哈尔滨工程大学单片机技术第8章MCS-51单片机的系统扩展

1、单片机技术第第8 8章章 MCS-51MCS-51单片机的系统扩展单片机的系统扩展8.1 8.1 程序存储器的扩展程序存储器的扩展8.2 8.2 数据存储器的扩展数据存储器的扩展8.3 MCS-518.3 MCS-51单片机片选方法简介单片机片选方法简介8.4 FLASH8.4 FLASH存储器的扩展存储器的扩展8.5 8.5 并行并行I/OI/O接口的扩展接口的扩展单片机技术 单片机内部的单片机内部的ROMROMRAMRAM容量定时器容量定时器I/OI/O接口和中断源等资源往往有限，在实际应用中接口和中断源等资源往往有限，在实际应用中通常不够用，因此需要对单片机的资源扩展。通常不够用，因此需

2、要对单片机的资源扩展。 v首先需要扩展的是程序存储器和数据存储器。首先需要扩展的是程序存储器和数据存储器。单片机内部虽有一定数量的存储器，但常常不单片机内部虽有一定数量的存储器，但常常不能满足实际需要，因此要求从外部进行扩展。能满足实际需要，因此要求从外部进行扩展。v其次需要扩展的是输入其次需要扩展的是输入/ /输出接口。单片机的输出接口。单片机的主要用途是控制，因此它必须与外部设备打交主要用途是控制，因此它必须与外部设备打交道，也就是说它需要与外部的输入输出设备连道，也就是说它需要与外部的输入输出设备连接。单片机内部虽然设置了接。单片机内部虽然设置了4 4个并行个并行I/OI/O口，用口，用

3、来与外围设备连接，但当外围设备较多时，来与外围设备连接，但当外围设备较多时，I/OI/O口就显得不够用。在大多数情况下，口就显得不够用。在大多数情况下，MCS-MCS-5151系列单片机都需要扩展输入输出接口。系列单片机都需要扩展输入输出接口。单片机技术8.1 8.1 程序存储器的扩展程序存储器的扩展v8.1.1 8.1.1 程序存储器的分类程序存储器的分类v8.1.2 8.1.2 典型程序存储器芯片介绍典型程序存储器芯片介绍v8.1.3 8.1.3 典型程序存储器的扩展方法典型程序存储器的扩展方法v8.1.4 8.1.4 典型程序存储器扩展电路典型程序存储器扩展电路单片机技术8.1.1 8.

4、1.1 程序存储器的分类程序存储器的分类 MCS-51 MCS-51单片机的程序存储器空间和数据存单片机的程序存储器空间和数据存储器空间是相互独立的。程序存储器寻址空储器空间是相互独立的。程序存储器寻址空间是间是64K64K字节（字节（0000H0000HFFFFHFFFFH），其中），其中8051805187518751片内含有片内含有4K4K字节的字节的ROMROM或或EPROMEPROM，80318031片内不带片内不带ROMROM。当片内。当片内ROMROM不够用或使用不够用或使用80318031芯片时，需要扩展程序存储器。芯片时，需要扩展程序存储器。 程序存储器程序存储器ROMROM

5、也称只读存储器。所谓只也称只读存储器。所谓只读存储器是指读存储器是指ROMROM中的信息，一旦写入以后，中的信息，一旦写入以后，就不能随意更改，特别是不能在程序运行过就不能随意更改，特别是不能在程序运行过程中再写入新的内容，只能在程序执行过程程中再写入新的内容，只能在程序执行过程中读出其中的内容。中读出其中的内容。单片机技术1 1、掩膜编程的、掩膜编程的ROMROM 其编程由半导体厂家完成，根据用户提出的存其编程由半导体厂家完成，根据用户提出的存储内容决定储内容决定MOSMOS管的连接方式，把存储内容制管的连接方式，把存储内容制作在芯片上，用户不能更改所存入的信息。作在芯片上，用户不能更改所存

6、入的信息。 特点：适合于大批量生产，结构简单、集成度特点：适合于大批量生产，结构简单、集成度高。成本高，只有大量生产定型高。成本高，只有大量生产定型ROMROM时才合算。时才合算。 可用来存储一些标准程序：监控程序、汇编程可用来存储一些标准程序：监控程序、汇编程序、序、BASICBASIC语言的解释程序等；也可用来存储语言的解释程序等；也可用来存储数学用表（正弦函数表、平方根表等）、代码数学用表（正弦函数表、平方根表等）、代码转换表、逻辑函数表等。转换表、逻辑函数表等。单片机技术 2 2、现场编程、现场编程ROMROM（PROMPROM） 也称可编程只读存储器也称可编程只读存储器PROMPRO

7、M，指，指PROMPROM的编程可的编程可在工作现场一次完成。出厂时并未存储任何信在工作现场一次完成。出厂时并未存储任何信息，用户可根据自己的需要把信息写入，然后息，用户可根据自己的需要把信息写入，然后才能在系统中使用。但信息一旦写入，不能更才能在系统中使用。但信息一旦写入，不能更改。改。3 3、可改写、可编程、可改写、可编程ROMROM（EPROMEPROM） 用户对用户对EPROMEPROM可自行写入信息，也可将信息全可自行写入信息，也可将信息全部擦去，重新写入。部擦去，重新写入。RPROMRPROM分为两种：分为两种： 紫外线擦除紫外线擦除 称称UVEPROMUVEPROM； 电擦除电擦

