第八章：MCS-51單片機系統(tǒng)的存儲器擴展B

1、單片機原理與控制技術電氣學院：王欣第08章：MCS-51單片機存儲器的擴展從本章起，開始介紹單片機系統(tǒng)擴展與接口技術，主要有：外部總線的擴展 外部存儲器的擴展輸入/輸出接口的擴展 管理功能部件的擴展 A/D和D/A接口功能的擴展第08章： MCS-51單片機存儲器的擴展本章主要內容：MCS51單片機的擴展總線（3總線結構與驅動能力）在總線上擴展程序存儲器和數據存儲器的方法實例串行存儲器的擴展（了解）用8255、8155等I/O擴展芯片擴展單片機的I/O口（硬件與編程）【補充】“單片機的最小系統(tǒng)”概念單片機能運行起來的最簡單的硬件配置，稱為最小系統(tǒng)。即包括了復位電路、時鐘電路及單片機在內的硬件結

2、構1、概述 單片機中雖然已經集成了CPU、I/O口、定時器、中斷系統(tǒng)、存儲器等計算機的基本部件（即系統(tǒng)資源），但是有時根據應用系統(tǒng)的功能需求，還需要外擴存儲器和I/O 功能部件，這就是通常所說的單片機的系統(tǒng)擴展（即系統(tǒng)資源的擴充）。 圖8-1 AT89S51單片機的系統(tǒng)擴展結構地址總線(AB)P0口提供（A7 A0）； P2口提供（A15 A8），共16位。數據總線( DB)P0口提供（D7 D0），共8位。控制總線(CB)ALE 、PSEN以及第二功能信號線WR、RD等2、單片機的擴展總線 1）MCS - 51外部三總線示意圖詳細的電路圖：常用的分離地址/數據的幾種鎖存器芯片（接口） 74L

3、S373和8282為高電平跟隨，低電平鎖存74LS273為上升沿鎖存3 、外部存儲器的擴展MCS-51系列單片機數據存儲器和程序存儲器的地址空間是相互獨立的（哈佛結構）。MCS-51系列單片機具有64K的程序存儲器尋址空間和64K的片外數據存儲器尋址空間。如果系統(tǒng)需要用到的存儲器超過了單片機本身具有的容量，就要進行片外程序存儲器或者數據存儲器的擴展。（擴展外部IO接口時，要與片外RAM統(tǒng)一編址，硬件上用RD、WR線控制，軟件上用MOVX指令對擴展的IO進行訪問！）（1）外部程序存儲器的擴展程序存儲器的擴展要解決的幾個問題：程序存儲器的作用？ 存放程序代碼或常數表格擴展時所用芯片？ 一般用只讀型

4、存儲器芯片 （ EPROM、E2PROM、 FLASH芯片等）擴展電路連接？EPROM（ 2716、2732等）擴展程序存儲器 存儲器地址分析？單片機輸出什么地址值時，可以指向存儲器中的某一單元（地址譯碼）。 MCS-51單片機程序存儲器的擴展原理 1）外部程序存儲器的擴展原理與時序分析 讀外部程序ROM時序 執(zhí)行非MOVX指令的時序1212鎖存地址選通相應存儲器ALE下降沿，鎖存器鎖住PC低八位地址 使用較多的是并行EPROM，首先介紹常用EPROM芯片。 EPROM的典型芯片是27系列產品，例如，2764（8KB）、27128（16KB）、27256（32KB）、27512（64KB）。型

5、號 “27”后面的數字表示其位存儲容量。如果換算成字節(jié)容量，只需將該數字除以8即可。 例如，“27128”中的“27”后的數字 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，使市場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。2） EPROM的擴展 EPROM擴展芯片（ 2716容量： 2K*8位）2716的引腳圖與作用 常用EPROM芯片引腳EPROM擴展實例：27128與8031的連接圖 8031（2）外部數據存儲器的擴展1） 外部數據存儲器的擴展方法及時序 讀外部數據RA

6、M時序 執(zhí)行MOVX指令的時序缺一個ALE常用的RAM引腳圖2） 靜態(tài)RAM芯片擴展外部數據存儲器6264的實例 地址分析： 6264的8 KB地址范圍不唯一（因為A14A13可為任意值）, 6000H7FFFH是一種地址范圍。當向該片6000H單元寫一個數據DATA時, 可用如下指令: MOV A, DATA MOV DPTR, 6000H MOVX DPTR, A從FFFH單元讀一個數據時, 可用如下指令: MOV DPTR, 7FFFH MOVX , DPTR 采用的高位地址線（P26、P25未用）控制線（3）多片存儲器芯片的擴展（關鍵在于地址空間如何分配，即擴展器件的片選信號是如何產生

7、的?。?1） 線選法尋址 線選法使用P2、P0 口的低位地址線對每個芯片內的統(tǒng)一存儲單元進行尋址，稱為字選。 所需地址線數由每片的存儲單元數決定（對于8K8 容量的芯片需要13 根地址線A12A0） 然后將余下的高位地址線分別接到個存儲芯片的片選端CE，稱為片選。利用線選法，用3 片2746A 擴展24K8 位EPROM 的電路圖各芯片的地址范圍如下: 2）譯碼法尋址 譯碼法尋址就是利用地址譯碼器對系統(tǒng)的片外高位地址進行譯碼, 以其譯碼輸出作為存儲器芯片的片選信號, 將地址劃分為連續(xù)的地址空間塊, 避免了地址的間斷。 譯碼法仍用低位地址線對每片內的存儲單元進行尋址, 而高位地址線經過譯碼器譯碼

8、后輸出作為各芯片的片選信號。常用的地址譯碼器是 3/8 譯碼器 74LS138。 譯碼法又分為完全譯碼和部分譯碼兩種： 完全譯碼：譯碼器使用全部地址線，地址與存儲單元一一對應； 部份譯碼：譯碼器使用部份地址線，地址與存儲單元不是一一對應。部份譯碼會大量浪費尋址空間，對于要求存儲器空間大的微機系統(tǒng)，一般不采用。但對于單片機系統(tǒng)，由于實際需要的存儲容量不大，采用部份譯碼可簡化譯碼電路。 16KB利用譯碼法，用4 片62128 擴展16K8 位RAM 的電路圖 本例采用完全譯碼方法。 (1） 確定片數： 因0000H 3FFFH的存儲空間為16 KB, 則 所需芯片數=實際要求的存儲容量/單個芯片的存儲容量 = 16 KB/ 8 KB= 2（片） (2) 分配地址范圍： 舉例：要求用 2764 芯片擴展 8031 的片外程序存儲器空間, 分配的地址范圍為 0000H3FFFH。 （3）存儲器擴展連接如圖 所示：地址譯碼器件本講小結