第6章单片机的存储器扩展课件

第6章单片机的存储器扩展

6.1概述单片机内资源少，容量小，在进行较复杂过程的控制时，它自身的功能远远不能满足需要。为此，应扩展其功能。

MCS-51系统扩展主要有：程序存储器（ROM）的扩展、数据存储器（RAM）的扩展、I/O口的扩展、中断系统扩展以及其它特殊功能接口的扩展等。对于单片微机系统扩展的方法有并行扩展法和串行扩展法两种。

并行扩展法是指利用单片微机本身具备的三组总线（AB、DB、CB）进行的系统扩展，一般构成单片微机应用系统的扩展方法基本上都是并行的三总线扩展。近几年，由于集成电路设计、工艺和结构的发展，串行扩展法得到了很快发展，它利用SPI三线总线和I2C双线总线进行串行系统扩展。有的单片微机应用系统可能同时采用并行扩展法和串行扩展法。系统扩展结构如下图:MCS-51单片机外部存储器结构:哈佛结构。MCS-96单片机的存储器结构:普林斯顿结构。MCS-51数据存储器和程序存储器的最大扩展空间各64KB。系统扩展是通过系统总线进行的，故首先要构造系统总线。89C51的最小系统

8031单片机片内无ROM，若要正常工作，必需外配ROM。外接ROM后，P3口、P2口、P0口均被占用只剩下P1口作I/O口用，其它功能不变。

8031单片机最小应用系统6.2系统总线及总线构造6.2.1系统总线所谓总线，就是连接计算机CPU与各部件的一组公共信号线。MCS-51使用的是并行总线结构，按其功能通常把系统总线分为三组：1.地址总线（AdressBus,简写AB）

地址总线用于传输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。地址总线是单向的，只能由单片机向外送出。

2.数据总线(DataBus，简写DB)

数据总线用于单片机与存储器之间或与I/O之间传送数据。单片机的数据总线与单片机处理数据的字长一致。数据总线是双向的，可以进行2个方向的传输。

3.控制总线（ControlBus，简写CB）控制总线实际实际上是一组控制信号线，包括单片机发出的和其他部件发送给单片机的。单根控制信号线是单向的，而控制总线是双向的。

⑴数据传送:由数据总线DB（D0～D7）完成；

D0～D7由P0口提供⑵单元寻址:由地址总线AB（A0～A15）完成；

低8位地址线A0～A7由P0口提供高8位地址线A8～A15由P2口提供。⑶交互握手:由控制总线CB完成。

控制线有PSEN、WR、RD、ALE、EA

⑤

WR：输出，用于写外RAM选通，执行MOVX写指令时，WR会自动有效，与外RAM写允许端WE连接。①ALE：输出，用于锁存P0口输出的低8位地址信号，与地址锁存器门控端G连接。②PSEN：输出，用于外ROM(扩展程序存贮器的)读选通控制，与外ROM输出允许端OE连接。③EA：输入，用于选择读内/外ROM。EA=1，读内ROM；

EA=0，读外ROM。一般情况下，有并且使用内ROM时，

EA接Vcc；无内ROM或仅使用外ROM时，EA接地。④RD：输出，用于读外RAM选通，执行MOVX读指令时，

RD会自动有效，与外RAM读允许端OE连接。⑥

P2.X：并行扩展外RAM和I/O时，通常需要片选控制，一般由P2口高位地址线担任。80C51控制总线解析：6.2.2构造系统总线系统扩展的首要问题:构造系统总线，然后再往系统总线上“挂”存储器芯片或I/O接口芯片，“挂”存储器芯片就是存储器扩展，“挂”I/O接口芯片就是I/O扩展。MCS-51由于受引脚数目的限制，数据线和低8位地址线复用。为了将它们分离出来，需要外加地址锁存器，从而构成与一般CPU相类似的片外三总线，见下图。地址锁存器一般采用八D透明锁存器74LS373，74LS373的锁存允许信号G是电平锁存。当G从高电平转为低电平时，将其输入端的数据锁存在输出端。当ALE为高电平时，八D锁存器74LS373的输入和输出是透明的。当ALE出现下降沿后，八D锁存器74LS373的输出即为A0～A7，这时P0口上出现的是数据，实现了地址低8位和数据线的分离。采用74LS373的地址总线的扩展电路如下图。＋5V下图为AT89C52单片机通过三总线的扩展系统结构图

