任务5.1存储器扩展电路的设计与制作

1、模块模块5 系统扩展与接口技术的应用系统扩展与接口技术的应用 任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制作知识能力：熟悉常见的存储器类型及性能，掌握程序存储器与知识能力：熟悉常见的存储器类型及性能，掌握程序存储器与CPU连接连接的方法的方法 。技能能力：掌握外部存储器的读写控制方法技能能力：掌握外部存储器的读写控制方法,了解了解Proteus仿真环境中对仿真环境中对外部存储器的仿真方法外部存储器的仿真方法 。社会能力：训练学生工程意识和良好的劳动纪律观念，培养学生认真做社会能力：训练学生工程意识和良好的劳动纪律观念，培养学生认真做事、用心做事的态度事、用心做事的态度 。

2、知识能力知识能力子系列子系列机机 型型片内片内ROM片内片内RAM可寻址可寻址ROM范围范围可寻址可寻址RAM范围范围51子系列子系列8031无无128B64KB64KB80514KB128B64KB64KB87514KB128B64KB64KB52子系列子系列8032无无256B64KB64KB80528KB256B64KB64KB2022-2-274 知识能力知识能力8051数据数据存储器存储器程序程序存储器存储器I/O接口接口I/O接口接口I/O设备设备I/O设备设备地址总线地址总线数据总线数据总线控制总线控制总线知识能力知识能力地址总线是单向的，从单片机发出。地址总线是单向的，从单片机

3、发出。数据总线是双向的。数据总线是双向的。对于一条控制线，其传送方向是单向的。对于一条控制线，其传送方向是单向的。总线：总线：连接系统中各扩展部件的一组公共信号线。连接系统中各扩展部件的一组公共信号线。地址总线：地址总线：传出单片机送出的地址信号，进行存传出单片机送出的地址信号，进行存储单元和储单元和I/O端口的选择。端口的选择。数据总线：数据总线：单片机和存储单元以及单片机和单片机和存储单元以及单片机和I/O端端口之间传输数据。口之间传输数据。控制总线：控制总线：一组控制信号线的总称。有单片机发一组控制信号线的总称。有单片机发出的，也有从其他部件发向单片机的。出的，也有从其他部件发向单片机的

4、。单片机扩展的实现（总线构造）单片机扩展的实现（总线构造）以以P0口的口的8位口线作地址位口线作地址/数据线（复用线）数据线（复用线）;以以P2口的口的8位口线作高位口线作高8位地址线。位地址线。MCS-51单片机寻址范围为单片机寻址范围为64K，需要，需要16根根地址线地址线:所谓复用：所谓复用：既可作地址线（低既可作地址线（低8位），又可作数据线。位），又可作数据线。复用技术：复用技术：增加一个增加一个8位锁存器，通过对锁存器的控制位锁存器，通过对锁存器的控制实现对地址（低实现对地址（低8位）和数据的分离位）和数据的分离扩展时常用的控制信号扩展时常用的控制信号1）ALE：地址锁存选通信号（

5、高电平有效）。地址锁存选通信号（高电平有效）。2）PSEN ：扩展程序存储器（外部扩展程序存储器（外部ROM）读选通信）读选通信号（低电平有效）。号（低电平有效）。3）EA：内外程序存储器的选择信号。内外程序存储器的选择信号。4）RD和和WR：扩展外部数据存储器（扩展外部数据存储器（RAM）的读、）的读、写选通信号（低电平有效）。写选通信号（低电平有效）。单片机扩展的实现（总线构造）单片机扩展的实现（总线构造）单片机扩展的实现（总线构造）单片机扩展的实现（总线构造）单片机总线扩展结构图单片机总线扩展结构图ALE0P2PPSENRDWREA8031815AA8位地址位地址高高07AA8位地址位地

6、址低低数据线数据线控制线控制线锁锁存存器器单片机存储器结构单片机存储器结构MCS-51系列单片机存储器有四个部分：系列单片机存储器有四个部分：1）片内）片内ROM（部分有，（部分有，8031无片内无片内ROM）；）；2）片外）片外ROM（可扩展到（可扩展到64KB）；）；3）片内）片内RAM（51系列单片机都有，系列单片机都有，256字节）；字节）；4）片外）片外RAM（可扩展到（可扩展到64KB,独立）独立）RAM、ROM都可以扩展至都可以扩展至64K。单片机存储器结构单片机存储器结构程序存储器映象程序存储器映象数据存储器映象数据存储器映象v单片机扩展存储器编址及映像单片机扩展存储器编址及映

