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1、MCS5l单片机扩展存储器的设计,第7章,目 录,71 概 述 72 存储器扩展的基本方法 73 程序存储器 EPROM 的扩展 74 静态数据存储器的扩展,7.1 概 述,存储器是计算机的主要组成部分，它使计算机 具有记忆功能。能将数据和程序存入计算机，使之 脱离人的干预自动工作。,70年代的存储器大多采用磁芯存储器，其速度 比CPU慢几个数量级。且体积大，成本高。无论是 体积上还是成本上，都是计算机的主要组成部分。,上页,下页,回目录,计算机工作者在存储器的速度、体积、成本和 容量上做了大量工作，解决了很多矛盾，成功地研 制出今天的半导体存储器。,上页,下页,回目录,7.1.1 分类 MO
2、S存储器按工作特点、作用以及制造工艺可分为：,MOS存储器,RAM,动态DRAM,静态SRAM,Random Access Memory,掩膜ROM Read Only Memory,现场可编程PROM Programmable ROM,可擦可编程EPROM Erasable PROM,电可擦可编程E2PROM Electrically EPROM,闪速存储器 Flash Memory,AT89C51/52,AT89C1051/2051,易失,非易失,程序存储器,ROM,数据存储器,7.1.2 存储器系统配置,1、程序存储器,可寻址64KB单元,容量不够时就要扩展片外程序存储器,上页,下页,回
3、目录,2、数据存储器,可寻址64KB单元,容量不够时就要扩展片外数据存储器RAM（I/O）,上页,下页,回目录,721 单片机对存储器的控制,EPROM在正常使用中只能读出，不能写入，故EPROM芯片没有写信 号线，只有读信号线。,1读写控制,72 存储器扩展的基本方法,2片选控制,MCS-51单片机外扩的存储器寻址可以通过P0口低8位和P2口高8位进行。 实现片选的具体方法有两种：线选法 和 译码选通法。 1.线选法 微型机剩余高位地址总线直接连接各存储器片选线。 2.译码选通法 微型机剩余高位地址总线通过地址译码器输出片选信号。 多片存储器芯片组成大容量存储器的连接常用片选方法。,2外部程
4、序存储器的读选通信号是PSEN ，对外部数据存储器进行存取时，控制信号是WR 和 RD 。,722 外扩存储器时应注意的问题,1数据存储器和程序存储器的可寻址范围最大都为64K，即地址范围为0000HFFFFH。,3地址总线的低8位和数据总线复用P0口。P0口送出的低8位地址由ALE信号选通进入地址锁存器。,73 程序存储器的扩展,工作时，ROM中的信息只能读出，要用特殊方式写入(固化信息)，失电后可保持信息不丢失。 1) 掩膜ROM：不可改写ROM 由生产芯片的厂家固化信息。在最后一道工序用掩膜工艺写入信息，用户只可读。 2) PROM：可编程ROM 用户可进行一次编程。存储单元电路由熔丝相
5、连，当加入写脉冲，某些存储单元熔丝熔断，信息永久写入，不可再次改写。 3)EPROM：可光擦除PROM 用户可以多次编程。编程加写脉冲后，某些存储单元的PN结表面形成浮动栅，阻挡通路，实现信息写入。用紫外线照射可驱散浮动栅，原有信息全部擦除，便可再次改写。 4.EEPROM：可电擦除PROM 既可全片擦除也可字节擦除，可在线擦除信息，又能失电保存信息，具备RAM、ROM的优点。但写入时间较长。,4) 读选通线OE连接PSEN.,7.3.1 ROM存储器的连接,存储器与微型机三总线的连接：,DB0n,AB0N,D0n,A0N,ABN+x,CS,PSEN,OE,微型机,存储器,1)数据线 D0n
6、连接数据总线 DB0n 2)地址线 A0N 连接地址总线低位AB0N。 3)片选线 CS 连接地址总线高位ABN+x。,图7-2 2764、27128、27256、27512管脚图,7. 3. 2 常用EPROM芯片,2764、27128、27256、27512 为 28管脚芯片。 型号： 2764前两位数27, 表示ROM, 后两位648=8k 字节容量 27128 有1288=16k 字节容量 27256 有2568=32k 字节容量,7. 33 外部地址锁存器和地址译码器,一、外部地址锁存器 用于锁存P0口输出的地址。在进行外部存储器扩展时，凡具有输入输出控制的8位寄存器均可作为地址锁存
7、器。 目前，常用的地址锁存器芯片有：74LS273、74LS373、8282等。这些芯片的引脚图如图7-3所示。 74LS273功能表见表7-5所示，74LS373功能表见表7-6所示。 8282是一种带有三态输出缓冲的8位锁存器，其STB线为数据输入锁存选通信号，高电平有效。该信号为高时，外部数据选通到内部锁存器，负跳变时，数据锁存。,图7-3 地址锁存器引脚图,表7-5 74LS273功能表,表7-6 74LS373功能表,74LS273中CLK为上升沿接收数据，低电平锁存， CLR 为数据输入选通信号，高电平有效。 74LS373中G为高电平接收数据，低电平锁存。OE为数据输入选通信号，
8、低电平有效。该信号为高电平时，输出线为高阻态。,二. 外部地址译码器,174LS138 74LS138是一种38译码器，有3个数据输入端，经译码产生8种状态。 274LS139 74LS139是一种双2-4译码器。这两个译码器完全独立，分别有各自的数据输入端、译码状态输出端以及数据输入允许端。,734 典型EPROM扩展电路,一、注意事项 在设计EPROM扩展电路时，应注意如下几点： 1根据应用系统容量要求来选择EPROM芯片的容量。选取原则是尽量选择大容量芯片，因为选择大容量芯片不仅可以减少芯片的组合数量，而且具有价格相对便宜，程序量可扩展的优点。 2根据EPROM的最大读取时间、电源容差、
