第6章单片机接口技术PO口、P2口可以作为并行扩展总线口使用，可扩展64KB的程序存储器和64KB的数据存储器（RAM或I/O口）本章将系统扩展原理、扩展器件、设备接口技术结合在一起，综合介绍单片机的接口技术和程序设计方法。重点是O口扩展和设备的接口与编程。6.151系列单片机并行扩展原理6.1.1大系统的扩展总线和扩展原理一、大系统（large）对于硬件需求量大，外部存储器空间被充分利用的应用系统，其系统结构规模大，我们之为大系统。在大系统中，PO口和P2口都作为总线口使用，不能作为第一功能的I/O接口连接外部设备。DPTR、RO、R1都可以作为访问外部数据存储器的地址指针，外部变量用xdata定义。二、大系统总线时序大系统中PO口、P2口作为扩展总线口。P2口输出高8位地址A8~A15，P0口输出低8位地址A0~A7，同时作为双向数据总线D0~D7。控制总线PSEN，RD（P3.7）、WR（P3.6），以及ALE。图6-1-1给出了大系统中CPU访问外部存储器的时序波形
第6章 单片机接口技术 P0口、P2口可以作为并行扩展总线口使用，可扩展64KB的程序存储器和64KB 的数据存储器（RAM或I/O口） 本章将系统扩展原理、扩展器件、设备接口技术结合在一起，综合介绍单片机 的接口技术和程序设计方法。重点是I/O口扩展和设备的接口与编程。 6.1 51系列单片机并行扩展原理 6. 1 .1 大系统的扩展总线和扩展原理 一、大系统（large） 对于硬件需求量大，外部存储器空间被充分利用的应用系统，其系统结构规模 大，我们之为大系统。 在大系统中，PO口和P2口都作为总线口使用，不能作为第一功能的I/O接口连 接外部设备。DPTR、R0、R1都可以作为访问外部数据存储器的地址指针，外部变 量用xdata定义。 二、大系统总线时序 大系统中P0口、P2口作为扩展总线口。 P2口输出高8位地址A8~A15，P0口输出低8位地址A0~A7，同时作为双向数据总 线D0~D7。 控制总线PSEN，RD（P3.7）、WR（P3.6），以及ALE。图6-1-1给出了大 系统中CPU访问外部存储器的时序波形
机器摄S5SPile2TPPPllP2oscTALEPSENRD.WRP2地址A15~A8地址A15-A8指全PO图6-1-1大系统中CPU访问外部存储器的时序波形三、大系统扩展总线PO口是地址/数据复用的总线口，ALE的负跳变将地址信息AO~A7打入外部的地址锁存器。图6-1-4是用74HC573作为地址锁存器的系统扩展总线图。图6-1-5为74HC573的结构框图。常用锁存器：74LS373、74HC353/573、8282P20>A8~A15地址总线89C52A0~A7DOO7INSOUIALEG74HC573EQD7ADO~D7数据总线PO口PSEN控制总线(p3.6)WR(p3.7)RD图6-1-5图6-1-4
图 6-1-1 大系统中 CPU 访问外部存储器的时序波形 三、大系统扩展总线 P0口是地址/数据复用的总线口，ALE的负跳变将地址信息A0~A7打入外部的地 址锁存器。 图6-1-4是用74HC573 作为地址锁存器的系统扩展总线图。 图6-1-5为74HC573的结构框图。 常用锁存器：74LS373、74HC353/573、8282 图6-1-4 图6-1-5
四、大系统地址译码方法单片机中CPU是根据地址访问外部存储器的，即由地址总线上地址信息选中某一芯片的某个单元进行读或写。在逻辑上，芯片选择信号线一般是由高位地址线译码产生的，而芯片中的单元选择是由低位地址确定。地址译码方法有线选法和全地址译码法两种。1、线选法所谓线选法就是用某一位地址线作为片选线，一般芯片的选片信号为低电平有效（如：CS、CE），只要这一位地址线为低电平，就选中该芯片进行读写。若外部扩展的芯片中最多的单元地址线为AO~Ai，则可以作为选片的地址线为A15~Ai+1。例如：i=12，则只有A15、A14、A13可以作为选片线。图6-1-6中A15作为CS0、A14作为CS1、A13作为CS2，分别接到0、1#、2#芯片的选片端。不管芯片中有多少个单元，所占的地址空间一样大，可以用如下方法确定芯片中单元地址：芯片中未用到的地址线为1，用到的地址线由所访问的芯片和单元确定
