单片机系统扩展技术

LOOP： MOV DPTR，#07FFFH MOVX A，@DPTR MOVX @DPTR，A SJMP LOOP
WR P2.7 RD
0
>=1 0
0
74LS244
当要扩展 右图给出了一种 多个输入/输出 简单的输入、输出 口时，可采用 口扩展电路。 图6-4-2所示连 接方法。
74LS273
8031
6-4-2
1.
可编程I/O口扩展
8155的结构框图
8155的结构和技术性能
在8155内部具有：
—256字节的静态 RAM，存取时间为 —内部有地址锁 —有三个通用的输入/输 400ns； 存器及多路转换 出口。其中A口和B口是 的地址和数据总 8位口，C口是6位口。C 线； 口可做状态口，这时， —有一个14位的可编程 A口和B口能在应答式的 定时/计数器； 输入/输出方式下工作；
状态字格式如图所示: C口工作方式如表 : 命令控制字的格式如图所示 :
方式位 PC0 PC1 PC2 PC3 输入方式 输出方式 ALT1 ALT2 ALT3
A INTR（PA口中断）
ALT4
A INTR(PA口中断) A BF(PA口缓冲器满)
ASTB
A BFPA口缓冲器满） （PA口选通）
ASTB
A0 0 1 0 1 0 1
命令/状态寄存器 PA口 PB口 PC口 定时/计数器低8位 定时/计数器高8位
3.
8155的工作方式与基本操作
8155可作为I/O口、片外256字节数据存储器及定时器使用。 （1）作片外256字节RAM使用。此时8155的IO/ M 脚应置为低电平，其RAM 地址的高8位由片选线决定，低8位为00H~0FFH。 与应用系统中其它数据存 储器统一编址。使用的读/写操作指令为MOVX。
根据该扩展电路(图6-22)，以两个8位并行口读入20H组字节数据， 并把它们转存到内部RAM数据区（设首址为30H）的程序清单如下： PIOIN： MOV R7，#20H ；读入字节组数 MOV R0 #30H ；设置内部RAM数据区首址 SETB F0 ；设置读入字节奇偶标志，第1个8位数为偶 RCV0： CLR P1.0 ；165置入数据 SETB P1.0 ；允许165串行移位 RCVI： MOV SCON，#00010000B ；串行口设定为方式0， 允许接收并启动接收过程 STP： JNB RI ，STP ；等待接收一个8位数 CLR RI ；清RI标志，以备下次接收 MOV A，SBUF ；读入数据 MOV @R0,A ；数据送存 INC R0 ；指向数据区下一个地址 CPL F0 ；指向第奇数个8位数 JNB F0 ，RCV1 ；如未读完奇数个8位数转RCV1 DJNZ R7，RCV0 ；20H组数未读完重新进行置入 …… ；对数据进行处理
(DB)
三总线结构, 即地址总线(AB),
数据总线(DB)和控制总线(CB)。 所有外部芯片都通过这三组总线
TXD RXD
(CB)
进行扩展。
Vcc
2．MSC-51单片机的系统扩展能力
为配置外围设备而扩展的I/O口与片外数据存储器统一编址，系 统不再提供另外的地址线。当系统要大量配置外围设备以及要扩展 较多的I/O口时，将占去大量的RAM地址。当应用系统存储扩展容量
单片机系统扩展一般包括程序存储器(ROM或EPROM) 扩展、 数据存储器(RAM) 扩展、输入/输出口(I/O) 扩展、定时/计数器 扩展、中断系统扩展等。
6-1-1 MCS-51单片机最小应用系统
介绍两种类型芯片构成的最小应用系统。 1．8051/8751最小应用系统
8051/8751 是 片 内 有 ROM/EPROM 的单片机，因此，用这种芯片构成的 最小应用系统结构简单，工作可靠。
Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 G D0
0 >=1 0
0
2.用串行口扩展I/O口
图6-22和图6-23分别给出了利用串行口扩展2个8位并行输入口（使用 74LS165）和扩展2个8位并行输出口（使用74LS165）的接口电路。
利用串行口扩展并行输入口 利用串行口扩展并行输出口
—单一+5V电源，40 脚双列直插式封装。
2. 8155的RAM和I/O地址编码
表6-3 AD7~AD0 A4 A3 A 2 A1 X X 0 0 X X 0 0 X X 0 1 X X 0 1 X X 1 0 X X 1 0
8155口地址分布 选中寄存器
A7 A6 A5 X X X X X X X X X X X X X X X X X X
2817A EEPROM扩展电路
6-3
数据存储器扩展
在单片机应用系统中, 作为数据存储器使用的有静 态 读 / 写 存 储 器 RAM ， 动 态 读 / 写 存 储 器 RAM 和 EEPROM等。下面着重介绍静态RAM的扩展。