7、像存储器编址技术：存储器编址技术：以系统的高位地址作为存储器的片选信号。以系统的高位地址作为存储器的片选信号。直接将地址线连接到存储芯片片选端。直接将地址线连接到存储芯片片选端。将地址线进行适当连接，使得存储器中每一个存将地址线进行适当连接，使得存储器中每一个存储单元可唯一地对应一个编址。储单元可唯一地对应一个编址。1、线选法、线选法2、译码法译码法能有效地利用存储空间，能有效地利用存储空间，最常用的存储器编址方法。最常用的存储器编址方法。通过译码器对系统的高位地址进行译码，以译通过译码器对系统的高位地址进行译码，以译码输出作为存储芯片的片选信号。码输出作为存储芯片的片选信号。常用译码器：常用

8、译码器： 74LS139：双：双24译码器；译码器； 74LS138：38译码器译码器7 . 2P6 . 2P5 . 2PV5 3E2E1EABCccV138LS74GND70YY8051V5 74LS138作译码器的连接作译码器的连接任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制作 一、程序存储器扩展一、程序存储器扩展掩膜掩膜ROM可编程可编程ROM（PROM）：内容只能写一次；）：内容只能写一次；可改写可改写ROM（EPROM）：紫外线擦除；）：紫外线擦除；可改写可改写ROM（EEPROM）：电擦除；）：电擦除；快擦写快擦写ROM：flashROM1. 只读存储器（只读

9、存储器（ROM）任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制作 v2.典型只读存储器芯片典型只读存储器芯片2716 INTEL公司公司27系列产品（加电编程、紫外线擦除系列产品（加电编程、紫外线擦除EPROM），系列产品还有），系列产品还有2716、2732、2764、27128等。等。存储容量：存储容量：2k 8(位位)、4k 8(位位)、 8k 8(位位)、 16k 8(位位)芯片引脚：芯片引脚：121110987654321131415161718192021222324GNDOOOAAAAAAAA21001234567345671098OOOOOPGM/CEAOE

10、VppAAVcc2716PGM/CEOEA10A0：11位地址；位地址；O7O0：数据线；：数据线； ：片选：片选/编程控制信号；编程控制信号；正常使用片选（低电平有效），编程正常使用片选（低电平有效），编程时，引入编程脉冲；时，引入编程脉冲； ：输出允许信号，低电平有效。：输出允许信号，低电平有效。任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制作 5种工作方式：种工作方式：1）读方式：）读方式： 均为低电平，被寻址单均为低电平，被寻址单元内容经数据线读出；元内容经数据线读出；OE,CE2）未选中方式：）未选中方式： 为高电平，数据线输出呈为高电平，数据线输出呈高阻状态；高

11、阻状态；CE3）编程方式：）编程方式：Vpp加加25V电压，电压， 加加TTL高电平。高电平。进行数据重新写入；进行数据重新写入；4）程序检验方式：）程序检验方式：Vpp=25V， 均为低电平均为低电平OE,CE5）编程禁止）编程禁止CE任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制作 v3. 程序存储器扩展示例程序存储器扩展示例1）线选法编址扩展示例）线选法编址扩展示例373LS7407AA07OOPSENOE7 . 2P2 . 2P1 . 2P0 . 2P10A9A8ACE27168031EAALEG0P任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制

12、作 74LS373是一种输出带有三态门的8D锁存器1D8D1Q8QGE1Q8Q（a）74LS373结构原理图输入控制端输出允许端任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制作 74LS3731234567891014161718191513121120（b）74LS373引脚图A0A7P0.0P0.7ALE1D8D1Q8QGE（c）74LS373电路连接图74LS373任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制作 74LS373的功能表E G 功 能 0 1 直通（Qi=Di）0 0 保持（Qi保持不变） 1 输 出 高 阻任务任务5.1 存储器扩

13、展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制作 2716是是2K 8（位）（位）EPROM，11根地址线根地址线示例中，示例中，2716的地址范围是：的地址范围是：最低地址最低地址：A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 1000，0000，0000，0000（8000H）最高地址最高地址：A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 1000，0111，1111，1111（87FFH）A14A13A12A11（P2.6P2.3)的状态与芯片寻址无关，的状态与芯片寻址无关， A14A13A12A11的所有的所有16种种组合（组

14、合（00001111）都不会影响该芯片的寻）都不会影响该芯片的寻址，即址，即1， 000，0000，0000 1 ， 111，1111，1111因此，因此，8000H87FFH、88008FFFH、F800HFFFFH都是都是该芯片的寻址范围。该该芯片的寻址范围。该2716有有16个地址映像区个地址映像区，在这些地址范围，在这些地址范围内都能访问该芯片。内都能访问该芯片。任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制作 2）多芯片存储器扩展）多芯片存储器扩展PSEN7.2P8031EAALE0.24.2PPOEOE812A812A07A07A07O07OCECE37374

