高等教育出版社：“十一五”国家级规划教材《单片机基础与应用》课程电子教案（PPT课件讲稿，高职高专）第6章 80C51的系统扩展

第6章80c51的系统扩展 4本章学习目标: 了解单片机系统扩展的意义,常用存储器的应用 特点和存储器扩展的基本方法 塾理解O接口的作用,熟悉常用MO接口的功能和用法 了解8155的工作方式及与80c51的接口方法,能读懂教 材中8155的控制实例熟悉中断优先控制的方法 塾熟练掌握LED数码管的显示原理及与80c51的接口方法, 能独立编写与教材同等难度的LED数码管控制程序 塾熟练掌握LED点矩阵显示器的显示原理及驱动方法,借 助资料独立编写与教材同等难度的LED点矩阵显示器控 制程序 塾熟悉独立式按键和矩阵式键盘的结构特点,借助资料独 立编写与教材同等难度的控制程序 十一五国家级规为教材(高职高专) 高等教育出版社 HIGHER EDUCATION PRESS

本章学习目标 ： 了解单片机系统扩展的意义，常用存储器的应用 特点和存储器扩展的基本方法 理解I/O接口的作用，熟悉常用I/O接口的功能和用法 了解8155的工作方式及与80C51的接口方法，能读懂教 材中8155的控制实例熟悉中断优先控制的方法 熟练掌握LED数码管的显示原理及与80C51的接口方法， 能独立编写与教材同等难度的LED数码管控制程序 熟练掌握LED点矩阵显示器的显示原理及驱动方法，借 助资料独立编写与教材同等难度的LED点矩阵显示器控 制程序 熟悉独立式按键和矩阵式键盘的结构特点，借助资料独 立编写与教材同等难度的控制程序 第6章 80C51 的系统扩展

61系统扩展概述 6.1.1系统扩展的概念 80c51单片机中已经集成了cPU、WO口、定时 器、中断系统、存储器等计算机的基本部件(即系 统资源),使用非常方便,应用于小型控制系统已 经足够了。但要构成较为复杂的应用系统,有时会 感到以上资源中的一种或几种不够用,这就需要在 80c51芯片外再扩展相应的芯片或电路,使相关功能 得以扩充,我们称之为系统扩展(即系统资源的扩 充)。 十一五国家级规为教材(高职高专) 高等教育出版社 HIGHER EDUCATION PRESS

6.1.1 系统扩展的概念 80C51单片机中已经集成了CPU、I/O口、定时 器、中断系统、存储器等计算机的基本部件（即系 统资源），使用非常方便，应用于小型控制系统已 经足够了。但要构成较为复杂的应用系统，有时会 感到以上资源中的一种或几种不够用，这就需要在 80C51芯片外再扩展相应的芯片或电路，使相关功能 得以扩充，我们称之为系统扩展（即系统资源的扩 充）。 6.1系统扩展概述

6.1.2扩展系统总线结构 单片机系统扩展有并行扩展和串行扩展两种方法。并行扩 展通过单片机的三总线(AB、DB、CB)来实现;串行扩展是利 用SP三总线和C双总线的串行系统扩展。 SP三线同步总线: 串行外围设备接口sPI( serial peripheral interface) 总线技术是 Motorola公司推出的一种同步串行接口。 Motorola公司生产的绝大多数McU(微控制器)都配有 SP硬件接口,如68系列MCU。SPI总线是一种三线同步总 线,因其硬件功能很强,所以,与SP有关的软件就相当简 单,使CPU有更多的时间处理其它事务。 十一五国家级规为教材(高职高专) 高等教育出版社 HIGHER EDUCATION PRESS

6.1.2扩展系统总线结构 单片机系统扩展有并行扩展和串行扩展两种方法。并行扩 展通过单片机的三总线(AB、DB、CB)来实现；串行扩展是利 用SPI三总线和I2C双总线的串行系统扩展。 SPI三线同步总线： 串行外围设备接口SPI（serial peripheral interface） 总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。 Motorola公司生产的绝大多数MCU（微控制器）都配有 SPI硬件接口，如68系列MCU。SPI总线是一种三线同步总 线，因其硬件功能很强，所以，与SPI有关的软件就相当简 单，使CPU有更多的时间处理其它事务

单片机外部并行扩展的总线结构 单片机外部并行扩展以单片机为核心,通过系统总线挂 接存储芯片或o芯片来实现。挂接存储器芯片就是存储器扩 展,挂接ⅣO接口芯片就是O扩展。扩展系统总线结构如图6 1所示。 80C51 地址总线 单片机 数据总线 控制总线 数据存储器程序存储器 lO接口 接口扩展 存储器扩展 I/O设备 图6-1扩展系统总线结构 十一五国家级规为教材(高职高专) 高等教育出版社 HIGHER EDUCATION PRESS

单片机外部并行扩展以单片机为核心，通过系统总线挂 接存储芯片或I/O芯片来实现。挂接存储器芯片就是存储器扩 展，挂接I/O接口芯片就是I/O扩展。扩展系统总线结构如图6- 1所示。 图6-1 扩展系统总线结构 单片机外部并行扩展的总线结构