8、除 称称EEPROMEEPROM。 UVEPROMUVEPROM：用电信号编程，用紫外线擦除信息。：用电信号编程，用紫外线擦除信息。 EEPROMEEPROM：用电信号编程，用电信号擦除信息。：用电信号编程，用电信号擦除信息。单片机技术8.1.2 8.1.2 典型程序存储器芯片介绍典型程序存储器芯片介绍1 1、2716RPROM2716RPROM存储器存储器 27162716是是2K2K8 8位紫外线擦除电可编程只读存储位紫外线擦除电可编程只读存储器。单一器。单一+5V+5V供电，最大功耗供电，最大功耗25mW25mW，维持功耗，维持功耗132mW132mW，读出时间最大，读出时间最大450n

9、s450ns，引脚见图，引脚见图8-18-1。2716271616161515141413131212111110109 98 86 67 75 54 43 32 21 120201919181817172424232322222121A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0VCCVCCA9A9A8A8VPPVPPA10A10O7O7O6O6O5O5O4O4O3O3O2O2O1O1O0O0CECEOEOEGNDGND图图8-1 27168-1 2716引脚图引脚图A0A0A10A1000000707CECEOEOEVPPVPPVCCVCC地址线地址线数据线数据线片选线片

10、选线数据输出选通线数据输出选通线编程电源编程电源主电源主电源单片机技术27162716的的5 5种工作方式见表种工作方式见表8-18-1。编程禁止编程禁止编程检验编程检验编程编程维持维持读读正脉冲正脉冲任意任意输出输出引引式式方方脚脚高阻高阻DOUTDOUT高阻高阻DOUTDOUTDINDINVCCVCCVPPVPPOEOECECE5V5V5V5V5V5V5V5V5V5V5V5V5V5V21V21V21V21V21V21VL LL LL LL LL LH HH HH H（9 911,1311,131717）（2424）（2121）（2020）（1818）表表8-1 27168-1 2716工作

11、方式选择工作方式选择注：注：L L：TTLTTL低电平；低电平；H H：TTLTTL高电平；高电平；DOUTDOUT：数据输出；：数据输出；DINDIN：数据输入。：数据输入。单片机技术2 2、2732EPROM2732EPROM存储器存储器 2732 2732是是4K4K8 8紫外线擦除电可编程只读存储紫外线擦除电可编程只读存储器。单一器。单一+5V+5V供电，最大工作电流为供电，最大工作电流为100mA100mA，维持电流为维持电流为35mA35mA，读出时间为，读出时间为250ns250ns。引脚如。引脚如图图8-28-2。27322732161615151414131312121111

12、10109 98 86 67 75 54 43 32 21 120201919181817172424232322222121A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0VCCVCCA9A9A8A8A11A11A10A10O7O7O6O6O5O5O4O4O3O3O2O2O1O1O0O0CECEOE/VPPOE/VPPGNDGND图图8-2 27328-2 2732引脚图引脚图A0A0A11A1100000707CECE地址线地址线数据线数据线片选线片选线OE/VPPOE/VPP输出允许输出允许/ /编程电源编程电源单片机技术27322732的的5 5种工作方式见表种工作方式

13、见表8-28-2。编程禁止编程禁止编程检验编程检验编程编程维持维持读读L L任意任意输出输出引引式式方方脚脚高阻高阻DOUTDOUT高阻高阻DOUTDOUTDINDINVCCVCCCECE5V5V5V5V5V5V5V5V5V5VL LL LL LL LH HH H21VH21VH21V21V（9 911,1311,131717）（2424）OE/VPPOE/VPP（2020）（1818）表表8-2 27328-2 2732工作方式选择工作方式选择单片机技术3 3、2764EPROM2764EPROM存储器存储器 2764 2764是是8K8K8 8位紫外线擦除电可编程只读存位紫外线擦除电可编程

14、只读存储器，单一储器，单一+5V+5V供电，最大工作电流为供电，最大工作电流为75mA75mA，维持电流为维持电流为35mA35mA，读出时间最大为，读出时间最大为250ns250ns。引。引脚见图脚见图8-38-3。A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0O2O2O1O1O0O0GNDGNDNCNCA9A9A8A8A11A11A10A10O7O7O6O6O5O5O4O4O3O3CECEOEOEA12A12VPPVPPVCCVCCPGMPGM1212111110109 98 86 67 75 54 43 32 21 116161515141413132020191918

15、181717242423232222212128282727262625252764A2764A图图8-3 2764A8-3 2764A引脚图引脚图A0A0A12A1200000707CECEOEOEVPPVPP地址线地址线数据线数据线片选线片选线数据输出选通线数据输出选通线编程电源编程电源编程脉冲输入编程脉冲输入PGMPGM单片机技术2764A2764A的的5 5种工作方式见表种工作方式见表8-38-3。编程禁止编程禁止编程检验编程检验编程编程维持维持读读L L任意任意输出输出引引式式方方脚脚高阻高阻DOUTDOUT高阻高阻DOUTDOUTDINDINVCCVCCVPPVPPOEOECECE

