單片機(jī)的存儲(chǔ)器的擴(kuò)展

2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用1

單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展是建立3總線基礎(chǔ)上的： 地址總線（AddressBus，AB） 數(shù)據(jù)總線（DataBus，DB） 控制總線（ControlBus，CB） 這些總線都是并行的，能夠理想地匹配CPU的處理速度。 單片機(jī)之外的任何芯片和硬件資源必須通過總線與單片機(jī)相連，才能被單片機(jī)有效地管理，成為系統(tǒng)的有機(jī)組成部分。

MCS-51單片機(jī)對(duì)外沒有專用的地址總線，首先需要擴(kuò)展系統(tǒng)的三總線。第8章單片機(jī)的存儲(chǔ)器的擴(kuò)展2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用28.1單片機(jī)系統(tǒng)的三總線的構(gòu)造

MCS-51

單片機(jī)三總線構(gòu)造原理圖2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用3

當(dāng)MCS-51單片機(jī)需要擴(kuò)展外部ROM或外部RAM時(shí)，由P0口和P2口構(gòu)造（外部的）地址/數(shù)據(jù)總線：

P0口可以提供低八位地址總線和數(shù)據(jù)總線

P2口提供高八位地址總線，這種情況下，P0和P2就不能再作為I/O使用了。由于P0口的分時(shí)復(fù)用，MCS-51單片機(jī)的地址和數(shù)據(jù)總線不是分立的。

在時(shí)序上，P0口在ALE為有效高電平期間，輸出低8位地址A7~A0，同時(shí)，P2口上輸出高8位地址A15~A8。在ALE為有效低電平時(shí)，CPU對(duì)A15~A0狀態(tài)指定的單元進(jìn)行操作，此時(shí)，P0口作為數(shù)據(jù)總線。8.1單片機(jī)系統(tǒng)的三總線的構(gòu)造

2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用42024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用5

在單片機(jī)的片外增加一片地址鎖存器，以ALE作為鎖存控制信號(hào)，當(dāng)ALE為高電平時(shí)，P0口輸出地址信息，在ALE出現(xiàn)下跳沿時(shí)，把P0口的地址信息鎖存。ALE為低電平期間P0用作數(shù)據(jù)總線口。8.1單片機(jī)系統(tǒng)的三總線的構(gòu)造

74LS373作為地址鎖存器的電路

使能端門控輸入輸出0111EGDiQiEGDiQi010000×Q01××高阻2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用68.1單片機(jī)系統(tǒng)的三總線的構(gòu)造

采用地址寄存器使P0口分時(shí)提供的地址和數(shù)據(jù)信息分離，形成了分立的并行總線：（1）地址總線（AddressBus，AB）由P0口輸出的低8位地址須經(jīng)地址鎖存器（74LS373）鎖存，這樣，P2口和地址鎖存器的8位輸出構(gòu)成了MCS-51的地址總線A15~A0.

MCS-51單片機(jī)的地址總線為16位，它的存儲(chǔ)器最大的擴(kuò)展容量為216，即64K個(gè)單元。A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0地址總線AB與P0、P2口引腳對(duì)應(yīng)關(guān)系2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用7

（2）數(shù)據(jù)總線（DataBus，DB）傳送的是數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)總線是雙向的。數(shù)據(jù)總線用于在單片機(jī)與存儲(chǔ)器之間、單片機(jī)與I/O口之間的數(shù)據(jù)傳送。單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線為8位，由P0口提供，數(shù)位與P0口之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為:8.1單片機(jī)系統(tǒng)的三總線的構(gòu)造D7D6D5D4D3D2D1D0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0數(shù)據(jù)總線DB與P0的對(duì)應(yīng)關(guān)系2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用8

（3）控制總線（ControlBus，CB）用來傳送控制信號(hào)，用來協(xié)調(diào)單片機(jī)系統(tǒng)中各個(gè)部件的工作。

MCS-51單片機(jī)與擴(kuò)展相關(guān)的控制總線如下：

1）ALE——用來實(shí)現(xiàn)低8位地址的鎖存。

2）EA——外部程序存儲(chǔ)器選擇控制信號(hào)。

3）PSEN——擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器讀控制信號(hào)。

4）WR——擴(kuò)展的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部I/O口的寫控制信號(hào)，是P3.6的第2功能，單片機(jī)輸出的信號(hào)；

