第9章 MCS-51单片机 扩展存储器设计

单片机系统扩展设计

6.1 概述 片内的资源如不满足需要，需外扩存储器和I/O功能 片内的资源如不满足需要，需外扩存储器和I/O功能 I/O 部件。 部件。 系统扩展主要内容有： 系统扩展主要内容有： 主要内容有 (1)外部存储器的扩展(外部RAM、ROM) (1)外部存储器的扩展(外部RAM、ROM) 外部存储器的扩展 RAM I/O接口部件的扩展 接口部件的扩展。 (2) I/O接口部件的扩展。 本章介绍如何扩展外部存储器， 本章介绍如何扩展外部存储器，

8.1.2 8.1.2 系统扩展的三总线结构

MCS-51单片机外部存储器结构:哈佛结构 。 MCS-51单片机外部存储器结构: 单片机外部存储器结构 MCS-96单片机存储器结构 普林斯顿结构。 单片机存储器结构: MCS-96单片机存储器结构:普林斯顿结构。 MCSRAM和ROM的最大扩展空间各为64KB。 64KB MCS-51 RAM和ROM的最大扩展空间各为64KB。 系统扩展首先要构造系统总线 构造系统总线。 系统扩展首先要构造系统总线。 8.2 系统总线及总线构造 8.2.1 系统总线 按功能把系统总线分为三组： 按功能把系统总线分为三组： 1.地址总线 地址总线( Bus,简写AB) 简写AB 1.地址总线(Adress Bus,简写AB) 2.数据总线 Bus,简写DB) 2.数据总线 (Data Bus,简写DB) 3.控制总线 控制总线( Bus,简写CB CB) 3.控制总线(Control Bus,简写CB)

8.2.2 构造系统总线

地址锁存器74LS373 地址锁存器74LS373 74

P0口作为低 位地址/数据总线。 口作为低8 1. 以P0口作为低8位地址/数据总线。 P2口的口线作高位地址线 口的口线作高位地址线。 2.以P2口的口线作高位地址线。 3.控制信号线 控制信号线。 3.控制信号线。 位地址锁存信号。 *ALE —— 低8位地址锁存信号。 扩展程序存储器读选通信号。 *PSEN*—— 扩展程序存储器读选通信号。 内外程序存储器选择信号。 *EA* —— 内外程序存储器选择信号。 扩展RAM I/O口的读选通 RAM和 口的读选通、 *RD*和WR* —— 扩展RAM和I/O口的读选通、 写选通信号。 写选通信号。

8.2.3 单片机系统的串行扩展技术 优点：串行接口器件体积小， 优点：串行接口器件体积小，与单片机接口时需 要的I/O口线少, 可靠性提高。 I/O口线少 要的I/O口线少, 可靠性提高。 缺点: 缺点:串行接口器件速度较慢 在多数应用场合，还是并行扩展占主导地位。 在多数应用场合，还是并行扩展占主导地位。 读写控制、 8.3 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器 8.3.1 存储器扩展的读写控制 RAM芯片 读写控制引脚OE 芯片： 相连。 RAM芯片：读写控制引脚OE*和WE* ,与RD*和WR*相连。 EPROM芯片 只有读出引脚， 芯片： 相连。 EPROM芯片：只有读出引脚，OE* ,与PSEN*相连。

8.3.2 存储器地址空间分配

PSEN P2.2--P2.0A0~A7 A8~A10 OE CS WE OE A0~A7 WE OE A8~A10

P0ALE WR RD

373 G

2716D7~D0

6116(2)D7~D0 CE

6116(1)D7~D0 CE

8031P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 A B C G2A G2B G1

ALE AD0~AD7 PA PB

Y2 Y1 Y0

RD WE CE

8155 PC

+5V

P1.0

IO/ M

线选法和地址译码法 线选法和地址译码法 和地址 1. 线选法 直接用系 统的高位地址 线作RAM芯 线作 芯 片的片选信号。 片的片选信号。 例: 外扩8KB 外扩 EPROM (2片2732) 片 ) 4KB RAM (2片6116) 片 )

2732:4 ROM,12根地址线A0~A11, 根地址线A0 2732:4KB ROM,12根地址线A0~A11,1根片选线 6116:2 RAM,11根地址线A0~A10, 根地址线A0 6116:2KB RAM,11根地址线A0~A10,1根片选线 片选端低电平有效 片选端低电平有效 地址范围： 地址范围： 2732( 的地址范围：7000H 2732(1)的地址范围：7000H~7FFFH; 2732( 的地址范围: B000H~ 2732(2)的地址范围: B000H~BFFFH; 6116( 的地址范围：E800H~ 6116(1)的地址范围：E800H~EFFFH; 6116( 的地址范围：D800H~DFFFH。 6116(2)的地址范围：D800H~DFFFH。 线选法特点 优点：电路简单，不需另外增加硬件电路，体积小， 优点：电路简单，不需另外增加硬件电路，体积小， 成本低。 成本低。 缺点：可寻址的器件数目受限，地址空间不连续。 缺点：可寻址的器件数目受限，地址空间不连续。 只适于外扩芯片不多， 只适于外扩芯片不多，规模不大的单片机系统

2. 译码法 常用译码器芯片： 常用译码器芯片： 74LS138( 74LS138(3-8译码器) LS138 译码器) 74LS139( 74LS139(双2-4译码器) LS139 译码器) 74LS154( 16译码器) 74LS154(4-16译码器) LS154 译码器 全译码：全部高位地址线都参加译码； 全译码：全部高位地址线都参加译码； 部分译码：仅部分高位地址线参加译码。 部分译码：仅部分高位地址线参加译码。 (1)74LS138(3~8译码器) 74LS138( LS138 译码器) 当译码器的输入为某一个固定编码时， 当译码器的输入为某一个固定编码时，其输出只有某 输入为某一个固定编码时 一个固定的引脚输出为低电平，其余的为高电平。 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 74LS138译码器真值表 LS138输G1 G2A* G2B*

入C B A

输

出

Y7* Y6* Y5* Y4* Y3* Y2* Y1* Y0*

要扩8片 例: 要扩 片8KB的RAM 6264,如何通过 的 ，如何通过74LS138把64KB空 把 空 间分配给各个芯片？ 间分配给各个芯片？

采用全地址译码方式，单片机发地址码时， 采用全地址译码方式，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。 中一个存储单元。同类存储器间不会产生地址重叠的问题。

程序存储器EPROM EPROM的扩展 8.4 程序存储器EPROM的扩