第八章 AT89S51单片机的扩展.ppt

* 《单片微机原理及应用》教学课件 第八章 AT89S51单片机的扩展 河工科技 瓮嘉民制作 第八章 AT89S51单片机的扩展 第三节 单片机和CPLD接口设计 第二节 简单I/O口扩展 第一节 AT89S51单片机系统的扩展 第一节 AT89S51单片机系统的扩展 一、AT89S51最小应用系统 图8-1 AT89S51 最小应用系统 二、AT89S51单片机的片外总线结构 如图2-8所示的三总线结构：地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线（CB）构成， 所有外部芯片都通过这三组总线进行扩展。 ⑴ 数据总线：8位数据总线由P0口的八位线承担此任，此时不用外接上拉电阻。 ⑵ 地址总线：16位地址总线由P0口承担地址低八位线即A0 ~ A7； P2口承担地址高八位线，即A8 ~ A15。 注意：P0口线地址/数据总线分时复用，需用地址锁存器74LS373锁存地址。 ⑶ 控制总线 三、AT89S51单片机的系统扩展能力 图8-2 AT89S51单片机系统的存储器扩展能力 四、存储器扩展 1．线选法 线选法把单片机高位地址分别与多个扩展芯片的片选端连通， 控制选择各芯片的电平，以达到选片的目的。 线选法的优点是接线简单，适用于扩展芯片较少的场合， 缺点是芯片地址不连续，地址空间利用率低。 2．译码法 译码法是通过译码电路决定扩展芯片地址的方法。 译码电路常选择集成芯片如74LS138 (3-8译码器)、74LS139(双2-4译码器) 和PLD器件实现。 线选法的优点是适用于扩展芯片较多的场合，芯片地址连续， 地址空间利用率高，缺点是接线复杂。 图8-3 用线选法扩展多片存储器 表8-1 图8-3中外扩存储器的地址空间分配 6000H~7FFFH 0000000000000~1111111111111 0 1 1 8K 6264 U5 A000H~BFFFH 0000000000000~1111111111111 1 0 1 8K 2764 U4 C000H~DFFFH 0000000000000~1111111111111 1 1 0 8K 2764 U3 地址编码 A12 ~ A0 A15A14A13 容量 存储器 芯片 序号 图8-4 用译码法扩展多片存储器 表8-2 图8-4中外扩存储器的地址空间分配 6000H~7FFFH 0000000000000~1111111111111 0 1 1 8K 6264 U6 4000H~5FFFH 0000000000000~1111111111111 0 1 0 8K 6264 U5 2000H~3FFFH 0000000000000~1111111111111 0 0 1 8K 2764 U4 0000H~1FFFH 0000000000000~1111111111111 0 0 0 8K 2764 U3 地址编码 A12 ~ A0 A15A14A13 容量 存储器 芯片 序号 第二节 简单I/O口扩展 一、简单的并行输入、输出口扩展电路 AT89S51单片机是将外部I/O口和外部RAM单元统一编址的， 这样每个扩展的接口如同一个扩展的外部RAM单元一样。 因此，访问外部I/O接口和访问外部RAM单元一样，都是使用MOVX类指令。 图8-8 简单的输入、输出口扩展电路 例8.1 以图8-8为例，其中74HC244外接8个按键，74HC273接8个发光二极管， 单片机通过74HC244读取按键状态，然后将按键状态送给74HC273点亮 对应的发光二极管。 解： （1）硬件设计 硬件设计如图8-9所示，所需元件如表8-5所列。 图8-9 串行端口输出扩展硬件仿真图和效果图 二、用串行口扩展I/O口 图8-10 利用串行口扩展并行输入口 图8-11 利用串行口扩展并行输出口 第三节 单片机和CPLD接口设计 单片机与CPLD的接口方式一般有两种，即总线方式与独立方式。 图8-12 CPLD/FPGA与AT89S51单片机的总线接口通信逻辑图 一、设计思路 图8-13 AT89S51单片机总线接口方式工作时序 二、VHDL源程序 LIBRARY IEEE; -- 51单片机读写电路 USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY MCS_51 IS --文件名为MCS_51.vhd PORT( --与AT89S51接口的各端口定义: P0: INOUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); --双向地址/数据口