第七章MCS单片机的系统扩展存储器扩展

1、第7章 MCS-51单片机的系统扩展程序存储器的扩展 外部数据存储器的扩展 外部I/O口的扩展 系统扩展三总线的形成 3. 对I/O接口的读写操作如同外部RAM的读写操作 用MOVX指令实现外部程序存储器读操作P0口的分时输出地址信息和输入指令信息控制由ALE和PSEN实现。 为了将P0口的地址和数据分离， 用ALE的下跳沿将P0口输出的地址信号低8位锁存在地址锁存器中，地址锁存器一般选用74LS373、74LS573、8282等芯片。外部数据存储器读/写操作对外部数据存储器的读操作控制由ALE和RD实现。 执行指令：MOVX A，DPTR对外部数据存储器的写操作控制由ALE和WR实现。 执行

2、指令：MOVX DPTR， A7.1程序存储器的扩展1.外部程序存储器的扩展原理及时序 图5-1 MCS-51单片机程序存储器的扩展：外部程序存储器“读取”控制。访问外部程序存储器的时序如图5-2所示。图5-2 从外部程序存储器取指令时序2.地址锁存器 由于MCS-51单片机的P0口是分时复用的地址/数据总线，因此在进行程序存储器扩展时，必须利用地址锁存器将地址信号从地址/数据总线中分离开来。 图5-3为几种地址锁存储器的管脚配置图。图5-3 地址锁存器74LS373和8282都是透明的带有三态门的八D锁存器，可简化成图5-4所示的结构。图5-4 74LS373和8282结构图3.EPROM扩

3、展电路 紫外线擦除电可编程只读存储器EPROM可作为MCS-51单片机的外部程序存储器，其典型产品是Intel公司的芯片2716（2K8）、2732A（4K8）、2764A（8K8）、27128A（16K8）、27256（32K8）和27512（64K8）等。这些芯片上均有一个玻璃窗口，在紫外线下照射20分钟左右，存储器中的各位信息均变为1，此时，可以通过编程器将工作程序固化到这些芯片中。2732A EPROM 2732A是4K8位紫外线擦除电可编程只读存储器，单5V供电，最大静态工作电流为100mA，维持电流为35mA，读出时间最大为250ns。2732A EPROM扩展电路 图5-7 27

4、32A EPROM扩展电路4.EEPROM扩展电路 EEPROM是电可擦除的可编程只读存储器，它既有EPROM编程后长期保存信息的特点，又可像静态RAM那样随机读写。由于这一特点，它在单片机系统中广泛地用作程序存储器和数据存储器。 Intel 2864A是8K8位电擦除可编程只读存储器，单5V供电，最大工作电流160mA，最大维持电流60mA，典型读出时间250ns。2864A管脚配置如图5-8所示。图5-8 2864A 管脚配置图5-9 2864A EEPROM扩展电路7.2外部数据存储器的扩展1.外部数据存储器的扩展方法及时序 图5-10 扩展外部RAM电路原理图图5-11 读外部数据RA

5、M时序图5-12 写外部数据RAM时序2 .静态RAM 6264扩展 6264是8K8位的静态随机存储器芯片，它采用CMOS工艺制造，单一+5V供电，额定功耗200mW，典型存取时间200ns。 图5-14 扩展6264静态RAM单片机在访问6264时，可以采用以下指令： MOVX DPTR，A A中内容传至外部RAM或 MOVX A，DPTR 外部RAM内容读至A中地址译码技术 线选法 线选法所谓线选法即是把单独的地址线（通常是P2口的某一根线）接到外围芯片的片选端上，只要该地址线有效（通常为低电平），就选中该芯片。 线选法的特点是连接简单，不必专门设计逻辑电路，但是各个扩展芯片占有的空间地

6、址不连续，因而地址空间利用率低。适用于扩展地址空间容量不太大的场合。 6264的地址范围： C000HDFFFH。P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 1 1 0 8255的地址范围： BFFCHBFFFHP2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0832的地址： 7FFFH P2.7 P2.6 P2.

