单片机原理及应用课件,绝对精品
湘 潭 大 学 单 片 机 原 理 及 应 用 编 著 组
单片机原理及应用第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术6.1 MCS 51并行扩展总线 6.2 MCS 51存贮器的扩展
6.3 MCS 51输入输出并行接口的扩展6.4 D/A转换器接口的扩展 6.5 A/D转换器接口的扩展 6.6 显示、键盘及接口 6.7 专用键盘、显示接口芯片8279的扩展
6.8 微型打印机接口
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第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术湘 潭 大 学 单 片 机 原 理 及 应 用 编 著 组
MCS 51系统单片机(8031、8032除外)尽管是一 功能完全的单片机，但因其内部资源(RAM、ROM、 I/O、A/D、D/A等)不足，在实际应用中不加以扩展 直接用其基本系统的情况较少，一般情况下需扩展。
6.1 MCS 51并行扩展总线 一、MCS 51并行扩展 总线方法MCS 51可以扩展64 KB的程序存贮器和64KB 的数据存贮器或输入/输 出口。
P2ALE
A8~A15地址 A0~A7 锁存器
8031 P0 8051 8751PSEN WR RD
地 址 总 线数 据 总 线 控 制 总 线
D0~D7
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第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术湘 潭 大 学 单 片 机 原 理 及 应 用 编 著 组
P0、P2口可以直接 P2 作为输入输出使用，其 ALE 更重要的用途是用来扩 8031 P0 展总线口使用。 8051 P0口作为地址(地 8751 址低8位)/数据(D0~D7) PSEN 总线口。 WR P2口作为地址总线 RD 口(地址高8位)。
A8~A15地址 A0~A7 锁存器
地 址 总 线数 据 总 线 控 制 总 线
D0~D7
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第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术湘 潭 大 学 单 片 机 原 理 及 应 用 编 著 组
PSEN MCS—51 P2,P0 RD WR扩展 RAM
外部程序 存 贮 器
★ 外部程序存贮器用PSEN作为读选通信号扩展总线
外部数据存贮器用RD和WR作为读/写选通信号
并行I/O 串行I/O 接口 接口
A/D 转换
D/A 转换
定时器 计数器
外部数据存贮器扩展
并行I/O 串行I/O 模拟量 设 备 设 备 输 入
模拟量 输 出
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第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术湘 潭 大 学 单 片 机 原 理 及 应 用 编 著 组
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第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术MCS 51访问外部存贮器时序波形可以看出，输出 湘 潭的地址当ALE上升以后有效，当ALE下降以后消失， 大因此可以用ALE的负跳变将地址打入地址锁存器，即 学 单当ALE由高变低时，将出现在P0口的地址信号低8位锁 片存到外部地址锁存器中(如图6 1所示),直到下一次 机 ALE变高时，地址才发生变化。 原理 及 应 用 编 著 组锁存器三态门
4 3
1D
E(a) 74LS373逻辑符号
EN GND 1 10
用74LS373作地址锁存器
(b) MCS 51地址扩展电路
74LS373
IN
D0 . . . D7 G
Q0 . . . Q7
OUT
D0.1 34 8031 D0.2 35 8051 D0.3 36 8751 D0.4 37 D0
.5 D0.6 38 D0.7 39
32 D0.0 33
ALE
30
18 17 14 13 8 7
+5V 11 20 G 19 A7 8D Vcc 8Q 7Q 16 A6 7D 15 A5 6Q 6D 12 A4 5Q 5D 4Q 9 A3 4D 3Q 6 A2 3D 2Q 5 A1 2D 1Q 2 A0
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第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术湘 二、地址译码方法 潭 大 (一)线选法 学 一般片选端(CS、CE等)低电平有效，只要连接片 单 片 选信号端的引线状态为低电平，就表示选中该芯片。在 机 确定地址时，该芯片未用到的地址线为1,用到的地址 原 线由所访问的芯片和单 理 及 元确定。 应 线选法有可能产生地址 用 编 重叠：若片选线中除和存贮 著 芯片CS相连的以外还存在 组 悬空的片选线，则存贮单元
的地址就有重叠现象；否则， 存贮单元的地址就是唯一的。
