文档介绍：第八章
单片机系统扩展技术
数据存储器的扩展
系统扩展概述
程序存储器的扩展
I/O接口的扩展
A/D接口的扩展
D/A接口的扩展
系统扩展的含义
单片机中虽然已经集成了CPU、I/O口、定时器、中断系统、存储器等计算机的基本部件(即系统资源),但是对一些较复杂应用系统来说,有时感到以上资源中的一种或几种不够用,这就需要在单片机芯片外加相应的芯片、电路,使得有关功能得以扩充,我们称为系统扩展(即系统资源的扩充)。
系统的扩展包括:程序存储器的扩展、数据存储器的扩展、I/O接口的扩展等。
用单片机内部自身功能和必要的外围电路,如复位、晶振电路,组成的简单系统,称为最小应用系统。
系统扩展概述
1、单片机最小系统
地址总线:由P2口和P0口提供16位的地址总线。P2口提供高8位地址线(A8―A15),由P0口提供低8位地址线。
由于P0口是地址、数据分时使用的通道口,所以为保存地址信息,需外加地址锁存器锁存低8位的地址信息,如74LS373。一般都用ALE正脉冲信号的下降沿控制锁存时刻。
数据总线:由P0口提供。此口是双向、输入三态控制的通道口。
控制总线:扩展系统时常用的控制信号为地址锁存信号ALE,片外程序存储器取指令信号PSEN、以及数据存储器RAM和外设接口共用的读写控制信号RD、WR。
2、单片机外部扩展的三总线
下图为单片机扩展成三总线的结构图。
图单片机的三总线结构
程序存储器的扩展
访问外部程序存储器时序
操作时序如图所示,其操作过程如下。
(1)在S1P2时刻产生ALE信号。
(2)由P0、P2口送出16位地址,由于P0口送出的低8位地址只保持到S2P2,所以要利用ALE的下降沿信号将P0口送出的低8位地址信号锁存到地址锁存器中。而P2口送出的高8位地址在整个读指令的过程中都有效,因此不需要对其进行锁存。从S2P2起,ALE信号失效。
(3)从S3P1开始,PSEN开始有效,对外部程序存储器进行读操作,将选中的单元中的指令代码从P0口读入,S4P2时刻,失效。
(4)从S4P2后开始操作第二字节,过程与第一次相似。
图 MCS-51系列单片机访问外部程序存储器的时序图
图 EPROM 2764管脚图
程序存储器扩展
以2764作为单片机程序存储器扩展的典型芯片为例进行说明
1. 2764的引线
2764是一块8K×8bit的EPROM芯片,其管脚图如图所示。
A12~A0 13位地址信号输入线,说明芯片的容量为8K=213个单元。
D7~D0 8位数据,表明芯片的每个存贮单元存放一个字节(8位二进制数)。
为输入信号。当它有效低电平时,能选中该芯片,故又称为选片信号。
为输出允许信号。当为低电平时,芯片中的数据可由D7~D0输出。
为编程脉冲输入端。当对EPROM编程时,由此加入编程脉冲。读时为高电平。
2. 线选扩展法
所谓线选法,就是直接以单片机的地址总线与外围扩展芯片的地址总线和片选管脚相连,实现外围扩展。
优点:
简单明了,不需增加另外电路。
缺点:
在多片扩展时造成地址空间的浪费;
适用于单片外围扩展。