单片机总线和存储器扩展讲义

1、单片机总线和存储器扩展讲单片机总线和存储器扩展讲义义内内 容容 提提 要要* MCS51系列单片机的特点就是体积小，功能全，系统系列单片机的特点就是体积小，功能全，系统结构紧凑，硬件设计灵活。对于简单结构紧凑，硬件设计灵活。对于简单 的应用，最小系统即的应用，最小系统即能满足要求。能满足要求。 所谓最小系统是指在最少的外部电路条件下，形成一所谓最小系统是指在最少的外部电路条件下，形成一个可独立工作的单片机应用系统。一片个可独立工作的单片机应用系统。一片89C51，或者一片，或者一片8031外接一片外接一片 EPROM就构成了一个单片机最小系统。就构成了一个单片机最小系统。 在很多复杂的应用情况

2、下，单片机内的在很多复杂的应用情况下，单片机内的RAM ，ROM 和和 I/O接口数量有限，不够使用，这种情况下就需要进行接口数量有限，不够使用，这种情况下就需要进行扩展。因此单片机的系统扩扩展。因此单片机的系统扩 展主要是指外接数据存贮器、展主要是指外接数据存贮器、程序存贮器或程序存贮器或I/O接口等，以满足应用系统的需要。接口等，以满足应用系统的需要。 6.16.1单片机系统总线和系统扩展方法单片机系统总线和系统扩展方法 单片机是通过地址总线，数据总线和控制总线与外部交换信息的。单片机是通过地址总线，数据总线和控制总线与外部交换信息的。MCS-51单片机的总线接口信号见图单片机的总线接口信

3、号见图 由图可见：由图可见： 1）由于）由于Po分时传送地址分时传送地址/数据信息，在接口电路中，通常数据信息，在接口电路中，通常配置地址锁存器，有配置地址锁存器，有ALE信号锁存低信号锁存低8位地址位地址AoA7，以分，以分离地址和数据信息。离地址和数据信息。 2）P2口传送高口传送高8位地址位地址A8A15。 3 ) PSEN为程序存储器的控制信号，是在取指令为程序存储器的控制信号，是在取指令 码时或执行码时或执行MOVC指令时变为有效。指令时变为有效。 RD、WR为为 数据存储器和数据存储器和I/O口的读、写控制口的读、写控制 信号。是执行信号。是执行MOVX指令时变为有效。指令时变为有

4、效。系统的扩展的连线原则系统的扩展的连线原则 系统的扩展归结为三总线的连接，连接的方法很简单，系统的扩展归结为三总线的连接，连接的方法很简单，连线时应遵守下列原则：连线时应遵守下列原则：1. 连接的双方连接的双方 数据线连数据线，地址线连地址线，数据线连数据线，地址线连地址线， 控制线连控制线。要特别注意的是：控制线连控制线。要特别注意的是： 程序存储器接程序存储器接PSEN; 数据存储器接数据存储器接RD和和WR2. 控制线相同的地址线不能相同，控制线相同的地址线不能相同， 地址线相同的控制线不能相同。地址线相同的控制线不能相同。3. 片选信号有效的芯片才选中工作，当一类芯片仅一片时片片选信

5、号有效的芯片才选中工作，当一类芯片仅一片时片选端可接地，当同类芯片多片时片选端可通过线译码、部分选端可接地，当同类芯片多片时片选端可通过线译码、部分译码、全译码接地址线（通常是高位地址线）译码、全译码接地址线（通常是高位地址线） ，在单片机中，在单片机中多采用线选法。多采用线选法。6.2 6.2 程序存储器的扩展程序存储器的扩展程序存储器扩展电路的安排应满足单片机从外存取指令程序存储器扩展电路的安排应满足单片机从外存取指令的时序要求。从时序图中分析的时序要求。从时序图中分析ALE、PSEN、Po和和P2怎样配怎样配合使程序存储器完成取指操作，从而得出扩展程序存储器的合使程序存储器完成取指操作，

6、从而得出扩展程序存储器的方法。方法。程序存储器读取数据。程序存储器读取数据。一个机器周期 根据以上取指时序的要求，根据以上取指时序的要求，8XX51单片机扩展程序存储单片机扩展程序存储器器2732的电路图见图的电路图见图图中，图中，74LS373为为8D锁存器，其主要特点在于：锁存器，其主要特点在于：控制端为高电平时，输出控制端为高电平时，输出QoQ7复现输入复现输入DoD7的状的状态；态；G为下跳沿时为下跳沿时DoD7的状态被锁存在的状态被锁存在QoQ7上。上。当把当把ALE与与G相连后，相连后，ALE的下跳沿正好把的下跳沿正好把Po端口上端口上此时出现的此时出现的PC寄存器指示的低寄存器指

7、示的低8位指令地址位指令地址AoA7锁锁存在存在74LS373的的QoQ7上，上，PC的高的高4位地址位地址A8A11则则直接由直接由P2.0P2.3提供。提供。 由于只扩展了一片由于只扩展了一片2732EPROM，因此，因此2732的片选端的片选端接地。接地。 PSEN与与2732的输出允许型号的输出允许型号OE相连，相连，PSEN 的上升沿使的上升沿使OE有效，打开有效，打开2732中由中由A0A11指定的指定的地址单元，该单元中的指令码从地址单元，该单元中的指令码从2732的的O0O7输出，输出，被正好处于读入状态的被正好处于读入状态的Po端口输入到单片机内端口输入到单片机内, 经译经译

8、码执行。这就是从外存指定地址单元中取出码执行。这就是从外存指定地址单元中取出 1 字节字节指令并加以执行的整个过程。指令并加以执行的整个过程。单片机扩展单片机扩展2761，2764，27128等等EPROM的的方法与图方法与图9-3相同，差别仅在于不同的芯片的存储相同，差别仅在于不同的芯片的存储容量的大小不同，因而使用高容量的大小不同，因而使用高8位地址的位地址的P2端口线端口线的根数不同。的根数不同。扩展扩展2716 （2KB）需使用）需使用A8A10 三条高位地址线三条高位地址线扩展扩展2764（8KB）需要）需要A8A12 五条高位地址线。五条高位地址线。扩展扩展27128（16KB)时

9、时 需要需要A8A13六条高位地址线。六条高位地址线。这是因为这是因为 存储器其容量存储器其容量=2N N为地址线的根数为地址线的根数注意：注意：2764和和27128的的PGM引脚应接引脚应接Vcc。6.2.2 EEPROM的扩展的扩展型型 号号引引 脚脚 数数容量容量/字节字节引脚兼容的存储器引脚兼容的存储器28162817286428C25628F51228F01028F02028F040 24 28 28 32 32 32 32 32 2KB 2KB 8KB 32KB 64KB 128KB 256KB 512KB 2716，6116 2764，6264 27C256 27C512 27

10、C010 27C020 27C040 EEPROM的使用非常简单方便。不用紫外线擦除，在的使用非常简单方便。不用紫外线擦除，在单一的单一的+5V电压下写入的新数据即覆盖了旧数据。下面以电压下写入的新数据即覆盖了旧数据。下面以2864为例说明为例说明EEPROM和单片机的连接方法。和单片机的连接方法。 2864为为8KB EEPROM维持电流维持电流为为60mA，典型读出时间为，典型读出时间为200350ns，字节编程写入时间为字节编程写入时间为1020s，芯片，芯片内有电压提升电路，编程时不必增高内有电压提升电路，编程时不必增高压，单一压，单一+5V供电。引脚和供电。引脚和6264，2764兼容，引脚配置见右图。兼容，引脚配置见右图。6.3 数据存储器的扩展数据存储器