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文檔簡介
1、【作業(yè)1:畫出擴展一片27256(32K)的電路連接圖】【作業(yè)2:寫出上圖中的IC1IC4的地址范圍】【作業(yè)3:畫出擴展2片27256的電路連接圖,并寫出2個芯片的地址范圍】【作業(yè)4:自己選中一個例題進行改編,用74LS139譯碼器的輸出進行片選】【注:74LS28為2輸入或非門】【已通過74LS273】【XBYTE0xfdff=num; /P21=0,/WR=0,àCLK為0,然后/WR=1,CLK1,產(chǎn)生正跳變,這樣和真值表的內(nèi)容一致】【MOVX指令的寫端口時序【#include <reg51.h>#include <absacc.h>#define x2
2、73_add XBYTE0xfdffvoid delay(unsigned int count) unsigned char i; while(count-) for(i=0;i<120;i+);void main() unsigned int num=1; while(1) x273_add=num; /XBYTE0xfdff= num; delay(500); num=num*2; /num=num<<1; if(num=256) num=1; 【例題】【MOVX指令的讀端口時序】【已通過74LS244】#include <reg51.h>#include &
3、lt;absacc.h>void main() unsigned char num; while(1) num=XBYTE0xfeff; /P20=0,/RD=0,-> /OE=0 P1=num; /從P1口輸出開關狀態(tài) 11.5 存儲器擴展11.5.1 存儲器擴展概述一、80C51單片機的存儲器擴展80C51單片機地址總線寬度為16位(P0口為低8位,P2口為高8位),片外可擴展的存儲器最大容量為64KB,地址為0000HFFFFH。因為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器是通過不同的控制信號和指令進行訪問【程序存儲器用單片機的引腳,數(shù)據(jù)存儲器用和引腳】,允許兩者的地址空間重疊(或相同)。所以
4、片外可擴展的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器分別都為64KB?!绢愃朴诖械腟BUF,地址都為99H,一個只能輸出,一個只能輸入;例如用74LS244和74LS273的例題,對輸入和輸出,也是用的相同地址】二、存儲器擴展的一般方法不論何種存儲器芯片,其引腳都是用三總線結構(AB、DB、CB)和單片機連接都是三總線對接。存儲器編址分兩個層次:(1)存儲芯片的選擇(用高位地址線進行片選線選或譯碼輸出);(2)芯片內(nèi)部存儲單元的選擇(用低位地址線)。如下圖,如果存儲器芯片容量為2KB,則需要地址線為11根,芯片的引腳可以與地址總線的低11位A0A10相連,用于選擇芯片內(nèi)的具體字節(jié)單元。如果用地址總線的A14、
5、A13、A12、A11四根地址線參加譯碼來選擇芯片【例如用74LS154,416】,如果選定這四根地址總線的狀態(tài)為0010時選中該芯片。由于地址總線A15不參加譯碼,所以當?shù)刂房偩€A15為0、1兩種狀態(tài)都可以選中該存儲器芯片。當A15=0時,芯片占用的地址是:00010000000000000001011111111111,即1000H17FFH?!?001 0000 0000 00000001 0111 1111 1111】當A15=1時,芯片占用的地址是:10010000000000001001011111111111,即9000H97FFH。【1001 0000 0000 0000100