9、工作温度等主要参数选择EPROM的型号。 3选择的地址锁存器不同，电路连接就不同。目前常用的几种地址锁存器，其引脚均兼容。 4Intel公司的通用EPROM芯片引脚有一定的兼容性，在电路设计时应充分考虑其兼容特点。 58031使用外扩存储器，EA必须接地。,二、使用单片EPROM的扩展电路 外部程序存储器一般连接方法,图7-7 MCS-51外扩16K字节EPROM的27128的线路图。,图7-7 8031与的27128的接口电路,地址分析：,地址范围0000H3FFFH 16KB,三、使用多片EPROM的扩展电路,与单片EPROM扩展电路相比，多片EPROM的扩展除片选线CE外，其它均与单片扩
10、展电路相同。,P0,P2.0P2.5,P2.7 P2.6,ALE,8031,Y3 Y2 Y1 Y0,74LS139,B A G,27128,A0A7,A8A13,D0D7,OE,CE,27128,27128,图7-10 4片27128于8031的接口电路,图7-10给出了利用4片27128 EPROM扩展成64K字节程序存储器的方法。片选信号由译码电路产生。 地址分配 （1） 片 0000H3FFFH （2）片 4000H7FFFH （3）片 8000HBFFFH （4）片 C000HFFFFH,74 静态数据存储器的扩展,数据存储器一般采用RAM芯片，这种存储器在电源关断后，存储的数据将全部
11、丢失。 RAM器件有两大类： 动态RAM（DRAM），一般容量较大，易受干扰，使用略复杂。 静态RAM（SRAM），在工业现场常使用,4) 读写线OE、WE(R/W) 连接读写控制线RD、WR。,7.4.1 RAM存储器的连接,存储器与微型机三总线的连接：,DB0n,AB0N,D0n,A0N,ABN+x,CS,R/ W,R/ W,微型机,存储器,1)数据线 D0n 连接数据总线 DB0n 2)地址线 A0N 连接地址总线低位AB0N。 3)片选线 CS 连接地址总线高位ABN+x。,743 64K字节以内SRAM的扩展,扩展数据存储器空间地址同外扩程序存储器一样，由P2口提供高8位地址，Po口
12、为 分时提供低8位地址和8位双向数据总线。片外SRAM的读和写,由8031的RD(P3.7 )和 WR (P3.6)信号控制，片选端(CE)由地址译码器的译码输出控制。因此，SRAM在与单片机连接时，主要解决地址分配、数据线和控制信号线的连接。,8031与的62128的接口电路,图7-13给出了用线选法扩展8031外部数据存储器的电路。图中数据存储器选用6264，该片地址线为A0A12，故8031剩余地址线为3根。用线选法可扩展3片6264，3片6264对应的存储器空间见表7-10。,用线选法扩展8031外部数据存储器的电路,表7-10 图7-13中3片6264对应的存储器空间表,P2.7 P
13、2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 ： 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 =C000H 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 DFFFH ： 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 =A000H 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 BFFFH ： 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 =6000H 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7FFFH,P0,P2
14、.0P2.5,P2.7 P2.6,ALE,EA,8031,Y3 Y2 Y1 Y0,74LS139,B A G,62128,A0A7,A8A13,D0D7,OE,WE,62128,62128,4片62128于8031的接口电路,CE,RD,WR,表7-14 各62128地址分配表,单片62256与8031接口的电路如图7-15。地址范围为0000H7FFFH，存储容量为32K。,MCS51同时扩展ROM和RAM,作业：,以两片27128给8031单片机扩展32KB外部程序存储器，采用全译码方式，画出逻辑连接图，并指明每片27128的地址范围。 有6264RAM芯片，用74LS138进行地址译码，
15、实现8031的最大数据存储器扩展，画出连接示意图，并说明各芯片的地址范围。,P0,P2.0P2.5,P2.7 P2.6,ALE,8031,Y3 Y2 Y1 Y0,74LS139,B A G,27128,A0A7,A8A13,D0D7,OE,CE,图中 2片27128对应的存储器空间表,1.方案一： 全译码,P0,P2.0P2.5,P2.7 P2.6,ALE,8031,27128,A0A7,A8A13,D0D7,OE,CE,图中2片27128对应的存储器空间表,1.方案二： 部分译码,P0,P2.0P2.5,P2.7 P2.6,ALE,8031,27128,A0A7,A8A13,D0D7,OE,CE,图中2片27128对应的存储器空间表,1.方案三： 线选法,有6264RAM芯片，用74LS138进行地址译码，实现8031的最大数
