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1、第8章 MCS-51单片机扩展存储器扩展技术,81 MCS-51单片机扩展系统的基本电路 811 MCS-51单片机扩展的必要性 812 单片机扩展系统的总线配置 813 地址锁存器 814 MMCS-51单片机扩展接口的编址方法 82 程序存储器的扩展 821 紫外光擦除可编程的EPROM程序存储器的扩展 822 电擦除可编程的E2PROM程序存储器的扩展 823 Flash存储芯片介绍 83 数据存储器的扩展 831 常用的SRAM芯片 832单片机与静态数据存储器的接口 84 单片机与外部数据存储器(或IO芯片)数据交换 85 超过64KB的外部数据存储空间的扩展 86 扩展存储器(IO
2、口)接口电路综合应用实例,本章定位 知识提高,第8章 MCS-51单片机扩展存储器扩展技术8.1 MCS-51单片机扩展系统的基本电路8.1.1 必要性片内的资源如不满足需要，需外扩存储器和I/O功能部件：系统扩展问题，内容主要有：(1)外部存储器的扩展（外部存储器又分为外部程序存储器和外部数据存储器）(2)I/O接口部件的扩展。本章介绍MCS 51单片机如何扩展外部存储器，I/O接口部件的扩展第9章有介绍。,系统扩展结构如下图:,MCS-51单片机外部存储器结构:哈佛结构。MCS-51数据存储器和程序存储器的最大扩展空间各为64KB。系统扩展首先要构造系统总线。8.1.2 系统总线配置系统总
3、线按其功能通常把系统总线分为三组：1.地址总线（Adress Bus,简写AB）2.数据总线(Data Bus，简写DB)3.控制总线（Control Bus，简写CB）构造系统总线,系统扩展的首要问题:构造系统总线，然后再往系统总线上“挂”存储器芯片或I/O接口芯片，“挂”存储器芯片就是存储器扩展，“挂”I/O接口芯片就是I/O扩展。MCS-51由于受引脚数目的限制，数据线和低8位地址线复用。为了将它们分离出来，需要外加地址锁存器，从而构成与一般CPU相类似的片外三总线，见8.1.3节。,8.1.3 地址锁存器常用的地址锁存器芯片有:74LS373、8282、74LS573等。1.锁存器74
4、LS373带有三态门的8D锁存器,其引脚其内部结构如下图。,引脚说明如下:D7D0:8位数据输入线。Q7Q0:8位数据输出线。G:数据输入锁存选通信号,OE*:数据输出允许信号2.锁存器8282功能及内部结构与74LS373完全一样，只是其引脚的排列与74LS373不同，8282的引脚如下图。,地址锁存器常采用74LS373，采用74LS373的地址总线的扩展电路如下图。,+,8.1.4 单片机扩展接口的编址方法 1.以P0口作为低8位地址/数据总线。2以P2口的口线作高位地址线。3.控制信号线。*使用ALE信号作为低8位地址的锁存控制信号。*以PSEN*信号作为扩展EPROM存储器的读选通信
5、号。*以EA*信号作为内外程序存储器的选择控制信号。*由RD*和WR*信号作为扩展数据存储器和I/O口的 读选通、写选通信号。尽管MCS-51有4个并行I/O口，共32条口线，但由于系统扩展需要，真正作为数据I/O使用的，就剩下P1口和P3口的部分口线。简言之：A）EPROM单独，RAM和I/O统一。（讲述）B)E2PROM,RAM和I/O统一。（简单）,8.2 程序存储器EPROM的扩展 采用只读存储器，非易失性。（1）掩膜ROM在制造过程中编程。成本较高，因此只适合于大批量生产。（2）可编程ROM（PROM）用独立的编程器写入。但PROM只能写入一次，且不能再修改。（3）EPROM电信号编
6、程，紫外线擦除的只读存储器芯片。（4）E2PROM（EEPROM）电信号编程，电信号擦除的ROM芯片。读写操作与RAM几乎没有什么差别，只是写入的速度慢一些。但断电后能够保存信息。（5）Flash ROM又称闪烁存储器，简称闪存。大有取代E2PROM的趋势。,8.2.1 EPROM程序存储器的扩展1.常用EPROM芯片介绍典型芯片是27系列产品，例如，2764（8KB8）、27128（16KB8）、27256（32KB8）、27512（64KB8）。“27”后面的数字关系其位存储容量。扩展程序存储器时，应尽量用大容量的芯片。,常用的EPROM芯片 图见8-4（P115）（PPT下页），参数见表
7、8-3。引脚功能如下：A0A15：地址线引脚。数目取决于存储容量，用来进行单元选择。D7D0：数据线引脚CE*：片选输入端OE*：输出允许控制端PGM*：编程时，加编程脉冲的输入端Vpp：编程时，编程电压（+12V或+25V）输入端Vcc：+5V，芯片的工作电压。GND：数字地。NC：无用端,EPROM芯片的工作方式（1）读出方式 片选控制线为低,同时输出允许控制线为低，Vpp为+5V，指定地址单元的内容从D7D0上读出。（2）未选中方式 片选控制线为高电平。（3）编程方式 Vpp端加上规定高压,CE*和OE*端加合适电平(不同的芯片要求不同)，就能将数据线上的数据写入到指定的地址单元。（4）
