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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:

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6 mcs 51
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
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
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。
slide5
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
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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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。
slide11
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

返回本章首页

6 2 1 eprom
6.2.1 EPROM扩展电路

图6-5 28引脚EPROM芯片管脚配置

1 2764a eprom
1.2764A EPROM扩展电路

图6-6 2764 EPROM扩展电路

2 27128a eprom
2.27128A EPROM扩展电路

图6-7 27128A EPROM扩展电路

返回本节

6 2 2 eeprom
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
1.2817A EEPROM扩展

图6-8 2817A管脚配置

slide18

设置源数据块首址标区首地址

原地址=SA

SA>末地址?

传送结束

写入一个字节

P1.0=0?

源地址加1目标地址加1

图6-10 RAM与EEPROM数据传送流程图

2 2864a eeprom
2.2864A EEPROM 扩展

图6-11 2864A管脚配置

slide20
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。
slide22
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

返回本章首页

6 3 1 ram
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。
slide25

管脚

管脚

表6-1 6264的操作方式

6 3 2 ram
6.3.2 动态RAM扩展电
  • 1.2164A动态RAM扩展
  • l行列地址选通信号
  • l刷新方法
  • l地址信息延时的实现
slide31
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。
slide34
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 i o
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。
slide38
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 i o

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

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

slide42
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。
slide43

(a)逻辑结构

(b)引脚图

图6-24 8155的逻辑结构及引脚

slide44
2.8155的RAM和I/O地址编码

表6-3 8155口地址分布

slide45
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。
slide50
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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