51单片机系统扩展
第4章MCS-51单片机系统功能扩展

74LS373结构示意图
74LS373的引脚
引脚说明如下: D7~D0: 8位数据输入端。 Q7~Q0: 8位数据输出端。 G:数据输入锁存控制端:当G为“1” 时,锁存器 输出端与输入端数据相同;当G由“1” 变“0” 时,数据输入锁存器中。 OE#: 输出允许端。
P0口与地址锁存器74LS373的连接
4.1 系统扩展概述
4.1.1 最小应用系统
图4.1 MCS–51单片机最小化系统 (a) 8051/8751最小系统结构图;(b) 8031最小系统结构图
4.1.2 单片机系统扩展的内容与方法
1.单片机的三总线结构
图4.2 MCS–51单片机的三总线结构形式
(1)以P0口作为低8位地址/数据总线。 (2)以P2口的口线作高位地址线。 (3)控制信号线。 *使用ALE信号作为低8位地址的锁存控制信号。 *以PSEN#信号作为扩展程序存储器的读选通信号。 *以EA#信号作为内外程序存储器的选择控制信号。 *由RD#和WR#信号作为扩展数据存储器和I/O口的 读选通、写选通信号。 尽管MCS-51有4个并行I/O口,共32条口线,但由于系 统扩展需要,真正作为数据I/O使用的,就剩下P1 口和P3口的部分口线。
锁存器8282 功能及内部结构与74LS373完全一样,只是其引脚的排 列与74LS373不同 ,8282的引脚如下图。
4.2.2 74LS244和74LS245芯片
在单片机应用系统中, 扩展的三总线上挂接
很多负载, 如存储器、并行接口、A/D接口、显
示接口等, 但总线接口的负载能力有限, 因此常
3) 采用地址译码器的多片程序存储器的扩展
例3 要求用2764芯片扩展8031的片外程序存储器,分配的 地址范围为0000H~3FFFH。
第08章MCS51单片机系统扩展

表8-1 线选法三片存储器芯片地址分配表
无关位 A15 A14
片外地址线 A13 A12 A11
二进制表示 片内地址线
A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
16进制表 示
芯 11 片 .. Ⅰ
11
芯 11 片 .. Ⅱ
11
芯 11 片 .. Ⅲ
11
110 ... 110 101 ... 101 011 ... 011
因两根线(A13、A14)未用,故两个芯片各有22=4个重叠的 地址空间。重叠的地址范围如下:
芯片1: 00000000000000000~0001111111111111,即0000H~1FFFH; 00100000000000000~0011111111111111,即2000H~3FFFH; 01000000000000000~0101111111111111,即4000H~5FFFH; 01100000000000000~0111111111111111,即6000H~7FFFH;
00000000000 . .. . . . . .. . . 11111111111 00000000000 . .. . . . . .. . . 11111111111 00000000000 . .. . . . . .. . . 11111111111
F000H ~
F7FFH E800H
~ EFFFH D800H
芯片数目
系统扩展容量 存储器芯片容量
系统字长 存储器芯片字长
(2)地址总线(AB):地址信号用于寻址存储单元或I/O端口。由 P0口和P2口共同提供。
(3)控制总线(CB):控制总线用于协调控制数据信 息和地址信息的正确传送。
四 MCS-51单片机存储器系统扩展

