單片機原理及其應用課件第七章1

單片機原理及其應用(PrincipleandApplicationofSingleChipMicrocomputer)1單片機原理及其應用(PrincipleandApplic第1章概述第2章MCS-51單片機硬件結(jié)構(gòu)第3章MCS-51尋址方式和指令系統(tǒng)第4章MCS-51匯編程序設計第5章中斷系統(tǒng)第6章定時器/計數(shù)器及串行口第7章存儲器擴展第8章接口電路擴展第9章應用舉例2第1章概述2第7章MCS-51單片機系統(tǒng)擴展技術

7.1MCS-51單片機系統(tǒng)擴展的基本概念7.2存儲器地址空間分配7.3程序存儲器擴展技術7.4數(shù)據(jù)存儲器擴展技術7.5存儲器混合擴展技術7.6E2PROM的擴展技術7.7輸入/輸出口擴展技術3第7章MCS-51單片機系統(tǒng)擴展技術 7.1MCS-7.1MCS-51單片機系統(tǒng)擴展的基本概念7.1.1MCS-51單片機最小應用系統(tǒng)7.1.2MCS-51單片機的外部擴展性能47.1MCS-51單片機系統(tǒng)擴展的基本概念7.1.17.1.1MCS-51單片機最小應用系統(tǒng)

1．8051/8751最小應用系統(tǒng)（如圖7-1所示）。

由于集成度的限制，最小應用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應用特點是：（1）全部I/O口線均可供用戶使用。（2）內(nèi)部存儲器容量有限（只有4KB地址空間）。（3）應用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。圖7-18051/8751最小應用系統(tǒng)57.1.1MCS-51單片機最小應用系統(tǒng)1．8051/2．8031最小應用系統(tǒng)8031片內(nèi)無程序存儲器，其最小應用系統(tǒng)應在片外擴展EPROM。圖7-2為用8031外接程序存儲器構(gòu)成的最小系統(tǒng)。圖7-28031最小應用系統(tǒng)PSEN62．8031最小應用系統(tǒng)圖7-28031最小應用系統(tǒng)PS7.1.2MCS-51單片機的外部擴展性能 1．MCS-51單片機的片外總線結(jié)構(gòu)MCS-51單片機片外引腳可以構(gòu)成如圖7-3所示的三總線結(jié)構(gòu)：所有外部芯片都通過這三組總線進行擴展。圖7-3MCS-51系統(tǒng)擴展哈佛結(jié)構(gòu)：程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器空間獨立馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)（普林斯頓結(jié)構(gòu)）：程序存儲器與數(shù) 據(jù)存儲器空間合用77.1.2MCS-51單片機的外部擴展性能 1．MCS-圖7-48031單片機總線構(gòu)造2.構(gòu)造系統(tǒng)總線

8圖7-48031單片機總線構(gòu)造2.構(gòu)造系統(tǒng)總線8（1）P0口作為低8位地址/數(shù)據(jù)總線（2）P2口作為高8位地址總線圖7-5地址總線擴展9（1）P0口作為低8位地址/數(shù)據(jù)總線（2）P2口作為高8位地（3）控制總線 ALE:低8位地址鎖存信號 /PSEN:程序存儲器讀信號 /EA:內(nèi)/外部程序存儲器選擇信號 /RD:外部數(shù)據(jù)存儲器讀信號 /WR:外部數(shù)據(jù)存儲器寫信號10（3）控制總線103．MCS-51單片機的系統(tǒng)擴展能力*當系統(tǒng)要大量配置外圍設備(擴展較多的I/O口)時，將占去大量的RAM地址。* 串行擴展技術：用并行3總線擴展是單片機應用中的主要方法。但是，擴展時，連線多，器件占據(jù)電路板空間較大。串行接口器件體積小，連線少（3－4根），可以簡化器件的連接。串行接口有三線的SPI,雙線的I2C。*當應用系統(tǒng)存儲擴展容量或擴展I/O口地址超過單片機地址總線范圍時，可用換體法解決。如圖7-6所示。

113．MCS-51單片機的系統(tǒng)擴展能力11圖7-6用I/O線來控制片外存儲器換體32kB32kB32kB32kBP2.7P1.01Y01Y11Y21Y31A1B1G12圖7-6用I/O線來控制片外存儲器換體32kB32kB37.2存儲器地址空間分配7.2.1存儲器讀寫控制EPROM:只讀，讀引腳/OE通常接/PSEN。RAM:可讀可寫，讀引腳/OE接/RD,寫引腳/WE接 /WR。7.2.2存儲器地址空間分配擴展多片存儲器、I/O接口：區(qū)分各個存儲器芯片和接口芯片是單片機擴展應用時要解決的問題。存儲空間的分配，使一個存儲單元對應一個地址,把ROM、RAM、I/O分配在不同的地址范圍。

