MCS-51单片机系统扩展概述.PPT

* MCU-51单片机 MCS-51单片机系统的扩展技术 MCS-51单片机系统的扩展技术 系统扩展：为加强单片机某方面功能，在最小应用系统基础上，增加一些外围功能部件而进行的系统扩充。 一、MCS-51单片机系统扩展概述 在单片机中由于ROM 和 I/O接口数量有限，不够使用，这种情况下就需要进行扩展，以满足应用系统的需要。因此单片机的系统扩展主要是指外接数据存储器扩展、程序存储器扩展或I/O接口扩展等。 MCS-51单片机系统的扩展技术 二、 MCS-51系列单片机的外部扩展原理 1.MCS-51系列单片机的片外总线结构 MCS-51系列单片机具有很强的外部扩展功能。其外部扩展都是通过三总线进行的。 （1）地址总线（AB） 用于传送单片机输出的地址信号，16位，低8位地址——P0口经锁存器，锁存信号——ALE；高8位地址——P2口。 （2）数据总线（DB）——P0口， 8位。 （3）控制总线（CB） 控制总线实际上是CPU输出的一组控制信号。 MCS-51单片机系统的扩展技术 二、 MCS-51系列单片机的外部扩展原理 2.MCS-51系列单片机系统的扩展能力 片外扩展存储器： 数据存储器：为216=64KB，地址范围为0000H～FFFFH； 程序存储器：为216=64KB，地址范围为0000H～FFFFH； 允许片外程序存储器和数据存储器的地址重叠。 I/O接口的编址方法：独立编址与统一编址。 MCS-51单片机采用了统一编址方式； I/O端口地址与外部数据存储单元地址统一编址为0000H～FFFFH（64KB）； 扩展I/O接口占据的数据存储器的地址。 MCS-51单片机系统的扩展技术 二、 MCS-51系列单片机的外部扩展原理 3.MCS-51系列单片机系统地址空间的分配 系统空间分配：通过适当的地址分配产生各外部扩展器件的片选/使能等信号。 编址：实现系统地址空间分配。通过对系统提供的地址总线的设计连接，实现一个编址范围惟一地对应系统中的一个外围芯片。 片外寻址：产生外部扩展器件的片选信号，对外部器件选择。 片内寻址：对外部器件内部多个存储单元进行寻址。 编址的方法：片外寻址是由系统空闲的高位地址线通过译码实现的；片内寻址直接由系统低位地址确定。 片外寻址方法：产生外围器件片选信号的方法有三种：线选法、全地址译码法和部分译码法。 MCS-51单片机系统的扩展技术 三、 存储器的扩展 1.存储器概述 功能：计算机系统中的记忆装置，用来存放程序和程序运行所需要的数据。 单片机系统中存储器分类：根据用途可以分为程序存储器（一般用ROM）和数据存储器（一般用RAM）两种类型。 2. MCS-51单片机对外部存储器的扩展应考虑的问题 （1）选择合适类型的存储器芯片 只读存储器（ ROM ）：用于固化程序和常数。可分为ROM、PROM、EPROM、E2PROM 、Flash ROM和OTP ROM 。 EPROM、E2PROM或Flash ROM ：小批量生产或开发产品； 掩膜ROM、 PROM或OTP ROM ：成熟的大批量产品。 随机存取存储器（ RAM ）：常用来存取实时数据、变量和运算结果。可分为SRAM、DRAM、串口RAM、FRAM（非易失性铁电存储器）、NVSRAM（新型非易失性静态读写存储器）、DPRAM（双端口RAM）等。 SRAM：容量较小或要求较高的存取速度； DRAM：容量较大或要求低功耗，低成本。 MCS-51单片机系统的扩展技术 三、 存储器的扩展 （2）工作速度匹配 MCS-51的访存时间必须大于存储器的最大存取时间。 （3）选择合适的存储容量 尽量选择存储器本身存储容量较大的芯片，所用芯片数量少，所需的地址译码电路简单。 （4）合理分配存储器地址空间的分配 存储器的地址空间的分配必须满足存储器本身的存储容量，避免造成存储器硬件资源的浪费。 （5）合理选择地址译码方式 线选法、全地址译码法、部分地址译码法。 MCS-51单片机系统的扩展技术 四、并行I/O口的扩展 MCS-51单片机具有四个并行8位I/O口，除P1口外其他并行I/O口均有其他功能。在单片机的I/O口线不够用的情况下，可以借助外部器件对I/O口进行扩展。 1. 单片机I/O口扩展方法 并行I/O口扩展的目的：为外围设备提供一个输入输出通道。 并行I/O口扩展方法： （1）并行总线扩展的方法 （2）串行口扩展方法 （3）I/O端口模拟串行方法 这里只介绍总线扩展方式下I/O接口的扩展方法。