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1、第六章MCS 51 单片机存储器的扩展 MCS-51单片机内部有 4KB的程序存储器 (8031 除外) 和 128B数据存储器。在实用中往往不够用，必须加以扩展。而8031 没有内部的程序存储器也必须通过扩展才能使用。在扩展时采用了外部三总线结构：地址总线 、数据总线、 控制总线 。它们分别传递各自的信息。一、地址总线（ 16 根）1、P0口传递低 8 位地址信息 (A7A0)；2、P2口传递高 8 位地址信息 (A15A8)。二、数据总线（ 8 根）P0口传递 8 位数据信息（分时传送）。三、控制总线（ 5 根）1、程序存储器 读控制信号为PSEN；2、数据存储器的 读控制信号RD或写控制
2、信号 WR ；3、地址锁存控制信号为ALE ；4、片内/ 片外选择信号为EA。4-1 程序存储器的扩展一、外部存储器与单片机的连接原理1、内、外部存储器的地址分配 内部程序存储器的地址为0000H 0FFFH ；当EA=1时：内、外存储器地址相接，内部从0000H 0FFFH ，外部从 1000H 0FFFFH ，内外连成一个整体； 当EA=0 时：精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 只有外存储器能使用，其地址从0000H 0FFF
3、FH 。二、外部存储器与单片机的连接框图1、由 ALE提供选通信号，控制地址锁存器，使P0 口分时传送地址或数据信息。2、P2口直接与程序存储器的高8 位地址相连。3、PSEN与OE相连，控制程序存储器中8 位数据的读操作。三、外部程序存储器 读周期的时序图1、ALE (地址锁存信号 ) 在一个程序存储器读周期内两次有效；2、在 ALE第 1 个下降沿将 P0口输出的低 8 位地址存入地址锁存器；精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 12 页 - - - - - - - - - -
4、3、同时高 8 位地址由 P2口直接送到程序存储器；4、PSEN(程序存储器读控制信号 )在低电平时有效，便将数据读出；5、读出的数据通过P0口送回单片机。四、常用的地址锁存器 74LS373是一个典型的 TTL带三态输出的 8 位地址锁存器。1、74LS373框图及每个锁存位的原理图74LS373地址锁存器有 8 个输入端 (D8D1)，8 个输出端 (Q1Q8)，1 个输入选通端 (G)，1 个三态控制端 (OE) ，1 个接地端 (GND) ，1 个电源端 (CCV) 。2、74LS373的工作原理 当输入选通信号 G=1时，锁存器 Q输出端随 D输入端的变化而变化。(A7A0传送的地址
5、信息可以通过锁存器到达扩展的ROM) 当输入选通信号G=0(下降沿 )时，锁存器被封锁， Q输出端不再随D输入端的变化而变化，一直保持其封锁值不变。(A7A0传送的是数据信息 ) G 端的输入选通信号由单片机的ALE端提供。五、常用的程序存储器EPROM 芯片介绍精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 以美国 InteL公司的 2764、27128、27256 这三种 EPROM 芯片最具有代表性。2764 存储容量为 8K8；2712
6、8存储容量为 16K8；27256存储容量为 32K81、结构特点： EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory) ，是紫外线可擦除的可编程半导体只读存储器。一般以27 开头。 都是双列直插式 28 脚封装结构，只是存储容量成倍增加。 掉电后信息不会丢失，编程时需要专用的编程器写入。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 2、引脚功能： 2764、27128和 27256主电源脚都为 Vcc
7、(+5V) ，都有公共地端 (GND)； 它们的编程电源引脚都为Vpp ； 2764 地址信号线为 A12 A0，共有 13 根，KB8213； 27128地址信号线为 A13A0，共有 14 根，KB16214； 27256地址信号线为 A14A0，共有 15 根，KB32215。 它们的数据信号线为O7O0，共有 8 根；CE 为片选通信号输入端，CE =0时该芯片被选中， CE =1 时该芯片不被选中。OE为允许数据输出 (读)选通信号输入端，低电平有效。PGM 为编程脉冲输入端。仅在编程时接收编程脉冲。六、程序存储器扩展电路(用 8031 单片机与 EPROM27256 配套为例 )
8、1、P0口的 3932 脚输出的 8 位信号。并分为两路。 一路作为地址总线送74LS373地址锁存器，为 27256提供低 8 位地址信精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 号。 另一路作为数据总线，直接与27256相连接用于 8 位数据信号的读取。2、P2口的 2128 脚输出的 8 位信号。 (具体连接如下 ) 2127 脚直接与 27256 的 A14A8相连接，提供了高7 位地址信号。 28 脚直接与 27256 的CE相连
