任务51 存储器扩展电路的设计与制作

模块5系统扩展与接口技术的应用

任务5.1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CPU连接的方法

。技能能力：掌握外部存储器的读写控制方法,了解Proteus仿真环境中对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，培养学生认真做事、用心做事的态度。知识能力前导知识为什么要进行单片机的存储器扩展？课题引入子系列机型片内ROM片内RAM可寻址ROM范围可寻址RAM范围51子系列8031无128B64KB64KB80514KB128B64KB64KB87514KB128B64KB64KB52子系列8032无256B64KB64KB80528KB256B64KB64KB

实际应用时，如果单片机内部程序存储器的容量不能满足要求时，就需要在其外部进行存储器的扩展。2023/1/154总线扩展及地址分配

系统总线总线（Bus）：计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线。

◆数据总线（DataBus，DB)数据总线用于在单片机与存储器或I/O之间传送数据。单片机数据总线的位数与单片机处理数据的字长一致。◆地址总线（AddressBus，AB）地址总线用于传送单片机发出的地址信号，以便进行存储单元和I/O端口的选择。地址总线的数目决定着可直接访问的存储单元的数目。◆控制总线（ControlBus，CB）控制总线实际上就是一组控制信号线，包括单片机发出的，以及从其他部件传送给单片机的。知识能力前导知识8051数据存储器程序存储器I/O接口I/O接口I/O设备I/O设备地址总线数据总线控制总线知识能力前导知识地址总线是单向的，从单片机发出。数据总线是双向的。对于一条控制线，其传送方向是单向的。总线：连接系统中各扩展部件的一组公共信号线。地址总线：传出单片机送出的地址信号，进行存储单元和I/O端口的选择。数据总线：单片机和存储单元以及单片机和I/O端口之间传输数据。控制总线：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。注意单片机扩展的实现（总线构造）以P0口的8位口线作地址/数据线（复用线）;以P2口的8位口线作高8位地址线。MCS-51单片机寻址范围为64K，需要16根地址线:所谓复用：既可作地址线（低8位），又可作数据线。复用技术：增加一个8位锁存器，通过对锁存器的控制实现对地址（低8位）和数据的分离扩展时常用的控制信号1）ALE：地址锁存选通信号（高电平有效）。2）PSEN：扩展程序存储器（外部ROM）读选通信号（低电平有效）。3）EA：内外程序存储器的选择信号。4）RD和WR：扩展外部数据存储器（RAM）的读、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）单片机总线扩展结构图单片机存储器结构MCS-51系列单片机存储器有四个部分：1）片内ROM（部分有，8031无片内ROM）；2）片外ROM（可扩展到64KB）；3）片内RAM（51系列单片机都有，256字节）；4）片外RAM（可扩展到64KB,独立）

RAM、ROM都可以扩展至64K。单片机存储器结构程序存储器映象数据存储器映象单片机扩展存储器编址及映像存储器编址技术：以系统的高位地址作为存储器的片选信号。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储单元可唯一地对应一个编址。1、线选法2、译码法能有效地利用存储空间，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，以译码输出作为存储芯片的片选信号。常用译码器：

74LS139：双2—4译码器；

74LS138：3—8译码器74LS138作译码器的连接任务5.1存储器扩展电路的设计与制作

一、程序存储器扩展掩膜ROM可编程ROM（PROM）：内容只能写一次；可改写ROM（EPROM）：紫外线擦除；可改写ROM（EEPROM）：电擦除；快擦写ROM：flashROM1.只读存储器（ROM）任务5.1存储器扩展电路的设计与制作

2.典型只读存储器芯片2716INTEL公司27系列产品（加电编程、紫外线擦除EPROM），系列产品还有2716、2732、2764、27128等。存储容量：2k8(位)、4k8(位)、8k8(位)、16k8(位)芯片引脚：A10~A0：11位地址；O7~O0：数据线；：片选/编程控制信号；正常使用片选（低电平有效），编程时，引入编程脉冲；：输出允许信号，低电平有效。任务5.1存储器扩展电路的设计与制作

5种工作方式：1）读方式：均为低电平，被寻址单元内容经数据线读出；2）未选中方式：为高电平，数据线输出呈高阻状态；3）编程方式：Vpp加25V电压，加TTL高电平。进行数据重新写入；4）程序检验方式：Vpp=25V，均为低电平5）编程禁止任务5.1存储器扩展电路的设计与制作

