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1、第第8 8章章 MCSMCS-5151单片机扩展存储器扩展技术单片机扩展存储器扩展技术 8 81 MCS-511 MCS-51单片机扩展系统的基本电路单片机扩展系统的基本电路 8 81 11 MCS-511 MCS-51单片机扩展的必要性单片机扩展的必要性 8 81 12 2 单片机扩展系统的总线配置单片机扩展系统的总线配置 8 81 13 3 地址锁存器地址锁存器 8 81 14 MMCS-514 MMCS-51单片机扩展接口的编址方法单片机扩展接口的编址方法 8 82 2 程序存储器的扩展程序存储器的扩展 8 82 21 1 紫外光擦除可编程的紫外光擦除可编程的EPROMEPROM程序存储
2、器的扩展程序存储器的扩展 8 82 22 2 电擦除可编程的电擦除可编程的E2PROME2PROM程序存储器的扩展程序存储器的扩展 8 82 23 Flash3 Flash存储芯片介绍存储芯片介绍 8 83 3 数据存储器的扩展数据存储器的扩展 8 83 31 1 常用的常用的SRAMSRAM芯片芯片 8 83 32 2单片机与静态数据存储器的接口单片机与静态数据存储器的接口 8 84 4 单片机与外部数据存储器单片机与外部数据存储器(或或I IO O芯片芯片)数据交换数据交换 8 85 5 超过超过64KB64KB的外部数据存储空间的扩展的外部数据存储空间的扩展 8 86 6 扩展存储器扩展
3、存储器(I(IO O口口)接口电路综合应用实例接口电路综合应用实例本章定位本章定位 知识提高知识提高第第8 8章章 MCSMCS-5151单片机扩展存储器扩展技术单片机扩展存储器扩展技术8.1 8.1 MCS-51MCS-51单片机扩展系统的基本电路单片机扩展系统的基本电路8.1.1 8.1.1 必要性必要性片内的资源如片内的资源如不满足不满足需要，需外扩存储器和需要，需外扩存储器和I/OI/O功能部件：功能部件：系统扩展系统扩展问题，内容主要有：问题，内容主要有：(1)(1)外部存储器的扩展外部存储器的扩展（外部存储器又分为外部程序存储器（外部存储器又分为外部程序存储器和外部数据存储器）和外
4、部数据存储器）(2)(2)I/O I/O接口部件的扩展接口部件的扩展。本章介绍本章介绍MCS 51MCS 51单片机如何扩展外部存储器，单片机如何扩展外部存储器，I/OI/O接口接口部件的扩展第部件的扩展第9 9章有介绍。章有介绍。系统扩展结构如下图系统扩展结构如下图:MCS-51MCS-51单片机外部存储器结构单片机外部存储器结构:哈佛结构哈佛结构 。MCS-51MCS-51数据存储器和程序存储器的数据存储器和程序存储器的最大扩展空间各为最大扩展空间各为6464KBKB。系统扩展首先要系统扩展首先要构造系统总线构造系统总线。8.8.1.2 1.2 系统总线配置系统总线配置系统总线系统总线按其
5、功能通常把系统总线分为三组：按其功能通常把系统总线分为三组：1.1.地址总线地址总线（AdressAdress Bus,Bus,简写简写ABAB）2.2.数据总线数据总线(Data BusData Bus，简写简写DB)DB)3.3.控制总线控制总线（Control BusControl Bus，简写简写CBCB）构造系统总线构造系统总线 系统扩展的首要问题系统扩展的首要问题:构造系统总线，然后再往系统总线上构造系统总线，然后再往系统总线上“挂挂”存储器存储器芯片或芯片或I/OI/O接口芯片，接口芯片，“挂挂”存储器芯片就是存储器存储器芯片就是存储器扩展，扩展，“挂挂”I/OI/O接口芯片就是