137.2存儲器地址空間分配7.2.1存儲器讀寫控制7.21）線選法擴展存儲器

線選法：直接用高位地址作為存儲器（I/O芯片）的片選信號。把選中的地址線與存儲器的片選端相連即可。優(yōu)點：電路簡單、不用地址譯碼芯片。缺點：可尋址的器件數(shù)目受限、地址空間不連續(xù)、存儲單元地址不唯一，只用于簡單的系統(tǒng)。 單個存儲器芯片容量小于存儲空間容量時，選存儲單元分為選片和選片內(nèi)單元兩種選擇。通常用地址高位選片子(片選)，地址低位作片內(nèi)單元選擇。片選信號是對地址總線進行譯碼獲得的。譯碼方法有:線(性)選法和(地址)譯碼法兩種形式。141）線選法擴展存儲器線選法：直接用高位地址作為存儲 某單片機系統(tǒng)需擴展8KB的EPROM(2732×2),4KB的RAM(6116×2)。地址連線見下圖。圖7-7線選法舉例2732有12根地址線，6116有11根地址線，連接低位地址。各片片選端接分別接高四位地址。15 某單片機系統(tǒng)需擴展8KB的EPROM(2732×2),4地址范圍確定

P2.7

P2.02732(1):0111-000000000000(7000H)0111-111111111111(7FFFH)

P2.6

P2.02732(2):1011-000000000000(B000H)1011-111111111111(BFFFH)

P2.4

P2.06116(1):1110-000000000000(E000H)1110-011111111111(E7FFH)

P2.4

P2.06116(1):1110-100000000000(E800H)1110-111111111111(EFFFH)6116(2):(D000H~D7FFH)(D800H~DFFFH)16地址范圍確定P2.72）譯碼法擴展存儲器

用譯碼器對高位地址進行譯碼，分配存儲空間。譯碼器輸出作為芯片的片選信號。它能有效利用存儲空間，適用于大容量多芯片存儲器擴展。

常用譯碼器芯片：74LS138(3-8譯碼器）172）譯碼法擴展存儲器用譯碼器對高位地址進行譯碼，分擴展8片8KB的RAM6264,只需將64KB分成8個8KB空間。

圖中可見所有的地址線都參與了地址譯碼，稱為全地址譯碼。各個存儲單元有惟一的地址。圖7-864KB地址空間分配18擴展8片8KB的RAM6264,只需將64KB分成8個8K如何把64KB劃分成每塊4KB的空間？4×8＝32KB,需15根地址參加譯碼。12根用于片內(nèi)單元譯碼，3根用于片選譯碼。P2.7未參與譯碼，但它決定了選擇前32KB還是后32KB?？赡茉斐煽臻g重疊。下圖用P2.7控制138，選擇了前32KB空間。圖7-932KB地址空間分配19如何把64KB劃分成每塊4KB的空間？圖7-932KB地址7.2.2外部地址鎖存器1.74LS37374LS373是三態(tài)8D鎖存器。/OE:輸出允許G:輸入鎖存選通鎖存2.74LS573

功能與74LS373一樣，引腳排列不同。圖7-10373引腳與結(jié)構(gòu)圖7-11573引腳207.2.2外部地址鎖存器1.74LS373/OE:輸出允7.3程序存儲器擴展技術 7.3.1程序存儲器簡介7.3.2程序存儲器操作時序7.3.3EPROM擴展電路217.3程序存儲器擴展技術 7.3.1程序存儲器簡介27.3.1程序存儲器簡介1.程序存儲器的類型程序存儲器一般在工作時是只讀的（ROM)(1)掩模ROM (2)PROM 僅用于批量生產(chǎn)。 僅一次可編程。(3)EPROM 可多次編程，紫外線擦除。(4)E2PROM 可多次編程,電擦除。寫入速度慢。(5)FlashROM 可多次編程,電擦除。寫入速度快。可替代E2PROM。很多單片機已將FlashROM做在片內(nèi)。227.3.1程序存儲器簡介1.程序存儲器的類型222.常用EPROM芯片27系列Vcc:工作電壓 Vpp:編程電壓Im:最大靜態(tài)電流 Is:維持電流TRM:最大讀取時間232.常用EPROM芯片27系列Vcc:工作電壓 /CE:片選/OE:輸出允許讀出：/CE=0，未選中：/CE=1，/OE＝X圖7-12常用EPROM芯片引腳圖24/CE:片選/OE:輸出允許圖7-12常用E圖7-13外部程序存儲器操作時序7.3.2程序存儲器操作時序/PSEN接EPROM的/OE端。每機器周期，ALE出現(xiàn)兩次，下降沿鎖存PCL。/PSEN變低時，讀入指令。25圖7-13外部程序存儲器操作時序7.3.2程序存儲器操圖7-14外部程序存儲器操作時序/PSEN接EPROM的/OE端。第一個機器周期S2時,ALE下降沿鎖存PCL。S3時，讀入指令。S5時ALE下降沿鎖存低數(shù)據(jù)地址。第二個機器周期總線給數(shù)據(jù)存儲器用。執(zhí)行一次MOVX指令將丟失一次ALE脈沖。26圖7-14外部程序存儲器操作時序/PSEN接EPROGOE7.3.3EPROM擴展電路1．2764AEPROM擴展電路地址范圍：0000000000000H~1111111111111H=0000H~1FFFH圖7-152764EPROM擴展電路27GOE7.3.3EPROM擴展電路1．2764AEP2．27128EPROM擴展電路地址范圍：00000000000000H~11111111111111H=0000H~3FFFH圖7-1627128EPROM擴展電路282．27128EPROM擴展電路地址范圍：000000地址分配：27128(1):0000H~3FFFH 27128(2):4000H~7FFFH 27128(3):8000H~BFFFH 27128(4):C000H~FFFFH3．四片27128EPROM擴展電路(1)(2)(3)(4)圖7-17多片EPROM擴展電路29地址分配：27128(1):0000H~3FFFH3．四7.4數(shù)據(jù)存儲器擴展 7.4.1常用靜態(tài)RAM芯片7.4.2數(shù)據(jù)存儲器操作時序7.4.3靜態(tài)RAM擴展電路307.4數(shù)據(jù)存儲器擴展 7.4.1常用靜態(tài)RAM芯片3

