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1、单片机存储器扩展第1页，本讲稿共27页单单片片机机内内资资源源少少，存存储储器器容容量量小小，在在进进行行较较复复杂杂过过程程的的控控制制时时，它它自自身身的的功功能能远远远远不不能能满满足足需需要要。为为此此，应扩展其功能。应扩展其功能。MCS-51单片机的扩展性能较强，根据需要，单片机的扩展性能较强，根据需要，可扩展：可扩展：ROM、RAM；定时定时/计数器；计数器；并行并行I/O口、口、串行口；串行口；中断系统扩展等。中断系统扩展等。第2页，本讲稿共27页5.1 MCS-515.1 MCS-51单片机系统扩展及结构单片机系统扩展及结构一、一、8051/8751硬件最小系统硬件最小系统对于
2、片内有对于片内有ROM型单片机，其自身可以构成最小系统型单片机，其自身可以构成最小系统第3页，本讲稿共27页该系统的资源如下：该系统的资源如下：4KBROM，256BRAM；五源中断系统；五源中断系统；两个十六位加一定时两个十六位加一定时/计数器；计数器；一个全双工串行一个全双工串行UART；四个并行四个并行I/O口。口。二、二、8031硬件最小系统硬件最小系统8031单片机片内无单片机片内无ROM，若要正常工作，必需外配，若要正常工作，必需外配ROM。外接外接ROM后，后，P3口、口、P2口、口、P0口均被占用，只剩下口均被占用，只剩下P1口作口作I/O口用，其它功能不变。口用，其它功能不变
3、。第4页，本讲稿共27页图中：图中：/OE三态门控制端三态门控制端G 低电平锁存低电平锁存74LS373或或74LS273第5页，本讲稿共27页三、总线的概念三、总线的概念地址总线地址总线AB，P0口提供（口提供（A7A0）；）；P2口提供（口提供（A15A8），共），共16位。位。数据总线数据总线DB，P0口提供（口提供（D7D0），共），共8位。位。控制总线控制总线CB，ALE、等。等。第6页，本讲稿共27页5.2 5.2 存储器扩展与编址技术存储器扩展与编址技术一、三总线的连接一、三总线的连接1、数据线的连接、数据线的连接P0口的八位线承担此任，此时不用外接上拉电阻。口的八位线承担此任，
4、此时不用外接上拉电阻。2、地址线的连接、地址线的连接P0口承担地址低八位线，口承担地址低八位线，A0A7；P2口承担地址高八位线，口承担地址高八位线，A8A15。注意注意：P0口线地址口线地址/数据分时复用，需用地址锁存器数据分时复用，需用地址锁存器74LS373或或74LS273锁存地址。锁存地址。第7页，本讲稿共27页A10A8A7A0D7D0CB第8页，本讲稿共27页3、控制线的连接、控制线的连接对存储器来讲控制线无非是：芯片的对存储器来讲控制线无非是：芯片的选通选通控制、控制、读写读写控制。控制。单片机与外部器件数据交换要遵循两个重要原则单片机与外部器件数据交换要遵循两个重要原则：地址
5、唯一性，一个单元一个地址。地址唯一性，一个单元一个地址。同一时刻，同一时刻，CPU只能访问一个地址，即只能与一只能访问一个地址，即只能与一个单元交换数据。个单元交换数据。不交换时，外部器件处于锁闭状态，对总线呈浮空状态。不交换时，外部器件处于锁闭状态，对总线呈浮空状态。第9页，本讲稿共27页读读/写写：CPU向外部设备发出的读向外部设备发出的读/写控制命令。写控制命令。EPROM：/OE/PSENSRAM：/WE/WR/OE/RD选通选通：CPU与器件交换数据或信息，需先发出选通信号与器件交换数据或信息，需先发出选通信号/CE或或/CS，以便选中芯片。，以便选中芯片。第10页，本讲稿共27页二
6、、存储器地址编码二、存储器地址编码SRAM6116：“16”2K8b=2KB21210=211即即6116有有11根地址线。根地址线。地址空间：地址空间：A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0最低地址：最低地址：000000000000000H最高地址：最高地址：111111111107FFHMCS-51单片机寻址范围：单片机寻址范围：64KB26210=216即即16位地址线位地址线地址空间：地址空间：A15A14A13A12A11A10A9A8A7A0单片机单片机A10A9A8A7A0611625=322KB第11页，本讲稿共27页上式中：上式中：“”表示表示0或或1。即单片机地址
7、空间中包含有即单片机地址空间中包含有32个个2KB。某片。某片6116占据的是哪占据的是哪2KB不能确定不能确定地址浮动。地址浮动。只只有有限限定定A15A11的的取取值值才才能能确确定定6116在在系系统统中中的的地地址址范范围围。如如，P2.5=1，选选中中6116的的/CS线线。设设P2.7P2.5P2.4P2.3假定全为假定全为1则则:6116地址范围是地址范围是B800HBFFFH。同理，同理，P27P25P24P23假定全为假定全为0则则:6116地址范围是地址范围是0000H07FFH；再设再设P27选中选中6116（设（设P26P25P24P23全为全为1）则：地址范围是则：地
8、址范围是7800H7FFFH第12页，本讲稿共27页可见：存储器芯片在系统中地址分布由两个因素决定：可见：存储器芯片在系统中地址分布由两个因素决定：一是，芯片本身的地址线（与容量有关）一是，芯片本身的地址线（与容量有关）二是，芯片选通信号的获得方式。二是，芯片选通信号的获得方式。扩扩展展存存储储器器时时，总总是是让让单单片片机机低低位位地地址址与与存存储储器器芯芯片片地地址址线线相相接接；而让单片机剩余的高位地址线（在而让单片机剩余的高位地址线（在P2口）常作为片选信号线。口）常作为片选信号线。这种方法对这种方法对SRAM、EPROM、扩展、扩展I/O芯片、外设同样适用。芯片、外设同样适用。P
