单片机教程10-单片机系统的扩展

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51单片机及其应用第十章单片机系统的扩展10.1存储器的扩展10.1.1程序存储器的扩展一、扩展总线74LS373是有输出三态门的电平允许8D锁存器。当G(使能端)为高电平时,锁存器的数据输出端Q的状态与数据输入端D相同(透明的)。当G端从高电平返回到低电平时(下降沿后),输入端的数据就被锁存在锁存器中,数据输入端D的变化不再影响Q端输出。GQDGDDDQQQOE:::GQDGQD74LS373OEGALE80C31D7::D0Q7::Q0P2P0ABDB二、片外ROM操作时序进行ROM的扩展,其扩展方法较为简单容易,这是由单片机的优良扩展性能决定的。单片机的地址总线为16位,扩展的片外ROM的最大容量为64KB,地址为0000H~FFFFH。扩展的片外RAM的最大容量也为64KB,地址为0000H~FFFFH。由于80C51采用不同的控制信号和指令,尽管ROM与RAM的地址是重叠的,也不会发生混乱。80C51对片内和片外ROM的访问使用相同的指令,两者的选择是由硬件实现的。芯片选择现在多采用线选法,地址译码法用的渐少。ROM与RAM共享数据总线和地址总线。访问片外ROM的时序:S1S2S3S4S5S6S1S2S3S4S5S6S1S2输出PCH输出PCH输出PCH输出PCHPCLPCLPCLPCLPCL第1个机器周期第2个机器周期ALEPSENP2口P0口指令指令指令指令80C51系列单片机的CPU在访问片外ROM的一个机器周期内,信号ALE出现两次(正脉冲),ROM选通信号也两次有效,这说明在一个机器周期内,CPU两次访问片外ROM,也即在一个机器周期内可以处理两个字节的指令代码,所以在80C51系列单片机指令系统中有很多单周期双字节指令。三、ROM芯片及扩展方法1、EPROM存储器及扩展常用的芯片有2732、2764、27128、27256、27512等。1234567891011121314282726252423222120191817161527642712827256275122764VccPGMNCA8A9A11OEA10CEQ7Q6Q5Q4Q327128VccPGMA13A8A9A11OEA10CEQ7Q6Q5Q4Q327256VccA14A13A8A9A11OEA10CEQ7Q6Q5Q4Q327512VccA14A13A8A9A11OE/VppA10CEQ7Q6Q5Q4Q32764VppA12A7A6A4A4A3A2A1A0Q0Q1Q2GND27256VppA12A7A6A4A4A3A2A1A0Q0Q1Q2GND27128VppA12A7A6A4A4A3A2A1A0Q0Q1Q2GND27512A15A12A7A6A4A4A3A2A1A0Q0Q1Q2GNDEPROM存储器扩展电路:OE2764AA7::A0A8-A12CED0~D774LS373OEGALE80C31D7::D0Q7::Q0PSENEAP2.0-P2.4P02、EEPROM存储器及扩展常用的EEPROM芯片有2864、2817等。123456789101112131428272625242322212019181716152864AVccWENCA8A9A11OEA10CEI/O7I/O6I/O5I/O4I/O3NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0I/O0I/O1I/O2GND123456789101112131428272625242322212019181716152817AVccWENCA8A9A11OEA10CEI/O7I/O6I/O5I/O4I/O3RDY/BUSYA12A7A6A5A4A3A2A1A0I/O0I/O1I/O2GND10.1.2数据存储器的扩展一、RAM扩展原理扩展RAM和扩展ROM类似,由P2口提供高8位地址,P0口分时地作为低8位地址线和8位双向数据总线。外部RAM读时序为:S1S2S3S4S5S6S1S2S3S4S5S6S1S2输出PCH输出DPHPCLDPL第1个机器周期第2个机器周期ALEPSENP2口P0口指令数据入输出PCHPCL指令RD外部RAM写时序为:S1S2S3S4S5S6S1S2S3S4S5S6S1S2输出PCH输出DPHPCLDPL第1个机器周期第2个机器周期ALEPSENP2口P0口指令数据出输出PCHPCL指令WR二、RAM扩展方法1、数据存储器常用的数据存储器SRAM芯片有6116﹑6264﹑62256等。123456789101112131428272625242322212019181716156264VccWECSA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D3NCA12A7A6A4A4A3A2A1A0D0D1D2GNDNCA12A7A6A4A4A3A2A1A0D0D1D2GNDA14A12A7A6A4A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccWEA13A8A9A11OEA10CED7D6D5D4D3VccWEA13A8A9A11OE/RFSHA10CED7D6D5D4D3622566212862646266621286225612345678910111224232221201918171615141361166212862256A7A6A4A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccA8A9WEOEA10CED7D6D5D4D361162、数据存储器扩展电路OE6264A7::A0A8-A12D0~D774LS373OEGALE80C31D7::D0Q7::Q0RDEAP2.0-P2.4P0CS+5VWEWRP2.7CE10.2输入/输出及其控制方式原始数据或现场信息要利用输入设备输入到单片机中,单片机对输入的数据进行处理加工后,还要输出给输出设备。常用的输入设备有键盘、开关及各种传感器等,常用的输出设备有LED(或LCD)显示器、微型打印机及各种执行机构等。80C51单片机内部有四个并行口和一个串行口,对于简单的I/O设备可以直接连接。当系统较为复杂时,往往要借助I/O接口电路(简称I/O接口)完成单片机与I/O设备的连接。现在,许多I/O接口已经系列化、标准化,并具有可编程功能。单片机与I/O设备的关系:10.2.1输入/输出接口的功能74LS373OEGALE80C51D7::D0Q7::Q0P2P0INTXRD,WR22数据端口状态端口控制端口I/O接口I/O设备控制信号状态信号数据I/O接口的功能是:2、对输入设备的三态缓冲外设传送数据时要占用总线,不传送数据时必须对总线呈高阻状态。利用I/O接口的三态缓冲功能,可以实现I/O设备与数据总线的隔离,便于其它设备的总线挂接。1、对单片机输出的数据锁存锁存数据线上瞬间出现的数据,以解决单片机与I/O设备的速度协调问题。3、信号转换信号类型(数字与模拟、电流与电压)、信号电平(高与低、正与负)、信号格式(并行与串行)等的转换。4、时序协调不同的I/O设备定时与控制逻辑是不同的,并与CPU的时序往往是不一致的,这就需要I/O接口进行时序的协调。一、无条件传送适用于对简单的I/O设备(如开关、LED显示器、继电器等)的操作,或者I/O设备的定时固定或已知的场合。10.2.2单片机与I/O设备的数据传送方式二、查询状态传送效率低。三、中断传送方式效率大大提高。四、直接存储器存取(DMA)方式适于高速外设以及成组交换数据的场合。10.3并行接口的简单扩展ALE80C31RDP0WRP2.774LS273≥1CPQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8CLRD1D2D3D4D5D6D7D8≥174LS2441G1A11A21A31A42A12A22A32A42G1Y11Y21Y31Y42Y12Y22Y32Y4+5V

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