第六章单片机系统扩展 通常情况下，采用MCS-51单片机的最小系统只能用于一些很简单的应用场合，此情况下直接使用单片机内部程序存储器、数据存储器、定时功能、中断功能，I/O端口；使得应用系统的成本降低。但在许多应用场合，仅靠单片机的内部资源不能满足要求，因此，系统扩展是单片机应用系统硬件设计中最常遇到的问题。 在很多复杂的应用情况下，单片机内的RAM ，ROM 和 I/O接口数量有限，不够使用，这种情况下就需要进行扩展。因此单片机的系统扩展主要是指外接数据存贮器、程序存贮器或I/O接口等，以满足应用系统的需要。 6.1 单片机应用系统 按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可以分为最小应用系统、最小功耗系统、典型应用系统等。 最小应用系统，是指能维持单片机运行的最简单配置的系统。这种系统成本低廉、结构简单，常用来构成简单的控制系统，如开关状态的输入/输出控制等。对于片内有ROM/EPROM 的单片机，其最小应用系统即为配有晶振、复位电路和电源的单个单片机。对于片内无ROM/EPROM的单片机，其最小系统除了外部配置晶振、复位电路和电源外，还应当外接EPROM 或EEPROM作为程序存储器用。最小应用系统的功能取决于单片机芯片的技术水平。 单片机的最小功耗应用系统是指能正常运行而又功耗力求最小的单片机系统。 单片机的典型应用系统是指单片机要完成工业测控功能所必须具备的硬件结构系统。 6.1.1 8051/8751最小应用系统 MCS-51系列单片机的特点就是体积小，功能全，系统结构紧凑，硬件设计灵活。对于简单的应用，最小系统即能满足要求。 8051/8751是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，用这些芯片构成的最小系统简单、可靠。 图6-1 8051/8751最小应用系统 用8051/8751单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图6-1所示。由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点： （1）有可供用户使用的大量I/O口线。因没有外部存储器扩展，这时EA接高电平，P0、P1、P2、P3都可作用户I/O口使用。
习题5答案单片机系统扩展与接口技术 一、选择题 1、地址空间3000H～37FFH共有 B 存储单元。 A．1K B．2K C．4K D．8K 2、在生产过程中完成程序写入的只读存储器称为 A 。 A．掩膜ROM B．PROM C．EPROM D．E2PROM 3、805l单片机系统扩展时使用的锁存器用于锁存B 。 A．高8位地址 B．低8位地址 C．8位数据． D．ALE信号 4、使用线选法扩展3片2732作外部程序存储器，需要使用 C 位地址线。 A．13 B．14 C．15 D．16 5、8155中的定时器／计数器是 D 。 A．16位加法计数器 B．16位减法计数器 C．14位加法计数器
D．14位减法计数器 6、定时器／计时器0的初始化程序如下： MOV TMOD，#06H MOV TH0，#0FFH MOV TL0,#0FFH SETB EA SETB ET0 执行该程序段后，把定时器／计时器0的工作状态设置成为 D A．工作方式0，定时应用，定时时间2u s，中断禁止 B．工作方式1，计数应用，计数值255，中断允许 C．工作方式2，定时应用，定时时间510 u s，中断禁止 D．工作方式2，计数应用，计数值1，中断允许 7、MCS-5 l单片机I／O编址采用的是统一编址的方法，因此 B 。 A．有专门的I／O操作指令 B．I／O寄存器与存储单元同等对待 C．地址空间与存储器空间是相互分开的 D．使用MOVX指令访问存储器，而使用MOVC指令进行I／O数据传送8、8155是一个可编程的I／O接口芯片，“可编程”是指 D 。 A．有14位可控定时器／计数器 B．芯片内包含有256字节的RAM C．只能使用中断编程的方法进行I／O数据传送 D．使用命令字以程序方法设置I／O数据传送的方式 9、访问接口，应在程序中使用 B 。 A．MOV指令 B．MOVX指令 C．MOVC指令 D．SWAP指令
