單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)市公開課一等獎(jiǎng)省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第8章單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第1頁(yè)問(wèn)題提出單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第2頁(yè)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,往往出現(xiàn)RAM,ROM或者I/O口不夠情況，怎么辦？ROM擴(kuò)展

RAM擴(kuò)展綜合擴(kuò)展1、系統(tǒng)擴(kuò)展內(nèi)容單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第3頁(yè)2、系統(tǒng)擴(kuò)展基本方法并行擴(kuò)展法利用單片機(jī)三組總線進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。串行擴(kuò)展法利用UART雙總線、SPI三線總線和I2C雙總線進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第4頁(yè)一、系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第5頁(yè)

數(shù)據(jù)總線用于在單片機(jī)與存放器之間或單片機(jī)與I/O端口之間傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線是雙向，能夠進(jìn)行兩個(gè)方向數(shù)據(jù)傳送。

89C51單片機(jī)數(shù)據(jù)總線為8位，由P0口提供。在數(shù)據(jù)總線上能夠連接多個(gè)外圍芯片，但在某一時(shí)刻只能有一個(gè)有效數(shù)據(jù)傳送通道。

1．?dāng)?shù)據(jù)總線DB(DataBus)單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第6頁(yè)

地址總線用于傳送單片機(jī)送出地址信號(hào)，方便進(jìn)行存放單元和I/O端口選擇。地址總線位數(shù)決定著可訪問(wèn)存放器或I/O口容量。89C51單片機(jī)有16條地址線。所以能尋址64KB空間。89C51單片機(jī)16位地址線分為兩部分：高8位地址線：由P2口提供；低8位地址線：由P0口提供。

因?yàn)镻0口是低8位地址和8位數(shù)據(jù)復(fù)用線，所以必須外接鎖存器，用于將先發(fā)送出去低8位地址鎖存起來(lái)，然后才能傳送數(shù)據(jù)。

需要注意：P0、P2口在系統(tǒng)擴(kuò)展中用作地址線后就不能作為普通I/O口使用。2．地址總線AB（AddressBus）單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第7頁(yè)

控制總線實(shí)質(zhì)上是一組控制信號(hào)線，用于協(xié)調(diào)單片機(jī)與外圍芯片間聯(lián)絡(luò)。在對(duì)89C51進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)用到控制信號(hào)有：地址鎖存允許信號(hào)、

外部程序存放器讀選通信號(hào)、外部存放器訪問(wèn)允許信號(hào)、外部數(shù)據(jù)存放器讀／寫選通信號(hào)、等。3．控制總線CB(ControlBus)單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第8頁(yè)程序存放器內(nèi)部外部0000H0FFFH(4K)0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)EA=1EA=0單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第9頁(yè)單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第10頁(yè)1、ROM介紹（1）掩膜ROM在制造過(guò)程中編程。成本較高，所以只適合于大批量生產(chǎn)。（2）可編程ROM（PROM）用獨(dú)立編程器寫入。但PROM只能寫入一次，且不能再修改。（3）EPROM電信號(hào)編程，紫外線擦除只讀存放器芯片。（4）E2PROM（EEPROM）電信號(hào)編程，電信號(hào)擦除ROM芯片。讀寫操作與RAM幾乎沒(méi)有什么差異，只是寫入速度慢一些。但斷電后能夠保留信息。（5）FlashROM又稱閃爍存放器，簡(jiǎn)稱閃存。讀寫速度很快、成本低，大有取代E2PROM趨勢(shì)二、程序存放器ROM擴(kuò)展單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第11頁(yè)

可用來(lái)擴(kuò)展存放器芯片：EPROM：2716（2K*8），2732，2764，27256等EEPROM：2816（2K*8），2864，28128等單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第12頁(yè)引方腳式CE/PGM（片選信號(hào))OE（輸出允許控制）VPPD7～D0讀出低電平低電平+5V程序讀出未選中高電平任意+5V高阻編程正脈沖高電平+25V（或12V）程序?qū)懭氤绦蛐ｒ?yàn)低電平低電平+25V（或12V）程序讀出編程禁止低電平高電平+25V（或12V）高阻EPROM五種工作方式單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第13頁(yè)2、存放器地址空間分配一個(gè)存放器單元對(duì)應(yīng)一個(gè)地址在外擴(kuò)多片存放器芯片中，AT89C51要完成這種功效，必須進(jìn)行兩種選擇：一是必須選中該存放器芯片（或I/O接口芯片），這稱為“片選”，只有被“選中”存放器芯片才能被AT89C51讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。為了片選需要，每個(gè)存放器芯片都有片選信號(hào)引腳二是在“片選”基礎(chǔ)上再選擇該芯片某一單元，稱為“單元選擇”。慣用存放器地址分配方法有兩種：線性選擇法（簡(jiǎn)稱線選法）和地址譯碼法（簡(jiǎn)稱譯碼法）。單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第14頁(yè)（1）線選法

直接利用系統(tǒng)高位地址線作為存放器芯片（或I/O接口芯片）片選信號(hào)。單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第15頁(yè)例某一系統(tǒng)，需要外擴(kuò)8KBEPROM（2片2732，4K*8位），4KBRAM（2片6116，2K*8位），兩片程序存放器地址范圍：

2732（1）地址范圍：7000H～7FFFH;2732（2）地址范圍:B000H～BFFFH;6116（1）地址范圍：E800H～EFFFH;6116（2）地址范圍：D800H～DFFFH。

