第10章51单片机外部存储器扩展

1、第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展10.1外部外部I/O的扩展的扩展10.2存储器概述存储器概述10.3外部存储器扩展外部存储器扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展 第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展第第1010章章 5151单片机外部存储器扩展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，连线时应遵守下列原则： 1.连接的双方数据线连数据线，地址线连地址线

2、，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,片选端可通过线译码、部分译码、全译码接地址线，在单片机中多采用线选法。第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展10.1.1I/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空间的一部分作为扩展外围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

3、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4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展10.1.2I/O地址译码技术一、片选法 若系统只扩展少量的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4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51

4、 51单片机外部存储器扩展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 地址译码表器件器件地址选择线（地址选择线（A15A15A0A0）片内地址单元数片内地址单元数地址编码地址编码62646264000 x xxxx000 x xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx800080000000H0000H1FFFH1FFFH825582550011 1111 11110011 1111 1111 11xx 11xx4 43FFCH3FFCH3FFFH3FFFH8158155 5RAMRAM0101 1111 xxxx0101 1111 xxxx

5、xxxx xxxx2562565E00H5E00H5EFFH5EFFHI/OI/O0101 1111 11110101 1111 1111 1xxx 1xxx6 65FF8H5FF8H5FFDH5FFDH083208320111 1111 11110111 1111 1111 1111 11111 17FFFH7FFFH825382531001 1111 11111001 1111 1111 11xx 11xx4 49FFCH9FFCH9FFFH9FFFH第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展二、地址译码法 对于RAM和I

6、/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4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展10.2存储器概述10.2.1存储器的类型 存储器的种类繁多，按物理特性可以分为磁介质存储器（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（ROM）2.可编程ROM（PROM）3.电

7、可编程ROM（EPROM）4.电可擦除可编程ROM（EEPROM）5.随机存储器（RAM）6.flash Memory7.铁电存储器（FRAM）第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展10.2.2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：27C16（2K）、（4K）、27C64（8K）、27C128（16K）、27C256（32K），除了27C16和27C32为24脚外，其余均为28脚。第4章 M

8、CS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展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4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展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

9、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4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展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4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展24C02的操作时序 第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储

10、器扩展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。其内部组成如图所示。 第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展10.2.3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

11、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4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展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储器连接，如图所示：第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 5

12、1单片机外部存储器扩展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。 10.3.1扩展程序存储器 第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展 RAM与EEPROM数据传送流程图第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展10.3.2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4章 MCS-51单片机系

13、统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展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，可用下列指令：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4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展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

14、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4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展24C02操作程序如下： ORG 0000H ;- 初始化部分程序-L0: MOVSP,#0FH ;栈底,寄存储器有两个工作区 SDABIT P1.2; I2C数据线 SCLBIT P1.3; I2C时钟线;#;# 24C02部分操作程序 #;# RBYTE_ 字

15、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4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展单片机外部存储器扩展RD_DA1: LCALL ST24 ;读出数据个数在R2中 MOVA,#0A0H LCALL WBYTE MOVA,R4 LCALL WBYTE NOP LCALL STO

16、P24 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4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展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 A,#0A0H LCALL WBYTE ;写入

17、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 LCALL DWR ;延时等待E2写周期结束 RET第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展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 SC

18、L MOV R6,#04H DJNZ R6,$ CLR SDA RET第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展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4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展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 ;

19、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,SDA ;读位 RLC A DJNZ R3,RBY0 ;循环8次 RET第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展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

20、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,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4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单片机外部存储器扩展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,WBY1WBY2: RET第4章 MCS-51单片机系统功能的扩展第第10 10章章 51 51单