6.4 单片机系统扩展总线 1. MCS-51单片机扩展结构特点 扩展都是通过接口来扩展，需要注意I/O口的结构特点。 ⑴ I/O口的复用和多用 ① I/O口的复用：由于受到引脚数限制，P0口复用，既作低8位地址线，又作数据线，但分时使用，用ALE信号锁存切换。 ② I/O口的多用：P3口可作通用I/O口，在扩展时，具有“第二功能”。 P3.0 RXD P3.2 INT0 P3.4 T0 P3.6 WR P3.1 TXD P3.3 INT1 P3.5 T1 P3.7 RD ⑵产生接口控制信号的指令 MCS-51无I/O专用指令，把I/O寄存器看成存储器的一部分，所以对I/O 寄存器的操作都用数据传输指令。 ①输入指令 MOV A,P1 MOV Ri,P1 MOV Rn,P1 MOV direct,P1 MOVX A,Ri MOVX A,DPTR ②输出指令 MOV P1,A MOV P1,Ri MOV P1,Rn MOV P1,direct MOVX Ri,A MOVX DPTR,A 2. 扩展总线 由于数据线与低8位地址线复用P0口,为了把它们分离与片外芯片相连，通常要加锁存器才能构成总线结构。
6.5 存储器扩展 1. EPROM扩展 (1) 程序存储器有独立的地址空间(0000H～FFFFH)，可寻址围64 kB。程序存储器与数据存储器共用地址总线和数据总线 (2) 对片有 ROM/EPROM 的单片机，片 ROM 与片外ROM采用相同的操作指令，片与片外程序存储器的选择靠硬件结构实现，即由EA的高低电平来选择。 (3) 虽然程序存储器与数据存储器地址重叠，但不会发生冲突。因为程序存储器使用单独的控制信号和指令，用PSEN作为读操作信号，读取数据用MOVC 查表指令。而读取数据存储器用RD信号和MOVX指令， (4) 随着大规模集成电路的发展，单片程序存储器的容量越来越大，构成系统时所使用的EPROM芯片数量越来越少，因此地址选择大多采用线选法，而不用地址译码法。 2. RAM扩展 MCS-51 系列单片机的片RAM只有 128字节(51型)或256字节 (52型) ，如果还不能满足应用要求，就需要进行RAM扩展，扩展时要注意以下几点： (1) RAM与EPROM地址空间重叠(0000H～FFFFH)，寻址围都为64 kB，但由于使用不同的控制信号和指令，RAM使用RD/WR控制线读/写，而 EPROM用PSEN 作为读操作控制线，故共用地址总线和数据总线不会发生冲突。 (2) I／O及外围接口与RAM实行统一编址，即任何扩展的I／O口及外设均占用RAM地址空间。 (3) 访问部RAM和外部RAM，应选用不同的指令。 ①当访问部RAM时，使用MOV指令，可用寄存器间接寻址或直接寻址 MOV A，＠Ri/direct MOV ＠Ri/direct，A ( i＝0，1) ②当访问外部RAM时，只能使用MOVX指令和寄存器间接寻址。两种情况
第十一章 MCS-51单片机系统扩展 11.1 8051/8751的最小系统 80C51片内有4KB的程序存储器，因此，只需要外接晶体振荡器和复位电路就可构成最小系统。 图11-1 最小单片机系统 最小系统的特点如下： （1）由于片外没有扩展存储器和外设，P0、P1、P2、P3都可以作为用户I/O口使用。但P0口作为用户I/O口使用时，需要加上拉电阻。 （2）片内数据存储器有128字节，地址空间00H～7FH，没有片外数据存储器。 （3）内部有4KB程序存储器，地址空间0000H～0FFFH，没有片外程序存储器，EA应接高电平。 （4）可以使用两个定时/计数器T0和T1，一个全双工的串行通信接口，5个中断源。 80C51虽有4个I/O口P0～P3，但在大多数应用系统中，真正用作I/O 口线的只有P1口的8位位线和P3口的某些位线。因此，在I/O接口引脚不够，或在片内的存储器资源还不能满足要求时，需要进行如下的扩展： (1) 外部I/O接口的扩展；【例如74LS164、74LS165等】 (2) 外部程序存储器的扩展； (3) 外部数据存储器的扩展。
