《3.第六章单片机系统扩展.ppt

第六章 单片机系统的扩展 §6.1 系统扩展概述（了解） §6.2 常用扩展器件介绍（记忆） §6.3 存储器的扩展（掌握） §6.4 外部串行口的扩展（自学） §6.1系统扩展概述 MCS－51系列单片极的功能较强，这就使得在智能仪器、仪表、小型检测及控制系统、家用电器中可直接应用单片机而不必再扩展外围芯片，使用极为方便。但在由单片机构成的实际测控系统中，单片机片内所具有的功能往往不能满足要求，因此在系统设计时首先要解决系统扩展问题。单片机的系统扩展主要有程序存储器（ROM）扩展，数据存储器（RAM）扩展以及I/O口的扩展。MCS-51单片机有很强的扩展功能，外围扩展电路、扩展芯片和扩展方法都非常典型、规范。本章首先初步了解扩展的方法及应用，然后详细讨论各种扩展的常见电路、芯片以及使用方法。 6.1.1最小应用系统 一、单片机最小系统 使单片机能运行的最少器件构成的系统，就是最小系统。 无ROM芯片：8031 必须扩展ROM，复位、晶振电路 有ROM芯片：89c51等，不必扩展ROM，只要有复位、晶振电路 最小系统的特点 （1）系统有大量的I/O口供用户使用。 （2）内部存储器的容量有限，只有128B的RAM和4KB的程序存储器。 （3）片内无程序存储器的芯片构成最小应用系统时，必须在片外扩展程序存储器。由于一般用作程序存储器的EPROM芯片不能锁存地址，故扩展时还应加上1 个锁存器，构成一个3片最小系统，由于8031和EPROM芯片价格非常低廉，故3片最小系统是目前常用的基本系统。 6.1.2 系统扩展的内容与方法 1．系统扩展的内容 外部程序存储器 外部数据存储器 输入输出接口 管理功能器件的扩展（如定时/计数器、键盘/显示器、中断优先编码器等） 2.系统扩展的基本方法 并行扩展法 利用单片机的三组总线进行系统的扩展。 串行扩展法 利用UART双总线、SPI三线总线和I2C双总线进行系统扩展 3.单片机的三总线结构 当单片机最小系统不能满足系统设计的要求时，就必需作扩展通常也是扩展成为一般微型计算机的3总线模式。 地址总线：因为p0口是地址数据复用的所以为保存地址信息要外加一个地址锁存器存放低8位地址信息。一般都用ALE正脉冲信号的下降沿进行锁存。 数据总线：P0 控制总线：ALE，PSEN*，RD*，WR*，EA*。 8031的系统扩展就是属于这种三总线结构的。 三总线结构有关指令MOVX MOVX @DPTR，A MOVX A，@DPTR §6.2 常用的扩展器件介绍 在外设接口电路中，经常需要对传输过程中的信息进行放大、隔离以及锁存，能实现上述功能的接口芯片最简单的就是缓冲器、数据收发器和锁存器。 一、74系列器件 74系列器件是TI(德州仪器)公司生产的中小规模TTL集成电路芯片，这是一种低成本、工业民用产品，工作温度为0℃—70 ℃ ，从功能和速度分类有如下几类： 74xxx——标准TTL 74Lxxx——低功耗TTL 74Sxxx——肖特基型TTL 74LSxxx——低功耗肖特基型TTL 74ALSxxx——高性能型TTL 74Fxxx——高速型TTL 74HCxxx—— HC是高速COMS 说明： 对于相同编号(XXX)，不同类型的芯片，其逻辑功能完全一样。 二、锁存器74LS373 74LS373的功能： ．当使能端G为高电平时，同时输出允许端OE为低电平，则输出Q=输人D; ．当使能端G为低电平，而输出允许端OE也为低电平时，则输出Q=Qo(原状态，即使能端G由高电平变为低电平前，保持输出端Q的状态，这就是“锁存”的意义)。 ．当输出允许端OE为高电平时，不论使能端G为何值，输出端Q总为高阻态。 ． 74LS373锁存器主要用于锁存地址信息、数据信息 二、锁存器74LS273 D0～D7是输入端，Q0～Q7是输出端，CP接脉冲信号。 是片选端（异步主复位输入端，低电平有效）。 三、缓冲器74LS244 一种三态输出的八路缓冲器（总线驱动器） 1A1~1A4,2A1~2A4为输入， 1Y1~1Y4,2Y1~2Y4为输出 当1G有效（低电平）时：1Y1~1Y4输出等于1A1~1A4; 当2G有效（低电平）时：2Y1~2Y4输出等于2A1~2A4; 而当1G(或2G)为高电平时，输出1Y1—1Y4(或2Y1-2Y4)为高阻态。 经74LS244缓冲后，输入信号被驱动，输出信号的驱动能力加大了。 74LS244缓冲器主要用于三态输出的存储地址驱动器、时钟驱动器和总线定向接收器和定向发送器等。 常用的缓冲器还有74LS240和74LS241等。 四、数据收发器74LS245 五、3-8 地址译码器：74LS138 简单I/O