1.以P0口作为低8位地址/数据总线,以P2口的口线作高位地址线。

地址总线由单片微机P0口提供低8位地址A0-A7，P2口提供高8位地址A8-A15。P0口是地址总线低8位和8位数据总线分时复用口，用作地址线。故P0口输出的低8位地址A0~A7必须用锁存器锁存。锁存器的锁存控制信号为单片微机ALE引脚输出的控制信号。在ALE的下降沿将P0口输出的地址A0~A7锁存。P0、P2口在系统扩展中用做地址线后便不能作为一般I/O口使用。 由于地址总线宽度为16位，故可寻址范围为64KB。数据总线由P0口提供，用D0～D7表示。P0口为三态双向口为三态双向口，是应用系统中使用最为频繁的通道。所有单片微机与外部交换的数据、指令、信息，除少数可直接通过P1口外，全部通过P0口传送。 数据总线是并连到多个连接的外围芯片的数据线上，而在同一时间里只能够有一个是有效的数据传送通道。哪个芯片的数据通道有效，则由地址线控制各个芯片的片选线来选择。

2.控制信号线。 控制总线包括片外系统扩展用控制线和片外信号对单片微机的控制线。*ALE-----低8位地址的锁存控制信号。 *PSEN*-----扩展程序存储器的读选通信号。 *EA*-----内外程序存储器的选择控制信号。 *由RD*和WR*信号作为扩展数据存储器和I/O口的读选通、写选通信号。尽管MCS-51有4个并行I/O口，共32条口线，但由于系统扩展需要，真正作为数据I/O使用的，就剩下P1口和P3口的部分口线。6.2.3单片机系统的串行扩展技术优点：串行接口器件体积小，与单片机接口时需要的I/O口线很少（仅需3-4根），提高可靠性。串行扩展可以减少芯片的封装引脚，降低成本，简化了系统结构，增加了系统扩展的灵活性。为实现串行扩展，一些公司（例如PHILIPS和ATMEL公司等）已经推出了非总线型单片机芯片，并且具有SPI（SerialPeriperalInterface）三线总线和I2C公用双总线的两种串行总线形式。与此相配套，也推出了相应的串行外围接口芯片。缺点:串行接口器件速度较慢在大多数应用的场合，还是并行扩展占主导地位。

6.3读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器6.3.1存储器扩展的读写控制存贮器的扩展一般有以下几方面的内容：①外部程序存储器的扩展。②外部数据存储器的扩展。RAM芯片：读写控制引脚，记为OE*和WE*，与MCS-51的RD*和WR*相连。EPROM芯片：只能读出，故只有读出引脚，记为OE*

，该引脚与MCS-51的PSEN*相连。6.3.2存储器地址空间分配存储器的地址分配问题，实际上就是通过地址线，与存储器芯片的地址引脚适当连接，最终达到一个存储单元对应一个地址的要求。MCS-51发出的地址是用来选择某个存储器单元进行读写，要完成这种功能，必须进行两种选择：“片选”和“单元选择”。一是必须先找到该存储单元或I/O端口所在的芯片，一般称为“片选”，二是通过对芯片本身所具有的地址线进行译码，然后确定唯一的存储单元或I/O端口，称为“单元选择”。片选一般使用高位地址线，而单元选择使用低位地址线。存储器空间分配除考虑地址线连接外，还讨论各存储器芯片在整个存储空间中所占据的地址范围。