11.2 系统扩展结构 单片机采用总线结构，使扩展易于实现，单片机系统扩展结构如图11-2所示。 图11-2 80C51单片机的系统扩展结构 从图11-2可以看出，系统扩展主要包括存储器扩展和I/O接口部件扩展。存储器扩展包括程序存储器扩展和数据存储器扩展。 系统扩展是以单片机为核心，通过总线把单片机与各扩展部件连接起来。因此，首先要利用单片机的I/O口构造系统总线。系统总线按功能通常分为3组，如图11-2所示。 （1）地址总线AB（Address Bus）：用于发送CPU发出的地址信号，以便进行存储单元和I/O接口芯片中的寄存器的选择。 地址总线宽度为16位，由P0口经地址锁存器（通常用74LS373）提供地址低8位，P2口直接提供地址高8位，地址信号是由CPU发出的单方向信号。 存储器芯片的地址线的数目由芯片的容量决定。容量(Q)与地址线数目(N)满足关系式：2N Q 。存储器芯片的地址线与单片机的地址总线(A0～A15，P0口为低8位（需用74LS373锁存），P2口为高8位）按由低位到高位的顺序顺次相接。 一般来说，存储器芯片的地址线数目少于单片机地址总线的数目，因此连接后，单片机的高位地址线（P2口）应该有剩余。剩余的地址线一般作为译码线，译码器的输出与存储器芯片的片选信号线（CS或CE）相接。片选
基于单片机的系统扩展 一、实验目的1、学习片外存贮器扩展方法。2、学习数据存贮器不同的 读写方法。3、学习片外程序存贮器的读方法。二、实验内容1.实验原理图： 2、实验内容（1）使用一片2764EPROM，作为片外扩展的程序存贮器，对 其进行读。（2）使用一片6264RAM，作为片外扩展的数据存贮器，对其进 行读写(使用键盘监控命令和程序运行两种方法)。3、实验说明（1）在使用键 盘监控命令读片外扩展的程序存贮器2764 中内容时，由于本系统中该程序存 贮器作为用户目标系统的程序存贮器，因此DVCC 系统必须处于仿真2 状态， 即H.....态，用MEM 键即可读出。（2）在使用键盘监控命令读写片外扩展的 数据存贮器6264 中的内容时，由于本系统中该数据存贮器作为用户目标系统 的数据存贮器，因此DVCC 系统处于仿真1 态(P.....态)或仿真2 态(H.....态)，用ODRW 键即可读写。（3）读写数据的选用。本实验采用的是 55H(0101，0101)与AAH(1010，1010)，一般采用这两个数据的读写操作就可 查出数据总线的短路、断路等，在实验调试用户电路时非常有效。（4）在仿 真1 态即P.....状态下，编写程序对片外扩展的数据存贮器进行读写，若L1 灯 闪动说明RAM 读写正常。三、程序程序清单：ORG 0C80H MOV DPTR,#8000H MOV R6,#0FH MOV A,#55HRAM1: MOV R7,#0FFHRAM2: MOVX @DPTR,A CLR P1.0 INC DPTR DJNZ R7,RAM2 DJNZ R6,RAM1 MOV DPTR,#8000H MOV R6,#0FHRAM3: MOV R7,#0FFHRAM4: MOVX A,@DPTR CJNE A,#55H,RAM6 SETB P1.0 INC DPTR DJNZ R7,RAM4 DJNZ R6,RAM3RAM5: CLR P1.0 CALL DELAY SETB P1.0 CALL DELAY SJMP RAM5DELAY: MOV R5,#0FFHDELAY1: MOV R4,#0FFH DJNZ R4,$ DJNZ R5,DELAY1 RETRAM6: SETB P1.0 SJMP RAM6 END 四、实验步骤1、片外