常用的靜態(tài)RAM芯片有6116(2k×8)，6264(8k×8)，62128(16k×8)，62256(32k*8)等。7.4.1常用靜態(tài)RAM芯片/CE:片選/OE:讀選通/WE:寫允許CS:6264片選圖7-18常用RAM引腳圖31常用的靜態(tài)RAM芯片有6116(2k×8)，6264(7.4.2數(shù)據(jù)存儲器操作時序1.ALE高電平期間，地址變?yōu)橛行?。下降沿鎖存低8位地址。2.在第一周期S6狀態(tài),P0浮空。3.在第二周期S1狀態(tài)起，/RD有效。存儲器指定地址單元送出數(shù)據(jù)，進入P0。S2狀態(tài)CPU讀入數(shù)據(jù)。4.S3狀態(tài)末/RD變無效。S4S2S5S6S1S3第一機器周期第二機器周期圖7-19片外RAM操作時序327.4.2數(shù)據(jù)存儲器操作時序1.ALE高電平期間，地1.ALE高電平期間，地址變?yōu)橛行АＯ陆笛劓i存低8位地址。2.在第一周期S6狀態(tài),P0浮空。3.在第二周期S1狀態(tài)起，/WR有效。CPU輸出數(shù)據(jù)到P0，在地址譯碼和/WR作用下，P0上數(shù)據(jù)進入相應的存儲單元。4.S3狀態(tài)末/WR變無效。圖7-20片外RAM操作時序331.ALE高電平期間，地址變?yōu)橛行АＯ陆笛劓i存低8位地址7.4.3靜態(tài)RAM擴展電路1．單片6264靜態(tài)RAM擴展地址范圍：0××0

000000000000H~0××11111

11111111H0000H~1FFFH,2000H~3FFFH……圖7-216264擴展圖347.4.3靜態(tài)RAM擴展電路1．單片6264靜態(tài)RAM擴IC1地址：1100000000000000~1101111111111111(C000H~DFFFH)IC2地址：1010000000000000~1011111111111111(A000H~BFFFH)IC3地址：0110000000000000~0111111111111111(6000H~7FFFH)2．多片6264靜態(tài)RAM擴展圖7-22線選法3片6264擴展圖35IC1地址：1100000000000000~1101IC1地址:0000

000000000000~0011111111111111(0000H~3FFFH)IC2地址:0100

000000000000~0111111111111111(4000H~7FFFH)IC3地址:1000

000000000000~1011111111111111(8000H~BFFFH)IC4地址:1100

000000000000~1111111111111111(C000H~FFFFH)3．多片62128靜態(tài)RAM擴展圖7-23譯碼器法片外存儲器擴展圖36IC1地址:0000000000000000~0017.5存儲器混合擴展技術

前面分別介紹了程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的單獨擴展技術。在實際應用中往往ROM和RAM都要擴展。ROM讀用/PSEN控制，RAM讀寫用/RD和/WR控制。1.線選法擴展2片6264和2片2764選片直接用高位地址。2.譯碼法擴展2片6264和2片2764選片用譯碼器的輸出。377.5存儲器混合擴展技術1.線選法擴展2片6264和2764(1)地址：x100000000000000～x1011111111111112764(2)地址：x010000000000000～x0111111111111116264(1)地址：x100000000000000～x1011111111111116264(2)地址：x010000000000000～x011111111111111圖7-24片外存儲器綜合擴展圖（線選法）382764(1)地址：x1000000000000002764(1)地址:0000