6-3-1 静态RAM扩展电路
常用的静态RAM芯片有6116，6264，62256等，其管脚配置 如图6-13所示 。
(PA口选通)
B INTR (PB口中断)
PC4
PC5 备注
PA口、PB口 为基本I/O口 PA口、PB口 为基本I/O口
输出方式
B BF(PB口缓冲器满)
BSTB
( PB口选通 )
PA口为选通输入方式 PB口为基本I/O口
PA、PB口为选通输入/ 输出方式
（3）作定时器使用
8155的定时器由两个8位寄存器组成。实际上是一个14位的减法计数 器，另两位用于确定输出方式。其低位字节的I/O地址为×××××100B， 高位字节的I/O地址为×××××101B，其格式如图6-27所示。 定时器的操作分两步: 第一步由写入命令寄存器的控制字确定定时器的启动、停止或装入常 数（见命令控制字）。 第二步由写入到定时器的两个寄存器的内容确定计数长度和输出方式。
常用静态R264是8K×8位静态随机存储器芯片，CMOS工艺制造，单一+5V供电， 额定功耗200MW，典型存取时间200ns，28脚双列直插式封装。与6116相 比，地址线增加两根，为A0~A12，且有两个片选端 和CE2。表6-1给 CE 出了6264的操作方式。
1
管脚 方式
CE 1
（20） 1
CE2 （26）
OE
WE
（22） X
（27） X
I/O0~I/O7 (11~13,15~19)
未选中（掉电）
X
高阻
选中（掉电）
X
0
X
X
高阻
输出禁止
读
0
1
1
1
高阻
0
1
0
1
Dout Din Din
写
写
0
0
1
1
1
0
0
0
6264静态RAM扩展电路
+5V P2.7 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 EA P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 ALE I/O7 I/O6 I/O5 I/O4 I/O3 I/O2 I/O1 I/O0 OE WE D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 CE1 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 Vcc CE2
8051/8751最小应用系统:
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 。 右 图 为 用
8031外接程序存储器构成 的最小系统。
6-1-2
MCS-51单片机的外部扩展性能
1. MCS-51单片机的片外总线 结构
第六章
6-1
单片机系统扩展技术
单片机系统扩展的基本概念
6-2 6-3
6-4
程序存储器扩展技术 数据存储扩展
输入/输出口扩展
6-1 MCS-51单片机系统扩展的基本概念
单片机在一块芯片上集成了计算机的主要硬件资源。因此， 在智能仪器仪表，小型检测及控制系统中，往往直接采用单片 机构成最小应用系统而不再扩展外围芯片。但是，在许多情况 下，例如构造一个机电测控系统时，考虑到传感器接口，伺服 控制接口以及人机对话接口等需要，最小应用系统不能满足系 统功能要求，必须在片外扩展相应的外围芯片，这就是单片机 系统扩展。
2764 EPROM扩展电路
Vcc P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 EA P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 ALE O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 O0 PSEN OE CE GND D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 A12 A11 A10 A9 A8
8031
74LS373
6264
RD WR
GND
6-4
6-4-1 简单I/O口扩展
1. 用并行I/O口扩展I/O口
输入/输出口扩展技术
+5V P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CLK Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0
2817A管脚配置
图6-9给出了2817A与8031单片机的硬件连接图。图中，采用了将外部数据存储器空间与程 序存储器空间合并的方法，即将信号 PSEN 与信号 RD 相“与”，其输出作为单一的公共存 储器读选通信号。这样，8031即可对2817A进行读写了。图中8031采用查询方式对2817A 的写操作进行管理。