單片機存儲器擴展

單片機存儲器擴展第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一

單片機內(nèi)資源少，存儲器容量小，在進行較復(fù)雜過程的控制時，它自身的功能遠遠不能滿足需要。為此，應(yīng)擴展其功能。MCS-51單片機的擴展性能較強，根據(jù)需要，可擴展：ROM、RAM；定時/計數(shù)器；并行I/O口、串行口；中斷系統(tǒng)擴展等。第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一§5.1MCS-51單片機系統(tǒng)擴展及結(jié)構(gòu)一、8051/8751硬件最小系統(tǒng)對于片內(nèi)有ROM型單片機，其自身可以構(gòu)成最小系統(tǒng)

第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一該系統(tǒng)的資源如下：4KBROM，256BRAM；

五源中斷系統(tǒng)；

兩個十六位加一定時/計數(shù)器；一個全雙工串行UART；四個并行I/O口。二、8031硬件最小系統(tǒng)8031單片機片內(nèi)無ROM，若要正常工作，必需外配ROM。外接ROM后，P3口、P2口、P0口均被占用，只剩下P1口作I/O口用，其它功能不變。

第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一圖中：/OE——三態(tài)門控制端G——低電平鎖存

74LS373或74LS273第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一三、總線的概念地址總線——AB，P0口提供（A7~A0）；P2口提供（A15~A8），共16位。數(shù)據(jù)總線——DB，P0口提供（D7~D0），共8位。控制總線——CB，ALE、、、、等。第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一§5.2存儲器擴展與編址技術(shù)一、三總線的連接

1、數(shù)據(jù)線的連接P0口的八位線承擔此任，此時不用外接上拉電阻。2、地址線的連接P0口承擔地址低八位線，A0~A7；P2口承擔地址高八位線，A8~A15。注意：P0口線地址/數(shù)據(jù)分時復(fù)用，需用地址鎖存器74LS373或74LS273鎖存地址。

第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一A10~A8A7~A0D7~D0CB第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一3、控制線的連接對存儲器來講控制線無非是：芯片的選通控制、讀寫控制。單片機與外部器件數(shù)據(jù)交換要遵循兩個重要原則：地址唯一性，一個單元一個地址。同一時刻，CPU只能訪問一個地址，即只能與一個單元交換數(shù)據(jù)。不交換時，外部器件處于鎖閉狀態(tài)，對總線呈浮空狀態(tài)。第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一讀/寫：CPU向外部設(shè)備發(fā)出的讀/寫控制命令。EPROM：/OE/PSENSRAM：

/WE/WR

/OE/RD

選通：CPU與器件交換數(shù)據(jù)或信息，需先發(fā)出選通信號

/CE或/CS，以便選中芯片。第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一二、存儲器地址編碼SRAM6116：“16”——2K×8b=2KB21×210=211即6116有11根地址線。地址空間：A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0最低地址：000000000000000H最高地址：１111111111107FFH

MCS-51單片機尋址范圍：64KB26×210=216即16位地址線地址空間：A15A14A13A12A11A10A9A8A7······A0單片機

×

×

×

×

×A10A9A8A7······A0611625=322KB第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一上式中：“×”表示0或1。即單片機地址空間中包含有32個2KB。某片6116占據(jù)的是哪2KB不能確定——地址浮動。

只有限定A15······A11的取值才能確定6116在系統(tǒng)中的地址范圍。如，P2.5=1，選中6116的/CS線。設(shè)P2.7P2.5P2.4P2.3假定全為1

則:6116地址范圍是B800H~BFFFH。同理，P27P25P24P23假定全為0則:6116地址范圍是0000H~07FFH；再設(shè)P27選中6116（設(shè)P26P25P24P23全為1）則：地址范圍是7800H~7FFFH第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一可見：存儲器芯片在系統(tǒng)中地址分布由兩個因素決定：