0000

00000000~0001

1111111111112764(2)地址:0010

0000

00000000~0011

1111

111111116264(3)地址:0100

0000

00000000~0101

1111

111111116264(4)地址:0110

0000

00000000~0111

1111

11111111圖7-25片外存儲器綜合擴展圖（譯碼器法）392764(1)地址:0000000000000000（1）ROM讀指令復位，PC=0000H。取指令期間，PCL送P0,經(jīng)373鎖存得地址A7~A0，直連2764低8位地址。PCH送P2得地址A15~A8。其中A12~A8與2764相應地址直連，A15~A13接譯碼器。0000H地址選中2764(1)的第一個地址，當/PSEN有效時，程序代碼就從P0口讀到單片機的指令譯碼器，進行譯碼，決定作何種操作。此后PC自動加一，取下一個單元的程序代碼。3.外擴存儲器電路工作原理40（1）ROM讀指令3.外擴存儲器電路工作原理40（2）RAM讀寫

在使用‘MOVX’類指令時，就是對外部RAM進行讀寫。例 MOV DPTR,#5000H MOVXA,@DPTR MOV50H,A

執(zhí)行第二條指令時，DPL送P0,并被373鎖存，DPH送P2。根據(jù)譯碼器以及片內(nèi)譯碼選中6264(1)的5000H單元，當/RD有效時，5000H單元的內(nèi)容進入P0,并送到A。MOVX @DPTR,A是執(zhí)行存儲器寫，與存儲器讀的過程類似。

MOVXA,@Ri和MOVX@Ri,A也是執(zhí)行對外部RAM讀寫。Ri的內(nèi)容送P0，形成低8位地址，P2口的內(nèi)容形成高位地址。41（2）RAM讀寫在使用‘MOVX’類指令時，就是對外【例7-1】(8-4)編程將程序存儲器TAB為首地址的32個單元內(nèi)容依次傳送到外部RAM7000H開始的區(qū)域。 MOV P2,#70H ；外部RAM高8位地址 MOV DPTR,#TAB MOV R0,#0AGIN:MOV A,R0 ；查表偏移量 MOVC A,@A+DPTR MOVX @R0,A ；存入外部RAM INC R0 CJNE R0,#32,AGINHERE:SJMP HERETAB: DB …,…42【例7-1】(8-4)編程將程序存儲器TAB為首地址的7.6E2PROM擴展技術E2PROM是一種電擦除可編程只讀存儲器，其主要特點是能在線擦除和改寫，并在斷電的情況下保持修改的結(jié)果。在智能化儀器、儀表、控制裝置等領域得到普遍采用。E2PROM既可當ROM用也可作RAM用。與RAM比，寫入速度很慢。擦除/寫入壽命有限。常用的E2PROM芯片主要有Intel2816/2816A,2817/2817A、2864A等。437.6E2PROM擴展技術E2PROM是一種電擦/CE:片選/OE:輸出允許/WE:寫允許RDY/BUSY:寫入狀態(tài)圖7-26常用E2PROM引腳圖44/CE:片選圖7-26常用E2PROM引腳圖4445451．2817AE2PROM擴展寫操作時忙(16ms)特性：寫入字節(jié)時自動擦除。寫入期間，RDY/BUSY變低，數(shù)據(jù)線呈現(xiàn)高阻態(tài)。圖7-272817A引腳圖461．2817AE2PROM擴展寫操作時忙(16ms)特性：地址范圍：0×××

