MCS-51单片机系统扩展详解：存储器与I/O口

"此资源是关于2022年单片机系统扩展的讲解，主要涉及MCS-51系列单片机的外部扩展性能，包括程序存储器、数据存储器和I/O口的扩展方法，以及地址译码和片选技术。" 在深入探讨单片机系统扩展之前，首先理解单片机的基本结构至关重要。MCS-51系列单片机，如8051、8751和89C51，具备片外三总线结构，即地址总线(AB)、数据总线(DB)和控制总线(CB)，使得它们能够与外部设备进行通信和数据交换。地址总线有16位，提供最大64KB的寻址空间；数据总线为8位，用于传输数据；控制总线包含多个关键信号，如RD、WR、ALE、PSEN和EA，它们在扩展过程中起着决定性作用。 1. 地址总线：由P0口提供低8位地址，P2口提供高8位地址，共同组成16位地址总线，使得单片机能够访问到更大的存储空间。 2. 数据总线：8位宽的数据总线DB由P0口负责，用于传输数据到外部设备或接收外部设备的数据。 3. 控制总线： - RD (Read) 和 WR (Write) 信号：控制对外部数据存储器的读写操作。 - PSEN (Program Store Enable)：用于片外程序存储器的读取控制。 - ALE (Address Latch Enable)：在P0口输出地址时，通过下降沿锁存低8位地址。 - EA (External Access Enable)：当EA保持低电平时，单片机会仅访问片外程序存储器，这对于扩展程序存储器是必要的。 系统扩展主要是针对单片机的存储器和I/O口的需求。例如： - 程序存储器(ROM)扩展：使用PSEN信号，当需要从外部EPROM读取程序时，PSEN变为低电平。通常，EA引脚需接地，确保只访问片外存储器。 - 数据存储器(RAM)扩展：通过RD和WR信号来实现读写操作，配合ALE和P0口的地址线进行地址定位。 - I/O口扩展：单片机的P0、P1、P2、P3口可能不足以满足所有输入/输出需求，这时需要额外的I/O接口芯片，如74系列的逻辑门电路或专用的I/O扩展芯片如8255。 - 地址译码和片选技术：为了区分多个外部设备，需要进行地址译码。通常会使用地址译码器，如74LS138或74HC138，根据地址总线的不同组合选择激活特定的设备。 - 总线驱动能力：MCS-51单片机的总线驱动能力限制了它可以直接驱动的负载数量，如果扩展的设备过多，可能需要额外的总线驱动器增强总线驱动能力。 - 其他特殊功能扩展：如定时/计数器、中断系统等，可以使用额外的定时器/计数器芯片或者中断控制器来增加系统的功能。 学习单片机系统扩展不仅要求熟悉三总线结构，还需要掌握如何利用这些总线来连接和控制外部器件，以及如何通过地址译码和片选技术来实现多设备的独立操作。了解这些内容，能够帮助设计更复杂的工业控制系统，满足各种接口需求。