第五章 51單片機存儲器擴展技術

1、華中科技大學電氣與電子工程學院2015年秋季學期1 5.1 存儲器概述 5.2 存儲器的地址編碼方法 5.3 存儲器和CPU的連接 5.4 51單片機程序存儲器的擴展 5.5 51單片機數(shù)據(jù)存儲器的擴展 5.6 程序和數(shù)據(jù)存儲器的綜合擴展26264626462128621286225662256容量容量/KB/KB8 816163232引腳數(shù)引腳數(shù)282828282828工作電壓工作電壓/V/V5 55 55 5存取時間存取時間/ns/ns100100200(200(由產(chǎn)品型號而定由產(chǎn)品型號而定) )主要特性主要特性型號型號5.1.1 常用RAM芯片目前目前常用的靜態(tài)常用的靜態(tài)RAMRAM芯片

2、有芯片有IntelIntel公司公司的的62646264（8K8K* *8 8）、）、6212862128（16K16K* *8 8）和）和6225662256（32K32K* *8 8）。）。下面列出三種常用下面列出三種常用SRAMSRAM的主要的主要技術特性如表所示。技術特性如表所示。5.1.2 常用EPROM芯片EPROMEPROM：Erasable Programmable ROMErasable Programmable ROM常用的常用的EPROMEPROM芯片有芯片有2732A2732A、27642764、2712827128、2725627256、2751227512等。等。

3、5.1 存儲器概述 5.2 存儲器的地址編碼方法 5.3 存儲器和CPU的連接 5.4 51單片機程序存儲器的擴展 5.5 51單片機數(shù)據(jù)存儲器的擴展 5.6 程序和數(shù)據(jù)存儲器的綜合擴展78 例5-1 某存儲器由兩片存儲器芯片組成，其中一片為RAM，容量為1K8，另一片為EPROM，容量為4K8。試用線選法為其編址，并決定每一芯片的地址范圍。 90 AA150 AA110 AACECERAM(1k 8)EPROM(4k 8)12A13A RAMRAM芯片芯片 A15 A15A12 A11A12 A11A8 A7A8 A7A4 A3A4 A3A0A0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0

4、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1地址：地址：1000H 1000H 13FFH13FFH EPROMEPROM芯片芯片 A15 A15A12 A11A12 A11A8 A7A8 A7A4 A3A4 A3A0A0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1

5、 1 1 1 1 1 1 1 1 1地址：地址：2000H 2000H 2FFFH2FFFH線譯碼法的優(yōu)點：電路簡單，節(jié)省硬件。線譯碼法的優(yōu)點：電路簡單，節(jié)省硬件。缺點缺點：各芯片間地址空間不連續(xù)，不能充分利用：各芯片間地址空間不連續(xù)，不能充分利用CPU的最的最大地址空間，會產(chǎn)生地址重疊大地址空間，會產(chǎn)生地址重疊現(xiàn)象和地址浪費現(xiàn)象?，F(xiàn)象和地址浪費現(xiàn)象。應用場合：常用于擴展應用場合：常用于擴展12片外部存儲器或片外部存儲器或I/O接口芯片接口芯片的場合。的場合。90 AA150 AA110 AACECERAM(1k 8)EPROM(4k 8)12A13A RAMRAM芯片芯片地址：地址：1000

6、H 1000H 13FFH13FFH A15 A15A12 A11A12 A11A8 A7A8 A7A4 A3A4 A3A0A0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 對于對于RAMRAM芯片，只要芯片，只要保持保持A12A12為高電平，為高電平，A13A13為低電平，為低電平，A10A10、A11A11、A14A14、A15A15可以是可以是任意值！這導致每個任意值！這導致每個RA

7、MRAM單元有單元有1616個地址號！個地址號！ RAMRAM芯片芯片地址：地址：1400H 1400H 17FFH17FFH A15 A15A12 A11A12 A11A8 A7A8 A7A4 A3A4 A3A0A0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 RAMRAM芯片芯片地址：地址：1800H 1800H 1BFFH1BFFH A15 A15A12 A11A12 A11A8 A

8、7A8 A7A4 A3A4 A3A0A0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 RAMRAM芯片芯片地址：地址：1C00H 1C00H 1FFFH1FFFH A15 A15A12 A11A12 A11A8 A7A8 A7A4 A3A4 A3A0A0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0