9、25=0时，选中时，选中2764；“64”8K8b=23210=213A15A14A13A12A11A023=88KB第13页，本讲稿共27页若取若取P27P26均为均为1；则则2764在本系统内地址范围：在本系统内地址范围：C000HDFFFH可以。此时可以。此时6116：D800HDFFFH2764：C000HDB00H若若6116与与2764都用都用A13（P25）选中可否）选中可否第14页，本讲稿共27页6116与与2764在在D800HDB00H范围内地址重范围内地址重叠，这是不是违反交叠，这是不是违反交换原则呢？换原则呢？不会！因为，不会！因为，6116是是SRAM，2764是是E
10、PROM。除地址和选。除地址和选通信号外，还有读通信号外，还有读/写控制信号起作用。写控制信号起作用。RAM /WE /WR /OE /RD ROM /OE /PSEN可用来区分可用来区分二器件二器件第15页，本讲稿共27页5.3程序存储器扩展程序存储器扩展不用片外译码器的单片程序存储器的扩展（线选法）不用片外译码器的单片程序存储器的扩展（线选法）例例1 试用EPROM2764构成8031的最小系统。2764是8K8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A0A12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8 KB地址空间。
11、因只用一片2764，其片选信号CE可直接接地(常有效)。其连接电路如图所示。第16页，本讲稿共27页第17页，本讲稿共27页图示连接电路的8个重叠的地址范围个重叠的地址范围为00000000000000000001111111111111，即0000H1FFFH；00100000000000000011111111111111，即2000H3FFFH；01000000000000000101111111111111，即4000H5FFFH；01100000000000000111111111111111，即6000H7FFFH；10000000000000001001111111111111，
12、即8000H9FFFH；10100000000000001011111111111111，即A000HBFFFH；11000000000000001101111111111111，即C000HDFFFH；11100000000000001111111111111111，即E000HFFFFH。第18页，本讲稿共27页采用线选法的多片程序存储器的扩展采用线选法的多片程序存储器的扩展 例例2 使用两片2764扩展16 KB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)未
13、用，故两个芯片各有22=4个重叠的地址空间。它们分别为第19页，本讲稿共27页用两片用两片2764EPROM的扩展连接图的扩展连接图第20页，本讲稿共27页左片：000000000000000000001111111111111，即0000H1FFFH；001000000000000000011111111111111，即2000H3FFFH；010000000000000000101111111111111，即4000H5FFFH；011000000000000000111111111111111，即6000H7FFFH；右片：10000000000000000100111111111111
14、1，即8000H9FFFH；101000000000000001011111111111111，即A000HBFFFH；110000000000000001101111111111111，即C000HDFFFH；111000000000000001111111111111111，即E000HFFFFH。第21页，本讲稿共27页采用地址译码器的多片程序存储器的扩展（译码法）采用地址译码器的多片程序存储器的扩展（译码法）例例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0000H3FFFH。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
15、3FFFH-0000H+1=4000H=16KB，2764为8 K8位，故需要两片。第1片的地址范围应为0000H1FFFH；第2片的地址范围应为2000H3FFFH。由地址范围确定译码器的连接。为此画出译码关系图如下：第22页，本讲稿共27页第23页，本讲稿共27页5.4数据存储器的扩展数据存储器的扩展例例4 采用2114芯片在8031片外扩展1 KB数据存储器。1K4的静态RAM存储器芯片 第24页，本讲稿共27页5.5存储器综合扩展存储器综合扩展 例例5 采用2764和6264芯片在8031片外分别扩展24 KB程序存储器和数据存储器。扩展连接电路如图所示。从图中可以看出，各有一片2764和一片6264的片选端并接在一根译码输出线上。即有2764和6264芯片相同的地址单元将会同时选通，这不会发生地址冲突，因为两种芯片的控制信号是不一样的。请读者自己分析两种存储器及各芯片的地址范围。第25页，本讲稿共27页第26页，本讲稿共27页小结：小结：1）CPU与外设数据交换的原则是什么？与外设数据交换的原则是什么？2）决定存储器芯片在系统中地址范围的两个因素是）决定存储器芯片在系统中地址范围的两个因素是 什么？什么？作业：作业：P135第27页，本讲稿共27页