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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 Presentation

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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

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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

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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。

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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。

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图 6-2 8031 最小应用系统

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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。

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图 6-3 8031 单片机总线引脚结构返回

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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。

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图 6-4 用 I/O 线来控制片外存储器换体

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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(…)

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图6-5 28引脚EPR

OM

芯片管脚配置

6.2.1 EPROM 扩展电路

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图6-6 2764 EPRO

M

扩展电路

1. 2764A EPROM扩展电路

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2 . 27128A EPROM 扩展电路 图6-7 27128A

EPRO

M

扩展电路

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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。

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图6-8 2817A

管脚配置

1 . 2817A EEPROM 扩展

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图6-9 2817A EEPR

OM

扩展电路

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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EEPRO

M

数据传送流程

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2. 2864A EEPROM 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。

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图6-12 2864A EEPR

OM

扩展电路

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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(…)

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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。

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图 6-13 常用静态 RAM 芯片管脚配置返回

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表 6-1 6264 的操作方式

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图 6-14 6264 静态 RAM 扩展电路返回

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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

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图 6-15 2164A 芯片

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图 6-16 64K 动态 RAM 扩展电路

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( a ) 8051

( b ) 2164A

图6-17 8051

和2164A

总线定时波形下一页

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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。

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图6-18 2817A

管脚配置

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图6-19 2186集成动态R

AM

扩展电路返回

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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

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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。

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图6-20 简单I/O

扩展接口

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图 6-20 简单 I/O 扩展接口返回

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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。

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图 6-22 利用串行口扩展并行输入口返回

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图 6-23 利用串行口扩展并行输出口

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6.4.2 可编程 I/O 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。

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( a )逻辑结构

( b )引脚图

图6-24 8155

的逻辑结构及引脚

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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。

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图 6-25 8155 命令控制字格式

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表 6-4 C 口工作方式及控制信号分布

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图 6-26 8155 状态字格式返回

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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。

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图 6-28 8155 和 8031 的连接方法返回