单片机系统扩展：总线、存储器与接口扩展技术

"本资料主要介绍了单片机应用系统扩展技术，包括总线扩展、地址分配、外部程序存储器扩展、外部数据存储器扩展、并行I/O口扩展以及A/D和D/A转换接口的扩展。" 在单片机应用系统设计中，扩展技术是至关重要的，它使得单片机能够处理更复杂的任务和更大的数据量。以下是对各知识点的详细解释： 1. **总线扩展及地址分配** - **总线扩展**：单片机通常具有有限的内部资源，如I/O口、地址线和数据线。通过总线扩展，可以连接更多的外部设备，如存储器和接口芯片。例如，图10.1.1展示了AT89S52单片机的三总线结构：地址总线（A0~A15）、数据总线（D0~D7）和控制总线（包含WR、RD、ALE等信号）。地址总线用于指定存取的位置，数据总线传输数据，而控制总线则包含读写信号和其他控制信号。 - **地址分配**：在扩展系统中，需要对各个外设进行地址分配，以确保它们能被正确寻址。常见的方法有两种：线选择法和地址译码选通法。线选法是通过单独的片选线（如CS）直接连接到每个外设，而地址译码选通法则根据地址线的组合来选择外设。 2. **外部程序存储器扩展** - 在单片机内部的程序存储空间不足时，可以扩展外部EPROM或Flash存储器。通过PSEN（Program Store Enable）信号，单片机可以从外部存储器读取指令。 3. **外部数据存储器的扩展** - 数据存储器扩展通常涉及SRAM或DRAM，用于增加数据存储容量。地址线和数据线的扩展配合使用，通过地址锁存器（如74LS373）来稳定地址信号，以便外设可以正确接收。 4. **并行I/O口的扩展** - 单片机内置的I/O口可能不足以满足所有接口需求。可以使用如8255这样的并行接口芯片来扩展I/O口，提供额外的数据输入输出通道。 5. **A/D和D/A转换接口的扩展** - A/D转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号，D/A转换器（DAC）则执行相反操作。在单片机系统中，这些接口用于与模拟电路交互，如传感器和驱动器。通过扩展A/D和D/A转换接口，可以增强单片机处理模拟信号的能力。 在实际应用中，线选法和地址译码选通法的选择取决于系统的具体需求和外设的数量。线选法简单但占用较多I/O口，而地址译码法节省I/O口但需要额外的译码电路。例如，图10.1.4展示了一个使用线选法的例子，其中不同外设通过不同的片选线（CS）连接，地址线的不同组合对应不同的存储器或I/O设备。 单片机应用系统扩展技术是单片机系统设计中的关键部分，通过有效的扩展，可以实现更复杂的功能和更高的系统性能。