×00000000000H~0×××

×111

11111111H0000H~07FFH,0800H~0FFFH……圖7-282817A與8031接口圖47地址范圍：0××××00000000000H~0×××WR1: MOV DPL,R3 MOV DPH,R4 MOVXA,@DPTR；取源數(shù)據(jù) INC DPTR MOV R3,DPL ；保存源數(shù)據(jù)指針 MOV R4,DPH MOV DPL,R1 ;取2817A地址 MOV DPH,R2 MOVX@DPTR,A；寫入2817AWAIT:JNB P1.0,WAIT；等待字節(jié)寫完 INC DPTR MOV R1,DPL ;保存2817A地址 MOV R2,DPH DJNZ R0,WR1；未完，繼續(xù) RET子程序入口參數(shù)：R0:寫入的字節(jié)數(shù)R2R1:2817A地址R4R3:源數(shù)據(jù)地址對2817A寫操作的程序48WR1: MOV DPL,R3子程序入口參數(shù)：對282．2864AE2PROM擴展圖7-292864A引腳圖492．2864AE2PROM擴展圖7-292864A2864A有四種工作方式：（1）維持方式：/CE=1,進入低功耗維持,數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)。（2）讀出方式：/CE=0,/OE=0,/WE=1,與普通存儲器相同。（3）寫入方式：頁寫入(16字節(jié)/頁)，數(shù)據(jù)先寫入頁緩沖器(頁裝載)，滿后再寫到相應地址單元(頁存儲)。 芯片要求寫入一字節(jié)數(shù)據(jù)的時間:3us<TBLW<20us。這個時間由限時定時器計算，在每個/WE下降沿開始啟動。一旦裝載完畢，沒有了/WE信號，限時定時器溢出，頁存儲操作開始。 字節(jié)寫入（4）數(shù)據(jù)查詢方式：軟件檢測頁存儲周期是否完成。 在頁存儲期間，執(zhí)行讀2864A操作，讀出的是最后寫入的字節(jié)。若頁存儲未完成，讀出的數(shù)據(jù)最高位是寫入字節(jié)最高位的反碼。502864A有四種工作方式：50地址范圍：0××0000000000000~0××11111

111111110000H~1FFFH,2000H~3FFFH……圖7-302864A與8031接口圖51地址范圍：0××0000000000000~0××1WR2: MOVX A,@DPTR；取數(shù)據(jù) MOV R2,A ；暫存?zhèn)洳? MOVX @R0,A；寫入2864A INC DPTR INC R0 CJNE R0,#0,NEXT;低地址未到零，轉(zhuǎn) INC P2 ；已到零，高位地址增1NEXT: DJNZ R1,WR2 ；頁面未裝完，繼續(xù) DEC R0 ；退到最后一個寫入的數(shù)地址LOOP: MOVX A,@R0 ；讀2864A XRL A,R2 ;異或檢查 JB ACC.7,LOOP；最高位不等，繼續(xù)查 RET ；一頁寫完，返回子程序入口參數(shù)：R1:寫入的字節(jié)數(shù)(16)P2R0:2864A地址DPTR:源數(shù)據(jù)區(qū)地址對2864A裝載一個頁面的程序52WR2: MOVX A,@DPTR；取數(shù)據(jù)子程序入口參數(shù)：5353單片機原理及其應用(PrincipleandApplicationofSingleChipMicrocomputer)54單片機原理及其應用(PrincipleandApplic第1章概述第2章MCS-51單片機硬件結(jié)構(gòu)第3章MCS-51尋址方式和指令系統(tǒng)第4章MCS-51匯編程序設計第5章中斷系統(tǒng)第6章定時器/計數(shù)器及串行口第7章存儲器擴展第8章接口電路擴展第9章應用舉例55第1章概述2第7章MCS-51單片機系統(tǒng)擴展技術

7.1MCS-51單片機系統(tǒng)擴展的基本概念7.2存儲器地址空間分配7.3程序存儲器擴展技術7.4數(shù)據(jù)存儲器擴展技術7.5存儲器混合擴展技術7.6E2PROM的擴展技術7.7輸入/輸出口擴展技術56第7章MCS-51單片機系統(tǒng)擴展技術 7.1MCS-7.1MCS-51單片機系統(tǒng)擴展的基本概念7.1.1MCS-51單片機最小應用系統(tǒng)7.1.2MCS-51單片機的外部擴展性能577.1MCS-51單片機系統(tǒng)擴展的基本概念7.1.17.1.1MCS-51單片機最小應用系統(tǒng)

1．8051/8751最小應用系統(tǒng)（如圖7-1所示）。

由于集成度的限制，最小應用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應用特點是：（1）全部I/O口線均可供用戶使用。（2）內(nèi)部存儲器容量有限（只有4KB地址空間）。（3）應用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。圖7-18051/8751最小應用系統(tǒng)587.1.1MCS-51單片機最小應用系統(tǒng)1．8051/2．8031最小應用系統(tǒng)8031片內(nèi)無程序存儲器，其最小應用系統(tǒng)應在片外擴展EPROM。圖7-2為用8031外接程序存儲器構(gòu)成的最小系統(tǒng)。圖7-28031最小應用系統(tǒng)PSEN592．8031最小應用系統(tǒng)圖7-28031最小應用系統(tǒng)PS7.1.2MCS-51單片機的外部擴展性能 1．MCS-51單片機的片外總線結(jié)構(gòu)MCS-51單片機片外引腳可以構(gòu)成如圖7-3所示的三總線結(jié)構(gòu)：所有外部芯片都通過這三組總線進行擴展。圖7-3MCS-51系統(tǒng)擴展哈佛結(jié)構(gòu)：程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器空間獨立馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)（普林斯頓結(jié)構(gòu)）：程序存儲器與數(shù) 據(jù)存儲器空間合用607.1.2MCS-51單片機的外部擴展性能 1．MCS-圖7-48031單片機總線構(gòu)造2.構(gòu)造系統(tǒng)總線