3.程序存储器扩展示例1）线选法编址扩展示例任务5.1存储器扩展电路的设计与制作

74LS373是一种输出带有三态门的8D锁存器1D～8D1Q～8QGE1Q～8Q（a）74LS373结构原理图输入控制端输出允许端任务5.1存储器扩展电路的设计与制作

E1Q1D2D2Q3Q3D4DGND4Q74LS37312345678910141617181915131211208Q8D7D7Q6Q6D5DG5QVCC（b）74LS373引脚图A0～A7P0.0～P0.7ALE1D～8D1Q～8QGE（c）74LS373电路连接图74LS373任务5.1存储器扩展电路的设计与制作

74LS373的功能表EG功能01直通（Qi=Di）00保持（Qi保持不变）1×输出高阻任务5.1存储器扩展电路的设计与制作

2716是2K8（位）EPROM，11根地址线示例中，2716的地址范围是：最低地址：A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0

1000，0000，0000，0000（8000H）最高地址：A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0

1000，0111，1111，1111（87FFH）A14A13A12A11（P2.6~P2.3)的状态与芯片寻址无关，A14A13A12A11的所有16种组合（0000~1111）都不会影响该芯片的寻址，即1，000，0000，0000~1，

111，1111，1111因此，8000H~87FFH、8800~8FFFH、……、F800H~FFFFH都是该芯片的寻址范围。该2716有16个地址映像区，在这些地址范围内都能访问该芯片。任务5.1存储器扩展电路的设计与制作

2）多芯片存储器扩展当P2.7=0时，选中1＃片，地址为：当P2.7=1时，选中2＃片，地址为：1＃27642＃2764任务5.1存储器扩展电路的设计与制作

3）译码法编址示例任务5.1存储器扩展电路的设计与制作

74LS138：3-8译码器使能控制任务5.1存储器扩展电路的设计与制作

27640地址范围：0000H~1FFFH0000,0000,0000,0000~0001,1111,1111,111127641地址范围：2000H~3FFFH0010,0000,0000,0000~0011,1111,1111,111127642地址范围：4000H~5FFFH0100,0000,0000,0000~0101,1111,1111,111127647地址范围：E000H~FFFFH1110,0000,0000,0000~1111,1111,1111,1111………….……..…….任务5.1存储器扩展电路的设计与制作

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

访问ROM/EPROM的读数指令为MOVCA，＠A+PC或MOVCA，＠A+DPTR如读取EPROM地址为1000H单元内容的指令为：

MOVDPTR，#1000HMOVA,#00HMOVCA，@A+DPTR任务5.1存储器扩展电路的设计与制作

2.典型随机存储器芯片6116(2KB)A10~A0：地址线D7~D0：数据线：片选信号：数据输出允许信号：写选通信号任务5.1存储器扩展电路的设计与制作

6116工作方式任务5.1存储器扩展电路的设计与制作

3.线选法RAM扩展举例任务5.1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RAM用专门指令MOVX，共4条

指令符号说明MOVXA，＠RiMOVX＠Ri，AMOVXA，＠DPTRMOVX＠DPTR，A

单片机扩展2732EPROM电路

编码结果扩展一片27128A。单片机扩展16KB外部程序存储器一般选用27128AEPROM芯片，硬件电路如图所示。单片机扩展27128EPROM电路用译码法扩展一片2764。

单片机扩展2764EPROM电路技能能力工作任务描述

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：功能：对片外RAM写入数据并输出，控制P1口的亮灭状态。声明写在程序的前面。

ORG0000HLJMPMAINORG30HMAIN:MOVR0,#0DJNZR0,$;延迟一会儿，等待电源电压稳定、外设正常工作。

MOVSP,#50H;设置堆栈指针初值

MOVDPTR,#1000H;指向片外RAM的首地址

MOVA,#0FEH;设置第一个要送入的数据

MOVR1,#08H;设循环次数WRITE:MOVX@DPTR,A;向RAM中写入数据

INCDPTR;片外RAM地址加1CLRCYRLA;更新数据

DJNZR1,WRITE;8次未送完，继续写入，否则顺序执行下一条指令START:MOVR1,#08H;再次设置循环次数

MOVDPTR,#1000H;指向第一个数据单元1000