8位单片机的16位外部总线扩展与应用 清华大学于良耀宋健 随着电子设计技术的进步和芯片制造工艺水平的提高，16位和32位单片机的使用越来越广泛，但是8位单片机因其制造工艺成熟、价格低廉等特点，仍然在市场上占有相当大的比例，尤其在成本敏感和可靠性要求极高的汽车电子领域，更占用绝对优势，带有外部总线的8位单片机，可以方便地与8位总线设备（如A/D、RAM和CAN总线）相连。随着对传输性能要求的提高，出现了大量的16位总线设备（如网络接口芯片），8位单片机要与16位总线设备相连接，通常的做法是利用I/O端口来模拟16位总线的读/写时序，数据传输速率较低，且原有的8位设备的传输速率也随之降低，因而限制了8位单片机的使用范围，本文提出一种8位单片机扩展16为外部总线的方法，不影响原有8位器件的前提下，可实现对16位总线设备的高速存取；最后，介绍了如何利用该方法与IDE硬盘相连接，并应用于车载数据采集系统。 1 8位/16位总线时序分析 1.1 8位单片机总线时序 带有外部总线的8位单片机有很多，如51系列，AVR系列等，本文以W77E58为例，W77E58是Winbond公司推出的增强型51单片机，工作时钟最高为40M赫兹，在同样的时钟频率下，W77E58指令速度是传统51单片机的3倍；另外，W77E58对程序存储器和数据存储器的寻址能力都为64KB。图1中上半部分为读时序，下半部分为写时序。 以读数据为例，P0、P2口输出当前地址，ALE的下降沿锁存低8位地址，高8位保持不变；而后，读信号RD使能（低电平），外部设备把数据送到P0口，RD的上升沿把数据读入单片机。写数据与此类似，不过数据方向相反，同时为保证数据能够正确写入外部设备，单片机在写信号WR使能前把数据送到P0口，WR无效后须保持一定时间，从图1中可以看出，单片机用P0口存取8位数据，P2口仅用于地址输出。 1.2 IDE硬盘总线时序 下面以IDE硬盘为例来分析16位总线时序，图2是IDE硬盘的接口示意图[1]，只标出了与总线有关的信号线：DIOR/DIOW，读
单片机总线设计法全攻略 1、目前广大工程师在设计单片机系统时的两种方案之我见 针对51单片机，工程师们在设计系统时，从宏观上讲无非就是两种方案：总线式设计方案和非总线式设计方案。所谓总线式设计方案就是利用51单片机的读写外部RAM功能，将要设计的外部设备（比如说键盘、液晶等）统统挂到单片机总线上，使其统一按类似读写外部RAM功能的指令方法进行操作；而所谓非总线式设计方案，则是不利用单片机的读写外部RAM功能，而直接利用I/O 口读写方式进行外部设备的读写，比如说LED灯、液晶等，因为液晶有两种读写方式，总线方式和模拟I/O方式（贵刊也有文章介绍过），而这里读写液晶的模拟I/O方式就是这里我要说的非总线式设计方案。 那么这两种方案到底哪一种好呢？说这句话可能有点外行，我自己也这样认为，但是为了更好的让初学者了解其中的道理，我还是班门弄斧简单阐述一下：首先要说明，我的这种阐述是建立在有读写外部RAM功能的单片机的基础之上的。我个人认为，两种方案各有利弊： 对于总线式设计方案来说，优点就是能够充分发挥单片机的总线读写功能，系统一旦设计完成，易于日后的升级和扩展。缺点是灵活性差，硬件连接比较固定；同时由于单片机读写总线时必定要产生一定的总线时间延迟，这样对于低速的单片机来说，如果设计的系统非常庞大的话，那就需要设计人员考虑一下实时性要求了，但是根据我个人多年来的开发经验来说，只要设计得当，一般问题不大，但还是将此问题摆出来，让大家商榷。 对于非总线式设计方案来说，最大的优点就是灵活性强，这种方案可以根据设计者的爱好自由选择单片机端口进行外围设备的设计（当然是要在符合设计原则的前提下），缺点是升级需要重新设计电路图。 2、总线法设计单片机系统的原理和方法 2.1 总线法设计原理简介 总线式设计方案对于很多的初学者来说是比较困难的，因为对于这种方法
项目6 单片机外部总线 与接口扩展技术 项目要求： 本项目通过对单片机外部总线与接口扩展技术分析介绍，要求学生会对单片机进行功能扩展及接口控制，掌握有关接口芯片的功能特征以及操作方法等。
