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1、2023/7/5,1,第8章 80C51单片机的系统扩展,系统总线扩展,8.1,读写、地址空间分配和地址锁存器,8.2,存储器的扩展外部存储器的扩展,8.3,I/O接口部件的扩展,8.4,2023/7/5,2,系统扩展结构如图,2023/7/5,3,扩展总线,8.1.1 总线的扩展,数据总线，P0口地址总线，高8位P2口、低8位P0口控制总线，RD、WR、EA、ALE、PSEN,8.1 总线的扩展,三组总线：1.地址总线（Adress Bus,简写AB）2.数据总线(Data Bus，简写DB)3.控制总线（Control Bus，简写CB）,2023/7/5,4,构造系统总线,MCS-51由
2、于受引脚数目的限制，数据线和低8位地址线复用。为了将它们分离出来，需要外加地址锁存器，从而构成与一般CPU相类似的片外三总线,系统扩展的首要问题:构造系统总线，然后再往系统总线上“挂”存储器芯片或I/O接口芯片，“挂”存储器芯片就是存储器扩展，“挂”I/O接口芯片就是I/O扩展。,2023/7/5,5,系统总线,2023/7/5,6,1.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
3、/O口的 读选通、写选通信号,2023/7/5,7,8.2 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器,、存储器扩展的读写控制RAM芯片：读写控制引脚，记为OE和WE，与MCS-51 的RD和WR相连。EPROM芯片：只能读出，故只有读出引脚，记为OE，该引脚与MCS-51的PSEN相连。存储器地址空间分配MCS-51发出的地址是用来选择某个存储器单元进行读写，要完成这种功能，必须进行两种选择：“片选”和“单元选择”。存储器空间分配除考虑地址线连接外，还讨论各存储器芯片在整个存储空间中所占据的地址范围，常用的存储器地址分配的方法有两种：线性选择法（简称线选法）和地址译码法（简称译码法）,2023/
4、7/5,8,1.线选法 直接利用系统的高位地址线作为存储器芯片（或I/O接口芯片）的片选信号。优点：电路简单，不需要地址译码器硬件，体积小，成本低。缺点：可寻址的器件数目受到限制，地址空间不连 续，地址不唯一。例 某一系统，需要外扩8KB的EPROM（2片2732），4KB的RAM（2片6116），这些芯片与MCS-51单片机地址分配有关的地址线连线，电路如下图,2023/7/5,9,两片程序存储器的地址范围：2732（1）的地址范围：7000H7FFFH;2732（2）的地址范围:B000HBFFFH;6116（1）的地址范围：E800HEFFFH;6116（2）的地址范围：D800HDFF
5、FH。,2023/7/5,10,2.译码法,最常用的译码器芯片：74LS138（3-8译码器）74LS139（双2-4译码器）74LS154（4-16译码器）。可根据设计任务的要求，产生片选信号。全译码：全部高位地址线都参加译码；部分译码：仅部分高位地址线参加译码。(1)74LS138（38译码器）引脚如图8-5，译码功能如表8-1（P167）所示。当译码器的输入为某一个固定编码时，其输出只有某一个固定的引脚输出为低电平，其余的为高电平。,2023/7/5,11,74LS138译码器真值表 输 入 输 出 G1 G2A*G2B*C B A Y7*Y6*Y5*Y4*Y3*Y2*Y1*Y0*,20
6、23/7/5,12,(2)74LS139（双2-4译码器）引脚如下图。真值表如表8-2（P168）所示。,2023/7/5,13,例 要扩8片8KB的RAM 6264，如何通过74LS138把64KB 空间分配给各个芯片？,2023/7/5,14,8.3 外部存储器的扩展,程序存储器EPROM的扩展 采用只读存储器，非易失性。（1）掩膜ROM在制造过程中编程。成本较高，因此只适合于大批量生产。（2）可编程ROM（PROM）用独立的编程器写入。但PROM只能写入一次，且不能再修改.（3）EPROM电信号编程，紫外线擦除的只读存储器芯片。（4）E2PROM（EEPROM）电信号编程，电信号擦除的R
7、OM芯片。读写操作与RAM几乎没有什么差别，只是写入的速度慢一些。但断电后能够保存信息。（5）Flash ROM又称闪烁存储器，简称闪存。大有取代E2PROM的趋势,2023/7/5,15,片外ROM操作时序,片内片外ROM读，用指令MOVC（产生PSEN信号）片外片外ROM选择，用EA。片外ROM最大容量64K。,【例】读外部ROM时序。,2023/7/5,16,ROM芯片及其扩展方法,常用ROM芯片特性,注：应注意优先选用CMOS器件，其读出时间短，耗电少。,2023/7/5,17,常用ROM芯片引脚,2023/7/5,18,扩展程序存储器时，应尽量用大容量的芯片。1.常用的EPROM芯片
8、 参数见表8-4（P123）。引脚如下图。引脚功能如下：A0A15：地址线引脚。数目决定存储容量来定，用 来进行单元选择。D7D0：数据线引脚CE：片选输入端OE：输出允许控制端PGM：编程时，加编程脉冲的输入端Vpp：编程时，编程电压（+12V或+25V）输入端Vcc：+5V，芯片的工作电压。GND：数字地。,2023/7/5,19,扩展电路,2023/7/5,20,RAM扩展原理,读操作时序,7.1.2 数据存储器的扩展,【例7-2】若（DPTR）=2030H，片外RAM单元2030H内容为55H，指令MOV A，DPTR（该指令代码为E0H）所在片外ROM的地址为2314H。,2023/
9、7/5,21,写操作时序,【例7-3】若（DPTR）=1040H，（A）=88H，指令MOV DPTR，A（该指令代码为F0H）所在片外ROM的地址为2218H。,2023/7/5,22,数据存储器扩展方法,常用RAM芯片特性,2023/7/5,23,常用RAM芯片引脚,2023/7/5,24,扩展电路,2023/7/5,25,7.2 输入/输出及其控制方式,7.2.1 输入/输出接口的功能,单片机与输入/输出设备的关系,2023/7/5,26,输入/输接口的功能,对单片机输出的锁存对输入设备的三态缓冲信号转换时序协调,2023/7/5,27,7.2.2 单片机与I/O设备的数据传送方式,无条
10、件传送,查询状态传送,中断传送,DMA传送,2023/7/5,28,7.2.3 单片机扩展TTL芯片的输入/输出,基本扩展电路,2023/7/5,29,驱动LED数码管示例,2023/7/5,30,7.4 LCD接口及其扩展,7.4.1 LCD1602模块的外形与引脚,引脚01：VSS，接地引脚引脚02：VDD，接+5V电源引脚03：VL，对比度调整端引脚05：RW，读/写选择端引脚06：E，使能端引脚0714：D0D7，8位双向数据线引脚15：BLA，背光正极引脚16：BLK，背光负极,2023/7/5,31,结构框图,7.4.2 LCD1602模块的组成,对于2行16字符的显示要增加HD4
11、4100驱动器,HD44780本身可以驱动单行16字符或2行8字符,2023/7/5,32,HD44780,由字符发生器CGROM、自定义字符发生器CGRAM和显示缓冲区DDRAM组成。,CGROM存储了不同的点阵字符图形（表7.9），每一个字符都有一个固定的代码。,CGRAM可定义8个字形,2023/7/5,33,DDRAM有80个单元，但第1行仅用00H0FH单元，第2行仅用40H4FH单元,2023/7/5,34,7.4.3 LCD1602模块的命令,2023/7/5,35,接口电路,7.4.4 LCD1602模块的接口示例,实现程序（略）,2023/7/5,36,Thank You!,
