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【大学课件】微计算机与微处理器课件 单片机系统总线及扩展

数据总线用于外围芯片和单片机之间传送数据,它是双向的,可 以由单片机往外围芯片传送数据,也可以从外围芯片传送数据到单片机, 还包括从外部程序存储器读取指令。51单片机的数据传递是用8根线同 时进行的,即它的数据总线宽度是8位的,数据总线由P0口提供。
地址总线(AB:Address Bus)
51单片机共有16根地址信号线,即它的地址总线宽度是16位的, 地址总线由P0口提供低8位A0-A7(必须外加锁存器),P2口提供高8 位A8-A15,可操作的单元为216,共64K空间。
其常用芯片为AT29010,容量为128K×8。
TSOP封装的引脚图
DIP封装的引脚图
PLCC封装的引脚图
图 9-12 三种封装AT2910210A的引脚图
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程 序 存 储 器 的 扩 展(二)
使用一片AT29C010A的扩展电路
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程 序 存 储 器 的 扩 展(三)
单片机读取扩展程序存储器指令
P0口的地址和数据复用图
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总 线 扩 展 方 法(二)
在总线扩展中,除了正确连接数据总线和地址总 线外,还需要注意控制总线的连接方法。RD与WR用 于控制数据传送的方向,均为低电平有效,RD有效时 表示单片机从外围器件读取数据;WR有效时表示单片 机向外围器件写入数据。PSEN用于读取外部程序存储 器,同样是低电平有效。EA用于选择单片机的程序存 储器空间,当EA为高电平时,系统复位后PC指针指向 片内0000H地址空间;当EA为低电平时,系统复位后 PC指针指向片外0000H地址空间。
通常取5V H(高电平)
≥90%VCC L(低电平) ≤10%VCC
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HCT CMOS 与TTL兼容
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总 线 扩 展 方 法(一)
在总线扩展中,P0口既作数据总线使用,又作 地址总线的低8位使用,是在不同的时间表示数据 和地址,这是芯片管脚的复用方法,扩展时要把P0 口的数据信号和地址信号分离开来,分离的方法是 利用ALE信号进行地址锁存。
单片机的系统扩展
总线简介
总线的概念:
所谓总线,就是连接系统中主机和各扩
展部件的公共信号线。
各个外围功能芯片通过三组总线与单片
机相连,达到系统扩展的目的,这三组总线
是数据总线、地址总线和控制总线。
根据总线的结构,可按照需要对单片机
系统进行相应的扩展设计了。
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总线结构
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三总线介绍
数据总线(DB:Data Bus)
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数 据 存 储 器 的 扩 展(二)
数据存储器的一般连接方法
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WR
数 据 存 储 器 的 扩 展(三)
1. 地址总线的连接 存储器地址总线的高8位A8-A15直接与单片机P2
口对应信号相连,低8位A0-A7与P0口锁存后的信号 相连。 2. 数据总线的连接
存储器的8位数据信号线直接与P0口对应相连。 3. 控制总线的连接
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程 序 存 储 器 的 扩 展(一)
由于半导体技术的发展,单片机片内的程序存储 器通常已经够用,扩展的情况比较少见了。即使扩展, 只选择一片存储器芯片也可满足要求,一般选择 Flash ROM扩展程序存储器。因为其使用方便、价 格适宜,存储量大,已经得到广泛的应用,也常用于 MCS-51单片机的程序存储器扩展。
控制总线(CB:Control Bus)
除了数据总线和地址总线外,单片机同外围芯片传送数据时,还需 要一些控制信号来保证数据传送并决定如何进行数据传送,如数据传送 的方向,将P0口的数据和地址分离等,这些信号线就是控制总线。对 于某一根信号而言是单向的,对于所有的控制总线而言是双向的。
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总线扩展
单片机写数据到扩展数据存储器的时序
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扩展数据存储器地址计算
扩展数据存储器的地址计算是指当电路完成 后,根据电路计算对应的数据存储器的地址。当系 统中有多个扩展器件时,通常选用线选法、译码法 等方法实现CPU对不同器件的选择,并进行数据传 输的。当输出一地址时,只选择其中一个芯片处于 工作状态,其他芯片不工作,这样在数据传输时就 不会造成数据传输错误的问题了,选择芯片通常是 采用片选信号来进行操作的。
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程 序 存 储 器 的 扩 展(四)
扩展程序存储器AT29C010A的读时序
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数 据 存 储 器 的 扩 展(一)
MCS-51系列单片机内部的数据存储器容量为 128或256个字节,在通常的简单控制系统中还是足 够的,如果需要扩展,外部的最大容量为64KB。前 面已经提到其它功能芯片在三总线的扩展方式中, 也采用数据存储器的操作方式,需要占用地址,因 此在有其它功能芯片的扩展系统中,数据存储器的 扩展容量就不足64KB了。
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扩展数据存储器地址计算举例
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扩展数据存储器地址计算举例
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扩展数据存储器地址计算举例
RD是单片机读取片外数据存储器的控制信号, 与存储器的读控制信号RD连接。单片机的 信号连接 数据存储器的WR信号。ALE控制锁存器分离地址和 数据信号,EA信号根据程序存储器的使用连接。
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数 据 存 储 器 的 扩 展(四)
单片机读取扩展数据存储器的时序
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数 据 存 储 器 的 扩 展(五)
所有的总线扩展片外资源,除ROM以外, 都当成RAM处理。ROM和RAM的地址可以重叠而 不会相互影响。因为访问这两部分所用的指 令是不同的。
MOVX 用于访问外部RAM空间; MOVC 用于访问ROM空间(片内片外都使 用该指令)
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总线扩展电路图
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锁存器简介
常用的锁存芯片是74HCT573。 74HCT573是带三态门的8D锁存器,OE 端为三态控制信号,应接地允许锁存的地址 信号输出。LE端为锁存控制信号,高电平有 效,即在LE为高电平时锁存器的输出状态 Q0-Q7和输入状态D0-D7相同,当LE为低时, 输出保持不变,与输入状态无关。
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锁 存 器 简 介(二)
D
D
GQ
Q
D
D
GQ
Q
:
:
D
D
:
GQ
Q
G OE
P2 ALE
P0
80C31
G OE
AB
74LS373
D7 Q7
::
::
D0 Q0
DB
8
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驱动器件介绍
LS器件和HC器件的区别
LS TTL VCC= 5V
H(高电平) ≥2.8V
L(低电平) ≤0.8V
HC
CMOS VCC:3—6V
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