9、 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 不可用不可用RAMRAM地址：地址：3000H 3000H 3FFFH3FFFH A15 A15A12 A11A12 A11A8 A7A8 A7A4 A3A4 A3A0A0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 要選中要選中RAMRAM芯片，必芯片，必須保持須保持A13

10、A13為低電平，為低電平，則則A13A13為高電平的地址為高電平的地址號不可用，這將導致地號不可用，這將導致地址號的浪費！址號的浪費！ 不可用不可用RAMRAM地址：地址：7000H 7000H 7FFFH7FFFH A15 A15A12 A11A12 A11A8 A7A8 A7A4 A3A4 A3A0A0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 不可用不可用RAMRAM地址：地址：0

11、B000H 0B000H 0BFFFH0BFFFH A15 A15A12 A11A12 A11A8 A7A8 A7A4 A3A4 A3A0A0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 不可用不可用RAMRAM地址：地址：0F000H 0F000H 0FFFFH0FFFFH A15 A15A12 A11A12 A11A8 A7A8 A7A4 A3A4 A3A0A0 1 1 1 1 0 0

12、 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 例5-2 某微機系統(tǒng)中有兩片2K8的RAM芯片，還有兩個外設（I/O）端口，試用線選法為存儲器芯片和I/O端口編址。 51單片機中單片機中I/O端口編址采用存儲器映射方端口編址采用存儲器映射方式，式，I/O端口與外部端口與外部RAM共用共用64K地址空間。地址空間。 RAM1RAM1芯片芯片 A15 A15A12 A11A12 A11A8 A7A8 A7A4 A3A4

13、 A3A0A0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1地址：地址：0800H 0800H 0FFFH0FFFH RAM2RAM2芯片芯片 A15 A15A12 A11A12 A11A8 A7A8 A7A4 A3A4 A3A0A0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1

14、1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1地址：地址：1000H 1000H 17FFH17FFH I/OI/O端口端口1 1 A15 A15A12 A11A12 A11A8 A7A8 A7A4 A3A4 A3A0A0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0地址：地址：2000H2000H I/OI/O端口端口2 2 A15 A15A12 A11A12 A11A8 A7A8 A7A4 A3A4 A3A0A0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

15、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0地址：地址：4000H4000H 全譯碼法的基本做法是先將每一存儲器芯片的地址線與單片機的地址總線中的低位線一一對應相連，然后用單片機地址總線中的剩余的全部高位線經(jīng)地址譯碼電路（或譯碼器）產(chǎn)生讀存儲器芯片的片選信號。 例5-3 某微機系統(tǒng)中有兩塊存儲器芯片，一片為RAM，容量為2K8，另一片為EPROM，容量為2K8，試用全譯碼法為它們編址，要求RAM的起始地址為0000H，且兩芯片的地址空間是連續(xù)的。 RAMRAM芯片芯片地址：地址：0000H 0000H 07FFH07FFHEPROMEPROM芯片芯片地址：地址：08

16、00H 0800H 0FFFH0FFFH 部分譯碼法的具體做法是存儲器芯片的地址線與單片機的地址總線中的低位線相連后，其片選信號既不是像線選法那樣由一根地址線產(chǎn)生，也不是像全譯碼法那樣由全部的剩余地址線產(chǎn)生，而是由剩余地址線中的部分線產(chǎn)生。 例5-5 某系統(tǒng)有三片容量為2K8的EPROM芯片和兩個外設I/O端口，試用部分譯碼法為它們編址，要求存儲器的起始地址為0000H且地址號是連續(xù)的。 EPROMEPROM芯片芯片1 1地址：地址：0000H 0000H 07FFH07FFHEPROMEPROM芯片芯片2 2地址地址：0800H 0800H 0FFFH0FFFHEPROMEPROM芯片芯片3

17、 3地址地址：1000H 1000H 17FFH17FFHI/OI/O端口端口1 1地址：地址：1800H1800HI/OI/O端口端口2 2地址：地址：2000H2000H 由于由于A14A14和和A15A15線未用，所線未用，所以存儲器每個單元有四個以存儲器每個單元有四個地址號，如地址號，如EPROM1EPROM1，還有，還有4000H-47FFH4000H-47FFH，8000H-8000H-87FFH87FFH，0C000H-0C7FFH0C000H-0C7FFH。 同理，同理，I/OI/O端口也存在地端口也存在地址重復的問題。址重復的問題。（1 1）74LS13874LS138譯碼器