16、6V6V6V6V6V6V5V5V5V5V5V5V5V5V12.5V12.5V12.5V12.5V12.5V12.5VL LL LL LL LH HH H任意任意H H （111113,1513,151919）（2828）（1 1）（2222）（2020）表表8-3 2764A8-3 2764A工作方式选择工作方式选择PGMPGM（2727）任意任意H HH H任意任意L L单片机技术4 4、27128AEPROM27128AEPROM存储器存储器 27128A 27128A是是16K16K8 8位紫外线擦除电可编程只读位紫外线擦除电可编程只读存储器，单一存储器，单一+5V+5V供电，工作电流最

17、大为供电，工作电流最大为100mA100mA，维持电流为维持电流为40mA40mA，读出时间最大为，读出时间最大为250ns250ns。引。引脚见图脚见图8-48-4。A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0O2O2O1O1O0O0GNDGNDA13A13A9A9A8A8A11A11A10A10O7O7O6O6O5O5O4O4O3O3CECEOEOEA12A12VPPVPPVCCVCCPGMPGM1212111110109 98 86 67 75 54 43 32 21 11616151514141313202019191818171724242323222221212

18、82827272626252527128A27128A图图8-4 27128A8-4 27128A引脚图引脚图A0A0A13A1300000707CECEOEOEVPPVPP地址线地址线数据线数据线片选线片选线数据输出选通线数据输出选通线编程电源编程电源编程脉冲输入编程脉冲输入PGMPGM单片机技术27128A27128A的的5 5种工作方式见表种工作方式见表8-48-4。编程禁止编程禁止编程检验编程检验编程编程维持维持读读L L任意任意输出输出引引式式方方脚脚高阻高阻DOUTDOUT高阻高阻DOUTDOUTDINDINVCCVCCVPPVPPOEOECECE6V6V6V6V6V6V5V5V5

19、V5V5V5V5V5V12.5V12.5V12.5V12.5V12.5V12.5VL LL LL LL LH HH H任意任意H H （111113,1513,151919）（2828）（1 1）（2222）（2020）表表8-4 27128A8-4 27128A工作方式选择工作方式选择PGMPGM（2727）任意任意H HH H任意任意L L单片机技术5 5、27256EPROM27256EPROM存储器存储器 27256 27256是是32K32K8 8位紫外线擦除电可编程只读存位紫外线擦除电可编程只读存储器，单一储器，单一+5V+5V供电，工作电流为供电，工作电流为100mA100mA，

20、维持，维持电流为电流为40mA40mA，读出时间最大为，读出时间最大为250ns250ns。引脚见。引脚见图图8-58-5。A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0O2O2O1O1O0O0GNDGNDA13A13A9A9A8A8A11A11A10A10O7O7O6O6O5O5O4O4O3O3CECEOEOEA12A12VPPVPPVCCVCCA14A141212111110109 98 86 67 75 54 43 32 21 116161515141413132020191918181717242423232222212128282727262625252725627

21、256图图8-5 272568-5 27256引脚图引脚图A0A0A14A1400000707CECEOEOEVPPVPP地址线地址线数据线数据线片选线片选线数据输出选通线数据输出选通线编程电源编程电源单片机技术2725627256的的5 5种工作方式见表种工作方式见表8-58-5。编程禁止编程禁止编程检验编程检验编程编程维持维持读读L L任意任意输出输出引引式式方方脚脚高阻高阻DOUTDOUT高阻高阻DOUTDOUTDINDINVCCVCCVPPVPPOEOECECE6V6V6V6V6V6V5V5V5V5V5V5V5V5V12.5V12.5V12.5V12.5V12.5V12.5VL LL

22、LL LL LH HH HH HH H （111113,1513,151919）（2828）（1 1）（2222）（2020）表表8-5 272568-5 27256工作方式选择工作方式选择单片机技术6 6、并行、并行EEPROMEEPROM存储器存储器2817A2817A 2817A 2817A是新一代电擦除电可编程只读存储器，是新一代电擦除电可编程只读存储器，存储容量为存储容量为2K2K8 8位，采用单一位，采用单一+5V+5V供电，工作供电，工作电流为电流为150mA150mA，维持电流为，维持电流为55mA55mA，读出时间最，读出时间最大为大为250ns250ns。引脚见图。引脚见图

23、8-68-6。A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0I/O2I/O1I/O0GNDGNDNCNCA9A9A8A8NCNCA10A10I/O7I/O6I/O5I/O4I/O3CECEOEOENCNCVCCVCC1212111110109 98 86 67 75 54 43 32 21 116161515141413132020191918181717242423232222212128282727262625252817A2817A图图8-6 2817A8-6 2817A引脚图引脚图RDY/BUSYRDY/BUSYWEWEA0A0A10A10I/00I/07CECEOE