1、掌握单片机外部总线的功能并会对其进行操作。 2、掌握有存储器扩展原理及方法；掌握一些新型串行接口的技术路线以及相关接口芯片的应用及操作方法。 3、理解数/模（D/A）转换及模/数（A/D）转换的概念，掌握D/A及A/D转换的实现方法，掌握常用D/A及A/D转 换芯片的接口扩展技术。 技能目标： 1、认识有关存储器芯片、新型串行接口芯片、D/A及 A/D转换芯片，懂得相关技术指标的含义，能根据设计目标对芯片进行选型。 2、能根据系统要求设计外部总线接口扩展电路及控制程序，并完成制作。
MCS-51单片机内部虽然集成了储存器、I/O口、定时器/计数器等硬件资源，但随着单片机应用的范围日益广泛，对其资源提出了更高的要求，在一些情况下使用时内部资源不够，为了满足各种复杂的应用系统的要求，可在单片机外部扩展存储器和各种功能的器件。 MCS-51单片机有着完善的并行三总线结构，利用这个优势可以方便地扩展外部资源，特别是存储器的扩展。随着单片机技术的发展，串行外设接口技术受到的重视程度越来越高，串行外设接线简单灵活，占用单片机接口数量少，系统硬件结构简单，易形成用户模块化结构，对于增加系统扩展的灵活性、降低硬件成本、缩短产品开发周期具有现实意义。
由于单片机只能处理数字量，而在实际应用中，各种模拟信号（如温度、压力、流量等）十分常见，这就需要将模拟信号转变为数字信号才能送入单片机处理；反之单片机只能输出数字量的控制信号，如果被控制对象需接收模拟信号，则必须将数字量转变为模拟量才能实施控制。因此模/数（A/D）转换和数/模（D/A）转换也是单片机接口扩展的重要任务之一。
第8章单片机常用总线讲解 8.1 C总线接口 80C51单片机本身不具有总线接口，但是通过软件进行模拟，可以挂接具有C接口的芯片。 8.1.1 C总线的介绍 串行扩展总线在单片机系统中的应用是目前单片机技术发展的一种趋势。在目前比较流行的几种串行扩展总线中，总线以其严格的规范和众多带接口的外围器件而获得广泛应用。总线是PHILIPS公司推出的芯片间串行传输总线,它由两根线组成,一根是串行时钟线(SCL),一根是串行数据线(SDA)。主控器利用串行时钟线发出时钟信号,利用串行数据线发送或接收数据。总线由主控器电路引出,凡具有接口的电路(受控器)都可以挂接在总线上,主控器通过总线对受控器进行控制。 随着总线研究的深入，总线已经广泛应用于视/音频领域、IC卡行业和一些家电产品中，在智能仪器、仪表和工业测控领域也越来越多地得到应用。 8.1.2 总线的特点 总线的广泛应用是同它卓越的性能和简便的操作方法分不开的。总线的特点主要表现在以下几个方面： 硬件结构上具有相同的硬件接口界面。总线系统中,任何一个总线接口的外围器件,不论其功能差别有多大,都是通过串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)连接到总线上。这一特点给用户在设计用用系统中带来了极大的便利性。用户不必理解每个总线接口器件的功能如何,只需将器件的SDA和SCL引脚连到总线上,然后对该器件模块进行独立的电路设计,从而简化了系统设计的复杂性,提高了系统抗干扰的能力。 线接口器件地址具有根大的独立性。每个接口芯片具有唯一的器件地址,由于不能发出串行时钟信号而只能作为从器件使用。各器件之间互不干扰,相互之间不能进行通信,各个器件可以单独供电。单片机与器件之间的通信是通过独一无二的器件地址来实现的。 软件操作的一致性。由于任何器件通过总线与单片机进行数据传送的方式是基本一样的,
第八章 MCS-51单片机存储器的扩展 第一节 MCS-51单片机存储器的概述 (一学习要求 1、熟悉 MCS-51 单片机的系统总线及系统总线扩展结构 2、掌握常用的片选方法：线选法和全地址译码法。（二）内容提要 1、三总线的扩展方法 单片机内资源少，容量小，在进行较复杂过程的控制时，它自身的功能远远不能满足需要。为此，应扩展其功能。 MCS-51单片机的扩展性能较强，根据需要，可扩展。三总线是指地 址总线、数据总线、控制总线。 1）地址总线 MCS-51 单片机地址总线宽度为 16 位，寻址范围为 64K。 地址信号： P0 作为地址线低 8 位， P2 口作为地址线高 8 位。 2）数据总线 MCS-51 单片机的数据总线宽度为 8 位。 数据信号： P0 口作为 8 位数据口， P0 口在系统进行外部扩展时与低 8 位地址总线分时复用。 3）控制总线 主要的控制信号有 /WR 、 /RD 、 ALE 、 /PSEN 、 /EA 等。
