单片机原理及应用-C语言程序设计与实现 作者 马斌 韩忠华 王长涛 夏兴华 第10章51单片机外部存储器扩展

1、第10章 51单片机外部存储器扩展10.1外部I/O的扩展10.2存储器概述10.3外部存储器扩展第10章 51单片机外部存储器扩展 在线教务辅导网： :/教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187 或者直接输入下面地址：第10章 51单片机外部存储器扩展第10章 51单片机外部存储器扩展 10.1外部I/O的扩展 系统的扩展归结为三总线的连接，连接的方法很简单，连线时应遵守以下原那么： 1.连接的双方数据线连数据线，地址线连地址线，控制线连控制线。 2.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。 3.片选信号有效的芯片才选中工作，当同类芯片多片时,片选端

2、可通过线译码、局部译码、全译码接地址线，在单片机中多采用线选法。第10章 51单片机外部存储器扩展I/O口扩展概述 由于MCS-51的外部数据存储器RAM和I/O口是统一编址的，因此，用户可以把外部64KB的数据存储器RAM空间的一局部作为扩展外围I/O的地址空间。这样，单片机就可以像访问外部RAM存储器那样访问外部接口芯片，对其进行读/写操作。 InteL公司常用外围器件如表10-1所示。器件型号器件名称8255A可编程外围并行接口8155/8156可编程RAM/IO扩展接口8243I/O扩展接口8279可编程键盘/显示接口8251可编程通信接口8253可编程定时/计时器第10章 51单片机

3、外部存储器扩展I/O地址译码技术一、片选法 假设系统只扩展少量的RAM和I/O接口芯片，可采用片选法。所谓片选法即是把单独的地址线,接到外围芯片的片选端上，只要该地址线为低电平，就选中该芯片。片选法实例如图10-1所示。 第10章 51单片机外部存储器扩展 根据图中地址线连接方法，全部地址译码如表10-2所示。表10-2 地址译码表器件地址选择线（A15A0）片内地址单元数地址编码6264000 x xxxx xxxx xxxx80000000H1FFFH82550011 1111 1111 11xx43FFCH3FFFH8155RAM0101 1111 xxxx xxxx2565E00H5E

4、FFHI/O0101 1111 1111 1xxx65FF8H5FFDH08320111 1111 1111 111117FFFH82531001 1111 1111 11xx49FFCH9FFFH第10章 51单片机外部存储器扩展二、地址译码法 对于RAM和I/O容量较大的应用系统，当芯片所需的片选信号多于可利用的地址线时，常采用地址译码法。用译码器对高位地址进行译码，译出的信号作为片选线。 地址译码实例如以下图所示。图中尚剩余三条地址线Y5Y7，可供扩展三片8KB RAM或三个外围接口电路。 第10章 51单片机外部存储器扩展10.2存储器概述存储器的类型 存储器的种类繁多，按物理特性可以

5、分为磁介质存储器如硬盘、光介质存储器如光盘、半导体存储器。其中半导体存储器在单片机系统种类也最多，最为常见： 1.只读存储器ROM2.可编程ROMPROM3.电可编程ROMEPROM4.电可擦除可编程ROMEEPROM5.随机存储器RAM6.flash Memory7.铁电存储器FRAM第10章 51单片机外部存储器扩展常用存储器元件一、常用的EPROM存储器简介 EPROM是以往单片机最常选用的程序存储器芯片，是一种紫外线可擦除电可编程的存储器，最经常使用的有27C系列的EPROM，如：27C162K、4K、27C648K、27C12816K、27C25632K，除了27C16和27C32为