15、LSG当当P2.7=0时，选中时，选中1片，地址为：片，地址为：B1111,1111,1111,10B0000,0000,0000,00 FFFH1H0000即即当当P2.7=1时，选中时，选中2片，地址为：片，地址为：B1111,1111,1111,11B0000,0000,0000,01 FFFH9H8000即即12764227640P任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制作 3）译码法编址示例）译码法编址示例ABC7 . 2P6 . 2P5 . 2P07A07A07A07O07O07O812A812A812A373LS740 . 07 . 0P0 . 24 .

16、 2PPSENCECECEOEOEOE0Y1Y7Y13812764027647276421EE3EV5 任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制作 74LS138：3-8译码器译码器87654321910111213141516GNDYEEECBA7321138LS746543210YYYYYYYVcc输入端输入端输出端CBA0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y11110000110011001010101011111110111111011111101111110111111011111101111110111111011111111E2E3E&EN使能控制使能控制1E

17、0EE312 任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制作 27640地址范围：地址范围：0000H1FFFH0000,0000,0000,0000 0001,1111,1111,111127641地址范围地址范围：2000H3FFFH0010,0000,0000,0000 0011,1111,1111,111127642地址范围地址范围：4000H5FFFH0100,0000,0000,0000 0101,1111,1111,111127647地址范围地址范围：E000HFFFFH1110,0000,0000,0000 1111,1111,1111,1111 . .

18、.任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制作 v二、数据存储器扩展二、数据存储器扩展静态静态RAM（SRAM）：）：加电即可保存信息；加电即可保存信息；动态动态RAM（DRAM）：）：加电，不断进行周期性加电，不断进行周期性刷新（再生），才可保存信息。刷新（再生），才可保存信息。1. 随机存储器概述随机存储器概述随机存储器随机存储器RAM（Random Access Memory），），可以进行读、写两种操作，分为静态（可以进行读、写两种操作，分为静态（SRAM）和动态（和动态（DRAM）两种。）两种。任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制

19、作 任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制作 2. 典型随机存储器芯片典型随机存储器芯片6116(2KB)121110987654321131415161718192021222324GNDDDDAAAAAAAA21001234567345671098DDDDDCSAOEWEAAVcc6116A10A0：地址线：地址线D7D0：数据线：数据线 ：片选信号：片选信号 ：数据输出允许信号：数据输出允许信号 ：写选通信号：写选通信号CSOEWE任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制作 6116工作方式工作方式写入写入读出读出禁止禁止未选中未选中

20、状态状态0001CS101OE 011WE 数据写入数据写入数据读出数据读出高阻高阻高阻高阻07DD任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制作 3. 线选法线选法RAM扩展举例扩展举例07A07D810AOEWECS07A07D810AOEWECS373LS74RDWR0 . 22 . 2P0PALE3 . 2P4 . 2P(1)6116)2(6116任务任务5.1 存储器扩展电路的设计与制作存储器扩展电路的设计与制作 可寻址256B 外部数据存储器可寻址64KB 外部数据存储器访问外部访问外部RAM用专门指令用专门指令MOVX，共，共4条条 指令符号说 明MOVX

21、A，RiMOVX Ri ，AMOVX A，DPTRMOVX DPTR ，A 单片机扩展单片机扩展2732 EPROM电路电路 编码结果编码结果扩展一片27128A。单片机扩展16 KB外部程序存储器一般选用27128A EPROM芯片，硬件电路如图所示。 单片机扩展单片机扩展27128 EPROM电路电路用译码法扩展一片2764。 单片机扩展单片机扩展2764 EPROM电路电路技能能力技能能力工作任务描述工作任务描述 1)根据给出的参考图，在Proteus中画出电路图，并编写程序进行外部数据的读取及写入，利用读取的外部数据存储器中的数据控制8个发光二极管循环点亮。 2)利用Proteus的仿真功能对其进行仿真测试，观察LED的状态和外部数据存储器窗口。数据存储器扩展图4)程序范例：程序范例：功能：对片外功能：对片外RAM写入数据并输出，控制写入数据并输出，控制P1口的亮灭状态。口的亮灭状态。声明写在程序的前面。声明写在程序的前面。 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 30HMAIN: MOV R0,#0 DJNZ R0,$ ;延迟一会儿，等待电源电压稳定、外设正常工作。延迟一会儿，等待电源电压稳定、外设正常工作。 MOV SP,#50H ;设置堆栈指针初值设置堆栈指针初值 MO