2、系统的扩展能力 MCS-51 单片机地址总线宽度为 16 位，因此它可扩展的程序存储器和数据存储器的最大容量是64K（２１６）。 １）线选法 线选法就是将多余的地址总线（即除去存储容量所占用的地址总线外）中的某一根地址线作为选择某一片存储或某一个功能部件接口芯片的片选信号线。一定会有一些这样的地址线，否则就不存在所谓的“选片”的问题了。每一块芯片均需占用一根地址线，这种方法适用于存储容量较小，外扩芯片较少的小系统，其优点是不需地址译码器，硬件节省，成本低。缺点是外扩器件的数量有限，而且地址空间是不连续的。 ２）全地址译码法 由于线选法中一根高位地址线只能选通一个部件，每个部件占用了很多重复的地址空间，从而限制了外部扩展部件的数量。采用译码法的目的是减少各部件所占用的 地址空间，以增加扩展部件的数量。 ３）译码器级连 当组成存储器的芯片较多，不能用线选法片选，又没有大位数译码器时，可采用多个小位数译码器级连的方式进行译码片选． ４）译码法与线选法的混合使用 译码法与线选法的混合使用时，凡用于译码的地址线就不应再用于线选，反之，已用于线选的地址线就不应再用于译码器的译码输入信号． （三）习题与思考题 1. 简要说明MCS-51 单片机的扩展原理。
单片机系统扩展习题 一、选择题 1、6264芯片是（） (A)EEPROM （B）RAM （C）FLASH ROM （D）EPROM 2、MCS-51用串行口扩展并行I/O口时，串行接口工作方式选择（） (A)方式0 （B）方式1 （C）方式2 （D）方式3 3、使用8255可以扩展出的I/O口线是（） (A)16根（B）24根（C）22根（D）32根 4、当8031外扩程序存储器8KB时，需使用EPROM 2716（） (A)2片（B）3片（C）4片（D）5片 5、某种存储器芯片是8KB*4/片，那么它的地址线根数是（） (A)11根（B）12根（C）13根（D）14根 6、MCS-51外扩ROM、RAM和I/O口时，它的数据总线是（） (A)P0 （B）P1 （C）P2 （D）P3 7、当使用快速外部设备时，最好使用的输入/输出方式是（） (A)中断（B）条件传送（C）DMA （D）无条件传送 8、MCS-51的中断源全部编程为同级时，优先级最高的是（） (A)INT1 （B）TI （C）串行接口（D）INT0 9、MCS-51的并行I/O口信息有两种读取方法：一种是读引脚，还有一种是（） (A)读锁存器（B）读数据库（C）读A累加器（D）读CPU 10、MCS-51的并行I/O口读-改-写操作，是针对该口的（） (A)引脚（B）片选信号（C）地址线（D）内部锁存器 二、判断题 1、MCS-51外扩I/O口与外RAM是统一编址的。（） 2、使用8751且EA=1时，仍可外扩64KB的程序存储器。（） 3、8155的复位引脚可与89C51的复位引脚直接相连。（） 4、片外RAM与外部设备统一编址时，需要专门的输入/输出指令。（） 5、8031片内有程序存储器和数据存储器。（） 6、EPROM的地址线为11条时，能访问的存储空间有4K。（）
8位单片机的16位外部总线扩展与应用 发布时间：2006-07-15 00:00 评论：0条阅读：666次发给好友随着电子设计技术的进步和芯片制造工艺水平的提高，16位和32位单片机的使用越来越广泛；但是8位单片机因其制造工艺成熟、价格低廉等特点，仍然在市场上占有相当大的比例，尤其在成本敏感和可靠性要求极高的汽车电子领域，更占有绝对优势。带有外部总线的8位单片机，可以方便地与8位总线设备（如A/D、RAM和CAN总线）相连。随着对传输性能要求的提高，出现了大量的16位总线设备（如网络接口芯片）。