单片机外部RAM扩展.doc

单片机外部RAM扩展模块图6 HM628128外部引脚排列图MCS-51系列单片机外部RAM为64K，在一些特殊场合下，远不能满足需要，本文就AT89C51讨论MCS-51系列单片机大容量RAM的扩展方法。首先介绍128K随机读取RAM HM628128。HM628128是32脚双列直插式128K静态随机读取RAM，它具有容量大、功耗低、价格便宜、集成度高、速度快、设计和使用方便等特点。如若在系统中加入掉电保护电路，保护数据有很高的可靠性，可以和EEPROM相媲美。技术特性：（1） 最大存取时间为120ns；（2） 典型选通功耗75mW；典型未选通功耗10uW；（3） 使用单一5V电源供电；（4） 全静态存储器，不需要时钟及时序选通信号；（5） 周期时间与存取时间相等；（6） 采用三态输出电路，数据输入和输出端公用；（7） 所有输入和输出引脚均与TTL电平直接兼容；（8） 有两个片选端，适合于低功耗使用，即为了保存信息，用电池作为后备电源。保存信息的最低电源电压Vcc=2V。引脚安排及功能表：图6是HM628128的外部引脚排列图，各引脚名称及功用分别如下：A0A16是17条地址线；I/O0I/O7是8条双向数据线；CS1是片选1，低电平有效，CS2是片选2，高电平有效；WR是写控制线，当CS1为低电平，CS2为高电平时，WR的上升沿将I/O0I/O7上的数据写到A0A16选中的存储单元中；OE是读出允许端，低电平有效。HM628128的功能表如表3所示。表3 HM628128功能表WRCS1CS2OE工作方式XHXX未选中XXLX未选中HLHH输出禁止HLHL读LLHH写其中，H表示高电平，L表示低电平，X表示任意状态由于AT89C51直接外部RAM容量为64K，地址线为16条，其中低8位地址和数据分时复用，因此需要外部地址锁存器和ALE锁存信号来锁存低8位地址。又由于AT89C51的外部数据和外设地址通用，若扩展外设必然占用数据地址。因此本系统采用P2.7（A15）口来区分数据和外设：当P2.7（A15）口为高电平时，选择外部数据；P2.7（A15）口为低电平时，则为外设。因此，直接外部数据容量和外设数量都为32K，可用地址线为15条。本系统外部扩展RAM为256K，地址线18条。要达到18条地址线，则必须扩展。理论上可行方法很多，如以P1口的某几位作为最高位地址输出、外加锁存器锁存高位地址等。本系统采用后者，以保留P1口，况且外设空间充裕。扩展电路如图7所示：地址总线译码器图7 RAM地址扩展电路当读写外部数据时，首先应往高位地址锁存器中送入高位地址，然后再以DPTR为间接地址访问外部数据，注意最高位地址应为1，即数据区最低地址为8000H。以下程序段演示了外部数据的读写。MOV DPTR，#0020H；0020H为高位地址锁存器的地址MOV A，#00H；00H 表示第一个32K空间MOVX DPTR，A；写入地址数据MOV DPTR，#8000H；8000H 为每个32K的第一个字节地址MOVX A，DPTR；从地址单元读取数据若最后一句换为:MOVX DPTR，A则为向RAM中写数据。同时作者还利用HM628128的数据保持特性为其加入了掉电保护电路。当主电源关闭时，备用电源发挥作用，这样RAM内的数据就不会丢失。其特性如表4所示。表4 低电源电压数据保持特性名称符号表示最小值典型值最大值单位实验条件数据保持的电源电压VccVOR2.0-VCS1Vcc-0.2V,CS2Vcc-0.2V,或0VCS20.2V,Vin0V数据保持电流-150uAVcc=3.0V,Vin0V,CS1Vcc-0.2V,CS2Vcc-0.2V,或0VCS20.2V-150uA片选禁止到数据状态时间tCDR0-ns见波形图8运行恢复时间tR5-mstRCS1Vcc-0.2VCS20.2VTCDRtRTCDR数据保持方式数据保持方式低电源电压数据保持时序关系如图8所示。 4.5V 2.2V Vdri CS1 0V Vcc4.5V CS2 Vdr20.4V 0V图8 CS2控制数据保持时序根据表4和图8可知，只要在系统上电或断电期间保证使HM628128的CS2立即变为低电平（CS20.2V）或WR立即变为高电平就可使其中的数据维持不变，图9可实现这一功能。图9掉电保护电路其原理如下：当系统正常时，电流通过D1向HM628128供电，同时向电池BT充电，当系统电源切断时，将由电池供电。上电时，系统电源对C1充电，在此期间CS2是输入要经过一定的延时后才能变为高电平，同时，由于U1、U2的电源是由系统电源对C2充电来建立的，这就保证了在上电时HM628128处于写静止状态。在系统掉电瞬间，由于U1、U2由Vs供电，仍处于工作状态，电源掉电致使U1的输入立即变低，WR