第6章McS51单片机系统扩展技术 61McS51单片机系统扩展的基本概念 62程序存储器扩展技术 63数据存储器扩展 64输入输出口扩展技术 61MCS-51单片机系统扩展的基本概念 611MCS51单片机最小应用系统 612McS51单片机的外部扩展性能 611MCS-51单片机最小应用系统 8051/8751最小应用系统(如图6-1所示)。由于集成度的限制,这种 最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点是 (1)全部o口线均可供用户使用 (2)内部存储器容量有限(只有4KB地址空间)。 (3)应用系统开发具有特殊性。 2.8031最小应用系统 8031是片内无程序存储器的单片机芯片,因此,其最小应用系统 应在片外扩展 EPROM。图62为用8031外接程序存储器构成的最小系统。 612MCS-51单片机的外部扩展性能 1.McS51单片机的片外总线结构 McS51系列单片机片外引脚可以构成如图63所示的三总线结构: 地址总线(AB) 数据总线(DB) 控制总线(CB 所有外部芯片都通过这三组总线进行扩展。 2.McS51单片机的系练扩展能力 ●当系统要大量配置外围设备以及要扩展较多的Wo口时,将占去大量 的RAM地址。 ●当应用系统存储扩展容量或扩展Wo口地址超过单片机地址总线范围
第6章 MCS-51单片机系统扩展技术 6.1 MCS-51单片机系统扩展的基本概念 6.2 程序存储器扩展技术 6.3 数据存储器扩展 6.4 输入/输出口扩展技术 6.1 MCS-51单片机系统扩展的基本概念 6.1.1 MCS-51单片机最小应用系统 6.1.2 MCS-51单片机的外部扩展性能 6.1.1 MCS-51单片机最小应用系统 1．8051/8751最小应用系统（如图6-1所示）。由于集成度的限制，这种 最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点是： （1）全部I/O口线均可供用户使用。 （2）内部存储器容量有限（只有4KB地址空间）。 （3）应用系统开发具有特殊性。 2．8031最小应用系统 8031是片内无程序存储器的单片机芯片，因此，其最小应用系统 应在片外扩展EPROM。图6-2为用8031外接程序存储器构成的最小系统。 6.1.2 MCS-51单片机的外部扩展性能 1．MCS-51单片机的片外总线结构 MCS-51系列单片机片外引脚可以构成如图6-3所示的三总线结构： 地址总线（AB） 数据总线（DB） 控制总线（CB） 所有外部芯片都通过这三组总线进行扩展。 2．MCS-51单片机的系统扩展能力 ● 当系统要大量配置外围设备以及要扩展较多的I/O口时，将占去大量 的RAM地址。 ● 当应用系统存储扩展容量或扩展I/O口地址超过单片机地址总线范围
时,可采用换体法解决。如图6-4所示。 62程序存储器扩展技术 621 EPROM扩展电路 622 EEPROM扩展电路( 621 EPROM扩展电路 1.2764 A EPROM扩展电路 2.27128 A EPROM扩展电路 622 EEPROM扩展电路 EEPROM是一种电擦除可编程只读存储器,其主要特点是能 在计算机系统中进行在线修改,并能在断电的情况下保持修改的结果。 因而在智能化仪器仪表、控制装置等领域得到普遍采用 常用的 EEPROM芯片主要有nte2817A、2864A等。 2817 A EEPROM扩展 2.2864 A EEPROM扩展 2864A有四种工作方式: (1)维持方式 (2)读出方式 (3)写入方式 (4)数据查询方式 2864A与8031单片机的硬件连接如图612所示。 6.3数据存储器扩展 631静态RAM扩展电路 632动态RAM扩展电路() 631静态RAM扩展电路 常用的静态RAM芯片有6116,6264,62256等,其管脚配置如图6-13所示。 1.6264静态RAM展 表61给出了6264的操作方式,图6-14为6264静态RAM扩展电路
时，可采用换体法解决。如图6-4所示。 6.2 程序存储器扩展技术 6.2.1 EPROM扩展电路 6.2.2 EEPROM扩展电路(…) 6.2.1 EPROM扩展电路 1．2764A EPROM扩展电路 2．27128A EPROM扩展电路 6.2.2 EEPROM扩展电路 EEPROM是一种电擦除可编程只读存储器，其主要特点是能 在计算机系统中进行在线修改，并能在断电的情况下保持修改的结果。 因而在智能化仪器仪表、控制装置等领域得到普遍采用。 常用的EEPROM芯片主要有Intel 2817A、2864A等。 1．2817A EEPROM扩展 2．2864A EEPROM 扩展 2864A有四种工作方式： （1）维持方式 （2）读出方式 （3）写入方式 （4）数据查询方式 2864A与8031单片机的硬件连接如图6-12所示。 6.3 数据存储器扩展 6.3.1 静态RAM扩展电路 6.3.2 动态RAM扩展电路(…) 6.3.1 静态RAM扩展电路 常用的静态RAM芯片有6116，6264，62256等，其管脚配置如图6-13所示。 1．6264静态RAM扩展 表6-1给出了6264的操作方式，图6-14为6264静态RAM扩展电路
