【单片机的系统扩展】是指在单片机的基础配置无法满足特定应用需求时,通过在单片机外部增加相应的硬件资源,如ROM、RAM、I/O口、定时/计数器等,来扩展其功能和容量的过程。这一概念主要针对的是51系列单片机,例如8051、8031、89C51和89C2051等。
在设计单片机应用系统时,经常会出现内存不足或输入/输出接口不够用的情况。为了解决这些问题,我们需要进行系统扩展。对于ROM的扩展,当单片机内部的程序存储空间不足以存放全部程序时,可以通过外部扩展EPROM或Flash等存储器。例如,8031单片机内部无ROM,因此在构建最小应用系统时,必须在外部扩展ROM。扩展时,低8位地址由P0口经过地址锁存器提供,高8位地址由P2口直接提供,同时P2口的剩余部分用于片选信号,通过译码器进行选择。
RAM的扩展同样重要,尤其是当处理的数据量较大时。8051系列单片机虽然内部包含一定量的RAM,但在某些应用中可能不够用,这时可以扩展外部RAM,如6264等,以增加数据存储能力。扩展时,地址线和数据线的分配与ROM扩展类似,但要注意避免与ROM地址空间冲突。
I/O扩展是为了增加单片机与外部设备交互的能力。51系列单片机的四个并行I/O口(P0、P1、P2、P3)可以进行扩展,通过地址线和控制线实现对多个I/O设备的控制。在扩展I/O时,通常会使用74系列或其他逻辑门电路来实现地址译码和控制信号的生成。
此外,定时/计数器扩展允许单片机执行更复杂的定时任务或计数任务,中断扩展则可以增强单片机对突发事件的响应能力。中断扩展通常涉及到外部中断源的连接和中断服务程序的设计。
51系列单片机的系统扩展是一种常见的实践,通过合理地利用和扩展单片机的资源,可以构建出满足各种复杂需求的应用系统。在进行扩展时,需要考虑地址空间的分配、数据线和控制线的使用以及电源和控制信号的管理,确保系统稳定可靠地运行。通过这种方式,我们可以使单片机在智能仪器、仪表、小型检测和控制系统等各个领域发挥更大的作用。