常用的存储器地址分配的方法有两种： 线性选择法（简称线选法） 地址译码法（简称译码法）。1.线选法

直接利用系统的高位地址线作为存储器芯片（或I/O接口芯片）的片选信号。线选法用低位地址线对片内的存储单元进行寻址，所需的地址线由片内地址线决定，用余下的高位地址线分别接至芯片的片选端，以区分各芯片的地址范围。优点：电路简单，不需要译码器硬件，体积小，成本低。

缺点：可寻址的器件数目受到限制，地址空间不连续，地址不唯一。例某一系统，需要外扩8KB的EPROM（2片2732），4KB的RAM（2片6116），这些芯片与MCS-51单片机地址分配有关的地址线连线，电路如下图。

2732:4KB程序存储器，有12根地址线A0～A11，分别与单片机的P0口及P2.0～P2.3口相连。2732（1）的片选端接A15（P2.7），2732（2）的片选端接A14（P2.6）。当要选中某个芯片时，单片机P2口对应的片选信号引脚应为低电平，其它引脚一定要为高电平。6116:2KB数据存储器，需要11根地址线作为单元的选择，而剩下的P2口线（P2.4～P2.7）作为片选线。两片程序存储器的地址范围：

2732（1）的地址范围：7000H～7FFFH;

2732（2）的地址范围:B000H～BFFFH;

6116（1）的地址范围：E800H～EFFFH;

6116（2）的地址范围：D800H～DFFFH。线选法特点：简单明了，不需另外增加硬件电路。只适于外扩芯片不多，规模不大的单片机系统。

(1)全译码：所谓全译码就是存储器芯片的地址线与单片机系统的地址线顺次相接后，剩余的高位地址线全部参加译码。这种译码方法存储器芯片的地址空间是唯一确定的，但译码电路相对复杂。这两种译码方法在单片机扩展系统中都有应用。在扩展存储器(包括I/O口)容量不大的情况下，选择部分译码，译码电路简单，可降低成本。(2)部分译码：所谓部分译码就是存储器芯片的地址线与单片机系统的地址线顺次相接后，剩余的高位地址线仅用一部分参加译码。参加译码的地址线对于选中某一存储器芯片有一个确定的状态，而与不参加译码的地址线无关。也可以说，只要参加译码的地址线处于对某一存储器芯片的选中状态，不参加译码的地址线的任意状态都可以选中该芯片。正因如此，部分译码使存储器芯片的地址空间有重叠，造成系统存储器空间的浪费。2.译码法

译码法与线选法比较，硬件电路稍复杂，需要使用译码器，但可充分利用存储空间，全译码时还可避免地址重叠现象，局部译码因还有部分高位地址线未参与译码，因此仍存在地址重叠现象。译码法的另一个优点是若译码器输出端留有剩余端线未用时，便于继续扩展存储器或I/O口接口电路。

译码法和线选法不仅适用于扩展存储器(包括外RAM和外ROM)，还适用于扩展I/O口(包括各种外围设备和接口芯片)。最常用的译码器芯片：74LS138（3-8译码器）74LS139（双2-4译码器）74LS154（4-16译码器）。可根据设计任务的要求，产生片选信号。(1)74LS138（3～8译码器）

引脚如下图，译码功能如后表所示。当译码器的输入为某一个固定编码时，其输出只有某一个固定的引脚输出为低电平，其余的为高电平。

74LS138译码器真值表

输入输出

G1G2A*G2B*CBAY7*Y6*Y5*Y4*Y3*Y2*Y1*Y0*

(2)74LS139（双2-4译码器）引脚如下图。下面以74LS138为例,介绍如何进行地址分配。例要扩8片8KB的RAM6264，如何通过74LS138把64KB空间分配给各个芯片？

采用的是全地址译码方式，单片机发地址码时，每次只能选中一个存储单元。同类存储器间不会产生地址重叠的问题。如果用74LS138把64K空间全部划分为每块4KB，如何划分呢？见下图。6.3.3外部地址锁存器地址锁存器芯片:74LS373、8282、74LS573等。1.锁存器74LS373带有三态门的8D锁存器,其引脚其内部结构如下图。