9、接： ( 功能如下 ) 当 28 脚为 0 时, 即：P2.7=0，27256被选通 , 地址范围是 0000H 7FFFH 。 当 28 脚为 1 时, 即：P2.7=1，27256未被选通，不工作。3、 地址锁存信号 ALE与 74LS373地址锁存器输入选通端G相连，用于锁存P0口的送出的低 8 位地址信号。4、 读选通信号PSEN与 27256的OE相连，用于读取数据。4-2 数据存储器的扩展一、MCS-51单片机扩展数据存储器结构图精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 12
10、 页 - - - - - - - - - - 1、P0 口通过 8 位地址锁存器向外部数据存储器分时提供低8 位地址信息和8 位数据信息；2、单片机地址锁存信号ALE为 8 位地址锁存器提供选通信号；3、P2口向外部数据存储器提供高8 位地址；4、P2口提供一个信号给译码器译码，用以得到RAM 的片选信号；5、单片机读信号端RD可直接向数据存储器OE端发“读”命令，使信息从外部数据存储器经P0口数据总线进入单片机；6、单片机写信号端WR可直接向数据存储器WE端发“写”命令，使信息从单片机经 P0口数据总线进入外部数据存储器。二、外部数据存储器读 / 写周期时序图精品资料 - - - 欢迎下载
11、- - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 1、外部数据存储器读周期时序 在地址锁存信号 ALE下降沿， P0口输出的低 8 位地址 A7A0被锁存； P2 口此时也将高 8 位地址直接送出； 读控制信号RD( 低电平有效 )到来，数据就从数据存储器中被读了出来； 读出来的数据经过P0口输入到单片机中，完成了一次读操作工作。2、外部数据存储器写周期时序 在地址锁存信号 ALE下降沿， P0口输出的低 8 位地址 A7A0被锁存； P2 口此时也将高 8 位地址直接送出；
12、写控制信号WR(低电平有效 ) 到来，数据就从单片机中被写出来； 写出来的数据经过P0口输出到数据存储器中，完成了一次写操作工作。三、常用数据存储器RAM 芯片介绍外部数据存储器也称静态随机存储器RAM ，常用的有6116、6264 两种芯片。它们都是双列直插式封装结构。1、6116 芯片(24 脚) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 主电源 Vcc=+5V ，接地端 GND ； 地址信号线 A10 A0共 11 根； 数据信号线
13、 D7D0共 8 根； 控制信号线 CE /OE/ WE 3 根； 存储容量为 2KB 8 位。2、6264 芯片(28 脚) 主电源 Vcc=+5V ，接地端 GND ； 地址信号线 A12 A0共 13 根； 数据信号线 D7D0共 8 根； 控制信号线 CE /OE/ WE 3 根；精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 存储容量为 8KB 8 位。3、控制信号线的功能CE 为片选信号控制输入端：当CE =0 时，该片被选中；当
14、CE =1时，该片未被选中，不工作。OE为读信号控制输入端：当OE=0 时，读信号线有效；当OE=1时，读信号线无效。 WE 为写信号控制输入端：当WE=0时，写信号线有效；当WE=1 时，写信号线无效。 功能表：CEWEOE方式功能0 0 1 写将单片机的内容，通过数据线O7O0 写出到地址 A7A0所对应的单元中0 1 0 读将地址 A7A0所选中单元的内容 , 通过数据线O7O0 读入单片机中。1 未选中数据端口O7O0 呈高阻态四、数据存储器扩展电路(用 8031 单片机与一片 6264 配套为例 ) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载
15、 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 1、P0口的 3932 脚输出的 8 位信号。并分为两路。 一路作地址总线送74LS373地址锁存器，为 6264 提供低 8 位地址信号 。 另一路作数据总线，直接与6264相连接用于传送8 位数据信号。2、P2口的 2125 脚直接与 6264的 A12A8脚相连接， 提供了高 5 位地址信号。3、地址锁存信号ALE与 74LS373地址锁存器输入选通端G相连，用于锁存P0口的送出的低 8 位地址信号。此接法的地址范围是0000H 1FFFH 。4、 读信号RD(17 脚)
16、与 6264 的OE(20 脚) 相连，用于单片机读数据。5、 写信号WR(16 脚) 与 6264的WE(21 脚)相连，用于单片机写数据。6、6264 的片选信号 CE (18 脚) 直接接地，保持常通。五、程序 / 数据存储器综合应用实例精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 1、配置分析由 8031 外扩一片 27256(32KB)程序存储器 和一片 6264(8K8) 数据存储器，另加 一片地址锁存器 74LS373 。 程序存储器 27256的地址范围是 0000H 7FFFH ；(A14A0共 15 位地址) 数据存储器 6264的地址范围是 0000H 1FFFH 。(A12A0共 13 位地址 ) 2、外扩电路对存储芯片的选取要求 尽量选取大存储容量的芯片，以减少芯片的数量。 芯片容量要留有余地，以备程序变动及增加功能。 芯片要满足应用环境要求，如：电源、环境温度、工作速度等。 芯片要有兼容性。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 12 页 - - - - - - - - - -