24、OE地址线地址线数据线（双向）数据线（双向）片选线片选线输出使能输出使能WEWE写入使能写入使能RDY/BUSYRDY/BUSY器件忙闲状态指示器件忙闲状态指示N.C.N.C.空脚空脚单片机技术2817A2817A的的3 3种工作方式见表种工作方式见表8-68-6。字节擦除字节擦除字节写入字节写入维持维持读读L L任意任意输入输入/输出输出引引式式方方脚脚高阻高阻DOUTDOUT字节写入之前自动清除字节写入之前自动清除DINDINOEOECECEL L任意任意H HL LL LL LH HH H （111113,1513,151919）（1 1）（2727）（2222）（2020）表表8-6

25、2817A8-6 2817A工作方式选择（工作方式选择（V VCCCC = +5V= +5V）WEWERDY/BUSYRDY/BUSY高阻高阻高阻高阻注：表中注：表中RDY/BUSYRDY/BUSY线是漏极开路输出线是漏极开路输出单片机技术7 7、并行、并行EEPROMEEPROM存储器存储器2864A2864A 2864A 2864A是是8K8K8 8位电擦除可编程只读存储器，最位电擦除可编程只读存储器，最大工作电流大工作电流160mA160mA，维持电流为，维持电流为60mA60mA，读出时，读出时间最大为间最大为250ns250ns，片内有，片内有“页缓冲器页缓冲器”，允许，允许快速写入

26、快速写入, ,内部提供全部定时，给出查询标志。内部提供全部定时，给出查询标志。A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0I/O2I/O1I/O0GNDGNDNCNCA9A9A8A8A11A11A10A10I/O7I/O6I/O5I/O4I/O3CECEOEOEA12A12VCCVCC1212111110109 98 86 67 75 54 43 32 21 116161515141413132020191918181717242423232222212128282727262625252864A2864A图图8-7 2864A8-7 2864A引脚图引脚图NCNCWEWE

27、A0A0A12A12I/00I/07CECEOEOE地址线地址线数据线（双向）数据线（双向）片选线片选线输出使能输出使能WEWE写入使能写入使能NCNC空脚空脚单片机技术2864A2864A的的4 4种工作方式见表种工作方式见表8-78-7。写写维持维持读读L L输入输入/输出输出引引式式方方脚脚高阻高阻DOUTDOUTDINDINOEOECECEH H负脉冲负脉冲L LL LH HH H （111113,1513,151919）（2727）（2222）（2020）表表8-7 2864A8-7 2864A工作方式选择工作方式选择WEWEDATADATA查询查询L LL LH HDOUTDOUT

28、注：注：DATADATA查询为数据查询方式。查询为数据查询方式。单片机技术8.1.3 8.1.3 典型程序存储器的扩展方法典型程序存储器的扩展方法1 1、扩展一片、扩展一片RPROMRPROM（a a）扩展一片）扩展一片RPROMRPROMP2.0P2.iA8A8ANANA0A0A7A7N N7 7D0D0D7D7i i= =N N-8-8P0P0ALEALEPSENPSENOEOECECEEPROMEPROM803180318 88 88 8EAEA锁锁存存器器单片机技术2 2、扩展两片、扩展两片EPROMEPROMP2.0P2.iN N7 7i i= =N N-8-8P0P0ALEALEP

29、SENPSENA8A8ANANA0A0A7A7D0D0D7D7OEOECECEEPROM(1)EPROM(1)803180318 88 88 8锁锁存存器器A8A8ANANA0A0A7A7D0D0D7D7OEOECECEEPROM(2)EPROM(2)1 1P2.i+1（b b）扩展两片）扩展两片RPROMRPROM图图8-8 8-8 典型程序存储器的扩展方法典型程序存储器的扩展方法单片机技术3 3地址锁存器地址锁存器 在基本扩展电路中，都用到了地址锁存器。这在基本扩展电路中，都用到了地址锁存器。这是因为是因为P0P0口是数据总线和低口是数据总线和低8 8位地址总线分时位地址总线分时复用口，复

30、用口，P0P0口输出的低口输出的低8 8位地址必须用地址锁位地址必须用地址锁存器进行锁存。常用地址锁存器有存器进行锁存。常用地址锁存器有74LS37374LS373、82828282和和74LS27374LS273等，其引脚图如图等，其引脚图如图8-98-9所示。所示。 单片机技术 74LS273 74LS273是带清除端的是带清除端的8D8D锁存器，只有清除端锁存器，只有清除端CLEARCLEAR为高电平时，才有锁存功能，锁存控制为高电平时，才有锁存功能，锁存控制端为端为1111脚脚CLKCLK，且为上升沿锁存。，且为上升沿锁存。 74LS37374LS373和和82828282都是带有三态

