第 6 章 mcs-51 单片机系统扩展技术
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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. 返回本章首页. 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: - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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第第 66 章章 MCS-51MCS-51 单片机系统扩展技单片机系统扩展技术术
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
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6.1 MCS-516.1 MCS-51 单片机系统扩展的基本概念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
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6.1.1 MCS-516.1.1 MCS-51 单片机最小应用系统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。
图 6-1 8051/8751
最小应用系统
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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。
图 6-2 8031 最小应用系统
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6.1.2 MCS-516.1.2 MCS-51 单片机的外部扩展性能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。
图 6-3 8031 单片机总线引脚结构
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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。
图 6-4 用 I/O 线来控制片外存储器换体
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6.2 6.2 程序存储器扩展技术程序存储器扩展技术
6.2.1 EPROM6.2.1 EPROM 扩展电路扩展电路
6.2.2 EEPROM6.2.2 EEPROM 扩展电路扩展电路
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图 6-5 28
引脚E
PR
OM
芯片管脚配置
6.2.1 EPROM 扩展电路
图 6-6 2764 EP
RO
M
扩展电路
11 .. 2764A EPROM2764A EPROM 扩展电路扩展电路
2 . 27128A EPROM 扩展电路
图 6-7 27128A E
PR
OM
扩展电路
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6.2.2 EEPROM6.2.2 EEPROM 扩展电路扩展电路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。
图 6-8 2817A
管脚配置
11 .. 2817A EEPROM2817A EEPROM 扩展扩展
图 6-9 2817A E
EP
RO
M
扩展电路
设置源数据块首址
标区首地址
原地址 =SA
SA> 末地址?
写入一个字节
P1.0=0?
源地址加 1目标地址加 1
传送结束
图 6-10 RA
M
与 EEP
RO
M
数据传送流程
图
22 .. 2864A EEPROM 2864A EEPROM 扩展扩展
图 6-11 2864A
管脚配置
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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。
图 6-12 2864A E
EP
RO
M
扩展电路
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6.3 6.3 数据存储器扩展数据存储器扩展
6.3.1 6.3.1 静态静态 RAMRAM 扩展电路扩展电路
6.3.2 6.3.2 动态动态 RAMRAM 扩展电路扩展电路
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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。
图 6-13 常用静态 RAM 芯片管脚配置
表 6-1 6264 的操作方式
图 6-14 6264 静态 RAM 扩展电路返回本节
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6.3.2 6.3.2 动态动态 RAMRAM 扩展电扩展电11 .. 2164A2164A动态动态 RAMRAM扩展扩展行列地址选通信号行列地址选通信号刷新方法刷新方法地址信息延时的实现地址信息延时的实现
图 6-15 2164A 芯片
图 6-16 64K 动态 RAM 扩展电路
( a ) 8051
( b ) 2164A
图 6-17 8051
和 2164A
总线定时波形
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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。
图 6-18 2817A
管脚配置
图 6-19 2186
集成动态R
AM
扩展电路
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6.4 6.4 输入输入 // 输出口扩展技术输出口扩展技术
6.4.1 6.4.1 简单简单 I/OI/O 口扩展口扩展
6.4.2 6.4.2 可编程可编程 I/OI/O 口扩展口扩展
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6.4.1 6.4.1 简单简单 I/OI/O 口扩展口扩展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。
图 6-20
简单I/O
扩展接口
图 6-20 简单 I/O 扩展接口
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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。
图 6-22 利用串行口扩展并行输入口
图 6-23 利用串行口扩展并行输出口
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6.4.2 6.4.2 可编程可编程 I/OI/O 口扩展口扩展表 6-2 常用 Intel 系列可编程接口芯片
型号 名称 说明8155 并行接口 带 256 字节的 RAM 和 14 位定时 / 计
数器8255 通用并行接口
8251 同步 / 异步通讯接口
8253 定时 / 计数器
8279 键盘 / 显示接口
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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。
( a )逻辑结构
( b )引脚图
图 6-24 8155
的逻辑结构及引脚
2 . 8155 的 RAM 和 I/O 地址编码
表 6-3 8155 口地址分布
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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。
图 6-25 8155命令控制字格式
表 6-4 C 口工作方式及控制信号分布
图 6-26 8155状态字格式
图 6-27 8155
定时器格式及输出方式
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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。
图 6-28 8155 和 8031 的连接方法
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