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1、第8章 MCS-51单片扩展 存储器的设计,2,学习要求单片机的核心部分,熟悉系统三总线的概念； 重点掌握程序存储器的扩展； 重点掌握外部数据存储器的扩展；,3,81 概 述,在组成单片机应用系统时:A 首先遇到的问题就是存储器的扩展。单片机内部设置的存储器一般容量较小，满足不了实际需要，因此需要配置外部存储器，包括程序存储器和数据存储器。A 其次要解决的问题是I/O口的扩展。当外围设备较多时，仅有的几个内部I/O接口就不够用，在大多数应用系统中，MCS-51单片机都需要扩展输入/输出接口芯片，有时还需要扩展定时器、串行口、数模转换器(D/A)和模数转换器(A/D)以满足实际需要。,4,存储器
2、正常扩展的最大范围,MCS-51存储器的配置图 程序存储器： 8031 64KB8051/8751 60KB 数据存储器I/O口： 64KB 但应用中不一定最大范围扩展,5,扩展 方法,1、根据单片机的型号和应用系统的要求确定扩展存储器的类型、容量或I/O口的类型包括芯片的类型、个数、容量、特点、要求 2、确定作程序存储器 /PSEN数据存储器 /RD、/WR混合存储器 /RD./PSEN 3、进行地址统筹，为各器件分配地址 4、根据位扩展、字扩展，确定片选方式 5、如何与三总线连接？,6,8.2 系统总线及总线构造,7,8.1.2 系统扩展的三总线结构,8,MCS-51单片机外部存储器结构:
3、哈佛结构 。 MCS-96单片机存储器结构:普林斯顿结构。 MCS-51 RAM和ROM的最大扩展空间各为64KB。 系统扩展首先要构造系统总线。 8.2 系统总线及总线构造 8.2.1 系统总线 按功能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）,9,8.2.2 构造系统总线,10,1. 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。*ALE 低8位地址锁存信号。*PSEN* 扩展程序存储器读选通信号。*EA* 内外程序存储器选择信号。*RD*和
4、WR* 扩展RAM和I/O口的读选通、写选通信号。,11,12,地址锁存器74LS373,13,14,15,8.2.3 单片机系统的串行扩展技术优点：串行接口器件体积小，与单片机接口时需要的I/O口线少, 可靠性提高。缺点:串行接口器件速度较慢 在多数应用场合，还是并行扩展占主导地位。 8.3 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器8.3.1 存储器扩展的读写控制 RAM芯片：读写控制引脚OE*和WE* ，与RD*和WR*相连。 EPROM芯片：只有读出引脚，OE* ，与PSEN*相连。,16,8.3 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器,17,8.3 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器
5、,2。存储器地址空间分配 1）片选； 2）单元选择；,18,8.3 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器,19,线选,6264 8KB,地址空间地址段不唯一,片外剩2根线，每片有4段地址段,21,38译码器 74LS138,22,74LS138真值表,23,全译码,片内13根 片外3根,38译码器的其它输出端代表的地址是什么？,25, 线选法选址 电路连接简单 地址空间利用率低 地址空间重叠严重 译码法选址采用译码器电路部分译码仍有重叠的地址空间全译码地址空间利用率高，地址唯一,线选法与译码法比较,26,MCS-51单片机的P0口是分时复用的地址/数据总线，因此在进行程序存储器扩展时，必须利
6、用地址锁存器将地址信号锁存起来 。,8.3.3 外部地址锁存器,27,28,8.4 外部程序存储器的扩展原理及时序,硬件电路如图1所示。 MCS-51单片机访问外部程序存储器所使用的控制信号有： ALE：低8位地址锁存控制信号 PSEN：外部程序存储器“读取”控制信号,29,8.4 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,只适合于大批量生产。 （2）可编程ROM（PROM）用独立的编程器写入，只能写入一次。 （3）EPROM电信号编程，紫外线擦除的只读存储器芯片。 （4）E2PROM（ EEPROM）电信号编程，电擦除。读写操作与RAM相似，写
7、入速度稍慢。断电后能够保存信息。 （5）Flash ROM又称闪烁存储器，简称闪存。电改写，电擦除，读写速度快（70ns），读写次数多（1万次）。,30,8.4.1 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”后面的数字表示其位存储容量。 扩展程序存储器时，应尽量用大容量的芯片。,31,8.4 EPROM扩展电路,1常用EPROM芯片介绍 (名称/8),32,访问片外程序存储器的时序,33,访问片外程序存储器的时序,34,2、扩展电路实例,35,地址空间地址段不唯一,A15
8、,A14,A13,A12,A11,A10,A9,A8,A7A0,P2.7,P2.6,P2.5,P2.4,P2.3,P2.2,P2.1,P2.0,P0,0,0,0,0,0,00,0,X,X,1,1,1,1,1,11,IC,存储器,00B 01B 10B 11B,0000H 、4000H、8000H 、C000H,3FFFH、7FFFH、 BFFFH、FFFFH,1,片外剩2根线，每片存在4段地址段,36,37,38,8.5 外部数据存储器的扩展方法及时序,P0口为RAM的复用地址/数据总线，P2口的三根线用于对RAM进行页面寻址。在对外部RAM读/写期间，CPU产生/RD/WR信号。,39,8.
9、5 静态数据存储器的扩展 8.5.1 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，6116为24引脚封装，6264、62128、62256为28引脚封装。 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CS为高电平,且CE*为低电平时才选中该片。OE*： 读选通信号输入线。WE*： 写允许信号输入线，低电平有效。Vcc： 工作电源+5VGND： 地 有读出、写入、维持三种工作方式，操作控制如表8-6(P181)。,40,41,常用的RAM芯片,在8031应用系
10、统中，最常用的静态随机存取存储器RAM电路有6116(2K8)和6264(8K8)。,42,常用的RAM芯片,静态随机存取存储器6116(2K8)和6264(8K8)。,43,常用的RAM芯片,静态随机存取存储器6264(8K8)。,44,常用的RAM芯片,静态随机存取存储器6264(8K8)。,45,访问片外数据存储器/I/O口的时序,46,静态RAM扩展,47,48,49,8.6 EPROM和RAM的综合扩展,SRAM 6116/6264数据存储器,50,2732 工作方式真值表,注：VPP为编程脉冲，可以为 +5V,+12.5v,+21V,+25V等,EPROM 2732程序存储器,51,全译码,52,全译码各芯片地址惟一,P2.7,A15,53,程序、数据存储空间的混合, 存储结构：哈佛结构，物理上两部分空间独立 通过 /RD 和/PSEN区别程序、数据存储读操作,54,课堂作业,现有8031单片机，采用线选法扩展6264RAM三片，地址锁存器采用74LS373,请画出连接原理图，并说明图中各片RAM的地址范围。,55,课堂作业,现有8031单片机，采用线选法扩展6264RAM三片，地址锁存器采用74LS373,请画出连接原理图，并说明图中各片RAM的地址范围。,
