南京航空航天大学微机原理与应用-薛重德-MCS-51单片扩展-存储器的设计解析

南京航空航天大学微机原理与应用-薛重德-MCS-51单片扩展-存储器的设计解析第一页，共43页。学习要求—单片机的核心部分熟悉系统三总线的概念；重点掌握程序存储器的扩展；重点掌握外部数据存储器的扩展；2第二页，共43页。8．1概述在组成单片机应用系统时:

A首先遇到的问题就是存储器的扩展。单片机内部设置的存储器一般容量较小，满足不了实际需要，因此需要配置外部存储器，包括程序存储器和数据存储器。

A其次要解决的问题是I/O口的扩展。当外围设备较多时，仅有的几个内部I/O接口就不够用，在大多数应用系统中，MCS-51单片机都需要扩展输入/输出接口芯片，有时还需要扩展定时器、串行口、数模转换器(D/A)和模数转换器(A/D)以满足实际需要。3第三页，共43页。存储器正常扩展的最大范围MCS-51存储器的配置图程序存储器：803164KB8051/875160KB数据存储器I/O口：64KB但应用中不一定最大范围扩展4第四页，共43页。扩展方法1、根据单片机的型号和应用系统的要求确定扩展存储器的类型、容量或I/O口的类型包括芯片的类型、个数、容量、特点、要求2、确定作程序存储器/PSEN

数据存储器/RD、/WR

混合存储器/RD./PSEN3、进行地址统筹，为各器件分配地址4、根据位扩展、字扩展，确定片选方式5、如何与三总线连接？5第五页，共43页。8.2系统总线及总线构造

6第六页，共43页。图8–28051系列单片微机的三总线结构7第七页，共43页。图表-P3各口线与专用功能8第八页，共43页。MCS-51单片机对外扩展三总线

三总线方式:

1.P0口为低8位地址/数据复用总线，2.P2口的口线作高位地址线。3.控制信号线:ALE,/PSEN,/EA/RD/WR信号。(见P3口多功能)9第九页，共43页。8.3读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器10第十页，共43页。8.3读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器2。存储器地址空间分配1）片选；2）单元选择；11第十一页，共43页。8.3读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器12第十二页，共43页。线选62648KB+5V74LS3731885RDALEP0P2P2.58031EAA0~A12D0~D7OECE6264IC1A0~A12D0~D7OECE6264IC20000H~1FFFH2000H~3FFFHA0~A7

P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0WEWEWRCE2CE2+5VD7…D0Q7…Q0GOE13第十三页，共43页。地址空间——地址段不唯一A15A14A13A12A11A10A9A8A7~A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0000000~00XX111111~1IC1IC2存储器000B010B100B110B0000H、4000H、8000H、C000H1FFFH、5FFFH、9FFFH、DFFFHXX1111111~10~000000001B011B101B111B2000H、6000H、A000H、E000H3FFFH、7FFFH、BFFFH、FFFFH片外剩2根线，每片有4段地址段14第十四页，共43页。3—8译码器74LS13815第十五页，共43页。CBAY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y01000001111111010000111111101100010111110111000111111011110010011101111100101110111111001101011111110011101111111其它状态×××11111111G1G2AG2B74LS138真值表16第十六页，共43页。全译码片内13根片外3根62648KB2000H~3FFFH74LS373885D7…D0Q7…Q0RDALEP0P2P2.58031EA0000H~1FFFHA0~A7

P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0GA0~A12D0~D7OECE6264IC2WEA0~A12D0~D7OECE6264IC1WEWRCBAG2AG2BGY7…Y1Y0+5VP2.6P2.774LS138CE2+5VCE2+5VOE17第十七页，共43页。3——8译码器的其它输出端代表的地址是什么？全译码——各芯片地址惟一P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0000000~0000111111~1IC1IC2000BY0—CE0000H1FFFH001111111~10~000000001BY1—CE2000H3FFFHA15A14A13A12A11A10A9A8A7~A0存储器CBA18第十八页，共43页。线选法选址电路连接简单地址空间利用率低地址空间重叠严重译码法选址

采用译码器电路

部分译码仍有重叠的地址空间

全译码地址空间利用率高，地址唯一线选法与译码法比较19第十九页，共43页。

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锁存起来。8.3.3外部地址锁存器20第二十页，共43页。接ALE接地P0.0~P0.7A0~A721第二十一页，共43页。8.4外部程序存储器的扩展原理及时序

P0MCS-51

ALE

P2

PSEN锁存器高八位地址低八位地址指令

EPROM/EEPROM

地址OE图1MCS-51单片机程序存储器的扩展硬件电路如图1所示。MCS-51单片机访问外部程序存储器所使用的控制信号有：ALE：低8位地址锁存控制信号PSEN：外部程序存储器“读取”控制信号22第二十二页，共43页。8.4EPROM扩展电路1．常用EPROM芯片介绍(名称/8)

23第二十三页，共43页。访问片外程序存储器的时序24第二十四页，共43页。访问片外程序存储器的时序25第二十五页，共43页。2、扩展电路实例26第二十六页，共43页。地址空间——地址段不唯一A15A14A13A12A11A10A9A8A7~A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0000000~00XX111111~1IC存储器00B01B10B11B0000H、4000H、8000H、C000H3FFFH、7FFFH、BFFFH、FFFFH1片外剩2根线，每片有4段地址段27第二十七页，共43页。28第二十八页，共43页。29第二十九页，共43页。8.5外部数据存储器的扩展方法及时序

P1P0ALE8031P2P3RDWR锁存器数据

地址

RAM(2K×8)WEOE

P0口为RAM的复用地址/数据总线，

P2口的三根线用于对RAM进行页面寻址。在对外部RAM读/写期间，CPU产生/RD/WR信号。30第三十页，共43页。常用的RAM芯片在8031应用系统中，最常用的静态随机存取存储器RAM电路有6116(2K×8)和6264(8K×8)。31第三十一页，共43页。常用的RAM芯片静态随机存取存储器6116(2K×8)和6264(8K×8)。32第三十二页，共43页。常用的RAM芯片静态随机存取存储器6264(8K×8)。33第三十三页，共43页。常用的RAM芯片静态随机存取存储器6264(8K×8)。34第三十四页，共43页。访问片外数据存储器/I/O口的时序35第三十五页，共43页。静态RAM扩展

36第三十六页，共43页。37第三十七页，共43页。38第三十八页，共43页。8.6EPROM和RAM的综合扩展

SRAM6116/6264——数据存储器39第三十九页，共43页。/CE/OE-VPPD0~D7方式00输出读1×高阻维持0VPP输入编程00输出编程校验1VPP高阻编程禁止2732工作方式真值表注：VPP为编程脉冲，可以为+5V,+12.5v,+21V,+25V等

EPROM2732——程序存储器40第四十页，共43页。全译码2764与626474LS373885D7…D0Q7…Q0RDALEP0P2P2.58031EA0000H~1FFFHA0~A7

P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0GWRCBAG2AG2BGY7…Y1Y0P2.6P2.774LS1380000H~1FFFHPSENA0~A12D0~D7OECE16264WECE2A0~A12D0~D7OECE12764+5V+5VOE41第四十一页，共43页。全译码——各芯片地址惟一P2.7A15G2AG2BP2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P00000