6、24脚外，其余均为28脚。第10章 51单片机外部存储器扩展二、常用的EEPROM存储器简介 本书以常用的24C02为例介绍EEPROM存储器，24C02是采用CMOS工艺制作的串行EEPROM存储器，它具有可用电擦写256字节的容量，由315V电源进行供电。其管脚图见图。第10章 51单片机外部存储器扩展24C02的引脚功能如下:1.SCL：为串行时钟端,它用于对输入和输出数据的同步。2.SDA：串行数据/地址管脚用于器件所有数据的发送或接收。SDA是一个开漏输出管脚可与其它开漏输出或集电极开路输出进行“线或连接。3.E0、E1、E2：器件地址输入端。最大可级联8个器件。4.MODE：为写数

7、据/写保护 24C02是二线制I2C串行EEPROM，具有两种写入方式，一种是字节写入方式，还有一种是页写入方式。 第10章 51单片机外部存储器扩展三、操作时序起始/停止时序 写周期时序 第10章 51单片机外部存储器扩展24C02的操作时序 第10章 51单片机外部存储器扩展四、常用的SRAM存储器介绍 Intel SRAM 的典型芯片有2KB 的6116、8KB 的6264 以及32KB的62256。 其中6264 芯片应用最为广泛。其内部组成如下图。 第10章 51单片机外部存储器扩展存储器扩展电路的工作方式 单片机访问外部存储器时，通常采用两种方法获得芯片选择信号：线选法和通过译码器

8、连接方法。一、线选法 线选法就是把8051的地址线直接或通过反相器连接到芯片的选通端，以8051送出的地址信号选通芯片。 线选法的连接方法有多种：一线二用、一线一选和综合线选方式。二、地址译码器法 通过地址译码器，使用较少的地址信号编码产生较多的译码信号，从而实现对多块存储器及I/O器件的选择。第10章 51单片机外部存储器扩展10.3外部存储器扩展 外部存储器的扩展包括程序存储器和数据存储器，这两种扩展的实质都是根据单片机的结构特点和寻址能力，把不超过64KB的RAM和ROM存储器芯片按照一定规律连接到单片机的外部电路上去，作为单片机的片外存储器。 单片机通过数据总线、地址总线及控制总线与存

9、储器连接，如下图：第10章 51单片机外部存储器扩展 51系列单片机为外部程序存储器的扩展提供了专门的读指令控制信号，因此外部程序存储器形成了独立的空间。27C64A EPROM扩展电路如右所示。 扩展程序存储器 第10章 51单片机外部存储器扩展 RAM与EEPROM数据传送流程图第10章 51单片机外部存储器扩展扩展数据存储器及编程一、6264存储器与单片机的接口设计 6264静态RAM 扩展电路 第10章 51单片机外部存储器扩展 按照上述6264静态RAM扩展电路的片选方法，6264的8K地址范围不唯一，0000H1FFFH是一种地址范围。 当向该片0000H单元写一个数据data时，

10、可用以下指令：MOVA，dataMOVDPTR，0000HMOVXDPTR，A当从1FFFH单元读取一个数据时，可用如下指令：MOVDPTR，1FFFHMOVXA，DPTR第10章 51单片机外部存储器扩展二、24C02存储器与单片机的接口设计 24C02是采用CMOS工艺制作的串行EEPROM存储器，它具有可用电擦写256字节的容量，由315V电源进行供电。 24C02接口电路如图10-13所示。其中：SCL和SDA输出端口属于I2C总线的操作方式，必须有上拉电阻。 24C02单字节写程序流程图如右。第10章 51单片机外部存储器扩展24C02操作程序如下： ORG 0000H ;- 初始化

11、局部程序-L0: MOVSP,#0FH ;栈底,存放储器有两个工作区 SDABIT P1.2; I2C数据线 SCLBIT P1.3; I2C时钟线;#;# 24C02局部操作程序 #;# RBYTE_ 字节读子程序(无应答 #;# RBYTE1_ 字节读子程序(有应答 #;# WBYTE_ 字节写子程序 #;# ST24_ 启动子程序(含供电) #;# STOP24_停止子程序 #;# RD_DA1_读取一批字节数据 #;# WR_DA1_写入R2个字节数据 #;# DWR _延时等待E2写周期结束10mS;#第10章 51单片机外部存储器扩展RD_DA1: LCALL ST24 ;读出数据