61圖7-48031單片機總線構(gòu)造2.構(gòu)造系統(tǒng)總線8（1）P0口作為低8位地址/數(shù)據(jù)總線（2）P2口作為高8位地址總線圖7-5地址總線擴展62（1）P0口作為低8位地址/數(shù)據(jù)總線（2）P2口作為高8位地（3）控制總線 ALE:低8位地址鎖存信號 /PSEN:程序存儲器讀信號 /EA:內(nèi)/外部程序存儲器選擇信號 /RD:外部數(shù)據(jù)存儲器讀信號 /WR:外部數(shù)據(jù)存儲器寫信號63（3）控制總線103．MCS-51單片機的系統(tǒng)擴展能力*當系統(tǒng)要大量配置外圍設備(擴展較多的I/O口)時，將占去大量的RAM地址。* 串行擴展技術：用并行3總線擴展是單片機應用中的主要方法。但是，擴展時，連線多，器件占據(jù)電路板空間較大。串行接口器件體積小，連線少（3－4根），可以簡化器件的連接。串行接口有三線的SPI,雙線的I2C。*當應用系統(tǒng)存儲擴展容量或擴展I/O口地址超過單片機地址總線范圍時，可用換體法解決。如圖7-6所示。

643．MCS-51單片機的系統(tǒng)擴展能力11圖7-6用I/O線來控制片外存儲器換體32kB32kB32kB32kBP2.7P1.01Y01Y11Y21Y31A1B1G65圖7-6用I/O線來控制片外存儲器換體32kB32kB37.2存儲器地址空間分配7.2.1存儲器讀寫控制EPROM:只讀，讀引腳/OE通常接/PSEN。RAM:可讀可寫，讀引腳/OE接/RD,寫引腳/WE接 /WR。7.2.2存儲器地址空間分配擴展多片存儲器、I/O接口：區(qū)分各個存儲器芯片和接口芯片是單片機擴展應用時要解決的問題。存儲空間的分配，使一個存儲單元對應一個地址,把ROM、RAM、I/O分配在不同的地址范圍。

667.2存儲器地址空間分配7.2.1存儲器讀寫控制7.21）線選法擴展存儲器

線選法：直接用高位地址作為存儲器（I/O芯片）的片選信號。把選中的地址線與存儲器的片選端相連即可。優(yōu)點：電路簡單、不用地址譯碼芯片。缺點：可尋址的器件數(shù)目受限、地址空間不連續(xù)、存儲單元地址不唯一，只用于簡單的系統(tǒng)。 單個存儲器芯片容量小于存儲空間容量時，選存儲單元分為選片和選片內(nèi)單元兩種選擇。通常用地址高位選片子(片選)，地址低位作片內(nèi)單元選擇。片選信號是對地址總線進行譯碼獲得的。譯碼方法有:線(性)選法和(地址)譯碼法兩種形式。671）線選法擴展存儲器線選法：直接用高位地址作為存儲 某單片機系統(tǒng)需擴展8KB的EPROM(2732×2),4KB的RAM(6116×2)。地址連線見下圖。圖7-7線選法舉例2732有12根地址線，6116有11根地址線，連接低位地址。各片片選端接分別接高四位地址。68 某單片機系統(tǒng)需擴展8KB的EPROM(2732×2),4地址范圍確定

P2.7

P2.02732(1):0111-000000000000(7000H)0111-111111111111(7FFFH)

P2.6

P2.02732(2):1011-000000000000(B000H)1011-111111111111(BFFFH)

P2.4

P2.06116(1):1110-000000000000(E000H)1110-011111111111(E7FFH)

P2.4

P2.06116(1):1110-100000000000(E800H)1110-111111111111(EFFFH)6116(2):(D000H~D7FFH)(D800H~DFFFH)69地址范圍確定P2.72）譯碼法擴展存儲器

用譯碼器對高位地址進行譯碼，分配存儲空間。譯碼器輸出作為芯片的片選信號。它能有效利用存儲空間，適用于大容量多芯片存儲器擴展。

常用譯碼器芯片：74LS138(3-8譯碼器）702）譯碼法擴展存儲器用譯碼器對高位地址進行譯碼，分擴展8片8KB的RAM6264,只需將64KB分成8個8KB空間。