四、大系统地址译码方法 单片机中CPU是根据地址访问外部存储器的，即由地址总线上地址信息选中某 一芯片的某个单元进行读或写。 在逻辑上，芯片选择信号线一般是由高位地址线译码产生的，而芯片中的单元选 择是由低位地址确定。 地址译码方法有线选法和全地址译码法两种。 1、线选法 所谓线选法就是用某一位地址线作为片选线，一般芯片的选片信号为低电平有 效（如：CS、CE），只要这一位地址线为低电平，就选中该芯片进行读写。 若外部扩展的芯片中最多的单元地址线为A0~Ai，则可以作为选片的地址线为 A15~Ai+1。例如：i=12，则只有A15、A14、A13可以作为选片线。 图6-1-6中A15作为CS0、A14作为CS1、A13作为CS2，分别接到0 #、1 #、2 # 芯片的选片端。不管芯片中有多少个单元，所占的地址空间一样大，可以用如下方 法确定芯片中单元地址：芯片中未用到的地址线为1，用到的地址线由所访问的芯 片和单元确定
ACA00#芯片CSA15AlA1CSO)A2(6000H~7FFFH)A2A9AI1芯片aCSA14(CSD)CA000H~BEFFHDA12A12ACAo2芯片CSA13AA(CS2)(COOOH~DFFFH)1图 6-1-62.地址译码法线选法的优点是接线简单，缺点是外部存储器的地址空间没有被充分利用，可以接的芯片少。如在图6-1-6中，3个芯片总共有（8192+4+8）个单元，却占用了64K空间。可以用对高位地址译码方法克服这个缺点。常用地址译码器为：2--4译码器74HC139对A15、A14译码产生4个选片信号线，接4个芯片，每个芯片占16K字节空间；3--8译码器74HC138对A15、A14、A13译码产生8个选片信号，可接8个芯片，每个芯片占8K字节空间（见图6-1-8）。实际使用中常常将线选法和译码法结合起来使用
图 6-1-6 2.地址译码法 线选法的优点是接线简单，缺点是外部存储器的地址空间没有被充分利用，可 以接的芯片少。 如在图6-1-6中，3个芯片总共有（8192+4+8）个单元，却占用了64K空间。 可以用对高位地址译码方法克服这个缺点。常用地址译码器为： 2-4译码器74HC139对A15、A14译码产生4个选片信号线，接4个芯片，每个 芯片占16K字节空间； 3-8译码器74HC138对A15、A14、A13译码产生8个选片信号，可接8个芯片， 每个芯片占8K字节空间（见图6-1-8 ）。 实际使用中常常将线选法和译码法结合起来使用
AoAc0芯片MA2Y.CS(1FF8H-IFPFH)AA13AYAOACCS1芯片A1A15B(2000H~3FFFH)主Y.A12A12cA15Y.地1GY.2GY.+5VGY.AC--AO2芯片YIA1AI(FFFCH~FFFFH)74LS138图6-1-86.1.2紧凑系统的扩展总线和扩展原理、紧凑系统（compact）和小系统（small）由于单片机内部资源种类和数量的增加，目前大多数的单片机应用系统不需要大规模地扩展外部存储器，尤其是不需要扩展程序存储器，对于只扩展少量数据存储器（RAM/IO口）的系统，我们称之为紧凑系统（compact）。在紧凑系统中，只用PO口作为扩展总线口，P2口可以作为第一功能的准双向口使用，连接/O设备，也可以将部分口线作为地址线。这种系统中，为了不影P2口所连的设备，CPU访问外部数据存储器时，不能用DPTR作地址指针，只能用RO、R1作为地址指针，外部变量用pdata定义，把P2、PO口不作为总线口使用的系统称为小系统（small).二、紧凑系统总线时序在紧凑系统中，PO中作为地址A0~A7和数据D0~D7复用的总线口，WR（P3.6）、RD（P3.7）作为外部数据存储器的写信号线和读信号线，ALE作为地址A0~A7的锁存信号。图6-1-9给出了紧凑系统中CPU访问外部数据存储器的时序波形
图 6-1-8 6.1.2 紧凑系统的扩展总线和扩展原理 一、紧凑系统（compact）和小系统（small） 由于单片机内部资源种类和数量的增加，目前大多数的单片机应用系统不需 要大规模地扩展外部存储器，尤其是不需要扩展程序存储器，对于只扩展少量数据 存储器（RAM/IO 口）的系统，我们称之为紧凑系统（compact）。 在紧凑系统中，只用P0口作为扩展总线口，P2口可以作为第一功能的准双向口 使用，连接I/O设备，也可以将部分口线作为地址线。 这种系统中，为了不影P2口所连的设备，CPU访问外部数据存储器时，不能用 DPTR作地址指针，只能用R0、R1作为地址指针，外部变量用pdata定义。 把P2、P0口不作为总线口使用的系统称为小系统（small). 二、紧凑系统总线时序 在紧凑系统中，P0中作为地址A0~A7和数据D0~D7复用的总线口，WR （P3.6）、RD（P3.7）作为外部数据存储器的写信号线和读信号线，ALE作为地 址A0~A7的锁存信号。 图6-1-9给出了紧凑系统中CPU访问外部数据存储器的时序波形