6、1 0111 1111 1111】11.5.2 程序存儲器的擴展單片機系統(tǒng)在關掉電源后,程序存儲器仍能保存其中的內(nèi)容(程序、常數(shù)、表格數(shù)據(jù)),單片機運行時,程序存儲器中的信息只能讀出,要用特殊方式寫入(固化信息),斷電后可保持信息不丟失。向程序存儲器中“寫入”信息稱為程序存儲器編程。根據(jù)編程方式不同,分為以下幾種。(1)ROM。(Read Only Memory)在制造過程中編程,是以掩模工藝實現(xiàn)的,因此稱為掩模ROM。由生產(chǎn)芯片的廠家固化信息。在最后一道工序用掩膜工藝寫入信息,用戶只能讀。這種芯片存儲結構簡單,集成度高,但由于掩模工藝成本較高,因此只適合于大批量生產(chǎn)?!居嬎銠C中的BIOS芯片
7、采用】(2)可編程ROM(PROM)。芯片出廠時沒有任何程序信息,用戶可進行一次編程。存儲單元電路由熔絲相連,當加入寫脈沖,某些存儲單元熔絲熔斷,信息永久寫入,不能再次改寫。(3)EPROM。使用專用的編程器將調(diào)試完畢的程序寫入。如果要改寫其中的程序,必須用紫外線照射芯片外殼的中間位置的圓形窗口【大約需要幾分鐘時間】,清除掉其中的程序后(二進制代碼),可再次寫入。程序寫入后,要在圓形窗口上貼上擋光貼片,以防紫外線照射?!踞t(yī)院的紫外線燈,太陽下照射】(4)E2PROM(EEPROM)。既可全片擦除也可字節(jié)擦除,可在線擦除信息,又能失電保存信息,具備RAM、ROM的優(yōu)點,但寫入時間較長。對E2PR
8、OM的讀寫操作與RAM存儲器幾乎沒有什么差別,只是寫入的速度慢一些,但斷電后仍能保存信息,對數(shù)據(jù)的保存期為10年。(5)Flash ROM。 又稱閃速存儲器(簡稱閃存),是在EPROM、E2PROM的基礎上發(fā)展起來的一種電擦除型只讀存儲器。特點是可快速在線修改其存儲單元中的數(shù)據(jù),改寫次數(shù)可達1萬次,其讀寫速度很快,存取時間可達70ns,而成本比E2PROM低得多,大有取代E2PROM的趨勢?!救绻臻g沒有利用完,可以用不同的單元進行改寫,這樣可延長芯片的壽命】目前許多公司生產(chǎn)的8051內(nèi)核的單片機,在芯片內(nèi)部大多集成了數(shù)量不等的Flash ROM。例如,美國ATMEL公司產(chǎn)品AT89C5x/A
9、T89S5x,片內(nèi)有不同容量的Flash ROM。在片內(nèi)的Flash ROM滿足要求下,擴展外部程序存儲器可省去。11.5.3 常用的EPROM芯片使用較多的是并行EPROM,EPROM的典型芯片是27系列產(chǎn)品,例如,2764(8KB)、27128(16KB)、27256(32KB)、27512(64KB)。型號 “27”后面的數(shù)字表示其位存儲容量。如果換算成字節(jié)容量,只需將該數(shù)字除以8即可。例如,“27128”中的“27”后的數(shù)字 “128”,128/8 =16KB隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展,大容量存儲器芯片產(chǎn)量劇增,售價不斷下降,性價比明顯增高,且由于小容量芯片停止生產(chǎn),使市場
10、某些小容量芯片價格反而比大容量芯片還貴。所以,應盡量采用大容量芯片。1常用EPROM芯片引腳27系列EPROM芯片的引腳如圖11-12所示。芯片引腳功能為:A0A15:地址線引腳。用于進行單元選擇。芯片的存儲容量決定需要利用A0A15中的多少根引腳。D7D0:8根數(shù)據(jù)線。:片選控制端?!镜碗娖接行?,由線選或譯碼器輸出選擇】:輸出允許控制端?!镜碗娖接行?,和單片機的相連】:編程時,編程脈沖的輸入端。圖11-12 常用EPROM芯片引腳VPP:編程時,編程電壓(+12.5V或+21V)輸入端。VCC:+5V,芯片的工作電壓。GND:數(shù)字地。NC:無用端。【不用,可以不連接】表11-4為27系列EP
