单片机原理及应用——C语言程序设计与实现 作者 马斌 韩忠华 王长涛 夏兴华 第10章51单片机外部存储器扩展

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1、第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展10.1外部外部I/O的扩展的扩展10.2存储器概述存储器概述10.3外部存储器扩展外部存储器扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展 第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展在线教务辅导网：在线教务辅导网： :/教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187 或者直接输入下面地址：或者直接输入下面地址：第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩

2、展单片机外部存储器扩展第第1010章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展 10.110.1外部外部I/OI/O的扩展的扩展 系统的扩展归结为三总线的连接，连接的方法很简系统的扩展归结为三总线的连接，连接的方法很简单，连线时应遵守以下原那么：单，连线时应遵守以下原那么： 1. 1.连接的双方数据线连数据线，地址线连地址线，连接的双方数据线连数据线，地址线连地址线，控制线连控制线。控制线连控制线。 2. 2.控制线相同的地址线不能相同，地址线相同的控控制线相同的地址线不能相同，地址线相同的控制线不能相同。制线不能相同。 3. 3.片选信号有效的芯片才选中工作，当同类芯片多片选信号

3、有效的芯片才选中工作，当同类芯片多片时片时, ,片选端可通过线译码、局部译码、全译码接地址线，片选端可通过线译码、局部译码、全译码接地址线，在单片机中多采用线选法。在单片机中多采用线选法。第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展I/O口扩展概述 由于MCS-51的外部数据存储器RAM和I/O口是统一编址的，因此，用户可以把外部64KB的数据存储器RAM空间的一局部作为扩展外围I/O的地址空间。这样，单片机就可以像访问外部RAM存储器那样访问外部接口芯片，对其进行读/写操作。 InteL公司常用外围器件如表10-1所示。器件型

4、号器件名称8255A可编程外围并行接口8155/8156可编程RAM/IO扩展接口8243I/O扩展接口8279可编程键盘/显示接口8251可编程通信接口8253可编程定时/计时器第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展I/O地址译码技术一、片选法 假设系统只扩展少量的RAM和I/O接口芯片，可采用片选法。所谓片选法即是把单独的地址线,接到外围芯片的片选端上，只要该地址线为低电平，就选中该芯片。片选法实例如图10-1所示。 第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存

5、储器扩展 根据图中地址线连接方法，全部地址译码如表10-2所示。表10-2 地址译码表器件器件地址地址选择线选择线（A15A15A0A0）片内地址片内地址单单元数元数地址地址编码编码62646264000x xxxx xxxx xxxx000x xxxx xxxx xxxx800080000000H0000H1FFFH1FFFH825582550011 1111 1111 11xx0011 1111 1111 11xx4 43FFCH3FFCH3FFFH3FFFH8158155 5RAMRAM0101 1111 xxxx xxxx0101 1111 xxxx xxxx2562565E00H5E

6、00H5EFFH5EFFHI/OI/O0101 1111 1111 1xxx0101 1111 1111 1xxx6 65FF8H5FF8H5FFDH5FFDH083208320111 1111 1111 11110111 1111 1111 11111 17FFFH7FFFH825382531001 1111 1111 11xx1001 1111 1111 11xx4 49FFCH9FFCH9FFFH9FFFH第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展二、地址译码法 对于RAM和I/O容量较大的应用系统，当芯片所需的片选信号

7、多于可利用的地址线时，常采用地址译码法。用译码器对高位地址进行译码，译出的信号作为片选线。 地址译码实例如以下图所示。图中尚剩余三条地址线Y5Y7，可供扩展三片8KB RAM或三个外围接口电路。 第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展10.2存储器概述存储器的类型 存储器的种类繁多，按物理特性可以分为磁介质存储器如硬盘、光介质存储器如光盘、半导体存储器。其中半导体存储器在单片机系统种类也最多，最为常见： 1.只读存储器ROM2.可编程ROMPROM3.电可编程ROMEPROM4.电可擦除可编程ROMEEPROM5.随机存储

8、器RAM6.flash Memory7.铁电存储器FRAM第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展常用存储器元件一、常用的EPROM存储器简介 EPROM是以往单片机最常选用的程序存储器芯片，是一种紫外线可擦除电可编程的存储器，最经常使用的有27C系列的EPROM，如：27C162K、4K、27C648K、27C12816K、27C25632K，除了27C16和27C32为24脚外，其余均为28脚。第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展二、常用的EEPR