D7～D0:8位数据输入线;Q7～Q0:8位数据输出线;G:数据输入锁存选通信号；

OE*:

数据输出允许信号。2.锁存器8282功能及内部结构与74LS373完全一样，只是其引脚的排列与74LS373不同，8282的引脚如下图。

引脚的排列为绘制印刷电路板时的布线提供了方便。3．锁存器74LS573

输入的D端和输出的Q端也是依次排在芯片的两侧，与锁存器8282一样，为绘制印刷电路板时的布线提供了方便。

74LS573的功能和74LS373完全相同，可以用来代替74LS373。6.4程序存储器EPROM的扩展

程序存储器一般采用只读存储器，非易失性。根据编程方式的不同，ROM可以分为以下几种：（1）掩膜ROM在制造过程中以掩膜工艺编程。成本较高，因此只适合于大批量生产。（2）可编程ROM（PROM）用独立的编程器写入。但PROM只能写入一次，且不能再修改。（3）EPROM电信号编程，紫外线擦除的只读存储器芯片。

（4）E2PROM（EEPROM）电信号编程，电信号擦除的ROM芯片。读写操作与RAM几乎没有什么差别，只是写入的速度慢一些。但断电后能够保存信息。（5）FlashROM又称闪烁存储器，简称闪存。FlashROM是在EPROM和E2PROM基础上发展起来的一种非易失性、电擦除型只读存储器。其特点是可以快速在线修改其存储单元的数据，成本低于E2PROM。FlashROM大有取代E2PROM的趋势。外部存储器的扩展性能1．数据存储器与程序存储器的片外64KB扩展地址空间完全重叠(0000H～FFFFH)，它们并联挂接在外部系统总线上。至于是那类存储器的选通操作，则由控制信号和片选信号确定。外部程序存储器的读信号为PSEN，它由MOVC指令产生。外部数据存储器的读写信号为RD和WR，它由MOVX指令产生。2．扩展的外部程序存储器的地址指针为程序计数器PC和数据指针DPTR。外部数据存储器的地址指针为DPTR寄存器和Ri寄存器。3．扩展的外部程序存储器多使用EPROM型。下图是扩展程序存储器典型电路。当ROM容量小于64KB时，用单片机的A15直接ROM的端，如图（a）所示；当ROM容量等于64KB时，用单片机的接ROM的和端,如图（b）所示。目前ROM芯片单片容量已达到或超过64KB，外部扩展程序存储器时，单片即可满足需要，一般都采用线选法或用直接选中。6.4.1常用EPROM芯片介绍典型芯片是27系列产品，例如，2764（8KB×8）、27128（16KB×8）、27256（32KB×8）、27512（64KB×8）。“27”后面的数字表示其位存储容量。

扩展程序存储器时，应尽量用大容量的芯片。1.常用的EPROM芯片参数见表8-4（P123）。引脚如下图。引脚功能如下：A0～A15：地址线引脚。数目决定存储容量来定，用来进行单元选择。D7～D0：数据线引脚CE*：片选输入端OE*：输出允许控制端PGM*：编程时，加编程脉冲的输入端Vpp：编程时，编程电压（+12V或+25V）输入端Vcc：+5V，芯片的工作电压。

GND：数字地。NC：无用端2.EPROM芯片的工作方式（1）读出方式片选控制线CE*为低,同时输出允许控制线OE*为低，Vpp为+5V，指定地址单元的内容从D7～D0上读出。

（2）未选中方式片选控制线CE*为高电平，数据输出为高阻状态，功耗下降75％，处于低功率维持状态。（3）编程方式

Vpp端加上规定高压（+25V）,CE*和OE*端加合适电平(不同的芯片要求不同)，每当CE/PGM端出现脉冲时，写入一个存贮单元信息。（4）编程校验方式VPP＝+25V，CE及OE为低电平,再按照读出方式操作，读出编程固化好的内容。