一是，芯片本身的地址線（與容量有關(guān)）二是，芯片選通信號的獲得方式。擴展存儲器時，總是讓單片機低位地址與存儲器芯片地址線相接；而讓單片機剩余的高位地址線（在P2口）常作為片選信號線。這種方法對SRAM、EPROM、擴展I/O芯片、外設(shè)同樣適用。P25=0時，選中2764；“64”8K×8b=23×210=213A15A14A13A12A11············A023=88KB第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一若取P27P26均為1；則2764在本系統(tǒng)內(nèi)地址范圍：C000H~DFFFH可以。此時6116：D800H~DFFFH2764：C000H~DB00H

若6116與2764都用A13（P25）選中可否第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一6116與2764在D800H~DB00H范圍內(nèi)地址重疊，這是不是違反交換原則呢？不會！因為，6116是SRAM，2764是EPROM。除地址和選通信號外，還有讀/寫控制信號起作用。RAM——/WE/WR/OE/RDROM——/OE/PSEN可用來區(qū)分二器件第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一5.3程序存儲器擴展不用片外譯碼器的單片程序存儲器的擴展（線選法）

例1試用EPROM2764構(gòu)成8031的最小系統(tǒng)。2764是8K×8位程序存儲器，芯片的地址引腳線有13條，順次和單片機的地址線A0~A12相接。由于不采用地址譯碼器，所以高3位地址線A13、A14、A15不接，故有23=8個重疊的8KB地址空間。因只用一片2764，其片選信號CE可直接接地(常有效)。其連接電路如圖所示。第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一圖示連接電路的8個重疊的地址范圍為0000000000000000~0001111111111111，即0000H~1FFFH；0010000000000000~0011111111111111，即2000H~3FFFH；0100000000000000~0101111111111111，即4000H~5FFFH；0110000000000000~0111111111111111，即6000H~7FFFH；1000000000000000~1001111111111111，即8000H~9FFFH；1010000000000000~1011111111111111，即A000H~BFFFH；1100000000000000~1101111111111111，即C000H~DFFFH；1110000000000000~1111111111111111，即E000H~FFFFH。第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一采用線選法的多片程序存儲器的擴展

例2使用兩片2764擴展16KB的程序存儲器，采用線選法選中芯片。擴展連接圖如圖所示。以P2.7作為片選，當P2.7=0時，選中2764(1)；當P2.7=1時，選中2764(2)。因兩根線(A13、A14)未用，故兩個芯片各有22=4個重疊的地址空間。它們分別為第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一用兩片2764EPROM的擴展連接圖第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一左片：00000000000000000~0001111111111111，即0000H~1FFFH；00100000000000000~0011111111111111，即2000H~3FFFH；01000000000000000~0101111111111111，即4000H~5FFFH；01100000000000000~0111111111111111，即6000H~7FFFH；右片：10000000000000000~1001111111111111，即8000H~9FFFH；10100000000000000~1011111111111111，即A000H~BFFFH；11000000000000000~1101111111111111，即C000H~DFFFH；11100000000000000~1111111111111111，即E000H~FFFFH。第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一采用地址譯碼器的多片程序存儲器的擴展（譯碼法）

例3要求用2764芯片擴展8031的片外程序存儲器，分配的地址范圍為0000H~3FFFH。本例要求的地址空間是唯一確定的，所以要采用全譯碼方法。由分配的地址范圍知：擴展的容量為3FFFH-0000H+1=4000H=16KB，2764為8K×8位，故需要兩片。第1片的地址范圍應(yīng)為0000H~1FFFH；第2片的地址范圍應(yīng)為2000H~3FFFH。由地址范圍確定譯碼器的連接。為此畫出譯碼關(guān)系圖如下：第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一5.4數(shù)據(jù)存儲器的擴展例4采用2114芯片在8031片外擴展1KB數(shù)據(jù)存儲器。

1K×4的靜態(tài)RAM存儲器芯片

第24頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一5.5存儲器綜合擴展

例5采用2764和6264芯片在8031片外分別擴展24KB程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。擴展連接電路如圖所示。從圖中可以看出，