第5章MCS-51单片机扩展存储设计.ppt
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1、第5章 MCS-51单片机 扩展存储器设计,5.1 概述 片内的资源如不满足需要,需外扩存储器和I/O功能部件。 系统扩展主要内容有: (1)外部存储器的扩展(外部RAM、ROM) (2) I/O接口部件的扩展。 本章介绍如何扩展外部存储器, I/O接口部件的扩展下一章介绍。,返回,8051/8751最小应用系统,5.1.1 最小应用系统,8031最小应用系统,5.1.2 系统扩展的三总线结构,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。 5.2 系统总线及总线构造 5.2.1 系统总线 按功能把系统总线分为三组: 1.地址总线(Adress Bus,
2、简写AB) 2.数据总线 (Data Bus,简写DB) 3.控制总线(Control Bus,简写CB),5.2.2 构造系统总线,地址锁存器74LS373,1. 以P0口作为低8位地址/数据总线。 2以P2口的口线作高位地址线。 3.控制信号线。 *ALE 低8位地址锁存信号。 *PSEN* 扩展程序存储器读选通信号。 *EA* 内外程序存储器选择信号。 *RD*和WR* 扩展RAM和I/O口的读选通、 写选通信号。,5.2.3 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口线少, 可靠性提高。 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
3、导地位。 5.3 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器 5.3.1 存储器扩展的读写控制 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,OE* ,与PSEN*相连。,5.3.2 存储器地址空间分配,直接用系统的高位地址线作RAM芯片的片选信号。 例: 外扩8KB EPROM (2片2732) 4KB RAM (2片6116),线选法和地址译码法 1. 线选法,2732:4KB ROM,12根地址线A0A11,1根片选线 6116:2KB RAM,11根地址线A0A10,1根片选线 片选端低电平有效 地址范围: 2732(1)的地址范围:700
4、0H7FFFH; 2732(2)的地址范围: B000HBFFFH; 6116(1)的地址范围:E800HEFFFH; 6116(2)的地址范围:D800HDFFFH。 线选法特点 优点:电路简单,不需另外增加硬件电路,体积小,成本低。 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,规模不大的单片机系统,2. 译码法 常用译码器芯片: 74LS138(3-8译码器) 74LS139(双2-4译码器) 74LS154(4-16译码器) 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。 (1)74LS138(38译码器) 当译码器的输入为某一个固定编码时
5、,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 G1 G2A* G2B* C B A Y7* Y6* Y5* Y4* Y3* Y2* Y1* Y0*,( 2) 74LS139(双2-4译码器) 真值表如表8-2(P168)所示。,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。,例: 要扩8片8KB的RAM 6264,如何通过74LS138把64KB空间分配给各个芯片?,如果用74LS138把64K空间全部划分为每块4KB,如何划分?,5.3.3 外部地址锁存器,D7D0: 8位数据输入
6、线 Q7Q0: 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,5.3.3 外部地址锁存器 常用地址锁存器芯片: 74LS373、8282、74LS573 1. 锁存器74LS373(带有三态门的8D锁存器),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,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8282一样,为绘制印刷电路板时的布线提供方便。,5.4 程序存储器EPROM的扩展 采用只读存储器,非易失性。 (1)掩膜ROM 在制造过程中编程,只适合于大批量生产。 (2)可编程ROM(P
7、ROM) 用独立的编程器写入,只能写入一次。 (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,电擦除。读写操作与RAM相似,写入速度稍慢。断电后能够保存信息。 (5)Flash ROM 又称闪烁存储器,简称闪存。电改写,电擦除,读写速度快(70ns),读写次数多(1万次)。,5.4.1 常用EPROM芯片介绍 典型芯片是27系列产品,例如, 2764 (8KB8) 27128(16KB8) 27256(32KB8) 27512(64KB8) “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E
8、PROM芯片 电气参数见表8-4(P123)。引脚如下图。 引脚功能如下: A0A15:地址线引脚。数目决定存储容量。 D7D0: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 片选控制线为低, 输出允许为低,Vpp为+5V,指定地址单元的内容从D7D0上读出。 (2)未选中方式 片选控制线为高电平。 (3)编程方式 Vpp端加规定高压, CE*和OE*端加合适电平,
9、就能将数据线上的数据写入到指定的地址单元。 (4)编程校验方式 (5)编程禁止方式 输出呈高阻状态,不写入程序。,5.4.2 程序存储器的操作时序(自学) 5.4.3 典型的EPROM接口电路 1.使用单片EPROM的扩展电路 2716、2732 EPROM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。 下图为外扩16K字节的EPROM 27128的接口电路图 。,MCS-51外扩单片32K字节的EPROM 27256的接口。,3. 使用多片EPROM的扩展电路 扩展4片27128。,5.5 静态数据存储器的扩展 5.5.1 常用的静态RAM(
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