单片机原理与应用设计张毅刚等编著电子教案讲义课件省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖PPT课件.pptxVIP

单片机原理与应用设计[张毅刚等编著][电子教案]1/60第8章89C51单片机扩展存放器设计8.1系统扩展结构89C51系统扩展结构如图8-1所表示。图8-12/60由图8-1能够看出，系统扩展主要包含存放器扩展和I/O接口部件扩展。外部存放器扩展又包含程序存放器扩展和数据存放器扩展。89C51采取是哈佛结构。扩展后，系统形成了两个并行外部存放器空间。89C51单片机采取并行总线结构，大大增加了系统灵活性，使扩展易于实现，各扩展部件只要符合总线规范，就能很方便地接入系统。因为系统扩展是以89C51单片机为关键，经过总线把89C51与各扩展部件连接起来。所以，要进行系统扩展首先要结构系统总线。3/608.2系统总线及总线结构按功效通常把系统总线分为三组，如图8-1所表示。1．地址总线（AdressBus，AB）地址总线用于传送单片机发出地址信号，方便进行存放单元和I/O接口芯片中存放器选择。地址总线是单向传输。2．数据总线(DataBus，DB)数据总线用于在单片机与存放器之间或与I/O端口之间传送数据。数据总线是双向，能够进行两个方向传送。3．控制总线（ControlBus，CB）控制总线实际上就是单片机发出各种控制信号线。8.2.1结构系统总线4/60系统扩展首要问题:结构系统总线。系统总线上“挂”存放器芯片或I/O接口芯片，“挂”存放器芯片就是存放器扩展，“挂”I/O接口芯片就是I/O扩展。1．以P0口作为低8位地址/数据总线89C51因为受引脚数目标限制，数据线和低8位地址线复用。为了将它们分离出来，需要外加地址锁存器，从而组成与普通CPU相类似片外三总线，见图8-2。5/60图8-26/602.以P2口口线作为高位地址线P2口全部8位口线用作高位地址线，再加上P0口经地址锁存器提供低8位地址，便形成了完整16位地址总线（见图8-2），使寻址范围到达64KB。3．控制信号线除了地址线和数据线之外，还要有系统控制总线。这些信号有就是单片机引脚第一功效信号，有则是P3口第二功效信号。其中包含：（1）PSEN*信号作为外扩程序存放器读选通控制信号。7/60（2）RD*和WR*信号作为外扩数据存放器和I/O接口读、写选通控制信号。（3）ALE信号作为低8位地址锁存控制信号。（4）EA*信号作为内、外程序存放器选择控制信号。可看出，尽管89C51单片机有4个并行I/O口，共32条口线，但因为系统扩展需要，真正作为数字I/O使用，就剩下P1口和P3口部分口线了。8.2地址空间分配和外部地址锁存器8.2.1存放器地址空间分配8/60怎样把外部各自64KB空间分配给各个程序存放器、数据存放器芯片，而且使程序存放器各个芯片之间，数据存放器各芯片之间，为防止发生数据冲突，一个存放器单元对应一个地址，这就是存放器地址空间分配问题。在外扩多片存放器芯片中，89C51要完成这种功效，必须进行两种选择：一是必须选中该存放器芯片（或I/O接口芯片），这称为“片选”，只有被“选中”存放器芯片才能被89C51读出或写入数据。为了片选需要，每个存放器芯片都有片选信号引脚，二是在“片选”基础上再选择该芯片某一单元，称为“单元选择”。9/60惯用存放器地址空间分配方法有两种：线性选择法（简称线选法）和地址译码法（简称译码法），下面分别介绍。1．线选法直接利用系统高位地址线作为存放器芯片（或I/O接口芯片）“片选”控制信号。为此，只需要把用到高位地址线与存放器芯片“片选”端直接连接即可。线选法优点是电路简单，不需要另外增加地址译码器硬件电路，体积小，成本低。缺点是可寻址芯片数目受到限制。另外，地址空间不连续，每个存放单元地址不唯一，不10/60能充分有效地利用存放空间，这会给程序设计带来一些不便，只适合用于外扩芯片数目不多单片机系统存放器扩展。2．译码法使用译码器对89C51高位地址进行译码，将译码器译码输出作为存放器芯片片选信号。是最惯用地址空间分配方法，它能有效地利用存放器空间，适合用于多芯片存放器扩展。惯用译码器芯片有74LS138（3-8译码器）74LS139（双2-4译码器）74LS154（4-16译码器）。若全部高位地址线都参加译码，称为全译码；若仅部分高位地址线参加译码，称11/60为部分译码。部分译码存在着部分存放器地址空间相重合情况。两种惯用译码器芯片。（1）74LS13874LS138是3-8译码器，有3个数据输入端,经译码产生8种状态。其引脚如图8-3所表示，真值表如表8-1所表示。由表8-1可见，当译码器输入为某一固定编码时，其输出仅有一个固定引脚输出为低电平，其余为高电平。而输出为低电平引脚就作为某一存放器芯片片选端控制信号。12/60图8-313/60 表8-174LS138译码