P2.7P2.6P2.5P2.401112732(1)10112732(2)11016116(2)11106116(1)單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第16頁(yè)優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，不需要地址譯碼器硬件，體積小，成本低。

缺點(diǎn)：可尋址器件數(shù)目受到限制，地址空間不連續(xù)，地址不唯一。特點(diǎn)：只適于外擴(kuò)芯片不多，規(guī)模不大單片機(jī)系統(tǒng)。線選法小結(jié)：?jiǎn)纹瑱C(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第17頁(yè)（2）譯碼法

使用譯碼器對(duì)89C51高位地址進(jìn)行譯碼，將譯碼器譯碼輸出作為存放器芯片片選信號(hào)。是最慣用地址空間分配方法，它能有效地利用存放器空間，適合用于多芯片存放器擴(kuò)展。單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第18頁(yè)

最慣用譯碼器芯片：74LS138（3-8譯碼器）74LS139（雙2-4譯碼器）74LS154（4-16譯碼器）。單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第19頁(yè)

例要擴(kuò)8片8KBROM2764單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第20頁(yè)3、外部地址鎖存器地址鎖存器芯片:74LS373、74LS573等。鎖存器74LS373數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號(hào)數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)OEGD Q

011 1 010 0 00×不變 1×× 高阻態(tài)單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第21頁(yè)4、單片機(jī)與EPROM接口電路外擴(kuò)16K字節(jié)EPROM27128單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第22頁(yè)5、程序存放器操作時(shí)序單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第23頁(yè)單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第24頁(yè)擴(kuò)展4片271286、使用多片EPROM四片程序存放器地址范圍：（1）地址范圍：0000H～3FFFH;（2）地址范圍:4000H～7FFFH;（3）地址范圍：8800H～BFFFH;（4）地址范圍：C800H～FFFFH。

單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第25頁(yè)6、使用一片E2PROM單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第26頁(yè)三、數(shù)據(jù)存放器RAM擴(kuò)展8051片內(nèi)RAM容量：128B片外最大可擴(kuò)展64KRAM。片內(nèi)資源可用來(lái)擴(kuò)展存放器芯片：SRAM6116，6264，62256等也要用到鎖存器芯片：例74LS373。1、RAM芯片單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第27頁(yè)單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第28頁(yè)單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第29頁(yè)線選法各片6264地址分配

P2.7P2.6P2.5選中芯片地址范圍存放容量

110IC1C000H-DFFFH8K101IC2A000H-BFFFH8K011IC36000H-7FFFH8K2、單片機(jī)與RAM接口電路單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第30頁(yè)讀片外RAM操作時(shí)序單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第31頁(yè)寫片外RAM操作時(shí)序單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第32頁(yè)譯碼法各片62128地址分配

P2.6P2.7譯碼輸出選中芯片地址范圍存放容量

00YO*IC10000H-3FFFH16K01Y1*IC24000H-7FFFH16K10Y2*IC38000H-BFFFH16K11Y3*IC4C000H-FFFFH16K單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第33頁(yè)（1）MCS—51對(duì)外部數(shù)據(jù)存貯器操作指令MOVXA，@RiMOVX@Ri，AMOVXA，@DPTRMOVX@DPTR，A只能尋址較小外部數(shù)據(jù)存貯器空間能對(duì)64KB外部數(shù)據(jù)存貯器空間尋址注意：（2）因?yàn)?9C51采取不一樣控制信號(hào)和指令，盡管ROM與RAM地址是重合，也不會(huì)發(fā)生混亂。

片外數(shù)據(jù)存放器RAM讀和寫由89C51RD（P3.7）和WR（P3.6）信號(hào)控制，而片外程序存放器EPROM輸出允許端（OE）由89C51程序存放器讀選通信號(hào)PSEN控制。單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第34頁(yè)四、綜合擴(kuò)展

采取線選法擴(kuò)展2片8KBRAM和2片8KBEPROM。RAM選6264，EPROM選2764。地址分配P2.6P2.5選中芯片地址范圍存放容量

10IC1C000H-DFFFH8K01IC2A000H-BFFFH8K10IC3C000H-DFFFH8K

01IC4A000H-BFFFH8K單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第35頁(yè)

采取譯碼器法擴(kuò)展2片8KBEPROM，2片8KBRAM。EPROM選取2764，RAM選取6264。地址分配P2.7P2.6P2.5選中芯片地址范圍存放容量

010IC10000H-1FFFH8K001IC2H-3FFFH8K010IC34000H-5FFFH8K

0

01IC46000H-7FFFH8K單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第36頁(yè)例將程序存放器中以TAB為首址32個(gè)單元內(nèi)容依次傳送到外部RAM以7000H為首地址區(qū)域去。

MOV P2,#70HMOV DPTR,#TABMOV R0,#0AGIN: MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR MOVX @R0,A INC R0 CJNE R0,#32,AGINHERE: SJMP HERETAB: DB……單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)第37頁(yè)五、ATMEL89C51單片機(jī)片內(nèi)閃爍存放器

89C51片內(nèi)閃爍存放器主要性能：（1）片內(nèi)有4KB可在線重復(fù)編程閃爍存放器 （FlashMemory）。（2）存放器可循環(huán)寫入/擦除10000次。（3）存放器數(shù)據(jù)保留時(shí)間為。