74LS373引脚
1、控制位OE: OE=0时,输出导通 2、控制位G: 接ALE 3、Vcc=+5V 4、GND接地
1 74LS373为8D锁存器,其主要特点在于:
控制端G为高电平时,输出Q0~Q7复现输入D0~ D7的状态;G为下跳沿时D0~D7的状态被锁存在Q0 ~Q7上。
MOV DPTR, #0BFFFH ;指向74LS373口地址
MOVX A, @DPTR ;读入
MOV @R0, A
;送数据缓冲区
INC R0
;修改R0指针
RETI
;返回
用74LS273和74LS244扩展输入输出接口
地址允许信号ALE与外部地址锁存信号G相连;
单片机端的EA与单片机的型号有关;
存储器端的CE与地址信号线有关。
P... 2.7 P2.0
ALE 8031
P... 0.7 P0.0
EA
PSEN
外部地址
G
锁存器
I...7
O... 7
I0 O0
A... 15
CE
A8
外部程序
存储器
A... 7 A0
D7. . . D0 OE
6264的扩展电路图
图中CS(CE2)和CE引脚均为6264的片选信号,由于该扩展电路 中只有一片6264,故可以使它们常有效,即CS(CE2)接+5V ,CE接地。6264的一组地址为0000H~1FFFH。
存储器地址编码
SRAM6264:“64”—— 8K×8b = 8KB 6264有13根地址线。 地址空间: A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 最低地址: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000H 最高地址: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1FFFH MCS-51单片机寻址范围:64KB 26×210 = 216即16位地址线 地址空间: A15A14A13A12A11A10A9A8A7······A0 单片机
第八章MCS51单片机的系统扩展

全译码法的特点:
优点: 1. 地址空间连续,且唯一确定,不存在地址
重叠现象 2. 能充分利用内存空间(地址连续); 3. 当译码器输出端留有空余时,便于继续扩
展存储器或其它外围器件 缺点:电路连接复杂一些。
三、部分译码法
部分译码法:是指单片机片选地 址线中只有一部分参加译码,其余 部分是悬空的。
➢特点:集成度高,功耗小,价格低,电路较 复杂(需要刷新电路和相应的控制逻辑), 广泛用于存储容量大的微机系统。
(3) 集成RAM(iRAM)
➢iRAM(Integrated RAM)是一种带 刷新逻辑电路的DRAM。因自带刷新逻 辑而简化了与微处理器的连接电路。常 用芯片2186
➢特点:兼有静态、动态RAM的优点。 使用它和使用SRAM一样方便,
(3) 紫外线擦除可编程ROM(EPROM) ➢ 用户利用编程器写入信息 ➢ 其内容可更改:在紫外线照射下使电路复位,原存
信息被擦除,然后重新编程。能反复多次使用。 ➢ EPROM广泛应用于各种微机系统,通常采用的标准
芯片有: 2716(2KB) 、2732(4KB) 2764(8KB) 、27128(16KB) 27256(32KB)、27512(64KB)。
(1) 静态RAM(SRAM)
➢基本存储单元是MOS双稳态触发器。一 个基本存储单元可存储一位二进制信息。 常用芯片6116(2KB),6264(8KB)
➢特点:集成度较低,功耗较大,电路连 接简单,断电信息丢失(易失性),常 用于存储容量较小的微机应用系统
(2) 动态RAM(DRAM)
➢利用MOS管的栅极和源极之间的电容来保 存信息。由于栅源极间电容的电荷量会逐渐 泄 漏 , 因 此 需 要 刷 新 。 常 用 芯 片 有 2164 (64K位)等。
第八章 51单片机系统扩展

AB
74LS373
D7 Q7
::
::
D0 Q0
DB
74LS373是有输出三态门的电平允许8位锁存器。当 G(锁存端)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。
第八章 51系统扩展
(2)工作速度匹配
MCS-51的访存时间(单片机对外部存储器进行读写所需要 的时间)必须大于所用外部存储器的最大存取时间(存储器的 最大存取时间是存储器固有的时间 ) (3)选择合适的存储容量
寻址空间64KB。锁存信号由CPU的ALE引脚提供
数据总线( DB):P0口提供(D7 ~ D0),共8位,是单 片机使用最为频繁的数据通道,单片机与外部交换的数据、 指令、I/O信息等几乎全由它传递。
第八章 51系统扩展
控制总线( CB):ALE 、 EA 、PSEN 、WR 、 RD 等。
➢ /RD、/WR:用于片外数据存储器(RAM)的读写控制, 当执行片外数据存储器操作指令MOVX时,这两个信 号自动产生。
➢ /PSEN:用于片外程序只读存储器的读控制。 ➢ ALE:用于锁存P0口上的低8位地址信号,当ALE由低
变高时,P0口上地址有效;当ALE由高变低时,地址 信号被锁存。 ➢ /EA:用于选择片内或片外程序存储器。当它为低电平 时,只访问外部程序存储器,若系统采用8031,/EA必 须接地。
第八章 51系统扩展
二、8031硬件最小系统 8031单片机片内无ROM,若要正常工作,必需外配ROM。
外接ROM后,P3口、P2口、P0口均被占用只剩下P1口作I / O 口用,其它功能不变。
第6章 CS-51单片机系统扩展