11、ROM芯片的技術參數(shù),其中VCC是芯片供電電壓,VPP是編程電壓,Im為最大靜態(tài)電流,Is為維持電流,TRM為最大讀出時間。表11-4 常用EPROM芯片參數(shù)表2EPROM芯片的工作方式5種工作方式,由、信號的組合確定。如表11-5。表11-5 EPROM的5種工作方式方式D7D0讀出低低5V程序、數(shù)據(jù)讀出未選中高×5V高阻編程正脈沖高21V(或12.5)程序寫入程序校驗低低21V(或12.5)程序讀出編程禁止低高21V(或12.5)高阻(1)讀出方式:工作在該方式的條件是:使片選控制線為低電平,同時讓輸出允許控制線為低電平,VPP為+5V,就可把指定地址單元的內(nèi)容從D7D0上讀出。
12、(2)未選中方式:當片選控制線為高電平時,芯片未選中方式,數(shù)據(jù)輸出為高阻抗懸浮狀態(tài),不占用數(shù)據(jù)總線【相當于斷開】。EPROM處于低功耗的維持狀態(tài)。(3)編程方式。在VPP端加上規(guī)定好的高壓,和端加上合適的電平(不同芯片要求不同),能將數(shù)據(jù)寫入到指定地址單元。編程地址和編程數(shù)據(jù)分別由系統(tǒng)的A15A0和D7D0提供。(4)編程校驗方式。VPP端保持相應的編程電壓(高壓),再按讀出方式操作,讀出固化好的內(nèi)容,校驗寫入內(nèi)容是否正確。(5)編程禁止方式。11.5.4 程序存儲器的操作時序1訪問程序存儲器的控制信號80C51單片機訪問片外擴展的程序存儲器時,所用的控制信號有以下3種。(1)ALE:用于低8
13、位地址鎖存控制,一般都接74LS373的G端。(2):片外程序存儲器“讀選通”控制信號。它接外擴EPROM的 引腳。(3):片內(nèi)、片外程序存儲器訪問的控制信號。當=1時,在單片機發(fā)出的地址小于片內(nèi)程序存儲器最大地址時,訪問片內(nèi)程序存儲器;當=0時,只訪問片外程序存儲器。如果指令是從片外EPROM中讀取的,除了ALE用于低8位地址鎖存信號之外,控制信號還有接外擴EPROM的腳。此外,P0口分時用作低8位地址總線和數(shù)據(jù)總線,P2口用作高8位地址線。2操作時序80C51對片外程序存儲器的操作時序分兩種,即執(zhí)行非MOVX指令的時序和執(zhí)行MOVX指令的時序,如圖11-12所示。(1)應用系統(tǒng)中無片外RA
14、M在系統(tǒng)無片外RAM(或I/O)時,不用執(zhí)行MOVX指令。在執(zhí)行非MOVX指令時,時序如圖11-12(a)所示。P0口作為地址/數(shù)據(jù)復用的雙向總線,用于輸入指令或輸出程序存儲器的低8位地址PCL。P2口專門用于輸出程序存儲器的高8位地址PCH。P0口分時復用,故首先要將P0口輸出的低8位地址PCL鎖存在鎖存器中,然后P0口再作為數(shù)據(jù)口。在每個機器周期中,允許地址鎖存兩次有效,ALE在下降沿時,將P0口的低8位地址PCL鎖存在鎖存器中。圖11-12 執(zhí)行非MOVX指令的時序同時,也是每個機器周期中兩次有效,用于選通片外程序存儲器,將指令讀入片內(nèi)。系統(tǒng)無片外RAM(或I/O)時,此ALE信號以振蕩
15、器頻率的1/6出現(xiàn)在引腳上,它可用作外部時鐘或定時脈沖信號。(2)應用系統(tǒng)中接有片外RAM在執(zhí)行訪問片外RAM(或I/O)的MOVX指令時,16位地址應轉而指向數(shù)據(jù)存儲器,時序如圖11-12(b)。在指令輸入以前,P2口輸出的地址PCH、PCL指向程序存儲器;在指令輸入并判定是MOVX指令后, ALE在該機器周期S5狀態(tài)鎖存的是P0口發(fā)出的片外RAM(或I/O)低8位地址。若執(zhí)行的是“MOVXA,DPTR”或 “MOVXDPTR,A”指令,則此地址就是DPL(數(shù)據(jù)指針低8位);同時,在P2口上出現(xiàn)的是DPH(數(shù)據(jù)指針的高8位)。若執(zhí)行的是“MOVX A,Ri”或“MOVX Ri,A”指令,則R