8位单片机要与16位总线设备相连接，通常的做法是利用I/O端口来模拟16位总线的读/写时序，数据传输速率较低，且原有的8位设备的传输速率也随之降低，因而限制了8位单片机的使用范围。本文提出一种8位单片机扩展16位外部总线的方法，在不影响原有8位器件的前提下，可实现对16位总线设备的高速存取；最后，介绍了如何利用该方法与IDE硬盘相连接，并应用于车载数据采集系统。 1 8位/16位总线时序分析 1.1 8位单片机总线时序 带有外部总线的8位单片机有很 多，如51系列、AVR系列等，本文以 W77E58为例。W77E58是Winbond公 司推出的增强型51单片机，工作时钟最 高为40 MHz。在同样的时钟频率下，W77E58指令速度是传统51单片机的3倍；另外，W77E58对程序存储器和数据存储器的寻址能力都为64 KB。图1中上半部分为读时序，下半部分为写时序。
图1单片机W77E58的读/写时序 以读数据为例，P0、P2口输出当前地址，ALE的下降沿锁存低8位地址，高8位保持不变；而后，读信号RD使能（低电平），外部设备把数据送到P0口，在RD的上升沿把数据读入单片机。写数据与此类似，不过数据方向相反；同时为保证数据能够正确写入外部设备，单片机在写信号WR使能前把数据送到P0口，WR无效后须保持一定时间。从图1中可以看出，单片机用P0口存取8位数据，P2口仅用于地址输出。 1.2 IDE硬盘总线时序 下面以IDE硬盘为例来分析16位总线时序。图2是IDE硬盘的接口示意图[1]，只标出了与总线有关的信号线：DIOR/DIOW，读/写；DCS0/DCS1，片选；DD0～DD15，16位数据线；DA0～DA2，3位地址线。 图2 IDE硬盘接口
51单片机的时钟及总线时序和总线扩展 说到51单片机的时钟首先想到51时怎么工作的呢？微型控制器要想工作必须要有一个动力，对于51单片机来说，这个动力就是时钟源。一般应用上会外接一个12MHz的晶振作为时钟源。 一般第一种接法用的比较多。选择内部震荡方式时晶振旁边有两个小电容。这两个电容叫晶振的负载电容，分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，一般在几十皮发。它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度。晶振的负载电容=［（Cd*Cg）/（Cd+Cg）］+Cic+△C式中Cd，Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，Cic（集成电路内部电容）+△C（PCB 上电容）经验值为3至5pf。 各种逻辑芯片的晶振引脚可以等效为电容三点式振荡器。晶振引脚的内部通常是一个反相器，或者是奇数个反相器串联。在晶振输出引脚XO 和晶振输入引脚XI 之间用一个电阻连接，对于CMOS 芯片通常是数M 到数十M 欧之间。很多芯片的引脚内部已经包含了这个电阻，引脚外部就不用接了。这个电阻是为了使反相器在振荡初始时处与线性状态，反相器就如同一个有很大增益的放大器，以便于起振。 为什么要选择12MHz的晶振作为时钟源呢？ 这就要说51单片机内部的几个周期了：指令周期、机器周期、时钟周期、振荡周期。 振荡周期是指为单片机提供定时信号的振荡源的周期或外部输入时钟的周期。 时钟周期又称作状态周期或状态时间S，它是振荡周期的两倍，分为P1节拍和P2节拍，通常在P1节拍完成算术逻辑操作，在P2节拍完成内部寄存器之间的数据传送操作。（注意P1 和P2的相位关系） 一个机器周期由6个状态组成，如果把一条指令的执行过程分作几个基本操作，则将完成一个基本操作所需的时间称作机器周期。单片机的单周期指令执行时间就为一个机器周期。 指令周期是执行一条指令所需的全部时间。MCS-51单片机的指令周期通常由1、2、4个