（5）编程禁止方式多片编程时，若要写入各片的数据不尽相同，可使某片或某几片芯片处于编程状态或编程禁止状态，当CE/PGM信号加低电平时，该芯片处于编程禁止状态，不写入数据。6.4.2程序存储器的操作时序1.访问程序存储器的控制信号（1）ALE（2）PSEN*（3）EA*如果指令是从片外EPROM中读取，ALE用于低8位地址锁存，PSEN*接外扩EPROM的OE*脚。P0口:分时低8位地址总线和数据总线，P2口:高8位地址线。2.操作时序由于MCS-51采用不同的控制信号和指令，尽管ROM与RAM的地址是重叠的，也不会发生混乱。

MCS-51对片内和片外ROM的访问使用相同的指令，两者的选择是由硬件实现的。

(1)应用系统中无片外RAM(不用执行MOVX指令)(1)应用系统中无片外RAM(不用执行MOVX指令)

P0:输入指令/输出程序存储器低8位地址PCL;P2:输出程序存储器高8位地址PCH。ALE:在下降沿锁存P0口输出地址PCL，每个机器周期中2次有效；

PSEN*:每个机器周期中2次有效，用于选通外部程存储器。

这说明在一个机器周期内，CPU两次访问片外ROM，也即在一个机器周期内可以处理两个字节的指令代码，所以在MCS-51系列单片机指令系统中有很多单周期双字节指令。ALEPSEN一个机器周期送地址取出指令(2)应用系统中接有片外RAM（执行MOVX指令）执行MOVX指令时，程序计数器的操作时序有所变化。在指令执行前，PCH、PCL指向程序存储器；在指令输入并判定为MOVX指令后，ALE在该机器周期的S5状态锁存的P0口地址不是程序存储器的低8位地址而是数据存储器地址。在同一机器周期中将不再出现PSEN*有效取指信号，下一机器周期中的ALE有效锁存信号也不再出现；而当RD*/WR*信号有效时，P0口将读写数据存储器的数据。由以上可看出：（1）将ALE用作定时脉冲输出时，执行一次MOVX指令就会丢失一个脉冲。（2）只有在执行MOVX指令时的第二个机器周期期间，地址总线才由数据存储器使用。6.4.3典型的EPROM接口电路1.不用片外译码器的单片EPROM的扩展电路

2716、2732EPROM价格贵，容量小，且难以买到。仅介绍2764、27128、27256、27512芯片的接口电路。例1试用EPROM2764构成8031的最小系统。2764是8K×8位程序存储器，芯片的地址引脚线有13条，顺次和单片机的地址线A0~A12相接。由于不采用地址译码器，所以高3位地址线A13、A14、A15不接，故有23=8个重叠的8KB地址空间。因只用一片2764，其片选信号CE可直接接地(常有效)。其连接电路如下图所示。EPROM2764构成8031的最小系统

OE2764AA7::A0A8-A12CED0～D774LS373OEGALE80C31D7::D0Q7::Q0PSENEAP2.0-P2.4P0高3位地址线A13、A14、A15不接MCS-51外扩单片32K字节的EPROM27256的接口。

6.4.3典型的EPROM接口电路2.采用线选法的多片程序存储器的扩展例2使用两片2764扩展16KB的程序存储器，采用线选法选中芯片。扩展连接图如图所示。以P2.7作为片选，当P2.7=0时，选中2764(1)；当P2.7=1时，选中2764(2)。因两根线(A13、A14分别对应P2.5、P2.6引脚)未用，故两个芯片各有22=4个重叠的地址空间。用两片EPROM2764的扩展联接图

单片机P2.5、P2.6悬空不接，P2.7引脚片选ALE80C31PSENEAP2.0-P2.4P074LS373OEGD7::D0Q7::Q0A0~A7A8~A12CED0~D7OE2764(1)A0~A7A8~A12CED0~D7OE2764(2)P2.780C51左片：00000000000000000~0001111111111111，即0000H~1FFFH；

00100000000000000~0011111111111111，即2000H~3FFFH；

01000000000000000~0101111111111111，即4000H~5FFFH；

01100000000000000~0111111111111111，即6000H~7FFFH；右片：10000000000000000~1001111111111111，即8000H~9FFFH；

