1.6 單片機(jī)I/O擴(kuò)展

1．最小應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成

用單片機(jī)組成應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，使單片機(jī)能夠正常工作而必須輔以的最少外圍電路一起構(gòu)成單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)。最小應(yīng)用系統(tǒng)一般包括單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源電路、存儲(chǔ)器等。

任何一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)都是以最小應(yīng)用系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過(guò)擴(kuò)展外部功能模塊的方法實(shí)現(xiàn)的，所以要學(xué)好單片機(jī)還必須掌握單片機(jī)的外部擴(kuò)展性。

2．MCS-51單片機(jī)的外部擴(kuò)展特性

當(dāng)單片機(jī)最小系統(tǒng)不能滿足系統(tǒng)功能要求時(shí)，就需要進(jìn)行擴(kuò)展。單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展采用三總線結(jié)構(gòu)，即由地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線組成。三總線的結(jié)構(gòu)如圖1-17所示。

（1）地址總線AB（Address Bus）地址總線寬度為16位，最大尋址范圍為64KB。

地址總線由P0口提供地址低8位A₀～A₇，P2口提供地址高8位A₈～A₁₅。由于P0口是數(shù)據(jù)/地址復(fù)用線，只能分時(shí)作地址線使用，故P0口輸出的地址低8位只能在地址有效時(shí)，由ALE的下降沿鎖存到地址鎖存器中保持。P2口具有輸出鎖存功能，故不需外加鎖存器便可保持地址高8位。P0口和P2口作系統(tǒng)擴(kuò)展的地址線后，便不能再作一般的I/O口使用。

（2）數(shù)據(jù)總線DB（Data Bus）數(shù)據(jù)總線由P0口提供，其寬度為8位，該口為三態(tài)雙向口，是應(yīng)用系統(tǒng)中使用最為頻繁的通道。單片機(jī)與外部交換的數(shù)據(jù)、指令、信息，幾乎全部由P0口傳送。

通常系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線上往往連有很多芯片，而在某一時(shí)刻，數(shù)據(jù)總線上只能有一個(gè)有效的數(shù)據(jù)，則由地址控制各個(gè)芯片的片選線來(lái)選擇哪個(gè)芯片的數(shù)據(jù)有效。

（3）控制總線CB（Control Bus）系統(tǒng)擴(kuò)展的控制線有、、、ALE、。系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)作為數(shù)據(jù)/地址復(fù)用總線的P0口本身無(wú)鎖存功能，作為地址輸出時(shí)必須外接鎖存器，常用地址鎖存器有73系列的373和273；邏輯圖和功能如圖1-18所示。而且P0口只可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門(mén)電路，P1、P2、P3口只能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門(mén)電路。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)模較大，超過(guò)其負(fù)載能力時(shí)，系統(tǒng)便不能穩(wěn)定可靠地工作。在這種情況下，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加總線驅(qū)動(dòng)器，以增強(qiáng)系統(tǒng)總線的驅(qū)動(dòng)能力。常被用戶選擇的有單向總線驅(qū)動(dòng)器74LS244、雙向驅(qū)動(dòng)器74LS245等芯片。