5）RD——擴(kuò)展的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部I/O的讀控制信號(hào)，是P3.7的第2功能，單片機(jī)輸出的信號(hào)。8.1單片機(jī)系統(tǒng)的三總線的構(gòu)造2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用98.1單片機(jī)系統(tǒng)的三總線的構(gòu)造

單片機(jī)的存儲(chǔ)器、并行I/O擴(kuò)展以及其他部件的擴(kuò)展都是以地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線為基礎(chǔ)進(jìn)行的。2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用108.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的記憶部件。

CPU要執(zhí)行的程序、要處理的數(shù)據(jù)及中間結(jié)果等都存放在存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)容量和存取時(shí)間是存儲(chǔ)器的兩項(xiàng)重要指標(biāo)，它們反映了存儲(chǔ)記憶信息的多少與工作速度的快慢。根據(jù)讀的方式，可分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）兩大類。

2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用118.2.1隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RandomAccessMemory，RAM）可以多次寫入和讀出，每次寫入后，原來的內(nèi)容自動(dòng)消失，被新寫入的內(nèi)容代替；對(duì)RAM進(jìn)行讀操作，不會(huì)改變RAM存儲(chǔ)單元的內(nèi)容；當(dāng)電源掉電時(shí)，RAM里的內(nèi)容隨即消失。

RAM可分為為靜態(tài)RAM和動(dòng)態(tài)RAM。8.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用12

靜態(tài)RAM采存取速度快，只要不掉電就可以持續(xù)地保持存儲(chǔ)內(nèi)容不變。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)被廣泛使用。動(dòng)態(tài)RAM采用MOS晶體管柵電容動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)電荷，以實(shí)現(xiàn)信息的記憶和存儲(chǔ)。存儲(chǔ)信息的電容有足夠大的存儲(chǔ)電荷時(shí)表示“1”，無存儲(chǔ)電荷時(shí)表示“0”。由于電容上的電荷會(huì)因電路泄漏而逐漸消失，即使電源不掉電，經(jīng)過一段時(shí)間，動(dòng)態(tài)RAM中的所存儲(chǔ)的信息也會(huì)丟失。

RAM是由若干個(gè)單元構(gòu)成的，RAM內(nèi)容的存取是以字節(jié)為單位的，為了區(qū)別各個(gè)不同的單元，將每個(gè)存儲(chǔ)單元賦予一個(gè)編號(hào)，即存儲(chǔ)單元的地址。存儲(chǔ)單元是存儲(chǔ)信息的最基本單位，不同的單元有不同的地址。在進(jìn)行讀寫操作時(shí)，可以按照地址訪問某個(gè)單元。8.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用138.2.2只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器（ReadOnlyMemory，ROM），ROM一般用來存儲(chǔ)程序和常數(shù)。

ROM是采用特殊方式寫入的，一旦寫入，在使用過程中不能隨機(jī)地修改，只能從其中讀出信息。與RAM不同，當(dāng)電源掉電時(shí)，ROM仍能保持內(nèi)容不變。在讀取該存儲(chǔ)單元內(nèi)容方面，ROM和RAM相似。只讀存儲(chǔ)器有掩膜ROM、PROM、EPROM、E2PROM（也稱EEPROM）、FlashROM等。它們的區(qū)別在于寫入信息和擦除存儲(chǔ)信息的方式不同。8.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用148.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展8.3.127××系列芯片2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用158.3.127××系列芯片單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器通常采用只讀存儲(chǔ)器，使用較多的是EPROM和E2PROM。本節(jié)主要介紹EPROM的擴(kuò)展方法。典型EPROM為27××系列芯片，其中27為產(chǎn)品代號(hào)，××表示芯片存儲(chǔ)位的容量（單位：K）。常用的芯片有：2716（2K×8位，2K個(gè)單元，每個(gè)單元8位）、2732（4K×8位）、2764（8K×8位）、27128（16K×8位）、27256（32K×8位）和27512（64K×8位）等。8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展

2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用168.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展

常用典型EPROM芯片系列：27XX常用芯片：2716、2732、2764、27128、27256、2751227型號(hào)XX容量（位）XX/8芯片上的單元個(gè)數(shù)ABDB27XXVpp地址線數(shù)據(jù)線輸出控制片選編程電壓2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用178.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展A7A6A5A4A3A2A1A0I/O0I/O1I/O2GNDVccA8A9VppOEA10CEI/O7I/O6I/O5I/O4I/O31234567891011122423222120191817161514132716A10~A0 地址線I/O7~I/O0 數(shù)據(jù)線Vpp

