mcs-51单片机扩展存储器的设计

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1、第8章MCS-51单片机扩展存储器的设计8.1概述片内的资源如不满足需要，需外扩存储器和I/O功能部件：系统扩展问题，内容主要有：(1)外部存储器的扩展（外部存储器又分为外部程序存储器和外部数据存储器）(2)I/O接口部件的扩展。本章介绍MCS–51单片机如何扩展外部存储器，I/O接口部件的扩展下一章介绍。系统扩展结构如下图:MCS-51单片机外部存储器结构:哈佛结构。MCS-96单片机的存储器结构:普林斯顿结构。MCS-51数据存储器和程序存储器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系统总线按其功能通

2、常把系统总线分为三组：1.地址总线（AdressBus,简写AB）2.数据总线(DataBus，简写DB)3.控制总线（ControlBus，简写CB）8.2.2构造系统总线系统扩展的首要问题:构造系统总线，然后再往系统总线上“挂”存储器芯片或I/O接口芯片，“挂”存储器芯片就是存储器扩展，“挂”I/O接口芯片就是I/O扩展。MCS-51由于受引脚数目的限制，数据线和低8位地址线复用。为了将它们分离出来，需要外加地址锁存器，从而构成与一般CPU相类似的片外三总线，见图8-2。地址锁存器一般采用74LS373，采用74LS373的地址总线的扩展电路如下图(

3、图8-3)。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。*使用ALE信号作为低8位地址的锁存控制信号。*以PSEN*信号作为扩展程序存储器的读选通信号。*以EA*信号作为内外程序存储器的选择控制信号。*由RD*和WR*信号作为扩展数据存储器和I/O口的读选通、写选通信号。尽管MCS-51有4个并行I/O口，共32条口线，但由于系统扩展需要，真正作为数据I/O使用的，就剩下P1口和P3口的部分口线。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口线很少（仅需3-4根），提高可

4、靠性。串行扩展可以减少芯片的封装引脚，降低成本，简化了系统结构，增加了系统扩展的灵活性。为实现串行扩展，一些公司（例如PHILIPS和ATMEL公司等）已经推出了非总线型单片机芯片，并且具有SPI（SerialPeriperalInterface）三线总线和I2C公用双总线的两种串行总线形式。与此相配套，也推出了相应的串行外围接口芯片。缺点:串行接口器件速度较慢在大多数应用的场合，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，记为OE*和WE*，与MCS-51的RD*和WR*相

5、连。EPROM芯片：只能读出，故只有读出引脚，记为OE*，该引脚与MCS-51的PSEN*相连。8.3.2存储器地址空间分配MCS-51发出的地址是用来选择某个存储器单元进行读写，要完成这种功能，必须进行两种选择：“片选”和“单元选择”。存储器空间分配除考虑地址线连接外，还讨论各存储器芯片在整个存储空间中所占据的地址范围，常用的存储器地址分配的方法有两种：线性选择法（简称线选法）和地址译码法（简称译码法）。1.线选法直接利用系统的高位地址线作为存储器芯片（或I/O接口芯片）的片选信号。优点：电路简单，不需要地址译码器硬件，体积小，成本低。缺点：可寻址的器

6、件数目受到限制，地址空间不连续，地址不唯一。例某一系统，需要外扩8KB的EPROM（2片2732），4KB的RAM（2片6116），这些芯片与MCS-51单片机地址分配有关的地址线连线，电路如下图。2732:4KB程序存储器，有12根地址线A0～A11，分别与单片机的P0口及P2.0～P2.3口相连。2732（1）的片选端接A15（P2.7），2732（2）的片选端接A14（P2.6）。当要选中某个芯片时，单片机P2口对应的片选信号引脚应为低电平，其它引脚一定要为高电平。6116:2KB数据存储器，需要11根地址线作为单元的选择，而剩下的P2口线（P2.

7、4～P2.7）作为片选线。两片程序存储器的地址范围：2732（1）的地址范围：7000H～7FFFH;2732（2）的地址范围:B000H～BFFFH;6116（1）的地址范围：E800H～EFFFH;6116（2）的地址范围：D800H～DFFFH。线选法特点：简单明了，不需另外增加硬件电路。只适于外扩芯片不多，规模不大的单片机系统。2.译码法最常用的译码器芯片：74LS138（3-8译码器）74LS139（双2-4译码器）74LS154（4-16译码器）。可根据设计任务的要求，产生片选信号。全译码：全部高位地址线都参加译码；部分译码：仅部分高位地址线

8、参加译码。(1)74LS138（3～8译码器）引脚如图8-5，译码功能如表8-1