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第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术湘 (二)全地址译码法 潭 全地址译码就是将系统中未用到的全部高位地址作 大 为译码信号的输入端，由此产生的译码输出信号作为选 学 单 片信号的一种译码方式。 片 在全地址 机 原译码法中，存 理 及贮器每个存贮 应单元只有唯一 用 的一个CPU地 编 著址和它一一对 组应，只要单片
机发出这个 地址就可选中该存贮单元工作，故不存在 地址重叠现象。
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第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术湘 潭 大 学 单 片 机 原 理 及 应 用 编 著 组
(三)部分地址译码法 部分地址译码法是指单片机片选线中只有一部分参 加了译码，其余部分是悬空的，在实际应用中这种使用 方式不太多。当使用部分地址译码法时，无论CPU使 悬空片选地址线上电平如何变化，都不会影响它对存贮 单元的选址，故存贮器每个存贮单元的地址不是唯一的， 必然会有一个以上的CPU地址和它对应(既地址有重 叠)。 采用部分地址译码法时必须把程序和数据放在基本 地址范围内(即悬空片选地址线全为低电平时存贮芯片 的地址范围),以避免因地址重叠引起程序运行的错误。
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第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术湘 潭 大 学 单 片 机 原 理 及 应 用 编 著 组
三、总线驱动能力及扩展方法MCS 51系列单片机，作为数据总线和低8位 地址总线的P0口可驱动8个TTL电路，而如P2口等 其它口只能驱动4个TTL电路。当应用系统规模 过大，可能造成负载过重，致使驱动能力不够， 系统不能可靠地工作时，需另增设总线驱动。
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第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术湘 潭 大 学 单 片 机 原 理 及 应 用 编 著 组
(一)总线的驱动扩展缓冲器 A8~A15 (P2口) 8031 8051 D0~D7 8751 (P0口) PSEN WR RD 8 地址总线 G 8 数据总线 DBEO 3 DBEI 缓冲器 G AB DB CB
控制总线
单向驱动 74LS244 双向驱动 74LS245
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第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术湘 (二)、
地址和控制总线的驱动扩展 潭 地址总线和控制总线的驱动器为单向驱动器，并具 大 学有三态输出功能。驱动器有一个控制端G,以控制驱动 单器开通或处于高阻状态。 片 常用的地址总线和控制总线的驱动器有74LS240 机 原(带反向输出)、74LS241和74LS244。 +5V 理 18 A8 2 20 VCC 20 P2.0 及 1G 1 16 A9 4 19 1A1 2G P2.1 2 应 14 A10 18 6 2Y4 2Y1 P2.2 3 用 17 12 A11 1A2 8 2A4 P2.3 4 74LS 16 74LS244 2Y3 1Y2 9 A12 编 5 P2.4 11 244 15 1A3 2A3 7 A13 6 P2.5 13 著 14 2Y2 1Y3 5 A14 7 P2.6 15 13 组 1A4 2A2 3 A15 17 82Y1 GND 9 10 12 11
1Y4 2A1
P2.7
1 19
10
图6 7(a) 单向驱动器74LS244
图6 7(b) P2口的单向驱动扩展
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第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术湘 (三)数据总线的驱动扩展 潭 数据总线为双向驱动器。常用的双向总线驱动 大 学 器为74LS245,74LS245。 +5V 单 20 18 片 P0.0 2 VCC 机 DIR 20 1 17 D0 3 P0.1 G A0 19 2 A0~A7 原 16 D1 4 B0 A1 P0.2 18 3 15 D2 B0~B7 理 B1 A2 P0.3 5 4 74LS17 D3 及 6 74LS245 14 D4 B2 A3 16 5 P0.4 13 245 15 B3 A4 应 6 P0.5 7 74LS245 12 D5 B4 A5 14 7 用 P0.6 8 当G=0时： 11 D6 B5 A6 13 8 P0.7 9 编 D7 B6 DIR=1时， A B A7 12 9 1 著 GND B7 DIR=0时， B A PSEN 1 DIR G 11 10 9 10 RD 组 图6 8(a) 双向驱动器74LS245
图6 8(b) P0口的双向驱动扩展
