单片机系统扩展

用于系统扩展的系统

‌单片机系统扩展‌是指当单片机的内部功能无法满足应用系统的需求时，通过在片外连接相应的外围芯片来扩展单片机的功能。这包括程序存储器、数据存储器和I/O口的扩展。

主要扩展

单片机的系统扩展主要有程序存储器（ROM）扩展，数据存储器（RAM）扩展以及I/O口的扩展。

外扩的程序存储器与单片机内部的程序存储器统一编址，采用相同的指令，常用芯片有EPROM和EEPROM，扩展时P0口分时地作为数据线和低位地址线，需要锁存器芯片，控制线主要有ALE。

扩展的数据存储器RAM和单片机内部RAM在逻辑上是分开的，二者分别编址，使用不同的数据传送指令。常用的芯片有SRAM和DRAM以及锁存器芯片，控制线主要采用ALE。

常用的可编程I/O芯片有8255和8155。用8255扩展并行I/O口时需要锁存器，8155则不用。对扩展I/O口的寻址采用与外部RAM相同的指令，因此在设计电路时要注意合理分配地址。

8255和8155的工作方式是通过对命令控制字的编程来实现的，在使用时首先要有初始化程序。

MCS-51单片机有很强的扩展功能，外围扩展电路、扩展芯片和扩展方法都非常典型、规范。

发展

单片机的最小应用系统

1.8051/8751最小应用系统，由于最小应用系统集成度的限制，集成度的限制，这种最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。

小型的控制单元。

口线均可供用户使用。

（1）全部口线均可供用户使用。全部I/O口线均可供用户使用。

（2）内部存储器容量有限（只有）内部存储器容量有限（只有4KB地址空地址空间）。

（3）应用系统开发具有特殊性。应用系统开发具有特殊性。

2.8031是片内无程序存储器的单片机芯片，因是片内无程序存储器的单片机芯片，是片内无程序存储器的单片机芯片其最小应用系统应在片外扩展EPROM。此其最小应用系统应在片外扩展。

并行扩展

（1）并行总线扩展采用三总线方式：采用三总线方式： DB -AB -CB -

（2）并行口扩展并行I/O口扩展数据与交互信息均由I/O口来完成数据与交互信息均由口来完成

1.MCS-51单片机的片外总线结构．单片机的片外总线结构 MCS-51系列单片机片外引脚可以构成系列单片机片外引脚可以构成三总线结构：示的三总线结构：地址总线、地址总线（AB）数据总线、数据总线（DB）控制总线、控制总线（CB）所有外部芯片都通过这三组总线进行扩展。所有外部芯片都通过这三组总线进行扩展。

2.MCS-51单片机并行口的扩展单片机并行、I/O口的扩展单片机并行问题的提出：

当不扩展外部存储器时，有P0 ~ P3四个端口可四个端口可以作为I/O口用当扩展外部存储器时，由于P0与口用；以作为口用；当扩展外部存储器时，由于与 P2口被总线占用，只有与 P3端口可以作为口被总线占用，端口可以作为I/O 口被总线占用只有P1 端口可以作为口用。无论哪种情况，口用。无论哪种情况，这几个端口都难以满足大部分应用系统的要求。因此并行I/O的扩展是一项常分应用系统的要求。因此并行的扩展是一项常见的技术问题。

扩展方法

由于51单片机系统的外部数据存储器与是统一，由于单片机系统的外部数据存储器与I/O是统一单片机系统的外部数据存储器与编址的，访问外部数据存储器的指令与访问I/O口的编址的，访问外部数据存储器的指令与访问口的指令是一样的，因此可以将外部64K数据存储空间的指令是一样的，因此可以将外部数据存储空间的一部分地址作为扩展I/O口的地址空间口的地址空间。一部分地址作为扩展口的地址空间。

注意事项

尽管片外程序存储器与片外数据存储器的地址可以重叠（存储器的地址可以重叠（因为分属不同的逻辑空间与物理空间），但片外数据存储器地址与扩展I/O口地），但片外数据存储器地址与扩展物理空间，但片外数据存储器地址与扩展口地址是互相排斥的，址是互相排斥的，即某一地址分配给了外部数据存储就不能再分配给扩展I/O口，反之亦然！

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