7、5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 图5-15 线选法地址译码外围器件地址选择线（A15A0）片内地址单元数地址编码61161111 0 2KF000HF7FFH82551110 1111 1111 114EFFCHEFFFH8155RAM1101 1110 256DE00HDEFFHI/O1101 1111 1111 16DFF8HDFFDH08321011 1111 1111 11111BFFFH82530111 1111 111

8、1 1147FFCH7FFFH译码法 对于RAM或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高位地址线时，常采取译码法，分为全译码和部分译码。一般采用74LS138作地址译码器。器件地址选择线（A15A0）片内地址单元数地址编码6264000 8K0000H1FFFH82550011 1111 1111 1143FFCH3FFFH8155RAM0101 1110 2565E00H5EFFHIO0101 1111 1111 165FF8H5FFDH08320111 1111 1111 111117FFFH82531001 1111 1111 1149FFCH9FFFH 例 如图为

9、采用74LS139译码扩展两片2764（8K）EPROM和两片6264（8K）RAM芯片的电路，分析它们的地址范围。 G Y3 B Y2 A Y1 Y0 A0 A7 A8 A12 CE 2764(1) D0D7 OE DO Q0 D7 Q7 G A0 A7 A8 A12 CE 2764(2) D0D7 OE A0 A7 A8 A12 CE 6264(1) D0D7 WE OE A0 A7 A8 A12 CE 6264(2) D0D7 WE OE G Y3 B Y2 A Y1 Y0 G Y3 B Y2 A Y1 Y0 P2.7 P2.6 P2.5 P2.0 P2.4 P0.0 P0.7 ALE

10、8031 PSEN WR EA RD2764(1) : 0000H1FFFH 2764(2) : 2000H3FFFH6264(1) : 4000H5FFFH 6264(2) : 6000H7FFFH7.3 外部I/O口的扩展 MCS-51单片机有4个8位并行I/O端口：P0，P1，P2和P3。由于P0是地址/数据总线口，P2是输出高8位地址的动态端口，P3是双功能多用端口，因此在构成单片机系统后，通常只有P1静态口空出并具有通用功能。这对于复杂的单片机应用系统来说，往往不能满足应用上的要求，为此，常需要在单片机外部扩展输入/输出端口。1.用缓冲器和锁存器扩展I/O端口 当单片机需要扩展的端口

11、数量不多时，可利用缓冲器和锁存器直接在总线上扩展I/O端口。通常这种I/O口都是通过P0口扩展的，由于P0口只能分时使用，故构成输出口时，接口芯片应具有锁存功能；构成输入口时，根据输入数据是常态还是暂态，要求接口芯片应能三态缓冲或锁存选通。数据的输入、输出由单片机的读/写信号控制。一种常见的电路如图5-17所示。图5-17 用缓冲器和锁存器扩展I/O端口 例如，若把数据50H由74LS273输出，把74LS244上的信息输入到A中，按照图5-17的电路，程序如下： MOV R0，#0BFH ；选中74LS273地址 MOV A，#50H MOVX R0，A MOV R0，#7FH ；选中74L

12、S244地址 MOVX A，R01TTL并行输入、输出接口 根据“输入三态，输出锁存”与总线相连的原则，可采用TTL电路或CMOS电路的锁存器、三态缓冲器扩展简单的I/O接口。 如采用8位三态缓冲器74LS244组成输入口，采用8D锁存器74LS273，74LS373等组成输出口。CLR Q0 D0 D1 Q1 Q2 D2 D3 Q3GNDVCCQ7D7D6Q6Q5D5D4Q4CLK74LS27374LS2441EN 1A1 2Y4 1A2 2Y3 1A3 2Y2 1A4 2Y1GNDVCC2EN 1Y1 2A4 1Y2 2A31Y3 2A21Y4 2A1当CLR为高电平，CLK的上升沿使D锁

13、存。当EN为低电平，A信号传送到Y；EN为高电平，Y为高阻态。简单I/0扩展举例：2.用串行口扩展I/O接口串口的方式0用于I/O扩展。方式0为同步移位寄存器工作方式，波特率为fosc/12。数据由RXD端（P3.0）输入，同步移位时钟由TXD端（P3.1）输出。图5-18 利用74LS164扩展并行输出口当串口工作在方式0的发送，串行数据由P3.0（RXD）送出，移位时钟由P3.1（TXD）送出。注意，由于74LS164无并行输出控制端，在串行输入中，其输出端的状态会不断变化，故某些场合，在74LS164输出端应加接输出三态门控制，以便保证串行输入结束后再输出数据。 下面是将RAM缓冲区30H33H的内容经串行口由74LS164并行输出的子程序：START： MOV R7，04H ；设置要发送的字节个数 MOV R0，30H ；设置地址指针 MOV SCON，00H ；设置串行口方式0SEND： MOV A，R0 MOV SBUF，A ；启动串行口发送数据WAIT： JNB TI，WAIT ；一帧数据未发送完，循环等待 CLR TI INC R0 ；取下一个数 DJNZ R7，SEND RET习题解答1.容量为4K8b的存储器各有多少条数据线和地址线？答案： 8条数据线、12条地址线2.画出单片机扩展片外16K字节程序存储器2