31、门的都是带有三态门的8D8D锁存器。锁存器。其原理结构图如图其原理结构图如图8-108-10所示。所示。 图图8-10 74LS2738-10 74LS273和和8282 8282 的原理结构图的原理结构图 单片机技术 当三态门的使能信号线为低电平时，三态门处当三态门的使能信号线为低电平时，三态门处于导通状态，允许于导通状态，允许Q Q端输出；当端为高电平时，端输出；当端为高电平时，输出三态门断开，输出端对外电路呈高阻状态。输出三态门断开，输出端对外电路呈高阻状态。因此因此74LS37374LS373用作地址锁存器时，首先应使三态用作地址锁存器时，首先应使三态门的使能信号端为低电平，这时，当门

32、的使能信号端为低电平，这时，当G G输入端为输入端为高电平时，锁存器输出端（高电平时，锁存器输出端（1Q1Q8Q8Q）状态和输入）状态和输入端（端（1D1D8D8D）状态相同；当）状态相同；当G G端从高电平返回低端从高电平返回低电平（下降沿）时，输入端数据锁存入电平（下降沿）时，输入端数据锁存入1Q1Q8Q8Q。 由图可以看出，三种锁存器管脚互不兼容，由图可以看出，三种锁存器管脚互不兼容，74LS37374LS373和和82828282的锁存控制端的锁存控制端G G和和STBSTB可直接与单可直接与单片机的锁存控制信号端片机的锁存控制信号端ALEALE相连，在相连，在ALEALE下降沿进下降

33、沿进行地址锁存。而行地址锁存。而74LS27374LS273的的CLKCLK是上升沿锁存，为是上升沿锁存，为了满足单片机地址锁存的时序，了满足单片机地址锁存的时序，ALEALE端输出的锁端输出的锁存控制信号必须加反相器才能与存控制信号必须加反相器才能与CLKCLK相连。相连。 单片机技术 使用使用74LS37374LS373、82828282或或74LS27374LS273作地址锁存器作地址锁存器与单片机与单片机P0P0口的连接方法如图口的连接方法如图8-118-11所示。所示。 图图8-11 8-11 单片机单片机P0P0口与地址锁存器的连接方法口与地址锁存器的连接方法 单片机技术8.1.4

34、 8.1.4 典型程序存储器扩展电路典型程序存储器扩展电路1 1、扩展、扩展2KB2KB的的EPROMEPROM333337373838393934343535363621213232232322223 34 48 8131314147 7181817172 26 69 912121515161619195 55 52 21 13 34 48 87 76 69 910101111121214141515131316162222232319192020303029292716271680518051A10A10A8A8A9A9CECEOEO4A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0A6A6A5A

35、5A7A7O3O2O0O1O7O6O5Q3Q3Q4Q4Q5Q5Q6Q6Q7Q7Q1Q1Q2Q2Q0Q0P2.3P2.3P22.4P22.4P2.5P2.5P2.6P2.6P2.7P2.7P2.1P2.1P2.2P2.2P2.0P2.0D3D3D4D4D5D5D6D6D7D7D1D1D2D2D0D0P0.3P0.3P0.4P0.4P0.5P0.5P0.6P0.6P0.7P0.7P0.1P0.1P0.2P0.2P0.0P0.0ALEPSENOEG G74LS37374LS373图图8-12 8-12 扩展扩展2KB2KB的程序存储器的程序存储器单片机技术2 2、扩展、扩展4KB4KB的的EPROM

36、EPROM333337373838393934343535363621213232232322221 12 24 45 56 63 38 87 72 26 69 912121515161619195 55 52 21 13 34 48 87 76 69 910101111121214141515131316162121222219192020303029292732273280518051A11A11A9A9A10A10CECEOEO4A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0A6A6A5A5A7A7O3O2O0O1O7O6O5Q3Q3Q4Q4Q5Q5Q6Q6Q7Q7Q1Q1Q2Q2Q0Q0P2

37、.3P2.3P22.4P22.4P2.5P2.5P2.6P2.6P2.7P2.7P2.1P2.1P2.2P2.2P2.0P2.0D3D3D4D4D5D5D6D6D7D7D1D1D2D2D0D0P0.3P0.3P0.4P0.4P0.5P0.5P0.6P0.6P0.7P0.7P0.1P0.1P0.2P0.2P0.0P0.0ALEPSENOESTBSTB8282828224242323A8A81111图图8-13 8-13 扩展扩展4KB4KB的程序存储器的程序存储器单片机技术3 3、程序存储器、程序存储器EEPROMEEPROM的扩展的扩展 图图8-15 8-15 扩展扩展2817A2817A并行

38、并行EEPROMEEPROM 单片机技术图图8-16 8-16 扩展扩展2864A2864A并行并行EEPROMEEPROM单片机技术8.2 8.2 数据存储器的扩展数据存储器的扩展 8031 803180518051和和87518751片内有片内有128128字节的字节的RAMRAM存存储器，在实际应用中仅靠这储器，在实际应用中仅靠这128128字节的数据存字节的数据存储器是远远不够的。这种情况下可利用储器是远远不够的。这种情况下可利用MCS-MCS-5151单片机所具有的扩展功能，扩展外部数据单片机所具有的扩展功能，扩展外部数据存储器。存储器。MCS-51MCS-51系列单片机最大可扩展系