10100000000000000~1011111111111111，即A000H~BFFFH；

11000000000000000~1101111111111111，即C000H~DFFFH；

11100000000000000~1111111111111111，即E000H~FFFFH。重叠的地址空间兰色框中的未定义部分有4个可选项3.采用地址译码器的多片程序存储器的扩展例3要求用2764芯片扩展8031的片外程序存储器，分配的地址范围为0000H~3FFFH=16KB。本例要求的地址空间是唯一确定的，所以要采用全译码方法。由分配的地址范围知：扩展的容量为3FFFH-0000H+1=4000H=16KB，2764为8K×8位，故需要两片。第1片的地址范围应为0000H~1FFFH；第2片的地址范围应为2000H~3FFFH。由地址范围确定译码器的连接。为此画出译码关系图如下：P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0000xxxxxxxxxxxxx001xxxxxxxxxxxxx全译码、两片EPROM2764的扩展联接图

全译码、两片2764EPROM的扩展连接图ALE80C31PSENEAP2.0-P2.4P074LS373OEGD7::D0Q7::Q0A0~A7A8~A12CED0~D7OE2764(1)A0~A7A8~A12CED0~D7OE2764(2)P2.680C51P2.5P2.7A74138CBY0Y2Y1:Y7:MCS-51扩展4片27128。

6.5静态数据存储器的扩展数据存储器扩展原理扩展数据存储器和扩展程序存储器的方法类似，由P2口提供高8位地址，P0口分时提供低8位地址和8位数据总线。片外数据存储器的读与写由805l的RD和WR信号控制。所以，虽然片外数据存储器的地址与程序存储器的地址重叠，但不会发生总线冲突。访问片外数据存储器的指令有：

MOVXA，@Ri MOVX A，@DPTR MOVX @Ri，A MOVX@DPTR，A执行前两条指令将在单片机的RD端输出有效的低电平脉冲信号；执行后两条指令将在单片机的WR端输出有效的低电平信号。常用的数据存储器有动态RAM和静态RAM，有并行RAM和串行RAM。⒈对片外数据存储器读、写操作的指令有以下四条：

MOVXA，＠Ri;片外RAM→(A),读(RD)操作

MOVX＠Ri，A;（A）→片外RAM,写(WR)操作这组指令由于＠Ri只能提供8位地址，因此，仅能扩展256个字节的片外RAM。

MOVXA，＠DPTR;片外RAM→(A),读操作

MOVX＠DPTR，A;(A)→片外RAM,写操作这组指令由于＠DPTR能提供16位地址，因此，可以扩展64KB的片外RAM。6.5.1常用的静态RAM（SRAM）芯片典型型号有:6116、6264、62128、62256。+5V电源供电，双列直插封装，6116为24引脚封装，6264、62128、62256为28引脚封装，引脚如下图。各引脚功能如下:

A0～A14：地址输入线。D0～D7：双向三态数据线。CE*：片选信号输入。对于6264芯片，当26脚(CS)为高电平时,且CE*为低电平时才选中该片。OE*：读选通信号输入线。WE*：写允许信号输入线，低电平有效。

Vcc：工作电源+5VGND：地有读出、写入、维持三种工作方式，这些工作方式的操作控制如表8-6(P181)。A0～Ai：地址输入线，i=10、12、14(6116/6264/62256)；D0～D7：三态双向数据线；CE：片选信号输入线，低电平有效；WR：读选通信号输入线，低电平有效；RD：写选通信号输入线，低电平有效；CS：6264的片选信号输入线，高电平有效，可用于掉电保护。

6264芯片解析12345678910111213142827262524232221201918171615NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0O0O1O2GND03O4O5O6O7CE1A01OEA11A9A8CEWEVCC6264数据存贮器引脚图6264引脚图工作方式WECE1CE2