单片机课程设计题目:单总线和I2C总线结合实现数字温度计实验 班级: 设计者: 指导教师: 单总线和I2C总线结合实现数字温度计实验 一、实验目的 通过本实验,理解掌握单总线器件和I2C总线器件的应用,熟悉串行总线的操作 技巧。 二、实验设备及器件 IBM PC 机一台 DP-51PROC 单片机综合仿真实验仪一台 三、实验内容 1.编写程序,通过单片机的P3.3 口控制一个DS18B20 完成数字温度的采集,然后 用程序处理采集到的数据结果。 2.编写程序,通过I2C 总线器件ZLG7290 实现温度数据的输出显示。 3.结合以上两部分程序,编程实现数字式温度计的程序设计。 四、实验要求
熟练掌握单总线方式器件的应用,熟悉I2C 总线协议,学习I2C 器件的使用方法。 五、实验过程和步骤 (一、新建工程文件 1、点击工具栏Project选项,在下拉菜单中选择New Project命令,弹出项目文件保存对话框,输入项目名后,点击保存按钮。 2、在工程建立完毕以后,uVision会弹出器件选择窗口,选择相应的器件型号。如想修改,可点击工具栏Project选项,在下拉菜单中选择Select Device for Target …Target?命令。 3、点击工具栏File选项,选中New命令,新建文件,输入源程序。 4、把文件保存到磁盘中,如用汇编语言编写程序用.asm为扩展名,如用C语言编写程序用.c 为扩展名。 5、添加该文件到工程中,在Projectwindos窗口内,选中Source Group1然后点击鼠标右键,选择Add files to Group “Source Group1”,选择刚才创建的源程序文件,单击Add按钮。 (二、程序文件的编译、链接 1. 安装B4 区JP12 接口上的短路帽,将B4 区的DQ 与A2 区INT1(P3.3相连。 2. 安装D5 区JP1 接口上的短路帽,将D5 区的SDA、SCL 分别与A2 区的 P17、 P16 相连。 3. 将D5 区的RST_L 针接上高电平。
第09章单片机应用系统资源扩展习题解答 一、填空题 1. 8051单片机扩展I/O口时占用片外数据存储器的地址。 2. 8051单片机寻址外设端口时用寄存器间址寻址方式。 3. 8051单片机PSEN控制程序存储器读操作。 4. 8051 单片机访问片外存储器时利用ALE 信号锁存来自P0 口的低八位地址信号。 5. 12根地址线可选 4K 个存储单元，32KB存储单元需要 15 根地址线。 6. 欲增加8KB×8位的RAM区，请问选用Intel 2114(1KB×4位)需购 16 片；若 改用Intel 6116(2KB×8位)需购 4 片，若改用Intel 6264 (1KB×8位)需购 8 片。 7．74LS164 是串入并出转换芯片，74LS165是并入串出转换芯片。 8．74LS138是具有3个输入端的译码器芯片，其输出作为片选信号时，最多可以选中 8 块芯片。 9．74LS273通常用来作简单输出接口扩展；而74LS244则常用来作简单输入 接口扩展。 10．片选方式通常有3种形式：线选法、部分译码器法、全译码法 二、简答题 1．简述单片机并行扩展外部存储器时三总线连接的基本原则。 答：P0口提供数据线，P0、P2口提供地址线，低位用于片内选择，高位用做片选信号， 用PSEN控制程序存储器的读操作，用RD和WR控制数据存储器或I/O端口的读写。 2．什么是全译码？什么是部分译码？什么是线选法？有什么特点？ 答：（1）全译码法：先将扩展芯片的地址线与单片机的地址总线从低位开始顺次相连后， 剩余的高位地址线的全部经译码后连接到各扩展芯片的片选线上。全译码法扩展芯片的地址 空间是唯一确定的，不会有地址重叠。但译码电路相对复杂。 （2）部分译码法：与全译码法类似，先将扩展芯片的地址线与单片机的地址总线从低位开 始顺次相连后，剩余的高位地址线的一部分经译码后连接到各扩展芯片的片选线上。部分译 码使存储器芯片的地址空间也有重叠，但硬件上比全译码法简单，重叠情况与线选法相比较 又有所改进。 （3）线选法：先将扩展芯片的地址线与单片机的地址总线从低位开始顺次相连后，剩余的 高位地址线的一根或几根直接连接到各扩展芯片的片选线上。线选法的优点是简单明了，不 需增加额外电路。缺点是存储空间不连续，存在地址重叠现象。适用于扩展存储容量较小的