39、列单片机最大可扩展64K64K字字节。常用的数据存储器有静态数据存储器节。常用的数据存储器有静态数据存储器RAMRAM和动态数据存储器，由于在实际应用中，需和动态数据存储器，由于在实际应用中，需要扩展的容量不大，所以一般采用静态要扩展的容量不大，所以一般采用静态RAMRAM，如如SRAM 6116SRAM 611662646264等。等。 单片机技术8.2.1 8.2.1 典型数据存储器的扩展方法典型数据存储器的扩展方法 图图8-17 8-17 扩展外部扩展外部RAMRAM的电路结构框图的电路结构框图 单片机技术8.2.2 8.2.2 典型数据存储器扩展电路典型数据存储器扩展电路图图8-18

40、8-18 扩展扩展61166116静态静态RAMRAM单片机技术图图8-18 8-18 扩展扩展62646264静态静态RAMRAM单片机技术8.3 MCS-518.3 MCS-51单片机片选方法简介单片机片选方法简介 当单片机控制系统采用多片存储器芯片时，当单片机控制系统采用多片存储器芯片时，比较简单的一种方法是采用线选法寻址。比较简单的一种方法是采用线选法寻址。 线选法的特点是连接简单，不必专门设计线选法的特点是连接简单，不必专门设计逻辑电路，在简单的场合有实用价值，只是逻辑电路，在简单的场合有实用价值，只是芯片占的空间不紧凑，地址空间利用率低，芯片占的空间不紧凑，地址空间利用率低，并且可

41、作片选的高位地址线有限，只能连接并且可作片选的高位地址线有限，只能连接几个芯片。几个芯片。 8.3.1 8.3.1 线选法线选法单片机技术图图8-22 8-22 线选法扩展线选法扩展16K16K字节字节RAMRAM和和16K16K字节字节EPROMEPROM电路图电路图单片机技术 译码法是由译码器组成译码电路译码法是由译码器组成译码电路, ,译码电路将译码电路将地址空间划分若干块地址空间划分若干块, ,其输出端分别选通一片存其输出端分别选通一片存储器芯片储器芯片, ,既充分利用存储空间既充分利用存储空间, ,又避免空间分又避免空间分散的缺点散的缺点. . 常用译码器有常用译码器有74LS138

42、74LS138和和74LS139.74LS139.8.3.2 8.3.2 译码法译码法单片机技术12435678910111312141615ABCE3E1E2GNDY7Y2Y1Y0VCCY6Y5Y4Y38-23 74LS1388-23 74LS138引脚图引脚图74LS13874LS138是是”3-8”3-8”译码器译码器, ,具有具有3 3个选择输入端个选择输入端, ,可组成可组成8 8种输入状态种输入状态.8.8个输出端个输出端, ,分别对应分别对应8 8种种输入状态中的输入状态中的1 1种种,0,0电平有效电平有效. .也就是说也就是说, ,仅允仅允许一个输出端为许一个输出端为0 0电

43、平电平, ,其余全为其余全为1.1.单片机技术74LS13874LS138真值表真值表输输 入入输输 出出使能使能选择选择Y0Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y1CBAE31 0 0E2 E11 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 000000110110011011101001100000000111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 X XX 1 XX X 1XXXXXXXXX111111111111111111111111单片机技术124356789101113121416151A1BGN

44、D2B2AVCC2Y32Y22Y12Y08-24 74LS1398-24 74LS139引脚图引脚图1G1Y01Y11Y21Y32G74LS13974LS139是是”2-4”2-4”译码器译码器, ,具有具有1 1个使能端个使能端,0,0电电平选通平选通; ;有两个输入有两个输入,4,4个译码输出个译码输出, ,输出输出0 0电电平有效平有效. .单片机技术74LS13974LS139真值表真值表输输 入入输输 出出使能使能选择选择Y0Y2Y3Y1AG1111101111110110111011 1B01000XX10011001单片机技术74LS13974LS139译码器扩展存储器实例译码器

45、扩展存储器实例8051ALEP0P2.0PSENRDWRP2.4P2.5P2.7P2.6ABGY2Y0Y174LS139Q0Q774LS373D7D0D7D0D7D0OEOEOEOEWEWED7D0D7D0CECECECEA0A7A0A7A0A7A0A7A8A12A8A12A8A12A8A12IC02764IC12764IC26264IC36264单片机技术8.4 FLASH8.4 FLASH存储器的扩展存储器的扩展 FLASH FLASH存储器是一种可擦除可改写的只读存储器是一种可擦除可改写的只读程序存储器。闪速存储器按接口的种类可分程序存储器。闪速存储器按接口的种类可分为为3 3种类型：种

46、类型：（1 1） 标准的并行接口标准的并行接口 这种芯片具有独立的地址线和数据线，在这种芯片具有独立的地址线和数据线，在和和CPUCPU接口时，基本上和一般的存储器接口相接口时，基本上和一般的存储器接口相似，只要三类总线分别连接就可以。这种类似，只要三类总线分别连接就可以。这种类型的芯片种类最多，如型的芯片种类最多，如IntelIntel公司的公司的A28FA28F系列，系列，AMDAMD公司的公司的Am28FAm28F和和Am29FAm29F，AtmelAtmel公司的公司的AT29AT29系列等。系列等。8.4.1 FLASH8.4.1 FLASH存储器的分类存储器的分类单片机技术（2 2

