第6章MCS-51单片机存储器的扩展

典型EPROM扩展电路 典型EPROM扩展电路 EPROM 1．常用的EPROM芯片 常用的EPROM芯片 EPROM 紫外线擦除可编程只读存储器EPROM可作为MCS-51单片机的 紫外线擦除可编程只读存储器EPROM可作为MCS-51单片机的 EPROM可作为MCS 外 部 程 序 存 储 器 ， 其 典 型 产 品 是 Intel 公 司 的 系 列 芯 片 2716( kB× 2732( kB× 2764( kB× 2716(2kB×8bit) 、 2732(4kB×8bit) 、 2764(8kB×8bit) 、 27128(16kB kB× 27256(32kB kB× 27512(64kB kB× 27128(16kB×8bit) 、 27256(32kB×8bit) 和 27512(64kB×8bit) 这些芯片上均有一个玻璃窗口，在紫外光下照射10分钟左右， 10分钟左右 等。这些芯片上均有一个玻璃窗口，在紫外光下照射10分钟左右， 存储器中的各位信息均变为1 此时， 存储器中的各位信息均变为1 ，此时，可以通过编程器将工作程 序固化到这些芯片中。 序固化到这些芯片中。
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2.使用单片EPROM的扩展电路 使用单片EPROM的扩展电路 EPROM 在程序存储器扩展电路设计中，由于所选中的EPROM EPROM芯片及 在程序存储器扩展电路设计中，由于所选中的EPROM芯片及 地址锁存器不同，电路的连接方式也有所不同。 地址锁存器不同，电路的连接方式也有所不同。
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常用的地址译码器是3 线译码器74LS138和双2 常用的地址译码器是3-8线译码器74LS138和双2-4线译码器 74LS138和双 74LS139。 74LS139。
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单 片 机 扩 展 及 系 统 结 构
口的8位口线作地址线的低8 口的口线作高位地址线。 口的8位口线作地址线的低8位，P2口的口线作高位地址线。需要 注意的是，在进行系统扩展时， 口还用做数据线， 注意的是，在进行系统扩展时，P0口还用做数据线，因此需采用 分时复用技术，对地址和数据进行分离。 分时复用技术，对地址和数据进行分离。为此在构造地址总线时 要增加一个8位锁存器，先把这低8位地址送锁存器暂存。 要增加一个8位锁存器，先把这低8位地址送锁存器暂存。由地址 锁存器给系统提供低8位地址，然后把P 口作为数据线使用。 锁存器给系统提供低8位地址，然后把P0口作为数据线使用。
单 数据总线（ Bus） 2.数据总线（Data Bus） 片 数据总线用于在单片机与存储器之间或单片机与I/O I/O端口之 数据总线用于在单片机与存储器之间或单片机与 I/O 端口之 间传送数据。 间传送数据。单片机系统数据总线的位数与单片机处理数据的字 机 长一致。 MCS-51单片机是 位字长，所以数据总线的位数也是8 单片机是8 长一致。如MCS-51单片机是8位字长，所以数据总线的位数也是8 扩 在系统扩展时，数据总线是由P 口构造的。 位。在系统扩展时，数据总线是由P0口构造的。 展 控制总线（ Bus） 3.控制总线（Control Bus） 及 控制总线是一组控制信号线。这些信号线有的是专用信号线， 控制总线是一组控制信号线。这些信号线有的是专用信号线， 系 有的则是第二功能信号线。其中包括地址锁存信号ALE ALE、 有的则是第二功能信号线 。 其中包括地址锁存信号 ALE 、 程序存 储器的读选通信号PSEN 以及读RD和写WR信号等。 PSEN、 RD和写WR信号等 储器的读选通信号PSEN、以及读RD和写WR信号等。 统 结 构
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CPU读取的指令有两种情况：一是不访问数据存储器的指令； CPU读取的指令有两种情况：一是不访问数据存储器的指令； 读取的指令有两种情况 二是访问数据存储器的指令。因此， 二是访问数据存储器的指令。因此，外部程序存储器就有两种操 作时序。 作时序。
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几种地址锁存器的管脚配置与8031的连接方法图: 几种地址锁存器的管脚配置与8031的连接方法图: 8031的连接方法图
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74LS373和8282都是透明的带有三态门的 锁存器， 都是透明的带有三态门的8 74LS373和 8282 都是透明的带有三态门的 8D 锁存器 ， 可简化 LS373 成如图结构。 成如图结构。