2.62256静态RAM扩展 62256是32K×8位静态随机存储器芯片,CMOS工艺制作,单一+5V供 电。28脚双列直插式封装。 632动态RAM扩展电 1.2164A动态RAM扩展 行列地址选通信号 刷新方法 地址信息延时的实现 2.2186集成动态RAM扩展 2186是片内具有8K×8位动态RAM系统的集成RAM。单一+5V供 电,工作电流70mA,维持电流20mA,存取时间为250ns。28脚双列直插 式封装,管脚与6264静态RAM完全兼容,其管脚配置如图6-18所示。 图6-19给出了80518751扩展2186集成动态RAM的硬件电路图。 64输入/输出口扩展技术 641简单O口扩展 642可编程Wo口扩展 641简单ⅣO口扩展 1.用并行口扩展IO口 只要根据“输入三态,输出锁存”与总线相连的原则,选择74LS 系列的TTL电路或MOS电路即能组成简单的扩展IO口例如采用8位三 态缓冲器74LS244组成输入口,采用8D锁存器74IS273,74LS373, 74LS377等组成输出口。 图6-20给出了一种简单的输入、输出口扩展电路。当要扩展多
2．62256静态RAM扩展 62256是32K×8位静态随机存储器芯片，CMOS工艺制作，单一+5V供 电。28脚双列直插式封装。 6.3.2 动态RAM扩展电 1．2164A动态RAM扩展 ⚫ 行列地址选通信号 ⚫ 刷新方法 ⚫ 地址信息延时的实现 2．2186集成动态RAM扩展 2186是片内具有8K×8位动态RAM系统的集成RAM。单一+5V供 电，工作电流70mA，维持电流20mA，存取时间为250ns。28脚双列直插 式封装，管脚与6264静态RAM完全兼容，其管脚配置如图6-18所示。 图6-19给出了8051/8751扩展2186集成动态RAM的硬件电路图。 6.4 输入/输出口扩展技术 6.4.1 简单I/O口扩展 6.4.2 可编程I/O口扩展 6.4.1 简单I/O口扩展 1．用并行口扩展I/O口 只要根据“输入三态，输出锁存”与总线相连的原则，选择74LS 系列的TTL电路或MOS电路即能组成简单的扩展I/O口。例如采用8位三 态缓冲器74LS244组成输入口，采用8D锁存器74LS273，74LS373， 74LS377等组成输出口。 图6-20给出了一种简单的输入、输出口扩展电路。当要扩展多
个输入输出口时,可采用图6-21所示连接方法。 2.用串行口扩展IO口 当MCS51单片机串行口工作在方式0时,使用移位寄存器芯 片可以扩展一个或多个8位并行IO口。这种方法不会占用片外RAM地 址,而且可节省单片机的硬件开销。缺点是操作速度较慢,扩展芯片越 多,速度越慢。 图6-2和图6-23分别给出了利用串行口扩展2个8位并行输入口 (使用74LS165)和扩展2个8位并行输出口(使用74LS164)的接口电 路 642可编程IO口扩展 1.8155的结构和技术性能 图6-24是8155的结构框图。在815部具有: (1)256字节的静态RAM,存取时间为400ns (2)三个通用的输入输出口。 (3)一个14位的可编程定时计数器 (4)地址锁存器及多路转换的地址和数据总线。 (5)单一+5V电源,40脚双列直插式封装。 2.8155的RAM和IO地址编码 3.8155的工作方式与基本操作 (1)作片外256字节RAM使用。 (2)作扩展ⅣO口使用。命令控制字的格式如图625所示。其中C口工 作方式如表6-4所示。状态字格式如图6-26所示。 (3)作定时器使用。其格式如图627所示
个输入/输出口时，可采用图6-21所示连接方法。 2．用串行口扩展I/O口 当MCS-51单片机串行口工作在方式0时，使用移位寄存器芯 片可以扩展一个或多个8位并行I/O口。这种方法不会占用片外RAM地 址，而且可节省单片机的硬件开销。缺点是操作速度较慢，扩展芯片越 多，速度越慢。 图6-22和图6-23分别给出了利用串行口扩展2个8位并行输入口 （使用74LS165）和扩展2个8位并行输出口（使用74LS164）的接口电 路。 6.4.2 可编程I/O口扩展 1．8155的结构和技术性能 图6-24是8155的结构框图。在8155内部具有： （1）256字节的静态RAM，存取时间为400ns。 （2）三个通用的输入/输出口。 （3）一个14位的可编程定时/计数器。 （4）地址锁存器及多路转换的地址和数据总线。 （5）单一+5V电源，40脚双列直插式封装。 2．8155的RAM和I/O地址编码 3．8155的工作方式与基本操作 （1）作片外256字节RAM使用。 （2）作扩展I/O口使用。命令控制字的格式如图6-25所示。其中C口工 作方式如表6-4所示。状态字格式如图6-26所示。 （3）作定时器使用。其格式如图6-27所示
4.MCS51单片机与8155的接口与操作 MCS51单片机可直接和8155连接而不需要任何外加逻辑,可以 直接为系统增加256字节外部RAM、22根ⅣO线及一个14位定时器。其 基本硬件连接方法如图6-28所示
4．MCS-51单片机与8155的接口与操作 MCS-51单片机可直接和8155连接而不需要任何外加逻辑，可以 直接为系统增加256字节外部RAM、22根I/O线及一个14位定时器。其 基本硬件连接方法如图6-28所示