18、譯碼器74LS13874LS138譯碼器引腳圖譯碼器引腳圖輸入端輸入端輸出端輸出端CBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7000011111110011011111101011011111011111011111001111011110111111011110111111011111111111074LS13874LS138譯碼器真值表譯碼器真值表上述必須保證使能上述必須保證使能E3E3、E2E2、E1E1分別為分別為1 1、0 0、0 0，若為其他組合，輸出均為，若為其他組合，輸出均為1 1。實際應用中，部分譯碼法一般采用譯碼器對存儲器進行編址。在實際應用中，部分譯碼法一般采用譯碼器對存儲器進

19、行編址。在譯碼電路中譯碼電路中常用的譯碼器芯片有常用的譯碼器芯片有74LS13974LS139（雙（雙2-42-4譯碼器）和譯碼器）和74LS13874LS138（3-83-8譯碼器）等。譯碼器）等。EPROMEPROM芯片芯片1 1地址：地址：0000H 0000H 07FFH07FFHEPROMEPROM芯片芯片2 2地址地址：08FFH 08FFH 0FFFH0FFFHEPROMEPROM芯片芯片2 2地址地址：1000H 1000H 17FFH17FFHI/OI/O端口端口1 1地址：地址：1800H1800HI/OI/O端口端口2 2地址：地址：2000H2000H怎么用怎么用74L

20、S13874LS138實現(xiàn)？實現(xiàn)？（2 2）74LS13974LS139譯碼器譯碼器該芯片實際包括了兩個獨立的譯碼器，每個譯碼器有兩個輸該芯片實際包括了兩個獨立的譯碼器，每個譯碼器有兩個輸入端和入端和4 4個輸出端個輸出端74LS13974LS139譯碼器引腳圖譯碼器引腳圖輸入端輸入端輸出端輸出端使能使能選擇選擇Y0Y0Y1Y1Y2Y2Y3Y3G GB BA A1 1111000011100110110101101011111074LS13974LS139譯碼器真值表譯碼器真值表 5.1 存儲器概述 5.2 存儲器的地址編碼方法 5.3 存儲器和CPU的連接 5.4 51單片機程序存儲器的擴展

21、 5.5 51單片機數(shù)據(jù)存儲器的擴展 5.6 程序和數(shù)據(jù)存儲器的綜合擴展26 地址總線的連接 CPU低位線與存儲器地址線一一對應連接，實現(xiàn)芯片內各存儲單元在片內的地址編碼； 高位線用于產(chǎn)生選擇存儲器芯片的片選信號，有線選法和譯碼法兩種方式； 數(shù)據(jù)總線的連接 存儲器芯片與單片機兩者的8根數(shù)據(jù)線依次對應相連 控制總線的連接 存儲器芯片的控制線與單片機相應的控制線相連； RAM芯片的寫允許信號WE與單片機的寫信號WR連接，讀選通信號OE與單片機的讀信號RD相連； ROM芯片的讀選通信號OE與單片機的PSEN相連；27輸入端輸入端Dn使能端使能端G輸出控輸出控制端制端OE輸出端輸出端QnHHLHLHL

22、LXLLQ0XXH高阻態(tài)高阻態(tài)28 51單片機中，P0口用作分時復用的地址/數(shù)據(jù)總線，需要用地址鎖存器將地址信號從P0口中分離出來，得到低8位地址； 通常將OE端接地，使能端G接CPU的ALE端，當ALE為高電平時，輸出端=輸入端，當ALE為低電平時，輸出端保持MCS-51取指取指/執(zhí)行時序執(zhí)行時序 5.1 存儲器概述 5.2 存儲器的地址編碼方法 5.3 存儲器和CPU的連接 5.4 51單片機程序存儲器的擴展 5.5 51單片機數(shù)據(jù)存儲器的擴展 5.6 程序和數(shù)據(jù)存儲器的綜合擴展30 例5-6 8031單片機需擴展一片8KB的2764EPROM芯片，試畫出系統(tǒng)接線圖并指出該EPROM芯片的地址范圍。 例5-7 8031單片機需擴展兩塊2764芯片，用線選法設計這一系統(tǒng)。 ROMROM芯片芯片1 1地址地址：0000H 0000H 1FFFH1FFFH 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0