6、接口芯片就是I/OI/O扩展。扩展。MCS-51MCS-51由于受引脚数目的限制，数据线和低由于受引脚数目的限制，数据线和低8 8位地址线位地址线复用。复用。为了将它们分离出来，需要为了将它们分离出来，需要外加地址锁存器外加地址锁存器，从而构，从而构成与一般成与一般CPUCPU相类似的片外三总线，见相类似的片外三总线，见8.1.38.1.3节节。8.8.1.3 1.3 地址锁存器地址锁存器常用的常用的地址锁存器芯片有地址锁存器芯片有:74:74LS373LS373、82828282、74LS57374LS573等。等。1.1.锁存器锁存器7474LS373LS373带有三态门的带有三态门的8
7、8D D锁存器锁存器,其引脚其内部结构如下图。其引脚其内部结构如下图。引脚说明如下引脚说明如下:D7D7D0:D0:8 8位数据输入线。位数据输入线。Q7Q7Q0:Q0:8 8位数据输出线。位数据输出线。G:G:数据输入锁存选通信号数据输入锁存选通信号,OEOE*:数据输出允许信号数据输出允许信号2.2.锁存器锁存器82828282功能及内部结构与功能及内部结构与7474LS373LS373完完全一样，只是其引脚的排列全一样，只是其引脚的排列与与7474LS373LS373不同不同 ，82828282的引的引脚如下图。脚如下图。地址锁存器地址锁存器常采用常采用7474LS373LS373，采用
8、采用7474LS373LS373的地址总线的地址总线的扩展电路如下图的扩展电路如下图。+8.8.1.4 1.4 单片机扩展接口的编址方法单片机扩展接口的编址方法 1.1.以以P0P0口作为低口作为低8 8位地址位地址/数据总线。数据总线。2 2以以P2P2口的口线作高位地址线。口的口线作高位地址线。3.3.控制信号线。控制信号线。*使用使用ALEALE信号作为低信号作为低8 8位地址的锁存控制信号。位地址的锁存控制信号。*以以PSENPSEN*信号作为扩展信号作为扩展EPROMEPROM存储器的读选通信号。存储器的读选通信号。*以以EAEA*信号作为内外程序存储器的选择控制信号。信号作为内外程
9、序存储器的选择控制信号。*由由RDRD*和和WRWR*信号作为扩展数据存储器和信号作为扩展数据存储器和I/OI/O口的口的 读选通、写选通信号。读选通、写选通信号。尽管尽管MCS-51MCS-51有有4 4个并行个并行I/OI/O口，共口，共3232条口线，但由于系统扩展需条口线，但由于系统扩展需要，要，真正作为数据真正作为数据I/OI/O使用的，就剩下使用的，就剩下P1P1口和口和P3P3口的部分口口的部分口线。线。简言之：简言之：A A）EPROMEPROM单独单独，RAMRAM和和I/OI/O统一统一。（讲述）（讲述）B)B)E E2 2PROM,RAMPROM,RAM和和I/OI/O统
10、一统一。（简单）（简单）8.8.2 2 程序存储器程序存储器EPROMEPROM的扩展的扩展 采用只读存储器，非易失性。采用只读存储器，非易失性。（1 1）掩膜）掩膜ROMROM在制造过程中编程。成本较高，因此只适合于大批量生产。在制造过程中编程。成本较高，因此只适合于大批量生产。（2 2）可编程）可编程ROMROM（PROMPROM）用独立的编程器写入。但用独立的编程器写入。但PROMPROM只能写入一次，且不能再修改。只能写入一次，且不能再修改。（3 3）EPROMEPROM电信号编程，紫外线擦除的只读存储器芯片。电信号编程，紫外线擦除的只读存储器芯片。（4 4）E E2 2PROMPRO
11、M（EEPROM EEPROM）电信号编程，电信号擦除的电信号编程，电信号擦除的ROMROM芯片。读写操作与芯片。读写操作与RAMRAM几乎没有几乎没有什么差别，只是写入的速度慢一些。但断电后能够保存信息。什么差别，只是写入的速度慢一些。但断电后能够保存信息。（5 5）Flash ROMFlash ROM又称闪烁存储器，简称闪存。又称闪烁存储器，简称闪存。大有取代大有取代E E2 2PROMPROM的趋势。的趋势。8.8.2.1 EPROM2.1 EPROM程序存储器的扩展程序存储器的扩展1.1.常用常用EPROMEPROM芯片介绍芯片介绍典型芯片是典型芯片是2727系系列列产品，例如，产品，