編程電源Vcc

主電源CE 片選使能OE 數(shù)據(jù)輸出選通線2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用188.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展A12~A0 地址線I/O7~I/O0 數(shù)據(jù)線Vpp

編程電源Vcc

主電源CE 片選使能OE 數(shù)據(jù)輸出選通線VppA12A7A6A5A4A3A2A1A0I/O0I/O1I/O2GNDVccPGMNCA8A9A11OEA10CEI/O7I/O6I/O5I/O4I/O3123456789101112131428272625242322212019181716152764PGM 編程脈沖輸入2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用1927××各芯片管腳及其兼容性能8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展

2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用202024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用218.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展EPROM的工作方式

為0，芯片被選中，當(dāng)為0時(shí)，把AB指定的單元中內(nèi)容輸出到芯片的O7~O0（DB）上CEOE讀2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用22

（2）未選中時(shí)，2764未選中，此時(shí)，O7~O0輸出為高阻狀態(tài)，2764處于低功耗維持狀態(tài)。（3）編程

2764的VPP接指定的編程電壓（如25V或12.5V）、、且為低電平時(shí)，2764處于編程方式，把程序代碼寫入芯片。寫入存儲(chǔ)單元的地址由地址線A12~A0確定，寫入內(nèi)容從O7~O0輸入。8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展

2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用23

（4）編程校驗(yàn)編程校驗(yàn)是為了檢查寫入的內(nèi)容是否正確。編程校驗(yàn)時(shí)：

VPP保持編程電壓和且為高電平按讀方式把寫入的內(nèi)容讀出。（5）編程禁止

VPP保持編程電壓，只要時(shí)，2764處于編程禁止?fàn)顟B(tài)，禁止寫入程序。8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展

2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用248.3.2外部程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展原理及時(shí)序（一）外部程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展使用的控制信號(hào)（1）EA——用于片內(nèi)、片外程序存儲(chǔ)器配置，輸入信號(hào)。當(dāng)EA=0時(shí)，單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器全部為擴(kuò)展的片外程序存儲(chǔ)器；當(dāng)EA=1時(shí)，單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器可由片內(nèi)程序存儲(chǔ)器和片外程序存儲(chǔ)器構(gòu)成，當(dāng)訪問的空間超過片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的地址范圍時(shí)，單片機(jī)的CPU自動(dòng)從片外程序存儲(chǔ)器取指令。 （2）ALE——用于鎖存P0口輸出的低8位地址。8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展

2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用258.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展8.3.2外部程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展原理及時(shí)序（一）外部程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展使用的控制信號(hào)（3）PSEN——單片機(jī)的輸出信號(hào)，低電平時(shí)，單片機(jī)從片外程序存儲(chǔ)器取指令；在單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳輸出高電平。2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用26（二）外部程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展原理8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展（1）程序存儲(chǔ)器全部為外部的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用27

8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展

（2）保留片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路原理2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用28（三）單片機(jī)CPU訪問外部程序存儲(chǔ)器的時(shí)序

CPU訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，程序計(jì)數(shù)器PC內(nèi)容的高8位（PCH）和低8位（PCL）分別從P2和P0口輸出。由于PC為16位寄存器，因此，不論是芯片內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器還是擴(kuò)展的外部程序存儲(chǔ)器，每個(gè)單元的地址必定是16位的。8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展

訪問外部存儲(chǔ)器的時(shí)序2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用29

在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)，ALE出現(xiàn)兩個(gè)正脈沖，兩個(gè)負(fù)脈沖，說明CPU在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)可以兩次訪問外部程序存儲(chǔ)器。 程序存儲(chǔ)器可以選用EPROM和E2PROM。在選用芯片時(shí)，除了考慮芯片的存儲(chǔ)容量之外，還必須使芯片的讀取時(shí)間與單片機(jī)CPU的時(shí)鐘匹配。8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用308.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展8.3.3EPROM擴(kuò)展電路（一）單芯片EPROM的擴(kuò)展解決問題：（1）的處理（2）地址總線的連接（3）數(shù)據(jù)總線的連接（4）的連接（5）單個(gè)EPROM芯片的片選端的處理（6）地址空間分析2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用31