圖中可見所有的地址線都參與了地址譯碼，稱為全地址譯碼。各個存儲單元有惟一的地址。圖7-864KB地址空間分配71擴展8片8KB的RAM6264,只需將64KB分成8個8K如何把64KB劃分成每塊4KB的空間？4×8＝32KB,需15根地址參加譯碼。12根用于片內(nèi)單元譯碼，3根用于片選譯碼。P2.7未參與譯碼，但它決定了選擇前32KB還是后32KB?？赡茉斐煽臻g重疊。下圖用P2.7控制138，選擇了前32KB空間。圖7-932KB地址空間分配72如何把64KB劃分成每塊4KB的空間？圖7-932KB地址7.2.2外部地址鎖存器1.74LS37374LS373是三態(tài)8D鎖存器。/OE:輸出允許G:輸入鎖存選通鎖存2.74LS573

功能與74LS373一樣，引腳排列不同。圖7-10373引腳與結(jié)構(gòu)圖7-11573引腳737.2.2外部地址鎖存器1.74LS373/OE:輸出允7.3程序存儲器擴展技術 7.3.1程序存儲器簡介7.3.2程序存儲器操作時序7.3.3EPROM擴展電路747.3程序存儲器擴展技術 7.3.1程序存儲器簡介27.3.1程序存儲器簡介1.程序存儲器的類型程序存儲器一般在工作時是只讀的（ROM)(1)掩模ROM (2)PROM 僅用于批量生產(chǎn)。 僅一次可編程。(3)EPROM 可多次編程，紫外線擦除。(4)E2PROM 可多次編程,電擦除。寫入速度慢。(5)FlashROM 可多次編程,電擦除。寫入速度快?？商娲鶨2PROM。很多單片機已將FlashROM做在片內(nèi)。757.3.1程序存儲器簡介1.程序存儲器的類型222.常用EPROM芯片27系列Vcc:工作電壓 Vpp:編程電壓Im:最大靜態(tài)電流 Is:維持電流TRM:最大讀取時間762.常用EPROM芯片27系列Vcc:工作電壓 /CE:片選/OE:輸出允許讀出：/CE=0，未選中：/CE=1，/OE＝X圖7-12常用EPROM芯片引腳圖77/CE:片選/OE:輸出允許圖7-12常用E圖7-13外部程序存儲器操作時序7.3.2程序存儲器操作時序/PSEN接EPROM的/OE端。每機器周期，ALE出現(xiàn)兩次，下降沿鎖存PCL。/PSEN變低時，讀入指令。78圖7-13外部程序存儲器操作時序7.3.2程序存儲器操圖7-14外部程序存儲器操作時序/PSEN接EPROM的/OE端。第一個機器周期S2時,ALE下降沿鎖存PCL。S3時，讀入指令。S5時ALE下降沿鎖存低數(shù)據(jù)地址。第二個機器周期總線給數(shù)據(jù)存儲器用。執(zhí)行一次MOVX指令將丟失一次ALE脈沖。79圖7-14外部程序存儲器操作時序/PSEN接EPROGOE7.3.3EPROM擴展電路1．2764AEPROM擴展電路地址范圍：0000000000000H~1111111111111H=0000H~1FFFH圖7-152764EPROM擴展電路80GOE7.3.3EPROM擴展電路1．2764AEP2．27128EPROM擴展電路地址范圍：00000000000000H~11111111111111H=0000H~3FFFH圖7-1627128EPROM擴展電路812．27128EPROM擴展電路地址范圍：000000地址分配：27128(1):0000H~3FFFH 27128(2):4000H~7FFFH 27128(3):8000H~BFFFH 27128(4):C000H~FFFFH3．四片27128EPROM擴展電路(1)(2)(3)(4)圖7-17多片EPROM擴展電路82地址分配：27128(1):0000H~3FFFH3．四7.4數(shù)據(jù)存儲器擴展 7.4.1常用靜態(tài)RAM芯片7.4.2數(shù)據(jù)存儲器操作時序7.4.3靜態(tài)RAM擴展電路837.4數(shù)據(jù)存儲器擴展 7.4.1常用靜態(tài)RAM芯片3

常用的靜態(tài)RAM芯片有6116(2k×8)，6264(8k×8)，62128(16k×8)，62256(32k*8)等。7.4.1常用靜態(tài)RAM芯片/CE:片選/OE:讀選通/WE:寫允許CS:6264片選圖7-18常用RAM引腳圖84常用的靜態(tài)RAM芯片有6116(2k×8)，6264(7.4.2數(shù)據(jù)存儲器操作時序1.ALE高電平期間，地址變?yōu)橛行?。下降沿鎖存低8位地址。2.在第一周期S6狀態(tài),P0浮空。3.在第二周期S1狀態(tài)起，/RD有效。存儲器指定地址單元送出數(shù)據(jù)，進入P0。S2狀態(tài)CPU讀入數(shù)據(jù)。4.S3狀態(tài)末/RD變無效。S4S2S5S6S1S3第一機器周期第二機器周期圖7-19片外RAM操作時序857.4.2數(shù)據(jù)存儲器操作時序1.ALE高電平期間，地1.ALE高電平期間，地址變?yōu)橛行?。下降沿鎖存低8位地址。2.在第一周期S6狀態(tài),P0浮空。3.在第二周期S1狀態(tài)起，/WR有效。CPU輸出數(shù)據(jù)到P0，在地址譯碼和/WR作用下，P0上數(shù)據(jù)進入相應的存儲單元。4.S3狀態(tài)末/WR變無效。圖7-20片外RAM操作時序861.ALE高電平期間，地址變?yōu)橛行?。下降沿鎖存低8位地址7.4.3靜態(tài)RAM擴展電路1．單片6264靜態(tài)RAM擴展地址范圍：0××0