12、个数在R2中 MOVA,#0A0H LCALLWBYTE MOVA,R4 LCALLWBYTE NOP LCALL STOP24 NOP LCALL ST24 MOV A,#0A1H DEC R2 LCALL WBYTE ;写入芯片地址A1RD110: LCALL RBYTE1 ;读出数据 MOV R0,A INC R0 DJNZ R2,RD110 LCALL RBYTE MOV R0,A INC R0 LCALL STOP24 ;发停止指令 RET第10章 51单片机外部存储器扩展;-R1数据向E2中从R4开始的R2个单元写入数据-WR_DA1: LCALL ST24 ;发启动指令 MOV

13、A,#0A0H LCALL WBYTE ;写入芯片地址A0H MOV A,R4 MOV R2,#08H LCALL WBYTE ;写入数据地址在R4中WR10: MOV A,R1 LCALL WBYTE ;写入数据在R1中 INC R1 INC R4 DJNZ R2,WR10 LCALL STOP24 ;发停止指令 LCALLDWR ;延时等待E2写周期结束 RET第10章 51单片机外部存储器扩展;-启动子程序-ST24: SETB SCL MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SDA MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SCL MOV R6,#04H DJ

14、NZ R6,$ CLR SDA RET第10章 51单片机外部存储器扩展;-停止子程序-STOP24: CLR SCL MOV R6,#04H DJNZ R6,$ CLR SDA MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SCL MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SDA RET第10章 51单片机外部存储器扩展;-读8位数据子程序(无应答-RBYTE: MOV R3,#08H ;一字节数据8位SETB SDARBY0: CLR SCL ;时钟低,E2输出数据 MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SCL ;时钟高,读数据 NOP MOV C,SD

15、A ;读位 RLC A DJNZ R3,RBY0 ;循环8次 RET第10章 51单片机外部存储器扩展;-读8位数据子程序(有应答-RBYTE1: MOV R3,#08H ;一字节数据8位SETB SDARBY10: CLRSCL ;时钟低,E2输出数据 MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SCL ;时钟高,读数据 NOP MOV C,SDA ;读位 RLC A DJNZ R3,RBY10 ;循环8次 CLR SCL ;向E2发1个低电平响应 MOV R3,#02H DJNZ R3,$ CLR SDA MOV R3,#04H DJNZ R3,$ SETB SCL ;置高时钟,

16、让E2读响应RBY11: JNB SDA,RBY12 DJNZ R3,RBY11RBY12: CLR SCL ;时钟低,将数据线置高 RET第10章 51单片机外部存储器扩展;-字节写子程序-WBYTE: NOP MOV R3,#08HWBY0: CLR SCL NOP RLC A MOV SDA,C ;写位 NOP SETB SCL NOP NOP DJNZ R3,WBY0 ;循环8次 CLR SCL MOV R3,#04H DJNZ R3,$ SETB SCL MOV R3,#04H DJNZ R3,$WBY1: JNB SDA,WBY2 ;等待SEERPOM应答 DJNZ R3,WBY1

17、WBY2: RET第10章 51单片机外部存储器扩展;-延时等待E2写周期结束10mS-DWR: MOV R6,#0AHDWR1: LCALL YS1MS DJNZ R6,DWR1 RET END第10章 51单片机外部存储器扩展程序存储器与数据存储器同时扩展一、片选法扩展存储器 采用6264和2764同时扩展，可为MCS-51片外扩展8K的RAM和8K的EPROM，如以下图所示。第10章 51单片机外部存储器扩展二、译码法扩展存储器 译码法由译码器组成译码电路，译码电路的有效输出端选通相应的存储器芯片，将地址空间划分为假设干连续的地址空间块。以下图给出MCS-51通过译码器扩展存储器的电路图。第10章 51