1.地址总线AB( Address Bus) 地址总线用于传送单片机送出的地址信号,以便进行存储 单元和M端口的选择。地址总线的位数决定着可访问的存储器 或O口的容量。80c51单片机有16条地址线。所以能寻址 64KB空间。 80c51单片机的16位地址线分为两部分: ●高8位地址线:由P2口提供; ●低8位地址线:由P0口提供。 由于P0口是低8位地址和8位数据的复用线,因此必须外 接锁存器,用于将先发送出去的低8位地址锁存起来,然后才 能传送数据。 需要注意:P0、P2口在系统扩展中用作地址线后就不能 作为一般O口使用。 十一五国家级规为教材(高职高专) 高等教育出版社 HIGHER EDUCATION PRESS

地址总线用于传送单片机送出的地址信号，以便进行存储 单元和I/O端口的选择。地址总线的位数决定着可访问的存储器 或I/O口的容量。80C51单片机有16条地址线。所以能寻址 64KB空间。 80C51单片机的16位地址线分为两部分： ⚫ 高8位地址线：由P2 口提供； ⚫ 低8位地址线：由P0 口提供。 由于P0口是低8位地址和8位数据的复用线，因此必须外 接锁存器，用于将先发送出去的低8位地址锁存起来，然后才 能传送数据。 需要注意：P0、P2口在系统扩展中用作地址线后就不能 作为一般I/O口使用。 1．地址总线AB（Address Bus）

2.数据总线DB( Data Bus) 数据总线用于在单片机与存储器之间或单片机与o端口 之间传送数据。数据总线是双向的,可以进行两个方向的数 据传送。 80c51单片机数据总线为8位,由P0口提供。在数据总 线上可以连接多个外围芯片,但在某一时刻只能有一个有效 的数据传送通道。 十一五国家级规为教材(高职高专) 高等教育出版社 HIGHER EDUCATION PRESS

数据总线用于在单片机与存储器之间或单片机与I/O端口 之间传送数据。数据总线是双向的，可以进行两个方向的数 据传送。 80C51单片机数据总线为8位，由P0口提供。在数据总 线上可以连接多个外围芯片，但在某一时刻只能有一个有效 的数据传送通道。 2．数据总线DB (Data Bus)

3.控制总线cB( Control Bus) 控制总线实质上是一组控制信号线,用于协调单片机与 外围芯片间的联系。在对80c51进行系统扩展时用到的控制 信号有:地址锁存允许信号ALE、外部程序存储器读选通信 号PSE、外部存储器访问允许信号EA、外部数据存储器读 /写选通信号RD、WR等。 十一五国家级规为教材(高职高专) 高等教育出版社 HIGHER EDUCATION PRESS

控制总线实质上是一组控制信号线，用于协调单片机与 外围芯片间的联系。在对80C51进行系统扩展时用到的控制 信号有：地址锁存允许信号ALE、外部程序存储器读选通信 号 、外部存储器访问允许信号 、外部数据存储器读 ／写选通信号 、 等。 PSEN EA RD WR 3．控制总线CB (Control Bus)

6.2存储器扩展 存储器是用来存放程序和数据的,它由专用的存储芯片 构成。80c51单片机的程序存储器和数据存储器相互独立 均为64KB,其控制信号也各自独立。 存储器扩展的内容包括:存储器的地址线与单片机的地 址线间的连接、相应数据线间的连接和控制线间的连接等。 十一五国家级规为教材(高职高专) 高等教育出版社 HIGHER EDUCATION PRESS

6.2存储器扩展 存储器是用来存放程序和数据的，它由专用的存储芯片 构成。80C51单片机的程序存储器和数据存储器相互独立， 均为64KB，其控制信号也各自独立。 存储器扩展的内容包括：存储器的地址线与单片机的地 址线间的连接、相应数据线间的连接和控制线间的连接等

6.21存储器的分类 存储器的分类方法较多 如果按存储器所处位置划分,可分为片内存储 器和片外存储器; 根据用途不同,可分为程序存储器和数据存储 器; 按照存取方式和使用功能,可分为随机存取存 储器( Random Access Memory,简称RAM)和 只读存储器( Read Only Memory,简称ROM)。 十一五国家级规为教材(高职高专) 高等教育出版社 HIGHER EDUCATION PRESS

6.2.1存储器的分类 存储器的分类方法较多: 如果按存储器所处位置划分，可分为片内存储 器和片外存储器； 根据用途不同，可分为程序存储器和数据存储 器； 按照存取方式和使用功能，可分为随机存取存 储器（Random Access Memory，简称RAM）和 只读存储器（Read Only Memory，简称ROM）

1.随机存取存储器RAM (1)特点 ●可以将数据任意读出和写入 ●存储的信息不稳定,一且掉电就会丢失 dynamis。 由于RAM的读写操作方便,所以常用作数据存储器 (2)分类 双极型 RAM 静态RAM( StaticRAM,缩写为$RAM):无需刷新,但集成度略低 动态 RAM (DymamicRAM,缩写为DRAM):2ms刷新一次 十一五国家级规为教材(高职高专) 高等教育出版社 HIGHER EDUCATION PRESS

⑴特点 ⚫ 可以将数据任意读出和写入； ⚫ 存储的信息不稳定，一旦掉电就会丢失dvnamis。 由于RAM的读写操作方便，所以常用作数据存储器 1.随机存取存储器RAM ⑵分类