單片機系統擴展

在由單片機構成的實際測控系統中，最小套用系統往往不能滿足要求，因此在系統設計時首先要解決系統擴展問題。

概述

在由單片機構成的實際測控系統中，最小套用系統往往不能滿足要求，因此在系統設計時首先要解決系統擴展問題。

主要擴展

單片機的系統擴展主要有程式存儲器（ROM）擴展，數據存儲器（RAM）擴展以及I/O口的擴展。

外擴的程式存儲器與單片機內部的程式存儲器統一編址，採用相同的指令，常用晶片有EPROM和EEPROM，擴展時P0口分時地作為數據線和低位地址線，需要鎖存器晶片，控制線主要有ALE、。

擴展的數據存儲器RAM和單片機內部RAM在邏輯上是分開的，二者分別編址，使用不同的數據傳送指令。常用的晶片有SRAM和DRAM以及鎖存器晶片，控制線主要採用ALE、、。

常用的可程式I/O晶片有8255和8155。用8255擴展並行I/O口時需要鎖存器，8155則不用。對擴展I/O口的定址採用與外部RAM相同的指令，因此在設計電路時要注意合理分配地址。8255和8155的工作方式是通過對命令控制字的編程來實現的，在使用時首先要有初始化程式。

MCS-51單片機有很強的擴展功能，外圍擴展電路、擴展晶片和擴展方法都非常典型、規範。

發展

單片機的最小套用系統 (1) 8051/8751最小套用系統，由於最小套用系統 集成度的限制， 集成度的限制，這種最小套用系統只能用作一 些小型的控制單元。其套用特點是： 些小型的控制單元。其套用特點是： 口線均可供用戶使用。 （1）全部 口線均可供用戶使用。 全部I/O口線均可供用戶使用 （ 2） 內部存儲器容量有限 （ 只有 ） 內部存儲器容量有限（ 只有4KB地址空 地址空 間）。 （3）套用系統開發具有特殊性。 套用系統開發具有特殊性。
(2) 8031是片內無程式存儲器的單片機晶片，因 是片內無程式存儲器的單片機晶片， 是片內無程式存儲器的單片機晶片 其最小套用系統應在片外擴展EPROM。 此，其最小套用系統應在片外擴展 。 圖為用8031外接程式存儲器構成的最小系統。 外接程式存儲器構成的最小系統。

兩種類型

並行擴展的兩種類型： （1）並行匯流排擴展採用三匯流排方式： 採用三匯流排方式： DB -AB -CB -（2）並行 口擴展並行I/O口擴展 數據與互動信息均由I/O口來完成 數據與互動信息均由口來完成
1．MCS-51單片機的片外匯流排結構 ． 單片機的片外匯流排結構 MCS-51系列單片機片外引腳可以構成如圖所 系列單片機片外引腳可以構成如圖所 示的三匯流排結構： 示的三匯流排結構： 地址匯流排、 地址匯流排（AB） 數據匯流排、數據匯流排（DB） 控制匯流排、控制匯流排（CB） 所有外部晶片都通過這三組匯流排進行擴展。 所有外部晶片都通過這三組匯流排進行擴展。

2. MCS-51單片機並行 口的擴展 單片機並行I/O口的擴展 單片機並行 問題的提出： 問題的提出：
當不擴展外部存儲器時，有P0 ~ P3四個連線埠可 四個連線埠可 以作為I/O口用 當擴展外部存儲器時，由於P0與 口用； 以作為 口用；當擴展外部存儲器時，由於 與 P2口被匯流排占用，只有 與 P3連線埠可以作為 口被匯流排占用， 連線埠可以作為I/O 口被匯流排占用 只有P1 連線埠可以作為 口用。無論哪種情況， 口用。無論哪種情況，這幾個連線埠都難以滿足大部 分套用系統的要求。因此並行I/O的擴展是一項常分套用系統的要求。因此並行的擴展是一項常 見的技術問題。

擴展方法

由於51單片機系統的外部數據存儲器與是統一 ，由於單片機系統的外部數據存儲器與I/O是統一 單片機系統的外部數據存儲器與 編址的，訪問外部數據存儲器的指令與訪問I/O口的 編址的，訪問外部數據存儲器的指令與訪問 口的 指令是一樣的，因此可以將外部64K數據存儲空間的 指令是一樣的，因此可以將外部 數據存儲空間的 一部分地址作為擴展I/O口的地址空間 口的地址空間。 一部分地址作為擴展 口的地址空間。 需要注意的是： 需要注意的是：儘管片外程式存儲器與片外數據 存儲器的地址可以重疊（ 存儲器的地址可以重疊（因為分屬不同的邏輯空間與 物理空間），但片外數據存儲器地址與擴展I/O口地 ），但片外數據存儲器地址與擴展 物理空間），但片外數據存儲器地址與擴展 口地 址是互相排斥的， 址是互相排斥的，即某一地址分配給了外部數據存儲 就不能再分配給擴展I/O口 ，反之亦然！