在由单片机构成的实际测控系统中,最小套用系统往往不能满足要求,因此在系统设计时首先要解决系统扩展问题。
概述
在由单片机构成的实际测控系统中,最小套用系统往往不能满足要求,因此在系统设计时首先要解决系统扩展问题。
主要扩展
单片机的系统扩展主要有程式存储器(ROM)扩展,数据存储器(RAM)扩展以及I/O口的扩展。
外扩的程式存储器与单片机内部的程式存储器统一编址,採用相同的指令,常用晶片有EPROM和EEPROM,扩展时P0口分时地作为数据线和低位地址线,需要锁存器晶片,控制线主要有ALE、。
扩展的数据存储器RAM和单片机内部RAM在逻辑上是分开的,二者分别编址,使用不同的数据传送指令。常用的晶片有SRAM和DRAM以及锁存器晶片,控制线主要採用ALE、、。
常用的可程式I/O晶片有8255和8155。用8255扩展并行I/O口时需要锁存器,8155则不用。对扩展I/O口的定址採用与外部RAM相同的指令,因此在设计电路时要注意合理分配地址。8255和8155的工作方式是通过对命令控制字的编程来实现的,在使用时首先要有初始化程式。
MCS-51单片机有很强的扩展功能,外围扩展电路、扩展晶片和扩展方法都非常典型、规範。
发展
单片机的最小套用系统 (1) 8051/8751最小套用系统,由于最小套用系统 集成度的限制, 集成度的限制,这种最小套用系统只能用作一 些小型的控制单元。其套用特点是: 些小型的控制单元。其套用特点是: 口线均可供用户使用。 (1)全部 口线均可供用户使用。 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 ) 内部存储器容量有限( 只有4KB地址空 地址空 间)。 (3)套用系统开发具有特殊性。 套用系统开发具有特殊性。
(2) 8031是片内无程式存储器的单片机晶片,因 是片内无程式存储器的单片机晶片, 是片内无程式存储器的单片机晶片 其最小套用系统应在片外扩展EPROM。 此,其最小套用系统应在片外扩展 。 图为用8031外接程式存储器构成的最小系统。 外接程式存储器构成的最小系统。
两种类型
并行扩展的两种类型: (1)并行汇流排扩展採用三汇流排方式: 採用三汇流排方式: DB -AB -CB -(2)并行 口扩展并行I/O口扩展 数据与互动信息均由I/O口来完成 数据与互动信息均由口来完成
1.MCS-51单片机的片外汇流排结构 . 单片机的片外汇流排结构 MCS-51系列单片机片外引脚可以构成如图所 系列单片机片外引脚可以构成如图所 示的三汇流排结构: 示的三汇流排结构: 地址汇流排、 地址汇流排(AB) 数据汇流排、数据汇流排(DB) 控制汇流排、控制汇流排(CB) 所有外部晶片都通过这三组汇流排进行扩展。 所有外部晶片都通过这三组汇流排进行扩展。
1.MCS-51单片机的片外汇流排结构 . 单片机的片外汇流排结构 MCS-51系列单片机片外引脚可以构成如图所 系列单片机片外引脚可以构成如图所 示的三汇流排结构: 示的三汇流排结构: 地址汇流排、 地址汇流排(AB) 数据汇流排、数据汇流排(DB) 控制汇流排、控制汇流排(CB) 所有外部晶片都通过这三组汇流排进行扩展。 所有外部晶片都通过这三组汇流排进行扩展。
2. MCS-51单片机并行 口的扩展 单片机并行I/O口的扩展 单片机并行 问题的提出: 问题的提出:
当不扩展外部存储器时,有P0 ~ P3四个连线埠可 四个连线埠可 以作为I/O口用 当扩展外部存储器时,由于P0与 口用; 以作为 口用;当扩展外部存储器时,由于 与 P2口被汇流排占用,只有 与 P3连线埠可以作为 口被汇流排占用, 连线埠可以作为I/O 口被汇流排占用 只有P1 连线埠可以作为 口用。无论哪种情况, 口用。无论哪种情况,这几个连线埠都难以满足大部 分套用系统的要求。因此并行I/O的扩展是一项常分套用系统的要求。因此并行的扩展是一项常 见的技术问题。
当不扩展外部存储器时,有P0 ~ P3四个连线埠可 四个连线埠可 以作为I/O口用 当扩展外部存储器时,由于P0与 口用; 以作为 口用;当扩展外部存储器时,由于 与 P2口被汇流排占用,只有 与 P3连线埠可以作为 口被汇流排占用, 连线埠可以作为I/O 口被汇流排占用 只有P1 连线埠可以作为 口用。无论哪种情况, 口用。无论哪种情况,这几个连线埠都难以满足大部 分套用系统的要求。因此并行I/O的扩展是一项常分套用系统的要求。因此并行的扩展是一项常 见的技术问题。
扩展方法
由于51单片机系统的外部数据存储器与是统一 ,由于单片机系统的外部数据存储器与I/O是统一 单片机系统的外部数据存储器与 编址的,访问外部数据存储器的指令与访问I/O口的 编址的,访问外部数据存储器的指令与访问 口的 指令是一样的,因此可以将外部64K数据存储空间的 指令是一样的,因此可以将外部 数据存储空间的 一部分地址作为扩展I/O口的地址空间 口的地址空间。 一部分地址作为扩展 口的地址空间。 需要注意的是: 需要注意的是:儘管片外程式存储器与片外数据 存储器的地址可以重叠( 存储器的地址可以重叠(因为分属不同的逻辑空间与 物理空间),但片外数据存储器地址与扩展I/O口地 ),但片外数据存储器地址与扩展 物理空间),但片外数据存储器地址与扩展 口地 址是互相排斥的, 址是互相排斥的,即某一地址分配给了外部数据存储 就不能再分配给扩展I/O口 ,反之亦然!