【大学课件】微计算机与微处理器课件 单片机系统总线及扩展

数据总线用于外围芯片和单片机之间传送数据，它是双向的，可 以由单片机往外围芯片传送数据，也可以从外围芯片传送数据到单片机， 还包括从外部程序存储器读取指令。51单片机的数据传递是用8根线同 时进行的，即它的数据总线宽度是8位的，数据总线由P0口提供。
地址总线（AB：Address Bus）
51单片机共有16根地址信号线，即它的地址总线宽度是16位的， 地址总线由P0口提供低8位A0-A7（必须外加锁存器），P2口提供高8 位A8-A15，可操作的单元为216，共64K空间。
其常用芯片为AT29010，容量为128K×8。
TSOP封装的引脚图
DIP封装的引脚图
PLCC封装的引脚图
图 9-12 三种封装AT2910210A的引脚图
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程 序 存 储 器 的 扩 展（二）
使用一片AT29C010A的扩展电路
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程 序 存 储 器 的 扩 展（三）
单片机读取扩展程序存储器指令
P0口的地址和数据复用图
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总 线 扩 展 方 法（二）
在总线扩展中，除了正确连接数据总线和地址总 线外，还需要注意控制总线的连接方法。RD与WR用 于控制数据传送的方向，均为低电平有效，RD有效时 表示单片机从外围器件读取数据；WR有效时表示单片 机向外围器件写入数据。PSEN用于读取外部程序存储 器，同样是低电平有效。EA用于选择单片机的程序存 储器空间，当EA为高电平时，系统复位后PC指针指向 片内0000H地址空间；当EA为低电平时，系统复位后 PC指针指向片外0000H地址空间。
通常取5V H（高电平）
≥90%VCC L（低电平） ≤10%VCC
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HCT CMOS 与TTL兼容
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总 线 扩 展 方 法（一）
在总线扩展中，P0口既作数据总线使用，又作 地址总线的低8位使用，是在不同的时间表示数据 和地址，这是芯片管脚的复用方法，扩展时要把P0 口的数据信号和地址信号分离开来，分离的方法是 利用ALE信号进行地址锁存。
单片机的系统扩展
总线简介
总线的概念：
所谓总线，就是连接系统中主机和各扩
展部件的公共信号线。
各个外围功能芯片通过三组总线与单片
机相连，达到系统扩展的目的，这三组总线
是数据总线、地址总线和控制总线。
根据总线的结构，可按照需要对单片机
系统进行相应的扩展设计了。
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总线结构
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三总线介绍
数据总线（DB：Data Bus）
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数 据 存 储 器 的 扩 展（二）
数据存储器的一般连接方法
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WR
数 据 存 储 器 的 扩 展（三）
1. 地址总线的连接 存储器地址总线的高8位A8-A15直接与单片机P2
口对应信号相连，低8位A0-A7与P0口锁存后的信号 相连。 2. 数据总线的连接
存储器的8位数据信号线直接与P0口对应相连。 3. 控制总线的连接
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程 序 存 储 器 的 扩 展（一）
由于半导体技术的发展，单片机片内的程序存储 器通常已经够用，扩展的情况比较少见了。即使扩展， 只选择一片存储器芯片也可满足要求，一般选择 Flash ROM扩展程序存储器。因为其使用方便、价 格适宜，存储量大，已经得到广泛的应用，也常用于 MCS-51单片机的程序存储器扩展。
控制总线（CB：Control Bus）
除了数据总线和地址总线外，单片机同外围芯片传送数据时，还需 要一些控制信号来保证数据传送并决定如何进行数据传送，如数据传送 的方向，将P0口的数据和地址分离等，这些信号线就是控制总线。对 于某一根信号而言是单向的，对于所有的控制总线而言是双向的。
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总线扩展
单片机写数据到扩展数据存储器的时序
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扩展数据存储器地址计算
扩展数据存储器的地址计算是指当电路完成 后，根据电路计算对应的数据存储器的地址。当系 统中有多个扩展器件时，通常选用线选法、译码法 等方法实现CPU对不同器件的选择，并进行数据传 输的。当输出一地址时，只选择其中一个芯片处于 工作状态，其他芯片不工作，这样在数据传输时就 不会造成数据传输错误的问题了，选择芯片通常是 采用片选信号来进行操作的。
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程 序 存 储 器 的 扩 展（四）
扩展程序存储器AT29C010A的读时序
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数 据 存 储 器 的 扩 展（一）
MCS-51系列单片机内部的数据存储器容量为 128或256个字节，在通常的简单控制系统中还是足 够的，如果需要扩展，外部的最大容量为64KB。前 面已经提到其它功能芯片在三总线的扩展方式中， 也采用数据存储器的操作方式，需要占用地址，因 此在有其它功能芯片的扩展系统中，数据存储器的 扩展容量就不足64KB了。
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扩展数据存储器地址计算举例
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扩展数据存储器地址计算举例
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扩展数据存储器地址计算举例
RD是单片机读取片外数据存储器的控制信号， 与存储器的读控制信号RD连接。单片机的 信号连接 数据存储器的WR信号。ALE控制锁存器分离地址和 数据信号，EA信号根据程序存储器的使用连接。
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数 据 存 储 器 的 扩 展（四）
单片机读取扩展数据存储器的时序
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数 据 存 储 器 的 扩 展（五）
所有的总线扩展片外资源，除ROM以外， 都当成RAM处理。ROM和RAM的地址可以重叠而 不会相互影响。因为访问这两部分所用的指 令是不同的。
MOVX 用于访问外部RAM空间； MOVC 用于访问ROM空间（片内片外都使 用该指令）
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总线扩展电路图
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锁存器简介
常用的锁存芯片是74HCT573。 74HCT573是带三态门的8D锁存器，OE 端为三态控制信号，应接地允许锁存的地址 信号输出。LE端为锁存控制信号，高电平有 效，即在LE为高电平时锁存器的输出状态 Q0-Q7和输入状态D0-D7相同，当LE为低时， 输出保持不变，与输入状态无关。
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锁 存 器 简 介（二）
D
D
GQ
Q
D
D
GQ
Q
:
:
D
D
:
GQ
Q
G OE
P2 ALE
P0
80C31
G OE
AB
74LS373
D7 Q7
::
::
D0 Q0
DB
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驱动器件介绍
LS器件和HC器件的区别
LS TTL VCC= 5V
H（高电平） ≥2.8V
L（低电平） ≤0.8V
HC
CMOS VCC：3—6V