47、） NANDNAND（与非）型闪存（与非）型闪存 NANDNAND型闪存也是一种并行接口芯片，但是型闪存也是一种并行接口芯片，但是在接口时采用了引脚分时复用的方法，使得在接口时采用了引脚分时复用的方法，使得数据地址和命令线分时复用数据地址和命令线分时复用I/OI/O总线。结果，总线。结果，使得接口的引脚数可以减少很多。当然，要使得接口的引脚数可以减少很多。当然，要特别注意这种芯片的接口时序，以保证和特别注意这种芯片的接口时序，以保证和CPUCPU有正确的连接。三星公司和日立公司都有有正确的连接。三星公司和日立公司都有NANDNAND型型FLASHFLASH存储器的产品。存储器的产品。（3 3）

48、 串行接口的串行接口的FLASHFLASH存储器存储器 这种产品只通过一个串行数据输入和一个这种产品只通过一个串行数据输入和一个串行数据输出来和串行数据输出来和CPUCPU接口，因此和接口，因此和CPUCPU的连的连接非常简单。但由于数据和地址都是由同一接非常简单。但由于数据和地址都是由同一条线来传输，要用不同的命令来区分是地址条线来传输，要用不同的命令来区分是地址操作还是数据操作。美国操作还是数据操作。美国National National SemiconductorSemiconductor公司有串行接口的公司有串行接口的FLASHFLASH产品。产品。单片机技术 典型典型FLASHFLA

49、SH存储器产品有存储器产品有AMDAMD公司生产的公司生产的16 16 MbitMbit位闪速存储器位闪速存储器Am29F016BAm29F016B；美国；美国National National SemiconductorSemiconductor公司的产品公司的产品NM29A040/080NM29A040/080（分（分别是别是4 Mbit4 Mbit和和8 Mbit8 Mbit的串行的串行FLASHFLASH存储器），存储器），AtmelAtmel公司的闪速存储器系列，容量从公司的闪速存储器系列，容量从256 256 KbitKbit到到4 Mbit4 Mbit，采用单一电源供电，并且可，

50、采用单一电源供电，并且可以选用几种不同的电源电压。以选用几种不同的电源电压。8.4.2 8.4.2 典型典型FLASHFLASH存储器芯片简介存储器芯片简介单片机技术1.1.并行并行FLASHFLASH芯片芯片Am29F016BAm29F016B Am29F016B Am29F016B是是AMDAMD公司生产的公司生产的16 Mbit16 Mbit闪速闪速存储器，采用单一存储器，采用单一+5V+5V电源供电，无论是编电源供电，无论是编程还是擦除都使用同样的电源供电。访问速程还是擦除都使用同样的电源供电。访问速度分为度分为70 ns70 ns，90 ns90 ns，120 ns120 ns和和1

51、50 ns150 ns等级等级别。有独立的数据线和地址线，也有若干条别。有独立的数据线和地址线，也有若干条控制线，用来控制芯片的读写操作。控制线，用来控制芯片的读写操作。2.Atmel2.Atmel公司的公司的FLASHFLASH芯片芯片 Atmel Atmel公司的公司的4 Mbit4 Mbit的的FLASHFLASH芯片芯片AT29C040AT29C040是是4Mbit4Mbit的闪速存储器。的闪速存储器。3.3.串行串行FLASHFLASH芯片芯片NM29A040/080NM29A040/080 NM29A040/080 NM29A040/080是美国是美国National Nation

52、al SemiconductorSemiconductor公司的产品。芯片采用公司的产品。芯片采用2828引引脚的封装，但实际使用的引脚只有脚的封装，但实际使用的引脚只有6 6条。条。 单片机技术 FLASH FLASH存储器的容量一般都超过存储器的容量一般都超过64KB64KB。当。当FLASHFLASH存储器在存储器在80318031系统中使用时，既可以系统中使用时，既可以作程序存储器，也可以作数据存储器。因此作程序存储器，也可以作数据存储器。因此80318031芯片和芯片和FLASHFLASH存储器连接时有两个问题存储器连接时有两个问题要特别注意：要特别注意：（1 1）FLASHFLAS

53、H存储器既可以作为程序存储器使用，存储器既可以作为程序存储器使用，又可以作为数据存储器使用。又可以作为数据存储器使用。（2 2）80318031正常的寻址范围只有正常的寻址范围只有64KB64KB，必须有，必须有适当的方法来对适当的方法来对FLASHFLASH存储器中存储器中64KB64KB以外的以外的区域来寻址。否则区域来寻址。否则FLASHFLASH存储器就无法被充存储器就无法被充分使用。分使用。 8.4.3 8.4.3 典型典型FLASHFLASH存储器的扩展存储器的扩展单片机技术1 180318031和和FLASHFLASH存储器存储器AT29LV040AAT29LV040A的连接的连

