微控制器系统设计第2讲(存储器扩展)

1、第第7章章 扩展技术扩展技术 单片机最小应用系统 单片机扩展系统单片机最小应用系统单片机最小应用系统 MCS 51的系统扩展结构的系统扩展结构 注意：每个芯片均有芯片选择信号，当注意：每个芯片均有芯片选择信号，当CPU与某个芯与某个芯片通信时，必须先选中芯片，即片选信号先有效，再片通信时，必须先选中芯片，即片选信号先有效，再通信。通信。7.2 系统总线扩展系统总线扩展 v7.2.1 系统总线扩展简介一、什么是总线二、总线扩展方法 1、并行总线扩展（三总线结构：AB、DB、CB） 2、串行总线扩展（3根或2根线） 51系列单片机三总线扩展结构图系列单片机三总线扩展结构图 74LS373是一种带三

2、态门的是一种带三态门的8D锁存器锁存器 7.2.2 常用扩展器件介绍常用扩展器件介绍 1. 三态数据锁存器 锁存器74LS3732. 三态数据缓冲器 总线驱动器74LS244（单向三态数据缓冲器） 总线驱动器74LS245（双向三态数据缓冲器）3. 译码器译码器 3-8译码器74LS138 、74LS139(双2-4译码器) 7.3 存储器的扩展存储器的扩展 7.3.1 存储器扩展概述 v在系统程序存储器扩展中，用在系统程序存储器扩展中，用EPROM作为作为单片机片外单片机片外ROM是目前最常用的是目前最常用的ROM扩展扩展方法。扩展常用的方法。扩展常用的EPROM芯片有：芯片有： 2716（

3、2KB8）、2732（4KB8）、2764（8KB8）、27128（16KB8）、27256（32KB8）、27512（64KB8）等。 例题例题1 给8051单片机的外围扩展一片16K8位片外程序存储器，画出与单片机相连地址线、数据线和控制线，并注明信号名称。 例题例题2：外扩：外扩2KB EPROM 选用一片2716的EPROM , 电路中选用了一片带三态缓冲输出的8D锁存器，8282作为地址锁存器，它的输入端与P0口连接，输出端与2716的地址线（A0A7）连接。 电路设计如下图：扩展多片片外程序存储器方法扩展多片片外程序存储器方法例题例题3 用2764（8K8位）给8051单片机的外围

4、扩展16K的片外程序存储器，画出与单片机相连地址线、数据线和控制线，并注明信号名称。方法一：采用空余的高位地址线作为片选线方法一：采用空余的高位地址线作为片选线（线选法）（线选法）方法二：采用译码器输出信号作为片选线方法二：采用译码器输出信号作为片选线（译码法）（译码法）片外片外ROM的操作时序的操作时序 数据存储器的扩展 v数据存储器管脚分析：v例题例题 用6264（8K8位）给8051单片机的外围扩展8K的片外数据存储器，画出与单片机相连地址线、数据线和控制线，并注明信号名称。 6264的扩展电路的扩展电路 片外片外RAM读时序读时序 片外片外RAM写时序写时序 综合设计举例综合设计举例v

5、例题例题 用6264（8K8位）和 2764（8K8位）给8051单片机的外围扩展24K的片外程序存储器和24K的片外数据存储器，画出与单片机相连地址线、数据线和控制线，并注明信号名称。存储器扩展应考虑的问题v1. 地址锁存器的选用地址锁存器的选用 由访问外存储器的时序可见，ALE信号在下降沿时P0口输出的地址有效。因此，在选择地址锁存器时，还应注意ALE信号与锁存器选通信号的配合，即应选用高电平触发或下降沿触发的锁存器，如74LS373。ALE信号直接加到其使能端G。74LS273或74LS377为上升沿触发，因此ALE信号要经过一个反相器才能加到其时钟端CLK。v2MCS-51对存储容量的

6、要求对存储容量的要求 MCS-51所需要的存储容量由实际单片机应用系统的实时数据和应用程序的数量来决定，且受所选单片机寻址能力的限制。存储器芯片型号决定芯片本身的存储容量，且每个芯片单元的二进制位数不一定是8位。因此，设计系统所需要的存储器芯片数量必须从存储单元数量和位数两方面同时满足系统的要求。例如，某一单片机应用系统需要32KB RAM存器，若采用6264需4块，若采用2116就需要1 6块。存储器扩展应考虑的问题v3地址线的连接及地址译码方式地址线的连接及地址译码方式 根据需要选择存储器芯片的型号及数量。用低位地址线连接存储器的片内地址输入端，用其余地址线作为存储器的片选信号。在MCS-

7、51的外部存储器设计中，片内地址线通常直接或经过外部地址锁存器与对应存储器地址线相连的；片选地址线通常和存储器芯片的片选端直接相连或经过地址译码器输出后和它相连，也可以悬空不用。v4工作速度匹配工作速度匹配 为了使MCS-51和外部存储器同步而可靠地工作，MCS-51的访问时间必须大于所用外部储器的最大存取时间。例如，若8031的主脉沖为6MHz，则它的访存时间至少大于400ns，故所选存储器芯片的最大存取时间必须小于这个数。 习题v1. 填空题 v(1) MCS-51可以扩展的程序存储器和数据存储器最多可为_KB。 v(2) 在 MCS-51 进行程序存储器和数据存储器的扩展后，单片机本能用

8、的输入/输出口线最多只有_条线。 v(3)在 MCS-51 进行扩展应用时，作为扩展总线使用的是_。 v(4) ALE 信号主要是提供给_使用的。 v(5)采用线选法时如果某芯片的地址范围是 D000HDFFFH，说明是_连到了该芯片的片选端。 v2. 简答题 v(1) MCS-51扩展存储器系统中，为什么 P0 口要接一个 8 位锁存器，而 P2 口不用？ v(2) 在 MCS-51 扩展系统中，外部程序存储器和数据存储器共用地址总线和数据总线,为什么两个存储空间不会发生冲突？ v(3) MCS-51单片机扩展存储器后，请解释 P2 是否可以作为 I/O接口使用。 v3. 设计题 v(1) 用片选法试将 MCS-51 单片机外接一片 EPROM 2732 和一片RAM 6116，画出硬件连接图并指出各存储器的地址范围。 v(2) 用译码法扩展 4 片2K 8 位存储器芯片。 v(3) 用 74LS138