16、i的內(nèi)容為低8位地址,而P2口線上將是P2口鎖存器的內(nèi)容。在同一機器周期中將不再出現(xiàn) 有效取指信號,下一個機器周期中ALE的有效鎖存信號也不再出現(xiàn);當 /有效時,P0口將讀/寫數(shù)據(jù)存儲器中的數(shù)據(jù)。判定是MOVX指令后,ALE在該機器周期S5狀態(tài)鎖存的是P0口發(fā)出的片外RAM(或I/O)低8位地址。若執(zhí)行的是“MOVXA,DPTR”或是“MOVXDPTR,A”指令,則此地址就是DPL(數(shù)據(jù)指針低8位);同時,在P2口上出現(xiàn)的是DPH(數(shù)據(jù)指針的高8位)。若執(zhí)行的是“MOVX A,Ri”或“MOVX Ri,A”指令,則Ri內(nèi)容為低8位地址,而P2口線將是P2口鎖存器內(nèi)容。在同一機器周期中將不再出現(xiàn)
17、 有效取指信號,下一個機器周期中ALE的有效鎖存信號也不再出現(xiàn);而當/有效時,P0口將讀/寫數(shù)據(jù)存儲器中的數(shù)據(jù)。由圖11-12(b)可以看出:(1)將ALE用作定時脈沖輸出時,執(zhí)行一次MOVX指令就會丟失一個ALE脈沖;(2)只有在執(zhí)行MOVX指令時的第二個機器周期中,才對數(shù)據(jù)存儲器(或I/O)讀/寫,地址總線才由數(shù)據(jù)存儲器使用。圖11-12 執(zhí)行MOVX指令的(讀)時序11.5.5 80C51單片機與EPROM的接口電路設計由于80C51單片機片內(nèi)集成不同容量的Flash ROM,可根據(jù)實際需要來決定是否外部擴展EPROM。當應用程序不大于單片機片內(nèi)的Flash ROM容量時,擴展外部程序存
18、儲器的工作可省略。但作為擴展外部程序存儲器的基本方法,還是應該掌握。180C51與單片EPROM的硬件接口電路在設計接口電路時,由于外擴的EPROM在正常使用中只讀不寫,故EPROM芯片只有讀出控制引腳,記為,該引腳與80C51單片機的相連,地址線、數(shù)據(jù)線分別與80C51單片機的地址線、數(shù)據(jù)線相連,片選端控制可采用線選法或譯碼法。下面介紹2764和27128芯片與80C51的接口。更大容量的27256、27512與80C51的連接,差別只是連接的地址線數(shù)目不同。由于2764與27128引腳的差別僅在26腳,2764的26腳是空腳(NC),27128的26腳是地址線A13,因此在設計外擴存儲器電
19、路時,應選用27128芯片設計電路。在實際應用時,可將27128換成2764,系統(tǒng)仍能正常運行。圖11-13所示為80C51外擴16KB的EPROM 27128的電路。由于只擴展一片EPROM,所以片選端的連接可以是:(1)可以直接接地;(2)也可接到某一高位地址線上(A15或A14;P27或P26)進行線選;(3)也可接某一地址譯碼器的輸出端。圖11-13 80C51單片機與27128的接口電路【作業(yè):畫出擴展一片27256(32K)的電路連接圖】2使用多片EPROM的擴展電路圖11-14所示為利用4片27128 EPROM擴展成64KB程序存儲器的方法。片選信號由譯碼器產(chǎn)生。4片27128
20、各自所占的地址空間,讀者自己分析?!?712816K×4,用P00P07,P20P25】圖11-14 80C51與4片27128 EPROM的接口電路0000 0000 0000 00000011 1111 1111 1111單片機的引腳接地,只使用片外程序存儲器?!咀鳂I(yè):寫出上圖中的IC1IC4的地址范圍】【作業(yè):畫出擴展2片27256的電路連接圖,并寫出2個芯片的地址范圍】11.6 數(shù)據(jù)存儲器擴展在單片機應用系統(tǒng)中,外部擴展的數(shù)據(jù)存儲器都采用靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器(SRAM),不需要刷新【而動態(tài)RAM是由柵極漏電容構成,需要不斷的刷新,才能保存數(shù)據(jù)】。對外部擴展的數(shù)據(jù)存儲器空間訪問,P2