000000000000H~0××11111

11111111H0000H~1FFFH,2000H~3FFFH……圖7-216264擴展圖877.4.3靜態(tài)RAM擴展電路1．單片6264靜態(tài)RAM擴IC1地址：1100000000000000~1101111111111111(C000H~DFFFH)IC2地址：1010000000000000~1011111111111111(A000H~BFFFH)IC3地址：0110000000000000~0111111111111111(6000H~7FFFH)2．多片6264靜態(tài)RAM擴展圖7-22線選法3片6264擴展圖88IC1地址：1100000000000000~1101IC1地址:0000

000000000000~0011111111111111(0000H~3FFFH)IC2地址:0100

000000000000~0111111111111111(4000H~7FFFH)IC3地址:1000

000000000000~1011111111111111(8000H~BFFFH)IC4地址:1100

000000000000~1111111111111111(C000H~FFFFH)3．多片62128靜態(tài)RAM擴展圖7-23譯碼器法片外存儲器擴展圖89IC1地址:0000000000000000~0017.5存儲器混合擴展技術

前面分別介紹了程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的單獨擴展技術。在實際應用中往往ROM和RAM都要擴展。ROM讀用/PSEN控制，RAM讀寫用/RD和/WR控制。1.線選法擴展2片6264和2片2764選片直接用高位地址。2.譯碼法擴展2片6264和2片2764選片用譯碼器的輸出。907.5存儲器混合擴展技術1.線選法擴展2片6264和2764(1)地址：x100000000000000～x1011111111111112764(2)地址：x010000000000000～x0111111111111116264(1)地址：x100000000000000～x1011111111111116264(2)地址：x010000000000000～x011111111111111圖7-24片外存儲器綜合擴展圖（線選法）912764(1)地址：x1000000000000002764(1)地址:0000

0000

00000000~0001

1111111111112764(2)地址:0010

0000

00000000~0011

1111

111111116264(3)地址:0100

0000

00000000~0101

1111

111111116264(4)地址:0110

0000

00000000~0111

1111

11111111圖7-25片外存儲器綜合擴展圖（譯碼器法）922764(1)地址:0000000000000000（1）ROM讀指令復位，PC=0000H。取指令期間，PCL送P0,經(jīng)373鎖存得地址A7~A0，直連2764低8位地址。PCH送P2得地址A15~A8。其中A12~A8與2764相應地址直連，A15~A13接譯碼器。0000H地址選中2764(1)的第一個地址，當/PSEN有效時，程序代碼就從P0口讀到單片機的指令譯碼器，進行譯碼，決定作何種操作。此后PC自動加一，取下一個單元的程序代碼。3.外擴存儲器電路工作原理93（1）ROM讀指令3.外擴存儲器電路工作原理40（2）RAM讀寫

在使用‘MOVX’類指令時，就是對外部RAM進行讀寫。例 MOV DPTR,#5000H MOVXA,@DPTR MOV50H,A

執(zhí)行第二條指令時，DPL送P0,并被373鎖存，DPH送P2。根據(jù)譯碼器以及片內(nèi)譯碼選中6264(1)的5000H單元，當/RD有效時，5000H單元的內(nèi)容進入P0,并送到A。MOVX @DPTR,A是執(zhí)行存儲器寫，與存儲器讀的過程類似。

MOVXA,@Ri和MOVX@Ri,A也是執(zhí)行對外部RAM讀寫。Ri的內(nèi)容送P0，形成低8位地址，P2口的內(nèi)容形成高位地址。94（2）RAM讀寫在使用‘MOVX’類指令時，就是對外【例7-1】(8-4)編程將程序存儲器TAB為首地址的32個單元內(nèi)容依次傳送到外部RAM7000H開始的區(qū)域。 MOV P2,#70H ；外部RAM高8位地址 MOV DPTR,#TAB MOV R0,#0AGIN:MOV A,R0 ；查表偏移量 MOVC A,@A+DPTR MOVX @R0,A ；存入外部RAM INC R0 CJNE R0,#32,AGINHERE:SJMP HERETAB: DB …,…95【例7-1】