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常用地址译码器 在用多片存储器芯片构成外部存储器时，除了低8 在用多片存储器芯片构成外部存储器时，除了低8 位地址需 要锁存之外，还要由高位地址产生片选信号。 要锁存之外，还要由高位地址产生片选信号。产生片选信号有线 选法和译码法两种。 选法和译码法两种。 所谓线选法就是用某几根多余的高位地址线作为存储器的片 所谓线选法就是用某几根多余的高位地址线作为存储器的片 选信号，来实现外扩存储器的目的。 选信号，来实现外扩存储器的目的。这种方法由于剩余的高位地 址不参加译码，可为任意状态，所以将有很多地址空间重叠。 址不参加译码，可为任意状态，所以将有很多地址空间重叠。线 选法的优点是电路简单； 选法的优点是电路简单；其缺点是不同的高位地址线控制不同芯 使地址空间是不连续的，故只使用于外扩芯片数目较少、 片，使地址空间是不连续的，故只使用于外扩芯片数目较少、不 太复杂的系统。 太复杂的系统。 所谓译码法是由译码器组成译码电路 译码法是由译码器组成译码电路， 所谓译码法是由译码器组成译码电路，译码电路将地址空间 划分为若干块，其输出分别选通各存储器芯片。这样， 划分为若干块，其输出分别选通各存储器芯片。这样，即充分利 用了存储空间，又克服了空间分散的缺点。 用了存储空间，又克服了空间分散的缺点。若全部地址都参加译 称为全译码；若部分地址参加译码，称为部分译码， 码，称为全译码；若部分地址参加译码，称为部分译码，这时存 在部分地址重叠的情况。 在部分地址重叠的情况。
单 片 机 扩 展 及 系 统 结 构
单片机扩展通常采用总线结构形式 ,整个扩展系统以单片机 为核心，通过总线把各扩展部件连接起来， 为核心，通过总线把各扩展部件连接起来，其形式有如各扩展部 在总线上一样。扩展内容可包括程序存储器ROM ROM、 件“挂”在总线上一样。扩展内容可包括程序存储器ROM、数据 存储器RAM I/O接口等 因为扩展是在单片机之外进行的， RAM和 接口等。 存储器RAM和I/O接口等。因为扩展是在单片机之外进行的，因此 通常把扩展的部件称之为外部ROM RAM。 ROM或 通常把扩展的部件称之为外部ROM或RAM。 所谓总线，就是连接系统中各扩展部件的一组公共信号线。 所谓总线，就是连接系统中各扩展部件的一组公共信号线。 按其功能通常把系统总线分为三组：即地址总线、 按其功能通常把系统总线分为三组：即地址总线、数据总线和控 制总线。 制总线。 1. 地址总线（Address Bus） 地址总线（ Bus） 地址总线用于传送单片机送出的地址信号， 地址总线用于传送单片机送出的地址信号，以便进行存储单 元和I/O端口的选择。 I/O端口的选择 元和I/O 端口的选择。地址总线的数目决定着可直接访问的存储 单元的数目。例如n位地址，可产生2 个连续地址编码， 单元的数目 。 例如 n 位地址 ， 可产生 2n 个连续地址编码 ， 因此可 访问2 个存储单元，即通常所说的寻址范围为2 地址单元。MCS访问2n个存储单元，即通常所说的寻址范围为2n地址单元。MCS51单片机存储器扩展最多可达64kB 单片机存储器扩展最多可达64kB， 地址单元，因此， 51单片机存储器扩展最多可达64kB，即216地址单元，因此，最多 可需16位地址线。 16根地址线是由 口和P 口构建的，其中P 16位地址线 根地址线是由P 可需16位地址线。这16根地址线是由P0口和P2口构建的，其中P0
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为地址线； 为数据输出线；CE是片选线 是片选线， A0 ～ A15 为地址线 ； O0 ～ O7 为数据输出线 ； CE 是片选线 ， OE/VPP 是数据输出选通／编程电源线，PGM是编程脉冲输入端 是编程脉冲输入端。 是数据输出选通／编程电源程 序 存 储 器 E P R O M 的 扩 展
外部程序存储器的操作时序
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常用地址锁存器 MCS-51单片机中的16位地址 分为高8位和低8 单片机中的16位地址， 在MCS-51 单片机中的 16 位地址，分为高8 位和低8 位。 高8 位 口输出， 位由P 口输出。 口同时又是数据输入/ 由P2口输出，低8位由P0口输出。而P0口同时又是数据输入/输出 故在传送时采用分时方式，先输出低8位地址， 口，故在传送时采用分时方式，先输出低8 位地址，然后再传送 数据。但是，在对外部存储器进行读/写操作时，16位地址必须 数据。但是，在对外部存储器进行读/ 写操作时，16 位地址必须 保持不变，这就需要选用适当的寄存器存放低8位地址， 保持不变，这就需要选用适当的寄存器存放低8 位地址，因此在 进行程序存储器扩展时， 进行程序存储器扩展时，必须利用地址锁存器将地址信号锁存起 来。 通常，地址锁存器可使用带三态缓冲输出的8D 8D锁存器 通常，地址锁存器可使用带三态缓冲输出的8D锁存器 74LS373或8282，也可使用带清除端的8D锁存器74LS273 8D锁存器74LS273， 74LS373或8282，也可使用带清除端的8D锁存器74LS273，地址锁 存信号为ALE ALE。 存信号为ALE。 74LS373的功能表 74LS373的功能表 OE G 功 能 0 0 1 1 0 × 直通（OUTi=Di） 直通（OUTi=Di） 保持（OUTi保持不变） 保持（OUTi保持不变） 保持不变 输 出 高 阻