8.3.3EPROM擴(kuò)展電路（一）單芯片EPROM的擴(kuò)展（1）采用2764為8031單片機(jī)擴(kuò)展8K的程序存儲(chǔ)器。

8031是MCS-51系列單片機(jī)中一款片內(nèi)不含程序存儲(chǔ)器的產(chǎn)品，因此，在使用8031單片機(jī)時(shí)，必須擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。由于芯片中沒有程序存儲(chǔ)器，8031單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器全部是外部的，因此，必須接地。8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展

2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用32圖8.78031單片機(jī)擴(kuò)展8K的程序存儲(chǔ)器8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展

2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用338.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展8031

2764數(shù)據(jù)總線的連接：P0.0-P0.7（數(shù)據(jù)總線）-----------------------O0-O7

地址總線的連接：P0.0-P0.7（地址總線低8位）----------------A0-A7P2.0-P2.4（地址總線高8位中的5位）------A8-A12控制總線的連接：PSEN（程序存儲(chǔ)器允許，即讀指令）------OEALE（地址鎖存允許）-----------------接373的使能端G2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用34地址譯碼器A4A3A2A1A000000000010001000011001000010100110001110100001001010100101101100011010111001111110101101111100111011111011111A4A3A2A1A0單元2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用352764地址空間分析A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0xxx0000000000000xxx1111111111111xx0000000000001x000000000將上述二進(jìn)制編碼寫成十六進(jìn)制數(shù)，得到地址范圍為：

0000～1FFFH2764ALE

74LS373DBAB0～7CEAB8~12EAPSENOEP0MCS51P2.0~40000～1FFFH2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用368.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展（2）采用2764為80C51單片機(jī)擴(kuò)展8K的程序存儲(chǔ)器

80C51是MCS-51系列單片機(jī)中一款片內(nèi)含有4K程序存儲(chǔ)器的產(chǎn)品。假設(shè)某一應(yīng)用系統(tǒng)采用80C51單片機(jī)，而其程序代碼容量大于4K，在保留片內(nèi)4K程序存儲(chǔ)器的基礎(chǔ)上，再擴(kuò)展8K的外部程序存儲(chǔ)器。在這種情況下，EA必須接高電平，以使單片機(jī)復(fù)位后，首先從單片機(jī)內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器執(zhí)行程序，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器占用了程序存儲(chǔ)器地址空間的前4K，即0000~0FFFH。只有當(dāng)程序計(jì)數(shù)器PC內(nèi)容大于0FFFH時(shí)，CPU才會(huì)從外部擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器取指令。2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用37保留片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方案80C51單片機(jī)擴(kuò)展8K的程序存儲(chǔ)器8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用382764地址空間分析A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0xx10000000000000xx11111111111111x10000000000001x

將上述二進(jìn)制編碼寫成十六進(jìn)制數(shù)，得到2764地址范圍為：2000～3FFFH2764ALE

74LS373DBAB0～7CEAB8~12EAPSENOEP0MCS51P2.0~4VccR

由于單片機(jī)內(nèi)部含4K，已占用0000~0FFFH空間，因此外部ROM不能重疊。2000～3FFFH2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用39

實(shí)際上，在上圖中A15、A14、A13并沒有接到2764芯片上，它們與CPU訪問2764無關(guān)，為了避免與片內(nèi)的地址沖突，也可以令A(yù)15A14A13＝101，此時(shí)，外部程序存儲(chǔ)器的地址范圍為：A000~BFFFH。顯然，A15A14A13取不同的狀態(tài)時(shí)，外部程序存儲(chǔ)器的地址范圍是不同的，這種現(xiàn)象為地址重疊?？朔刂分丿B現(xiàn)象的方法是采用所有的地址線全譯碼。8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展地址重疊現(xiàn)象：2764ALE

74LS373DBAB0～7CEAB8~12EAPSENOEP0MCS51P2.0~4VccR2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用40采用地址線全譯碼的擴(kuò)展電路8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用418.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0111000000000000011111111111111111100000000000011