9、OM存储器简介 本书以常用的24C02为例介绍EEPROM存储器，24C02是采用CMOS工艺制作的串行EEPROM存储器，它具有可用电擦写256字节的容量，由315V电源进行供电。其管脚图见图。第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展24C02的引脚功能如下:1.SCL：为串行时钟端,它用于对输入和输出数据的同步。2.SDA：串行数据/地址管脚用于器件所有数据的发送或接收。SDA是一个开漏输出管脚可与其它开漏输出或集电极开路输出进行“线或连接。3.E0、E1、E2：器件地址输入端。最大可级联8个器件。4.MODE：为写数据

10、/写保护 24C02是二线制I2C串行EEPROM，具有两种写入方式，一种是字节写入方式，还有一种是页写入方式。 第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展三、操作时序起始/停止时序 写周期时序 第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展24C02的操作时序 第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展四、常用的SRAM存储器介绍 Intel SRAM 的典型芯片有2KB 的6116、8KB 的

11、6264 以及32KB的62256。 其中6264 芯片应用最为广泛。其内部组成如下图。 第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展存储器扩展电路的工作方式 单片机访问外部存储器时，通常采用两种方法获得芯片选择信号：线选法和通过译码器连接方法。一、线选法 线选法就是把8051的地址线直接或通过反相器连接到芯片的选通端，以8051送出的地址信号选通芯片。 线选法的连接方法有多种：一线二用、一线一选和综合线选方式。二、地址译码器法 通过地址译码器，使用较少的地址信号编码产生较多的译码信号，从而实现对多块存储器及I/O器件的选择。第

12、4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展10.3外部存储器扩展 外部存储器的扩展包括程序存储器和数据存储器，这两种扩展的实质都是根据单片机的结构特点和寻址能力，把不超过64KB的RAM和ROM存储器芯片按照一定规律连接到单片机的外部电路上去，作为单片机的片外存储器。 单片机通过数据总线、地址总线及控制总线与存储器连接，如下图：第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展 51系列单片机为外部程序存储器的扩展提供了专门的读指令控制信号，因此外部程序存储器形成了独立

13、的空间。27C64A EPROM扩展电路如右所示。 扩展程序存储器 第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展 RAM与EEPROM数据传送流程图第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展扩展数据存储器及编程一、6264存储器与单片机的接口设计 6264静态RAM 扩展电路 第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展 按照上述6264静态RAM扩展电路的片选方法，6264的8K地址范围不唯一，

14、0000H1FFFH是一种地址范围。 当向该片0000H单元写一个数据data时，可用以下指令：MOVA，dataMOVDPTR，0000HMOVXDPTR，A当从1FFFH单元读取一个数据时，可用如下指令：MOVDPTR，1FFFHMOVXA，DPTR第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展二、24C02存储器与单片机的接口设计 24C02是采用CMOS工艺制作的串行EEPROM存储器，它具有可用电擦写256字节的容量，由315V电源进行供电。 24C02接口电路如图10-13所示。其中：SCL和SDA输出端口属于I2C总

15、线的操作方式，必须有上拉电阻。 24C02单字节写程序流程图如右。第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展24C02操作程序如下： ORG 0000H ;- 初始化局部程序-L0: MOVSP,#0FH ;栈底,存放储器有两个工作区 SDABIT P1.2; I2C数据线 SCLBIT P1.3; I2C时钟线;#;# 24C02局部操作程序 #;# RBYTE_ 字节读子程序(无应答 #;# RBYTE1_ 字节读子程序(有应答 #;# WBYTE_ 字节写子程序 #;# ST24_ 启动子程序(含供电) #;# STOP

16、24_停止子程序 #;# RD_DA1_读取一批字节数据 #;# WR_DA1_写入R2个字节数据 #;# DWR _延时等待E2写周期结束10mS;#第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展RD_DA1: LCALL ST24 ;读出数据个数在R2中 MOVA,#0A0H LCALL WBYTE MOVA,R4 LCALL WBYTE NOP LCALL STOP24 NOP LCALL ST24 MOV A,#0A1H DEC R2 LCALL WBYTE ;写入芯片地址A1RD110: LCALL RBYTE1 ;读出