OE

D0～D7

未选中输出禁止读写×11010000111×101高阻高阻输出数据写入数据

6264工作方式6.5.2外扩数据存储器的读写操作时序扩展RAM和扩展ROM类似，由P2口提供高8位地址，P0口分时地作为低8位地址线和8位双向数据总线。PSEN一个机器周期ALE一个机器周期RD/WR访问ROM，取出MOVX指令访问RAM读/写数据送地址注意：上述红色线时序是在执行MOVX指令情况下1.读片外RAM操作时序

执行MOVXA，＠DPTR时，机器周期1为取指周期，在取指周期的S5状态时，ALE的下降沿，在P0总线上出现的是数据存储器的低8位地址，即DPL；在P2口上出现的是数据存储器的高8位地，即DPH。取指操作之后，直至机器周期2的S3状态之前，PSEN一直维持高电平。而在机器周期2的S1与S2状态之间的ALE不再出现。执行“MOVXA，＠DPTR”时，从机器周期2开始到S3状态，RD出现低电平。此时允许将片外数据存储器的数据送上P0口，在RD的上升沿将数据读入累加器A,数据为输入。2.写片外RAM操作时序

执行“MOVX＠DPTR，A”时，从机器周期2开始到S3状态，WR出现低电平。此时P0口上将送出累加器A的数据，在WR的上升沿将数据写入片外数据存储器中,数据为输出。总之，此时P0口为地址、数据复用总线；P2口在机器周期1的S4状态之后出现锁存的高8位地址（DPH）；用控制线来调动数据总线上的数据传输方向：而RD有效时数据为输入，有效时数据为输出。

6.5.3典型的外扩数据存储器的接口电路

常用扩展存贮器件简介种类型号功能说明注释主频标准EPROM27162K可直接相连11标准EPROM27324K可直接相连11标准EPROM27648K可直接相连12标准EPROM2712816K可直接相连12标准RAM21141K能方便相连12标准RAM61142K能方便相连12标准RAM62648K能方便相连12标准RAM1.线选法

下图给出了用线选法扩展8031外部数据存储器的电路。

地址线为A0～A12，故8031剩余地址线为三根。用线选法可扩展3片6264。3片6264对应的存储器空间如下表。2.译码选通法扩展,如下图所示。各片62128地址分配见下表。

表8-9各片62128地址分配

P2.6P2.7译码输出选中芯片地址范围存储容量

00YO*IC10000H-3FFFH16K01Y1*IC24000H-7FFFH16K10Y2*IC38000H-BFFFH16K11Y3*IC4C000H-FFFFH16K

单片62256与8031的接口电路如图所示。地址范围为0000H～7FFFH。例题

编写程序将片外数据存储器中5000H～50FFH单元全部清零。方法1：用DPTR作为数据区地址指针，同时使用字节计数器。

MOVDPTR，#5000H；设置数据块指针的初值 MOVR7，#00H ；设置块长度计数器初值 CLRALOOP：MOVX@DPTR，A ；把某一单元清零 INCDPTR ；地址指针加1

DJNZR7，LOOP ；数据块长度减1，若不为 ；0则继续清零HERE：SJMPHERE ；执行完毕，原地踏步方法2：用DPTR作为数据区地址指针，但不使用字节计数器，而是比较特征地址。

MOVDPTR，#5000H CLRALOOP： MOVX@DPTR，A INCDPTR MOVR7，DPL

CJNER7，#0，LOOP；与末地址+1比较HERE： SJMPHERE6.6EPROM和RAM的综合扩展6.6.1综合扩展的硬件接口电路例题

采用线选法扩展2片8KB的RAM和2片8KB的EPROM。RAM选6264，EPROM选2764。扩展接口电路见下图。

（1）各芯片地址空间分配（2）控制信号及片选信号IC2和IC4占用地址空间为2000H～3FFFH共8KB。同理IC1、IC3地址范围4000H～5FFFH（P2.6=1、P2.5=0、P2.7=0）。线选法地址不连续，地址空间利用不充分。例题采用译码器法扩展2片8KBEPROM，2片8KBRAM。EPROM选用2764，RAM选用6264。共扩展4片芯片。扩展接口电路见图。各存储器地址范围如下：可见译码法进行地址分配，各芯片地址空间是连续的。6.6.2外扩存储器电路的工作原理及软件设计