21、口提供高8位地址,P0口分時提供低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)總線。數(shù)據(jù)存儲器擴展與程序存儲器擴展基本相同,只是數(shù)據(jù)存儲器的控制信號為輸出允許信號和寫控制信號,分別與單片機的片外數(shù)據(jù)存儲器的讀控制信號(P3.7)和寫控制信號(P3.6)相連,其它信號線的連接與程序存儲器相同?!境绦虼鎯ζ髦荒茌敵?,數(shù)據(jù)存儲器具有寫入和輸出兩種】11.6.1 常用的靜態(tài)RAM(SRAM)芯片單片機系統(tǒng)中常用的RAM芯片的典型型號有6116(2KB),6264(8KB),62128(16KB),62256(32KB)。6116為24腳封裝,6264、62128、62256為28腳封裝。這些RAM芯片的引腳如圖11-15所
22、示。圖11-15 常用的RAM引腳圖各引腳功能:A0A15:地址輸入線。D0D7:雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線。:片選信號輸入線,低電平有效。(但對6264芯片,當24腳(CS)為高電平且為低電平時才選中該片)。:讀選通信號輸入線,低電平有效。【從外RAM中讀數(shù)據(jù),連】:寫允許信號輸入線,低電平有效。【往外RAM中寫數(shù)據(jù),連】VCC: 工作電源+5V。GND: 地。RAM存儲器有讀出、寫入和維持3種工作方式,工作方式的控制見表11-6。表 116 6116、6264、62256芯片3種工作方式的控制工作方式RAM芯片的控制信號D0D7讀出001數(shù)據(jù)輸出寫入010數(shù)據(jù)輸入維持1××高阻態(tài)1
23、1.6.2 外擴數(shù)據(jù)存儲器的讀寫操作時序對片外RAM讀和寫兩種操作時序的基本過程相同。1讀片外RAM操作時序單片機讀片外RAM操作時序如圖11-16所示。在第一個機器周期的S1狀態(tài),ALE信號由低變高(處),讀RAM周期開始。在S2狀態(tài),CPU把低8位地址送到P0口總線上,把高8位地址送上P2口(在執(zhí)行“MOVX A,DPTR”指令階段才送高8位;若執(zhí)行“MOVX A,Ri”則不送高8位)。ALE下降沿(處)用來把低8位地址信息鎖存到外部鎖存器74LS373內(nèi)。而高8位地址信息一直鎖存在P2口鎖存器中(處)。在S3狀態(tài),P0口總線變成高阻懸浮狀態(tài)。在S4狀態(tài),執(zhí)行指令“MOVX A,DPTR”【從外部存儲器讀取數(shù)據(jù)指令】后使信號變有效(處),信號使被尋址的片外RAM過片刻后把數(shù)據(jù)送上P0口總線(處),當回到高電平后(處),P0總線變懸浮狀態(tài)(處)。圖11-16單片機讀片外RAM操作時序圖2寫片外RAM操作時序向片外RAM寫數(shù)據(jù),單片機執(zhí)行“MOVX DPTR,A”指令【往外部存儲器寫數(shù)據(jù)指令】。指令執(zhí)行后,AT89S51的信號為低有效,此信號使RAM的端被選通。寫片外RAM的時序如圖11-17所示。開始的過程與讀過程類似,但寫的過程是CPU主動把數(shù)據(jù)送上P0口總線,所以在時序上,CPU先向P0口總線上送完8位地址后,在S3狀態(tài)就將數(shù)據(jù)送到P0口總線(處)。此間,P0總線上不會出
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