將上述二進(jìn)制編碼寫成十六進(jìn)制數(shù)，得到2764地址范圍為：E000～FFFFH2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用428.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展E000～FFFFH2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用438.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展OEEPROMP0ALEP2PSENMCS－5174LS373DBAB0～7CEAB8~XEA???外部ROM的地址空間與EA有關(guān)2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用44

（二）多芯片EPROM的擴(kuò)展

MCS-51單片機(jī)擴(kuò)展多片程序存儲(chǔ)器芯片時(shí)，程序存儲(chǔ)器芯片地址線、數(shù)據(jù)線和輸出控制（）連接與單個(gè)芯片的連接是一樣的，如何分配存儲(chǔ)空間，使擴(kuò)展的各個(gè)存儲(chǔ)器芯片之間在使用過程中不發(fā)生訪問沖突，是多個(gè)芯片擴(kuò)展的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證各個(gè)芯片上的存儲(chǔ)單元的地址在應(yīng)用系統(tǒng)中是互不相同的。 多個(gè)芯片的擴(kuò)展主要解決的問題是保證各個(gè)芯片不會(huì)在同一時(shí)刻被選中，即芯片片選設(shè)計(jì)。8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展

2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用45

片選信號(hào)的產(chǎn)生方法： （1）采用線選法：通常用擴(kuò)展時(shí)芯片沒有使用的高位地址線直接選擇芯片。 （2）譯碼器譯碼法：用擴(kuò)展時(shí)芯片沒有使用的高位地址線作為譯碼器的輸入，譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)。8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用46

（1）2片外部程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展（一） 用2片2764為80C51單片機(jī)擴(kuò)展16K的外部程序存儲(chǔ)器。8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展80C51單片機(jī)擴(kuò)展16K的外部程序存儲(chǔ)器2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用478.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0x110000000000000x010000000000000111111111111111xIC2地址范圍為：2000～3FFFH為了使擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器空間與80C51片內(nèi)的4KROM不沖突（地址范圍：0000~0FFFH），令P2.5＝1IC3011111111111111xIC2IC3地址范圍為：6000～7FFFH2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用488.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展0000~0FFFH2000~3FFFH6000~7FFFH2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用498.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展（1）2片外部程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展（二） 用2片2764為80C51單片機(jī)擴(kuò)展16K的外部程序存儲(chǔ)器。

74LS373EAPSENP0MCS51P2.0~4ALEGEAB0～7AB8~12DB0～7CECEA0～7A0～7A8~12A8~12D0～7D0～7OEOEP2.6P2.5VccR27642764IC1IC22024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用508.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0x100000000000000x010000000000000101111111111111xIC2地址范圍為：2000～3FFFH2片2764的地址空間分析：IC1011111111111111xIC2IC1地址范圍為：4000～5FFFH2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用518.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展

74LS373EAPSENP0MCS51P2.0~4ALEGEAB0～7AB8~12DB0～7CECEA0～7A0～7A8~12A8~12D0～7D0～7OEOEP2.6P2.5VccR27642764IC1IC24000～5FFFH2000～3FFFH2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用52

（2）多片外部程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展譯碼器譯碼方法是使用譯碼器對(duì)MCS-51單片機(jī)的高位地址進(jìn)行譯碼，用譯碼器的輸出作為存儲(chǔ)器芯片片選，以實(shí)現(xiàn)各擴(kuò)展芯片片選不會(huì)同時(shí)有效的要求，避免CPU訪問沖突事件的發(fā)生。 譯碼器譯碼方法是單片機(jī)擴(kuò)展時(shí)常用的一種方法。常用的譯碼器芯片有2－4譯碼器（74LS139）、3－8譯碼器（74LS138）和4－16譯碼器（74LS154）。8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展

2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用531）2－4譯碼器74LS139引腳圖

74LS139真值表

8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展

2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用542）3－8譯碼器

8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用5574LS138的功能表8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展

禁止?fàn)顟B(tài)2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用563）采用譯碼器譯碼產(chǎn)生片選的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展（一）8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展采用4片2764為80C51擴(kuò)展32K的外部程序存儲(chǔ)器2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用57A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0×000000000000000×010000000000000001111111111111×IC4地址范圍為：2000～3FFFH多片EPROM的地址空間分析：IC3011111111111111×IC4IC3地址范圍為：0000～1FFFHBA譯碼器輸入2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用58A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0×100000000000000×110000000000000101111111111111×IC6地址范圍為：6000～7FFFHIC5111111111111111×IC6IC5地址范圍為：4000～5FFFHBA譯碼器輸入2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用598.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展0000~1FFFH2000~3FFFH4000~5FFFH6000~7FFFH2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用60