17、数据 MOV R0,A INC R0 DJNZ R2,RD110 LCALL RBYTE MOV R0,A INC R0 LCALL STOP24 ;发停止指令 RET第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展;-R1数据向E2中从R4开始的R2个单元写入数据-WR_DA1: LCALL ST24 ;发启动指令 MOV A,#0A0H LCALL WBYTE ;写入芯片地址A0H MOV A,R4 MOV R2,#08H LCALL WBYTE ;写入数据地址在R4中WR10: MOV A,R1 LCALL WBYTE ;写入

18、数据在R1中 INC R1 INC R4 DJNZ R2,WR10 LCALL STOP24 ;发停止指令 LCALL DWR ;延时等待E2写周期结束 RET第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展;-启动子程序-ST24: SETB SCL MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SDA MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SCL MOV R6,#04H DJNZ R6,$ CLR SDA RET第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片

19、机外部存储器扩展;-停止子程序-STOP24: CLR SCL MOV R6,#04H DJNZ R6,$ CLR SDA MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SCL MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SDA RET第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展;-读8位数据子程序(无应答-RBYTE: MOV R3,#08H ;一字节数据8位SETB SDARBY0: CLR SCL ;时钟低,E2输出数据 MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SCL ;时钟高,读数据 NO

20、P MOV C,SDA ;读位 RLC A DJNZ R3,RBY0 ;循环8次 RET第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展;-读8位数据子程序(有应答-RBYTE1: MOV R3,#08H ;一字节数据8位SETB SDARBY10: CLRSCL ;时钟低,E2输出数据 MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SCL ;时钟高,读数据 NOP MOV C,SDA ;读位 RLC A DJNZ R3,RBY10 ;循环8次 CLR SCL ;向E2发1个低电平响应 MOV R3,#02H DJNZ R3

21、,$ CLR SDA MOV R3,#04H DJNZ R3,$ SETB SCL ;置高时钟,让E2读响应RBY11: JNB SDA,RBY12 DJNZ R3,RBY11RBY12: CLR SCL ;时钟低,将数据线置高 RET第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展;-字节写子程序-WBYTE: NOP MOV R3,#08HWBY0: CLR SCL NOP RLC A MOV SDA,C ;写位 NOP SETB SCL NOP NOP DJNZ R3,WBY0 ;循环8次 CLR SCL MOV R3,#04

22、H DJNZ R3,$ SETB SCL MOV R3,#04H DJNZ R3,$WBY1: JNB SDA,WBY2 ;等待SEERPOM应答 DJNZ R3,WBY1WBY2: RET第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展;-延时等待E2写周期结束10mS-DWR: MOV R6,#0AHDWR1: LCALL YS1MS DJNZ R6,DWR1 RET END第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展程序存储器与数据存储器同时扩展一、片选法扩展存

23、储器 采用6264和2764同时扩展，可为MCS-51片外扩展8K的RAM和8K的EPROM，如以下图所示。第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展二、译码法扩展存储器 译码法由译码器组成译码电路，译码电路的有效输出端选通相应的存储器芯片，将地址空间划分为假设干连续的地址空间块。以下图给出MCS-51通过译码器扩展存储器的电路图。第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展本章小结本章小结 除单片机最小系统的应用外，一般均需要进行程序除单片机最小系统的应用外，

24、一般均需要进行程序存储器、数据存储器的扩展。存储器、数据存储器的扩展。MCS-51MCS-51单片机共有四个单片机共有四个8 8位并行位并行I/OI/O口，针对不同应用环境和技术要求，外部存口，针对不同应用环境和技术要求，外部存储器的扩展也有着多种方法，意在满足系统功能的前储器的扩展也有着多种方法，意在满足系统功能的前提下，设计出结构更加合理、可靠的系统方案。提下，设计出结构更加合理、可靠的系统方案。 本章从可扩展存储器的类型特点分析，讨论常用数本章从可扩展存储器的类型特点分析，讨论常用数据存储器、程序存储器的扩展方式，针对并行和串行据存储器、程序存储器的扩展方式，针对并行和串行存储器的特性给出系统设计形式，介绍了地址总线、存储器的特性给出系统设计形式，介绍了地址总线、数据总线、控制总线的设置技术及与之配合的程序设数据总线、控制总线的设置技术及与之配合的程序设计，在介绍常用的片选法和译码法的根底上，讨论了计，在介绍常用的片选法和译码法的根底上，讨论了应用较多的串行存储器接口电路及编程方法。应用较多的串行存储器接口电路及编程方法。