第六章CS-51单片机系统扩展MCS-51单片机系统扩展包括程序存储器扩展、数据存储器扩展、I/O口扩展、定时/计数器扩展、中断系统扩展和串行口扩展。
在本章中只介绍应用较多的程序存储器扩展、数据存储器扩展和I/O口扩展。
6.1 MCS-51单片机的最小系统所谓最小系统,是指一个真正可用的单片机最小配置系统。
对于单片机内部资源已能满足系统需要的,可直接采用最小系统。
MCS-51单片机根据片内有无程序存储器最小系统分两种情况。
6.1.1 8051/8751的最小系统8051/8751片内有4K的ROM/EPROM,因此,只需要外接晶体振荡器和复位电路就可构成最小系统。
如图所示。
XTAL1XTAL28751P0P1P2P38051RESET 888该最小系统的特点如下:(1)由于片外没有扩展存储器和外设,P0、P1、P2、P3都可以作为用户I/O 口使用。
(2)片内数据存储器有128字节,地址空间00H~7FH ,没有片外数EAGND+5V +5V8据存储器。
(3)内部有4KB 程序存储器,地址空间0000H~0FFFH ,没有片外程序存储器,EA 应接高电平。
(4)可以使用两个定时/计数器T0和T1,一个全双工的串行通信接口,5个中断源。
6.1.1 8031最小应用系统8031片内无程序存储器片,因此,在构成最小应用系统不仅要外接晶体振荡器和复位电路,还应外扩展程序存储器。
G A15~A8~高8位地址线P2ALE 803174LS 373A7A0D7~D0OE2764CE P0EA PSEN该最小系统特点如下:(1)由于P0、P2在扩展程序存储器时作为地址线和数据线,不能作为I/O线,因此,只有P1、P3作为用户I/O口使用。
(2)片内数据存储器同样有128字节,地址空间00H~7FH,没有片外数据存储器。
(3)内部有无程序存储器,但片外扩展了程序存储器,其地址空间6.227648K 随芯片容量不同而不一样。
第七章 51单片机系统扩展技术

操
作
说
明
CPU读取PA口数据 CPU读取PB口数据 从8255的I/O口读有效
1 0
0 0 0 1 1 0 1 1 X X 1 1
CPU读取PC口数据
CPU向PA口输出数据 CPU向PB口输出数据 CPU向PC口输出数据 对控制寄存器写控制字 初始化8255时必须做的工作 没有选中,8255不工作 非法状态 8255对系统总线呈高阻态 控制寄存器只能写不能读 向8255的I/O口写有效
8255
8255的基本特性与引脚: ◆ PA,PB,PC 三个8位I/O口; 一个8位的数据口D0~D7。 ◆ PC口分高4位和低4位。高4位 可与PA口合为一组(A组),低4 位可与PB口合为一组(B组)。 ◆ PC可按位置位/复位。 ◆ 3种工作方式。内部有4个寄存 器,由A1,A0与读,写信号选择。 片选低电平有效,复位高电平有效。 ◆ 40条引脚,DIP封装。须注意 VCC与GND引脚的位置。
特点: 扩展的芯片均有 独立片选线,地址有 可能冲突且不连续。 这种方法不适用于扩 展芯片较多且容量小 的存储器,适用于扩 展单片容量大的存储 器。
图7-2 线选扩展方法
(2)全地址译码法:
是将各扩展芯片上的地址线均接到单片机系统的对应的 地址总线上,各片芯片的选择利用译码电路实现。如图 7-3所示。 图5-3所示各芯片的地址见表7-2。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
特征位 A组方式选择 =1
A 口 = =
CH 口 = =
B组方 式选择
B 口
= =
CL 口 =
=
=
=
0
0 1
0:方式 0 1 0 1 0 1 0 1 0 , , , , , , 1:方式 1 输 输 输 输 , , 输 输 方 方 入 出 入 出 式 式 入 出 X:方式 2 1 0
第8章 51单片机系统扩展技术