1.单片机片外程序区读指令过程2.单片机片外数据区读写数据过程

例如，把片外1000H单元的数送到片内RAM50H单元，程序如下：

MOVDPTR，#1000H

MOVXA，@DPTR MOV50H，A

例如，把片内50H单元的数据送到片外1000H单元中，程序如下：

MOVA,50H MOVDPTR,#1000H

MOVX

@DPTR,AMCS-51单片机读写片外数据存储器中的内容，除用MOVXA,@DPTR和MOVX@DPTR,A外，还可使用MOVXA,@Ri和MOVX@Ri,A。这时通过P0口输出Ri中的内容（低8位地址），而把P2口原有的内容作为高8位地址输出。例题

将程序存储器中以TAB为首址的32个单元的内容依次传送到外部RAM以7000H为首地址的区域去。

DPTR指向标号TAB的首地址。R0既指示外部RAM的地址，又表示数据标号TAB的位移量。本程序的循环次数为32，R0的值：0～31，R0的值达到32就结束循环。程序如下：

MOV P2,#70H MOV DPTR,#TABMOV R0,#0AGIN: MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR MOVX @R0,A INC R0 CJNE R0,#32,AGINHERE: SJMP HERETAB: DB…… 6.7E2PROM的扩展

保留信息长达20年，不存在EPROM在日光下信息缓慢丢失的问题。

6.7.1常用的E2PROM芯片

在芯片的引脚设计上，2KB的E2PROM2816与相同容量的EPROM2716和静态RAM6116兼容，8KB的E2PROM2864A与同容量的EPROM2764和静态RAM6264也是兼容的。2816、2817和2864A的读出数据时间均为250ns，写入时间10ms。E2PROM的主要性能见表8-10（P191）。6.7.2MCS-51扩展E2PROM的方法

1.MCS-51外扩2817A

2817A既可作为外部的数据存储器，又可作为程序存储器。通过P1.0查询2817A的RDY/BUSY*状态，来完成对2817A的写操作。片选信号由P2.7提供。

2.MCS-51外扩2864A

接口电路见图8-28。片选端与P2.7连接，P2.7=0才选中2864A，线选法决定了2864A对应多组地址空间，即:0000H～1FFFH，2000H～3FFFH，4000H～5FFFH，6000H～7FFFH。8K字节的2864A可作为数据存储器使用，但掉电后数据不丢失。对2864A装载一个页面数据(16个字节)的子程序WR2如下:被写入的数据取自源数据区，子程序入口参数为： R1=写入2864A的字节数(16个字节) R2=2864A的低位地址 P2=2864A的高位地址 DPTR=源数据区首地址WR2: MOVXA,@DPTR ；取数据 MOVR2,A ；数据暂存R2,备查询 MOVX@R0,A ；写入2864A INCDPTR ；源地址指针加1 INCR0 ；目的地址指针加1 CJNER0,#00H,NEXT；低位地址指针未满 ；转移 INCR2 ；否则高位指针加1NEXT: DJNZR1,WR2 ；页面未装载完转移 DECR0 ；页面装载完后，恢复 ；最后写入数据的地址LOOP: MOVXA,@R0 ；读2864A

XRLA,R2 ；与写入的最后数据相异或 JBACC.7,LOOP ；最高位不等,再查 RET ；最高位相同，1页写完

上述写入程序，完成页面装载的循环部分共8条指令，当采用12MHz晶振时,进行时间约13s,完全符合2864A的tBLW宽度要求。

6.8大容量闪速存储器Flash的扩展1、ATMEL89C51/89C55单片机的片内闪烁存储器

AT89C51/89C52/89C55是低功耗、高性能的片内含有4KB/8KB/20KB闪烁可编程/擦除只读存储器芯片上的FEPROM允许在线编