8051单片机外部存储器扩展与系统总线解析

"51单片机的外部存储器扩展技术，包括总线扩展、程序存储器扩展和数据存储器扩展，主要涉及8051/8751和8031单片机。" 51单片机，尤其是8051和8751型号，因其内置程序存储器，可以直接构成最小应用系统，只需连接时钟电路和复位电路。然而，对于没有内置程序存储器的8031，需要外接程序存储器和地址锁存器（如74LS373）来构建最小系统。在这种3片最小系统中，地址锁存器用于保存低8位地址。 51单片机的三总线结构是扩展的关键，包括： 1. **地址总线**：P2口提供高8位地址，具有输出锁存功能；P0口提供低8位地址，但数据总线和地址总线是复用的，通过地址锁存器实现地址的稳定传输。 2. **数据总线**：P0口是一个双向的8位通道，用于数据的输入和输出。 3. **控制总线**：包括读写信号、ALE（地址锁存允许）、PSEN（程序存储器选通信号）等，用于控制数据传输和存储器访问。 在系统扩展时，8051的P0口需要复用作地址总线和数据总线，它会在每个CPU周期的前半部分输出低8位地址，然后由地址锁存器锁存，后半部分则用于数据的交换。P2口则专门提供高8位地址，两者结合形成16位的地址总线，可以访问64KB的地址空间。 **程序存储器扩展**：对于8031这样的单片机，需要外接EPROM或其他类型的程序存储器，通常还需要一个地址锁存器来稳定地址信号。PSEN信号用于选中程序存储器。 **数据存储器扩展**：8051的内部RAM只有128B，如果需要更多RAM，可以通过扩展数据存储器来实现。这通常涉及到额外的数据存储器芯片，如静态RAM（SRAM），并使用控制总线的信号进行读写操作。 **系统总线扩展**：为了适应更复杂的系统需求，需要扩展I/O口、串行通信、定时器/计数器等功能，这通常涉及连接额外的接口芯片，如串行接口芯片（如UART）、定时器芯片等。P0、P1、P2、P3口都可以作为I/O口使用，根据需要进行配置。 总结起来，51单片机的外部存储器扩展是通过巧妙利用其三总线结构，配合地址锁存器和额外的存储器芯片，以及适当的控制信号来实现的。这种扩展能力使得51单片机能适应各种复杂的应用场景，满足不同层次的控制系统设计需求。