擴(kuò)展32K的外部程序存儲(chǔ)器采用全譯碼方式產(chǎn)生片選信號(hào)的電路：8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展（總結(jié)）

采用譯碼器譯碼的方法產(chǎn)生片選時(shí)，如果全部的高位地址線都參加譯碼，稱為全譯碼；如果僅有部分高位地址線參與譯碼，稱為部分譯碼。2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用61

擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器應(yīng)注意：（1）根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)容量要求選擇EPROM芯片時(shí)，應(yīng)使應(yīng)用系統(tǒng)電路盡量簡(jiǎn)化，在滿足容量要求時(shí)盡可能選擇大容量芯片，以減少芯片組合數(shù)量。（2）擇好EPROM容量后，要選擇好能滿足應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境要求的芯片型號(hào)。如最大讀取時(shí)間、電源容差、工作溫度以及老化時(shí)間等。 （3）通用EPROM芯片管腳有一定的兼容性，在電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮其兼容特點(diǎn)。如2764、27128、27256，可將第26、27管腳的印刷電路連線設(shè)計(jì)成易于改接的形式。8.3程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展（總結(jié)）選用含有ROM的單片機(jī)，盡量避免擴(kuò)展2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用628.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——8.4.1常用典型SRAM芯片

常用典型SRAM芯片：6116（2K8位）、6264（8K8位）、62128（12K8位）、62256（32K8位）ABDBSRAM地址線數(shù)據(jù)線輸出控制寫入控制片選

為0，芯片被選中，當(dāng)為0時(shí)，把AB指定的單元中內(nèi)容輸出到芯片的DB上。讀

為0，芯片被選中，當(dāng)為0時(shí)，把DB上的信息寫入AB指定的單元中。寫2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用638.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——常用典型SRAM芯片A10~A0 地址線I/O7~I/O0 數(shù)據(jù)線CE 片選使能OE 讀允許線A7A6A5A4A3A2A1A0I/O0I/O1I/O2GNDVccA8A9WEOEA10CEI/O7I/O6I/O5I/O4I/O31234567891011122423222120191817161514136116WE 寫允許線2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用646116的工作方式8.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——常用典型SRAM芯片2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用658.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——常用典型SRAM芯片A12~A0 地址線I/O7~I/O0 數(shù)據(jù)線OE 讀允許線NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0I/O0I/O1I/O2GNDVccWECE2A8A9A11OEA10CE1I/O7I/O6I/O5I/O4I/O3123456789101112131428272625242322212019181716156264WE 寫允許線CE2 片選線2CE1 片選線12024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用668.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——常用典型SRAM芯片6264的工作方式2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用678.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——常用典型SRAM芯片A14~A0 地址線I/O7~I/O0 數(shù)據(jù)線OE 讀允許線A14A12A7A6A5A4A3A2A1A0I/O0I/O1I/O2GNDVccWEA13A8A9A11OEA10CEI/O7I/O6I/O5I/O4I/O31234567891011121314282726252423222120191817161562256WE 寫允許線CE 片選線2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用688.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——常用典型SRAM芯片62256的工作方式2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用69

8.4.2外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法及時(shí)序8.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——擴(kuò)展方法及時(shí)序單片機(jī)擴(kuò)展外部RAM

的原理圖2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用70

程序存儲(chǔ)器與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用同一地址總線，它們的地址空間是完全重疊的，但由于單片機(jī)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，使用PSEN控制對(duì)外部程序存儲(chǔ)器單元的讀取操作，即使程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的單元地址完全相同，也不會(huì)造成訪問沖突。

MCS-51單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的最大尋址空間為64K，即0000~0FFFFH。由于MCS-51單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部I/O口是統(tǒng)一編址的，它們共同占用這一地址空間。8.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——擴(kuò)展方法及時(shí)序

（一）擴(kuò)展方法（1）芯片地址總線-----------MCS-51單片機(jī)總線：由P2口提供存儲(chǔ)單元地址的高八位、P0口經(jīng)過鎖存器提供地址的低8位。（2）芯片數(shù)據(jù)總線-----------MCS-51單片機(jī)P0口（3）芯片控制總線-----------MCS-51單片機(jī)的控制線2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用71

讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器由下列指令實(shí)現(xiàn)：

MOVXA,@DPTR或MOVXA,@Ri。8.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——擴(kuò)展方法及時(shí)序MCS-51單片機(jī)讀外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)序RD2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用72MCS-51單片機(jī)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫入操作由下列指令實(shí)現(xiàn)：MOVX@DPTR,A或MOVX@Ri,A。MCS-51單片機(jī)寫外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)序8.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——擴(kuò)展方法及時(shí)序2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用738.4.3靜態(tài)RAM擴(kuò)展電路（一）單片靜態(tài)RAM芯片的擴(kuò)展（1）采用6264為MCS-51單片機(jī)擴(kuò)展8K外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器8.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——靜態(tài)RAM擴(kuò)展電路2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用74A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0xxx0000000000000xxx1111111111111xx0000000000001x二進(jìn)制編碼寫成十六進(jìn)制數(shù)，得地址范圍為：0000～1FFFH6264地址空間分析：0000000008.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——靜態(tài)RAM擴(kuò)展電路2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用750000～1FFFH8.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——靜態(tài)RAM擴(kuò)展電路2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用76

（2）單片機(jī)外部RAM的使用例1把系統(tǒng)中的0250H單元的內(nèi)容轉(zhuǎn)存到單片機(jī)內(nèi)部RAM的20H單元。例2單片機(jī)內(nèi)部RAM的寄存器R3的內(nèi)容轉(zhuǎn)存到系統(tǒng)中的1000H單元。

8.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——靜態(tài)RAM擴(kuò)展電路2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用77采用線選法為80C51擴(kuò)展24K外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的電路

（二）多片靜態(tài)RAM芯片的擴(kuò)展（1）線選法8.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——靜態(tài)RAM擴(kuò)展電路2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用78A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0110000000000000010100000000000001011111111111111IC4地址范圍為：A000～BFFFH多片RAM的地址空間分析(1)：IC30111111111111111IC4IC3地址范圍為：C000～DFFFH8.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——靜態(tài)RAM擴(kuò)展電路2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用79A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.001100000000000001111111111111110多片RAM的地址空間分析(2)：IC5IC5地址范圍為：6000～7FFFH8.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——靜態(tài)RAM擴(kuò)展電路2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用806000～7FFFHA000～BFFFHC000～DFFFH2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用81

線選法的優(yōu)點(diǎn)是電路連接簡(jiǎn)單，產(chǎn)生片選信號(hào)時(shí)不必另加其他邏輯元件，但是，這種方法導(dǎo)致存儲(chǔ)器芯片的地址空間是不連續(xù)的，不能充分地利用存儲(chǔ)空間，擴(kuò)展的存儲(chǔ)器容量有限。8.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——靜態(tài)RAM擴(kuò)展電路2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用82

（2）譯碼器譯碼法

采用譯碼器譯碼方法為80C51擴(kuò)展32K外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的電路

8.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——靜態(tài)RAM擴(kuò)展電路2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用8332K外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址分析：8.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——靜態(tài)RAM擴(kuò)展電路2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用84

譯碼器譯碼方法采用譯碼電路把存儲(chǔ)器的地址空間劃分為若干塊，可以擴(kuò)展多個(gè)芯片，并且能充分地利用地址空間，使擴(kuò)展的存儲(chǔ)器地址空間連續(xù)，適合于多芯片擴(kuò)展的復(fù)雜系統(tǒng)。在實(shí)際擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)容量要求選擇靜態(tài)RAM芯片時(shí)，在滿足容量要求時(shí)盡可能選擇大容量芯片，以減少芯片數(shù)量，提高系統(tǒng)的可靠性。8.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展——靜態(tài)RAM擴(kuò)展電路2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用85

在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)需要同時(shí)擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或者接口電路，如何把程序存儲(chǔ)器的64K和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的64K空間分配給系統(tǒng)中的芯片，并使程序存儲(chǔ)器芯片之間、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及接口芯片之間的地址不發(fā)生重疊，避免單片機(jī)訪問時(shí)產(chǎn)生沖突，是單片機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的問題。8.5程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的同時(shí)擴(kuò)展2024/1/12單片機(jī)原理及其應(yīng)用86

（1）采用線選法擴(kuò)