM的D0~D7地址線：P0口經地址鎖存器后接RAM的A0~A7、

P2口接RAM的A0~A15控制線：RD接RAM的OE、WR接RAM的WE8051擴展2KBRAM電路如下頁圖所示。與74LS373同CE已接地，常有效

對于擴展的2KB的6116

的地址范圍為（11位地址線）：P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ⅹ

ⅹ

ⅹ

ⅹ

ⅹ0/10/10/10/10/10/10/10/10/10/10/1地址范圍為：0000~07FFHP2.7、P2.6、P2.5、P2.4、P2.3取07.3.48031/8051擴展32KBEPROM和32KBRAM數據總線DB,D0~D7地址總線AB，A0~A14P2.7A8~A14A0~A7CE已接地7.3.58031擴展8KBE2PROM

如下圖所示，構成新三片系統。2864A即作程序存儲器又作數據存儲器，并且數據可以長期保存。注意與門74LS08的作用。高8位地址低8位地址8位數據線1、E2PROM的讀寫操作

讀仍然用：MOVXA，@DPTR

或MOVXA，@Ri

寫仍然用：MOVX@DPTR，A

或MOVX@Ri

，A2、

E2PROM寫的方法

每次連續寫16個字節，然后查詢是否寫完，未寫完要等待，若寫完了，再連續寫16個字節。3、寫E2PROM的子程序：子程序的入口參數：R1=寫入的字節數，DPTR=源數據的地址R0=寫入的低8位地址,P2=寫入的高8位地址WR1：MOVXA，@DPTRMOVX@R0，AINCDPTRINCR0CJNER0，#0，NEXTINCP2NEXT：DJNZR1，WR1DECR0MOVR4，ACHECK：MOVXA，@R0XRLA，R4JNZCHECKRET7.4簡單并行I/O口的擴展在稍微大的系統，單片機片的并行口便不夠用，需要擴展。所謂簡單擴展，就是使用通用的74系列的TTL或4000系列的CMOS芯片擴展。

7.4.1I/O口的直接輸入輸出略。7.4.2簡單I/O接口的擴展方法

常用74LS244作輸入接口芯片，起緩沖作用；用74LS273作輸出接口芯片，起鎖存作用。

擴展的輸入輸出口地址均為：P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ⅹ

ⅹ

ⅹ

ⅹ

ⅹ

ⅹ

ⅹ

0

ⅹ

ⅹ

ⅹ

ⅹ

ⅹ

ⅹ

ⅹ

ⅹ

除了P2.0以外均取1，則擴展的輸入輸出口地址寫成16進制數均為：

FEFFH

上面電路的功能是：按下某鍵，對應的LED發光。其程序為：

MOVDPTR，#0FEFFHLP：MOVXA，@DPTR

MOVX@DPTR，ASJMPLP7.5擴展8155可編程外圍并行接口芯片

關于Intel的8155/8156：是一多功能的可編程外圍接口芯片，內部資源有256B的RAM，2個8位、1個6位的I/O口和1個14位的“減1”計數器。40腳雙列直插封裝。

7.5.18155的結構與引腳7.5.28155的RAM和I/O口地址

其地址按片外RAM統一編址（16位）。

CE、IO/M接單片機的高8位地址。一、I/O口（即片內寄存器）地址

CE=0、IO/M=1，低3位選擇寄存器二、256BRAM的地址

CE=0、IO/M=0，由高8位地址控制；低8位選擇RAM的256個存儲單元。7.5.38155的寄存器（6個）一、命令寄存器

地址：*****000B輸入輸出PC3~PC5出工作控制二、狀態寄存器

1、地址：*****000B

2、格式及各位的意義三、PA寄存器

是PA口引腳PA0~PA7的映射

地址：*****001B四、PB寄存器

是PB口引腳PB0~PB7的映射地址：*****010B五、PC寄存器

是PC口引腳PC0~PC7的映射

地址：*****011B六、定時器/計數器寄存器

是一14位計數器，對應有兩個寄存器，最高兩位設定輸出波形。1、地址：兩個寄存器的地址分別為：*****100B2、寄存器格式*****101BM2M1的意義（決定輸出波形）：7.5.48155芯片的使用一、作片外256BRAM用

低8位地址范圍為：00H~FFH二、作擴展I/O口用

PA口、PB口、PC口注意：工作方式、地址三、作定時器擴展用

一般先寫計數常數，再寫命令字。7.5.58031與8155的接口及簡單編程一、8031與8155的連接方法P2.7=0P2.0=0P2.7=0P2.0=1P2.1~P2.6均取1二、8155的基本操作程序段

1、對8155中的RAM進行操作例1（1）向8155RAM中的5FH單元寫入數據32H；（2）從8155RAM中的98H單元讀取數據。程序段如下：（1）寫數據：

MOVDPTR，#7E5FHMOVA，