54、接 图图8-26 80318-26 8031和和AT29LV040AAT29LV040A的连接的连接 单片机技术2 280318031和和FLASHFLASH存储器存储器Am29F016BAm29F016B的连接的连接图图8-27 80318-27 8031和和Am29F016BAm29F016B的连接的连接 单片机技术8.5 8.5 并行并行I/OI/O接口的扩展接口的扩展v8.5.1 I/O8.5.1 I/O接口电路的功能接口电路的功能v8.5.2 8.5.2 简单并行简单并行I/OI/O接口的扩展接口的扩展v8.5.3 8.5.3 可编程接口电路的扩展可编程接口电路的扩展单片机技术8.5

55、.1 I/O8.5.1 I/O接口电路的功能接口电路的功能1.1.协调高速计算机与低速外设的速度匹配问题协调高速计算机与低速外设的速度匹配问题2.2.提供输入提供输入/ /输出过程中的状态信号输出过程中的状态信号3.3.解决计算机信号与外设信号之间的不一致解决计算机信号与外设信号之间的不一致单片机技术8.5.2 8.5.2 简单并行简单并行I/OI/O接口的扩展接口的扩展 MCS-51 MCS-51系列有系列有4 4个个8 8位的并行位的并行I/OI/O口，口，P0P0、P1P1、P2P2、P3P3，3232根根I/OI/O线。线。P0P0、P2P2口用于系口用于系统扩展，只有统扩展，只有P1

56、P1和和P3P3的部分口线供用户使用，的部分口线供用户使用，所以要进行扩展。其扩展的所以要进行扩展。其扩展的I/OI/O口与外部口与外部RAMRAM统一编址，每个扩展的接口相当于一个扩展统一编址，每个扩展的接口相当于一个扩展的外部的外部RAMRAM单元，所以用单元，所以用MOVXMOVX指令。指令。 扩展扩展I/OI/O接口所用芯片有两大类：接口所用芯片有两大类： （1 1）可编程）可编程I/OI/O口芯片口芯片 （2 2）TTLTTL、CMOSCMOS锁存器、三态门电路芯片锁存器、三态门电路芯片 通过通过P0P0口扩展。口扩展。单片机技术CLRP2.0举例：简单举例：简单I/OI/O接口扩展

57、电路接口扩展电路单片机技术实现的功能：实现的功能： 按下任意键，对应的按下任意键，对应的LEDLED发亮发亮 LOOPLOOP：MOV DPTRMOV DPTR，#OFEFFH#OFEFFH；数据指针指向扩；数据指针指向扩 展展I/OI/O口地址口地址 MOVX AMOVX A，DPTRDPTR；从；从244244读入数据，检测按钮读入数据，检测按钮 MOVX MOVX DPTRDPTR，A A；向；向273273输出数据，驱动输出数据，驱动LEDLED SJMP LOOP SJMP LOOP单片机技术8.5.3 8.5.3 可编程接口电路的扩展可编程接口电路的扩展 可编程接口：其功能可由指令

58、来加以改变的接可编程接口：其功能可由指令来加以改变的接口芯片。口芯片。在在MCS-51MCS-51单片机中常用的两种接口芯片：单片机中常用的两种接口芯片：82558255可编程通用并行接口可编程通用并行接口81558155带带256256字节字节RAMRAM和和1414位定时位定时/ /计数器的可编程计数器的可编程并行接口。并行接口。1.82551.8255可编程并行可编程并行I/OI/O接口接口1 1）82558255结构结构82558255具有具有3 3个可编程并行个可编程并行I/OI/O端口，端口，A A口口B B口和口和C C口。这口。这3 3个个8 8位位I/OI/O端口的功能由编程

59、决定，其端口的功能由编程决定，其组成框图及引脚见图组成框图及引脚见图8-29 8-29 单片机技术图图8-29 82558-29 8255内部结构与引脚内部结构与引脚 单片机技术2）8255的引脚功能的引脚功能8255有有40个引脚，功能如下：个引脚，功能如下：数据总线：数据总线：D0D7PA0PA7PB0PB7PC0PC7，此，此32条数据线均为双向三态，其中条数据线均为双向三态，其中D0D7用于传送用于传送CPU与与8255之间的命令与数据，之间的命令与数据，PA0PA7PB0PB7PC0PC7分别与分别与ABC3个口对应，用于个口对应，用于8255与外设之间传送数据。与外设之间传送数据。

60、控制线：控制线：RDWRWRRESET：RD读信号，输入信号线，低电平有效。当这读信号，输入信号线，低电平有效。当这个引脚为低电平时，个引脚为低电平时，8255输出数据或状态信息到输出数据或状态信息到CPU，即，即CPU对对8255A进行读操作。进行读操作。：WRWR写信号，输入信号线，低电平有效。写信号，输入信号线，低电平有效。当这当这个引脚为低电平时，个引脚为低电平时，8255接收接收CPU输出的数据或输出的数据或命令，即命令，即CPU对对8255A进行写操作。进行写操作。单片机技术RESET：复位信号，输入信号线，高电平有效。：复位信号，输入信号线，高电平有效。此引脚为高电平时，所有此引