数据总线通常要连接到多个外围芯片上,而在同一时间里只能够 有一个有效的数据传送通道。哪个芯片的数据通道有效,由地 址线控制各个芯片的片选线来选择。 (3)控制总线(CB) 控制总线是一组控制信号线,其中有从单片机发出的单向线, 也有其它部件回送给的单向线,任意一根都是单向的,作为一 组总线总有两个方向,因此也称为准双向总线。系统扩展用控 制线有ALE、 、 EA 、WR 、 RD 。 PSEN ①ALE/(30脚):地址锁存允许的输出信号。用于锁存P0口 输出的低字节地址数据。通常,ALE在P0口输出地址期间出现 低电平,用这个低电平信号控制锁存器锁存地址数据。另外, 即使单片机不访问外部芯片,ALE端仍以不变的频率周期性地 出现正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此,它可 用作对外输出的时钟,或用于定时目的。
74LS373
8031
27128 16K× 8 1 VPP PG 27 M +5 V
ALE 30 29 PSEN
18 17 16 15 12 11
22 OE
图8-6 单片机扩展一片27128 EPROM电路
【例8.2】用译码法扩展一片2764,译 码器采用74LSl38。
PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 AT89S P0.4 P0.3 51 P0.2 P0.1 P0.0 ALE O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 O0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 OE 74LS 138 OE CE Y0 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
1. 随机存储器的常用芯片
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实验结果:
51单片机系统扩展仿真图如图1-2所示:
图1-2 51单片机系统扩展仿真图
实验总结:
通过这次试验,调试成功,运行结果正确:刚开始8个LED全部都亮,当按下DSW1的一个开关时,对应的LED数码管熄灭,运行结果理想。这次试验,学会了51单片机系统扩展,并且了解了外部扩展芯片的使用功能,学会了51单片机系统扩展编程与调试。最后一个试验也圆满画下了句点,但是学习中任然存在很多的问题与不足,应该在学习中不断发现问题,在实践中检验学到的理论知识,让理论和实践相结合,学以致用。
图1-1 51单片机系统扩展电路原理图
驱动程序如下:
#include <reg51.h>
#include <absacc.h>
void delay(unsigned int count)
{
unsigned char i;
while(count--)
for(i=0;i<120;i++);
}
void main()
{
unsigned char num;
while(1)
{
num=XBYTE[0xfeff];
delay(100);
XBYTE[0xfeff]=num;
}Байду номын сангаас
}
实验内容:
1.实验接线图如图1-1所示,按图接线;
2.编写实验程序,经编译、链接无误后装入系统,启动调试;
3.运行程序,用示波器测量D/A的输出,观察实验现象;
洛阳理工学院实验报告
系别
计算机与信息工程系
班级
学号
姓名
课程名称
单片机原理及应用
实验日期
2013.11.06
实验名称
51单片机系统扩展
成绩
实验目的:
1.利用74LS273和74LS244扩展并行I/0口;
2.掌握keil和proteus用法。
实验原理:
实验电路原理图如图1-1所示,外部扩展芯片为74L273和74LS244,利用它们与一个“或”门、一个“或非”门以及DSW1等共同组成I/O口外部扩展系统,并实现以下功能:通过控制DSW1的开关状态来控制相应的LED数码管的亮暗程度。