12、例如，27642764（8 8KBKB8 8）、）、2712827128（16KB16KB8 8）、）、2725627256（32KB32KB8 8）、）、2751227512（64KB64KB8 8）。）。“27”“27”后面的数字关系其位存储容量。后面的数字关系其位存储容量。扩展程序存储器时，应尽量用扩展程序存储器时，应尽量用大容量大容量的芯片。的芯片。常用的常用的EPROMEPROM芯片芯片 图见图见8-48-4（P115P115）（PPTPPT下页下页），参数见表参数见表8-38-3。引脚功能如下：引脚功能如下：A0A0A15A15：地址线引脚。地址线引脚。数目取决于存储容量，数目取决
13、于存储容量，用来进行单元选择。用来进行单元选择。D7D7D0D0：数据线引脚数据线引脚CECE*：片选输入端片选输入端OEOE*：输出允许控制端输出允许控制端PGMPGM*：编程时，加编程脉冲的输入端编程时，加编程脉冲的输入端VppVpp：编程时，编程电压（编程时，编程电压（+12+12V V或或+25+25V V）输入端输入端VccVcc：+5V+5V，芯片的芯片的工作工作电压。电压。GNDGND：数字地。数字地。NCNC：无用端无用端EPROMEPROM芯片的工作方式芯片的工作方式（1 1）读出方式）读出方式 片选控制线为低片选控制线为低,同时输出允许控制线为低，同时输出允许控制线为低，V
14、ppVpp为为+5+5V V，指定地址单元的内容从指定地址单元的内容从D7D7D0D0上读出。上读出。（2 2）未选中方式）未选中方式 片选控制线为高电平。片选控制线为高电平。（3 3）编程方式）编程方式 VppVpp端加上规定高压端加上规定高压,CECE*和和OEOE*端加合适电平端加合适电平(不同的芯片要求不同不同的芯片要求不同)，就能将数据线上的数据，就能将数据线上的数据写入到指定的地址单元。写入到指定的地址单元。（4 4）编程校验方式）编程校验方式 （5 5）编程禁止方式）编程禁止方式 输出呈高阻状态，不写入程序。输出呈高阻状态，不写入程序。2 2 单片单片EPROMEPROM扩展电路
15、扩展电路使用单片使用单片EPROMEPROM的扩展电路时，的扩展电路时，27162716、2732 2732 EPROMEPROM价格价格贵，容量小，且难以买到。贵，容量小，且难以买到。仅介绍仅介绍27642764、2712827128、2725627256、2751227512芯片的接口电路。芯片的接口电路。例例8-18-1 8-58-5图为图为外扩外扩1616K K字节的字节的EPROM 27128EPROM 27128的接口电路图的接口电路图 。8-68-6图为图为外扩外扩1616K K字节的字节的EPROM 27256EPROM 27256的接口电路图的接口电路图 。8-78-7图为图
16、为外扩外扩1616K K字节的字节的EPROM 27512EPROM 27512的接口电路图的接口电路图 。8-58-5图为图为外扩外扩1616K K字节的字节的EPROM 27128EPROM 27128的接口电路图的接口电路图图图8-6 MCS-518-6 MCS-51外扩单片外扩单片32K32K字节的字节的EPROM EPROM 2725627256的接口。的接口。程序存储器所占的地址空间。程序存储器所占的地址空间。3 3 多片多片EPROMEPROM的扩展电路的扩展电路常用的存储器地址分配的方法有两种：常用的存储器地址分配的方法有两种：线性选择法线性选择法（简称线选法）和（简称线选法）和地址译码法地址译码法（简称译码法）。（简称译码法）。1 1）线选法线选法 直接利用直接利用系统的高位地址线系统的高位地址线作为存储器芯片（或作为存储器芯片（或I/OI/O接接口芯片）的片选信号。口芯片）的片选信号。优点：优点：电路简单，不需要地址译码器硬件，体积小，电路简单，不需要地址译码器硬件，体积小，成本低。成本低。缺点：缺点：可寻址的器件数目受到限制，地址空间不连可寻址的器件数目受到限制，