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第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术
湘 潭 对于用内部无ROM的芯片8031,8032来建立系统， 大 学 则必须外部扩展程序存贮器。 单 对于仅靠内部ROM,其ROM容量不能满足要求的 片 情况，则可外部扩展程序存贮器。 机 原 程序存贮器的作用：用于存贮程序代码或程序常数。 理 及 一、程序存贮器的扩展 应 用(一)常用的EPROM芯片介绍 编 EPROM和E2PROM都可作单片机的外部程序存贮器， 著 组 由于EPROM价格低廉，性能可靠，故应用最广泛，目
6.2 MCS 51存贮器的扩展
前因E2PROM的价格在不断下降，加上可用电擦除及掉 电后信息不会丢失，编程也方便等特点，故应用也越来 越多。
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第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术湘 1、EPROM电路 潭 EPROM是紫外线可擦除电可编程的半导体只读存贮 大 学 器，掉电后信息不会丢失。 EPROM中的程序一般由专 单 门的编程器写入，由专门的擦除器擦除(擦除后 片 EPROM阵列全为1状态),擦除时紫外线强度为 机 原 12000mw/cm2,波长为l=2537Å ,时间为10~20min。 理 常用的EPROM有：2716,2732,2764,….。 及 应 用 编 著 组
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第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术湘 潭 大 学 单 片 机 原 理 及 应 用 编 著 组
A0~ Ai:地址输入线。2716:i=10; 27512:i=15;
(2K~64K) O0~O7:三态数据总线。接CPU的P0.0~P0.7
读或编程校验时为数据输出线 编程时为数据输入线 维持或编程禁止时呈高阻态
CE: 片选信
号输入线(接CPU地址线) PGM: 编程脉冲输入线 OE: 读选通信号输入线(输出使能)(接CPU 的PSEN线) VPP: 编程电源输入线 VCC: 主电源输入线 GND: 线路地
有 的 芯 片 合 用 引 脚
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2、E2PROM电路 E2PROM是电可擦除电可编程的半导体存贮器，掉 电后信息不会丢失。编程时简单，不需要专门的编程器 和擦除器。故E2PROM实际上是一种特殊的可读写存贮 器。 E2PROM兼有程序存贮器和数据存贮器的特点，故 在单片机应用系统中既可作为程序存贮器，又可作为数 据存贮器。 常用的并行E2PROM有：2817,2864。 A0~ Ai:地址输入线。2817:i=10; 2864:i=12;(2K, 8K) I/O0~I/O7:双向三态数据线。(P0.0~P0.7)
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CE: 片选信号输入线(接CPU地址线) OE: 读选通信号输入线 (接CPU RD∨ PSEN) WE: 写选通信号输入线 (接CPU WR) RDY/BUSY:2817的状态输出线，为“0”表示正在 进行写操作，写入完毕呈高阻态 VCC: 主电源+5V GND: 线路地 E2PROM有读、写、维持三种操作方式。 2817的写操作： 当2817收到CPU发来的地址、数据和写控制信号后， 便启动内部电路对该地址单元进行写操作，此时RDY/ BUSY输出低电平，大约16ms以后，写操作完成，完成 后RDY/BUSY呈高电平(外接上拉电阻)或高阻。2817
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第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术湘 潭 大 学 单 片 机 原 理 及 应 用 编 著 组
的RDY/BUSY状态线可供CPU采用中断或查询方式来 控制对2817的字节写操作。 2864的写操作： Inter公司的2864采用页面写操作方式。 Inter公司 的2864A内设有16B的页缓冲器，其整个存贮空间分为 512页(每页16B),页面操作分“页加载”和“页存 贮”两步进行。 “页加载”指在软件控制下，将一页(1~16B)的数据写 入2864内的“页缓冲器”。 “页存贮”是2864A在其内部电路控制下把页缓冲器的 内容存入E2PROM单元。
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第六章 MCS 51系列单片机的基本扩展技术湘 (二)MCS—51程序存贮器的扩展方法 潭 大 1、程序存贮器扩展的基本原理 学 EA=0 CPU总是从外部存贮器中读取指令 单 片 PC≤ 某一值，CPU从内部 机 EA=1 存贮器中取 原 理 指令 及 PC > 某一值，CPU从外部 应 存贮器中取 用 指令 编 著 组 “某一值”由内部程序存贮器的容量决定。
PSEN是MCS—51对外部程序存贮器的读选通信号 输出线，仅当CPU访问外部程序存贮器时， PSEN才有 效。