51單片機集成度高，控制、處理能力強，工作可靠穩定，已廣泛應用于生產過程的自動檢測、工業實時控制、機器人、通信、導航、醫療衛生和智能儀器儀表等領域。在這些應用中，特別是在工程信號的自動測試、分析中，常常需要記錄、存儲大量的數據，某些數據還需長期或永久保存。目前，單片機系統保存、記錄數據的工具是隨機存取存儲器（RAM）。眾所周知，RAM不能長久保存數據，51系列單片機系統的數據存儲器最大只有64 KB，因此這些方法滿足不了某些實際系統的要求。當前磁記錄技術已非常成熟，硬盤記錄、存儲系統已成為計算機系統中的主流設備。它的存儲容量大，存取速度高，可以永久性地保存數據，而價格卻越來越低。將其應用于單片機系統，可使組成的系統性能大為提高。

IBM - PC計算機支持硬盤系統，主機與硬盤之間的接口技術已經標準化，已得到廣泛的應用。用IBM - PC機的硬盤系統作為51系列單片機系統的數據存儲設備，接口電路結構簡單，無需專門設計硬盤的驅動電路，因而構成的應用系統性能價格比非常高。

一、接口電路的設計

IBM - PC機硬盤驅動器適配器簡稱硬盤控制器。它是一個智能部件，可接一個或兩個硬盤，通過系統板上62腳I/O通道插槽與PC機相連。這62腳信號線在此只用了40腳，其中AO～A19為20位地址線；DO～D7是8位數據線；MEMR用于讀硬盤的基本I/O程序；IOR和IOW分別為主機讀、寫硬盤控制器的控制信號；IRQ5、DRQ3分別為硬盤控制器的中斷請求和DMA請求信號；DACK3為主機響應DMA時送給控制器的信號；另外還有一個復位硬盤控制器的RESET信號，一個DMA數據傳送時禁止I/O操作的AEN信號和6根電源、地線。主機從硬盤讀取數據或向硬盤寫入數據均是通過向硬盤控制器提供的6個可訪問的寄存器寫入命令和控制字來實現的。因此，設計單片機與硬盤控制器的接口電路時，只要考慮以上信號的產生、接收，單片機數據存儲器的擴展，DMA控制器的連接等問題即可。在PC機中，硬盤控制器的6個可訪問的寄存器占用主機的I/O端口地址320—323H，信號的發送、接收均是通過這幾個口地址尋址的。20根地址線實際只用了10根，51系列單片機有16根地址線，能滿足地址譯碼的要求。51系列單片機不直接支持DMA數據傳送方式，而硬盤控制器和數據存儲器之間的數據必須采用DMA方式。在PC機中，主機對硬盤控制器的讀／寫操作是通過對I/0端口的讀／寫來實現的，而單片機系統沒有I/O讀／寫指令，可采用存儲器映射方式，將硬盤控制器的4個地址映射到外部數據存儲器，這樣控制器的IOR和IOW分別與單片機的WR和RD相連即可。硬盤控制器的中斷請求信號IRQ5只用于硬盤操作結束信號，因此，此信號作為單片機的INT1。其他信號線的連接方式不贅述，本接口電路如圖1- 91所示。