第5章 单片机应用系统的扩展 5.1 单片机扩展的基本概念 5.2 存储器的扩展 5.2 I/O接口扩展电路设计

5.1 单片机扩展的基本 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

(读、 写、地址锁存允许、 外程序存储器读选通） 二、扩展使用的三总线 地址总线：P0－低8位 P2－高8位 数据总线：P0 控制总线：RD、WR、 ALE、 PSEN (读、 写、地址锁存允许、 外程序存储器读选通）

5.2 存储器的扩展 一、随机读写存储器RAM的扩展 动态RAM（DRAM），一般容量较大，易受干扰，使用略复杂。 静态RAM（SRAM），在工业现场常使用ＳＲＡＭ。

1. SRAM的引脚 型号：6264 前两位数62, 表示SRAM 后两位64÷8=8k字节容量 62128 有128÷8=16k 字节容量 6264 逻辑图 6264 引脚图

2. RAM存储器的连接 存储器与微型机三总线的连接： 1)数据线 D0～n 连接数据总线 DB0～n 2)地址线 A0～N 连接地址总线低位AB0～N。 3)片选线 CS 连接地址总线高位ABN+x。 4) 读写线OE、WE(R/W) 连接读写控制线RD、WR。 DB0～n AB0～N D0～n A0～N ABN+x CS R/ W 微型机 存储器

3. 地址锁存器的原理

地址锁存器芯片 74LS373与74LS573只是引脚布置的不同。 74LS273的11脚G逻辑与以上相反。

单片机复用总线结构, 数据与地址分时共用一 组总线。 A8～n D0～7 A0～7 ALE R/W ALE AD0～n R/W AD0～7 存储器 Di Qi G 地址 锁存器 AD8～n A8～n 单片机复用总线结构, 数据与地址分时共用一 组总线。 ALE 地址 锁存 输出 数据 有效 AD0～n 采样 R/W

4. 62128与MCS51的连接

二、只读存储器ROM的扩展 工作时，ROM中的信息只能读出，要用特殊方式写入(固化信息)，失电后可保持 信息不丢失。 由生产芯片的厂家固化信息。在最后一道工序用掩膜工艺写入信息，用户只可读。 2. PROM：可编程ROM 用户可进行一次编程。存储单元电路由熔丝相连，当加入写脉冲，某些存储单元 熔丝熔断，信息永久写入，不可再次改写。 3. EPROM：可光擦除PROM 用户可以多次编程。编程加写脉冲后，某些存储单元的PN结表面形成浮动栅， 阻挡通路，实现信息写入。用紫外线照射可驱散浮动栅，原有信息全部擦除，便可再 次改写。 4. EEPROM：可电擦除PROM 既可全片擦除也可字节擦除，可在线擦除信息，又能失电保存信息，具备RAM、 ROM的优点。但写入时间较长。

1. 只读存储器ROM的扩展 27xx的引脚

2. 27128与MCS51的连接 与RAM的不同点： 只有一片ROM时，CE可以接地 OE接PSEN

3. MCS51同时扩展ROM和RAM

三、地址译码的方法 1.线选法 微型机剩余高位地址总线直接连接各存储器片选线。 2.译码片选法 微型机剩余高位地址总线通过地址译码器输出片选信号。多片存储器芯片组成大容量存储器连接常用片选方法。

1. 线选法 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 Ⅰ： 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 =C000H ～1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ～DFFFH Ⅱ： 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 =A000H ～1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ～BFFFH Ⅲ：0110 0000 0000 0000～0111 1111 1111 1111 =6000H～7FFFH

2．译码片选法 3-8 地址译码器：74LS138

Y0、Y1、Y2分别连接三片存储器的片选端CE1、CE2、CE3 AB13 AB14 AB15 +5V A Y0 B Y1 C Y2 G1 … G2A.B Y7 74LS138 CE1 CE2 CE3 各片存储器芯片分配地址： Ⅰ：0000H～1FFFH Ⅱ：2000H～3FFFH Ⅲ：4000H～5FFFH

3. 微型机总线扩展驱动 当单片机外接芯片较多，超出总线负载能力，必须加总线驱动器。 单向驱动器74LS244用于 地址总线驱动 数据总线驱动

5.2 I/O接口扩展电路设计 一. 8255可编程并行I/O接口扩展 二. 8155可编程I/O接口扩展 三. 串行口扩展I/O接口

一. 8255可编程并行I/O接口扩展 1、简单I/O接口扩展 利用TTL芯片、COMS锁存器、三态门等接口芯片把P0接 口扩展，常选用74LS273、74LS373、74LS244等芯片。

2、8255可编程并行I/O接口扩展与电路设计 （1）8255内部结构及引脚功能

（2）、接口线 PA0～PA7、PB0～PB7、PC0～PC7共24条端线。3个口皆为锁存/缓冲寄存器，A口、B口有锁存功能，C口无锁存功能。A、B、C 3口的工作方式由程序设置。 （3）、数据线 8255是8位芯片，有8位数据线D0～D7。 数据线接于8051的P0接口，

（3）.控制线 （4）．地址线 控制线控制8255的读RD：、写WR、复位RESET及片选CS等。 A1 A0 选择口 0 0 A口 0 1 B口 1 0 C口 1 1 控制口

3、方式选择及方式控制字 （1）8255工作方式 ：方式0、方式1，方式2 （2）.方式选择

4、8255扩展电路及地址设置 （1）8255地址口确定

（2）. 8255初始化 对8255的3个端口的工作方式预先设置。设置控制字经控制口写入。 例如，欲设置8255的A、B、C口全为输出状态(或输出方 式)，控制字为80H。 程序(结合上图)如下： MOV DPTR, #0003H ；8255控制口地址 DPTR MOV A, #80H ；控制字送A MOVX @DPTR, A ；控制字写入控制寄存器

4、8255扩展电路及地址设置 （1）8255地址口确定

二、8155可编程I/O接口扩展设计 1、I/O接口线地址数据线控制线

2、8155功能及操作 （1）8155具有3种功能： 扩展RAM、I/O接口使用、定时器使用 （2）状态寄存器格式

（3）定时器使用 可编程定时/计数器两个8位寄存器组成，低8位和高6位存放计数初值，最高2位控制定时器的工作方式

3、8051单片机与8155接口电路举例

三、串行口扩展I／O接口 1、使用移位寄存器作为锁存或输入信号的接口，可以方便地扩展并行输入、输出口。这种方法不占用片外RAM地址 2、串行口扩展并行输入口

3、串行口扩展并行输出口