8、编程校验方式（5）编程禁止方式 输出呈高阻状态，不写入程序。,2 单片EPROM扩展电路使用单片EPROM的扩展电路时，2716、2732 EPROM价格贵，容量小，且难以买到。仅介绍2764、27128、27256、27512芯片的接口电路。例8-1 8-5图为外扩16K字节的EPROM 27128的接口电路图。8-6图为外扩16K字节的EPROM 27256的接口电路图。8-7图为外扩16K字节的EPROM 27512的接口电路图。,8-5图为外扩16K字节的EPROM 27128的接口电路图,图8-6 MCS-51外扩单片32K字节的EPROM 27256的接口。,程序存储器所占的地址空
9、间。,3 多片EPROM的扩展电路常用的存储器地址分配的方法有两种：线性选择法（简称线选法）和地址译码法（简称译码法）。1）线选法 直接利用系统的高位地址线作为存储器芯片（或I/O接口芯片）的片选信号。优点：电路简单，不需要地址译码器硬件，体积小，成本低。缺点：可寻址的器件数目受到限制，地址空间不连 续，地址不唯一。例8-2 某一系统，需要外扩8KB的EPROM（3片6264），这些芯片与MCS-51单片机地址分配有关的地址线连线如图8-8。,放8-8,放地址p121,当要选中某个芯片时，单片机P2口对应的片选信号引脚应为低电平，其它引脚一定要为高电平。,线选法特点：简单明了，不需另外增加硬件
10、电路。只适于外扩芯片不多，规模不大的单片机系统。2）译码法 最常用的译码器芯片：74LS138（3-8译码器）74LS139（双2-4译码器）。可根据设计任务的要求，产生片选信号。全译码：全部高位地址线都参加译码；部分译码：仅部分高位地址线参加译码。(1)74LS138（38译码器）引脚如图8-9，译码功能如表8-5（P121）所示。当译码器的输入为某一个固定编码时，其输出只有某一个固定的引脚输出为低电平，其余的为高电平。,图8-9 74LS138引脚,74LS138译码器真值表,(2)74LS139（双2-4译码器）引脚如下图。真值表如表8-6（P122）所示。下面以74LS138为例,介绍
11、如何进行地址分配。例8-3 要扩2片8KB的RAM 6264，图8-11。4片27128，图8-12。,图8-11,3）部分译码法 可把空间划分的更细。例8-4 如果用74LS138把64K空间全部划分为每块4KB，如何划分呢？见下图8-13。,还可放两级译码,8.3 数据存储器的扩展DRAM SRAM8.3.1 常用的静态RAM（SRAM）芯片典型型号有:6116、6264、62128、62256。+5V电源供电，双列直插封装，引脚如图8-18。各引脚功能如下:A0A14：地址输入线。D0D7：双向三态数据线。CE*：片选信号输入。对于6264芯片，当26脚(CS)为 高电平时,且CE*为低
12、电平时才选中该片。OE*：读选通信号输入线。WE*：写允许信号输入线。Vcc：工作电源+5V GND：地有读出、写入、维持三种工作方式，这些工作方式的操作控制如表8-9(P132)。,8.5.2 典型的外扩数据存储器的接口电路例8-8 单片62256与8031的接口电路如图8-19所示。地址范围为0000H7FFFH。,例8-9 图8-20给出了用线选法扩展8031外部数据存储器的电路。,地址线为A0A12，故8031剩余地址线为三根。用线选法可扩展3片6264。3片6264对应的存储器空间如下表。例8-10 译码选通法扩展,如下页图8-21所示。,各片62128地址分配见表8-11。表8-9
13、 各片62128地址分配 P2.6 P2.7 译码输出 选中芯片 地址范围 存储容量 0 0 YO*IC1 0000H-3FFFH 16K 0 1 Y1*IC2 4000H-7FFFH 16K 1 0 Y2*IC3 8000H-BFFFH 16K 1 1 Y3*IC4 C000H-FFFFH 16K,8.4 单片机与外部数据存储器(或I/O芯片)数据交换,完成外部数据存储器(或I/0芯片)的接口电路,给出存储单元地址后,单片机可通过下列指令完成数据交换。,8.5 超过64kB的外部数据存储空间的扩展 自学了解,8.6 扩展存储器(I/O口)接口电路综合应用实例,例8-13 线选法应用实例。没某一单片机应用系统,需外扩4B的EPR0M(一片2732),4KB的RAM(两片6116),还需外扩两片8255并行接口芯片。这些芯片与MCS51单片机的连接电路如图8-24所示。,
