南京航空航天大學微機原理與應用-薛重德-MCS-51單片擴展-存儲器的設計解析

南京航空航天大學微機原理與應用-薛重德-MCS-51單片擴展-存儲器的設計解析第一頁，共43頁。學習要求—單片機的核心部分熟悉系統(tǒng)三總線的概念；重點掌握程序存儲器的擴展；重點掌握外部數(shù)據(jù)存儲器的擴展；2第二頁，共43頁。8．1概述在組成單片機應用系統(tǒng)時:

A首先遇到的問題就是存儲器的擴展。單片機內部設置的存儲器一般容量較小，滿足不了實際需要，因此需要配置外部存儲器，包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。

A其次要解決的問題是I/O口的擴展。當外圍設備較多時，僅有的幾個內部I/O接口就不夠用，在大多數(shù)應用系統(tǒng)中，MCS-51單片機都需要擴展輸入/輸出接口芯片，有時還需要擴展定時器、串行口、數(shù)模轉換器(D/A)和模數(shù)轉換器(A/D)以滿足實際需要。3第三頁，共43頁。存儲器正常擴展的最大范圍MCS-51存儲器的配置圖程序存儲器：803164KB8051/875160KB數(shù)據(jù)存儲器I/O口：64KB但應用中不一定最大范圍擴展4第四頁，共43頁。擴展方法1、根據(jù)單片機的型號和應用系統(tǒng)的要求確定擴展存儲器的類型、容量或I/O口的類型包括芯片的類型、個數(shù)、容量、特點、要求2、確定作程序存儲器/PSEN

數(shù)據(jù)存儲器/RD、/WR

混合存儲器/RD./PSEN3、進行地址統(tǒng)籌，為各器件分配地址4、根據(jù)位擴展、字擴展，確定片選方式5、如何與三總線連接？5第五頁，共43頁。8.2系統(tǒng)總線及總線構造

6第六頁，共43頁。圖8–28051系列單片微機的三總線結構7第七頁，共43頁。圖表-P3各口線與專用功能8第八頁，共43頁。MCS-51單片機對外擴展三總線

三總線方式:

1.P0口為低8位地址/數(shù)據(jù)復用總線，2.P2口的口線作高位地址線。3.控制信號線:ALE,/PSEN,/EA/RD/WR信號。(見P3口多功能)9第九頁，共43頁。8.3讀寫控制、地址空間分配和外部地址鎖存器10第十頁，共43頁。8.3讀寫控制、地址空間分配和外部地址鎖存器2。存儲器地址空間分配1）片選；2）單元選擇；11第十一頁，共43頁。8.3讀寫控制、地址空間分配和外部地址鎖存器12第十二頁，共43頁。線選62648KB+5V74LS3731885RDALEP0P2P2.58031EAA0~A12D0~D7OECE6264IC1A0~A12D0~D7OECE6264IC20000H~1FFFH2000H~3FFFHA0~A7

P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0WEWEWRCE2CE2+5VD7…D0Q7…Q0GOE13第十三頁，共43頁。地址空間——地址段不唯一A15A14A13A12A11A10A9A8A7~A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0000000~00XX111111~1IC1IC2存儲器000B010B100B110B0000H、4000H、8000H、C000H1FFFH、5FFFH、9FFFH、DFFFHXX1111111~10~000000001B011B101B111B2000H、6000H、A000H、E000H3FFFH、7FFFH、BFFFH、FFFFH片外剩2根線，每片有4段地址段14第十四頁，共43頁。3—8譯碼器74LS13815第十五頁，共43頁。CBAY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y01000001111111010000111111101100010111110111000111111011110010011101111100101110111111001101011111110011101111111其它狀態(tài)×××11111111G1G2AG2B74LS138真值表16第十六頁，共43頁。全譯碼片內13根片外3根62648KB2000H~3FFFH74LS373885D7…D0Q7…Q0RDALEP0P2P2.58031EA0000H~1FFFHA0~A7

P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0GA0~A12D0~D7OECE6264IC2WEA0~A12D0~D7OECE6264IC1WEWRCBAG2AG2BGY7…Y1Y0+5VP2.6P2.774LS138CE2+5VCE2+5VOE17第十七頁，共43頁。3——8譯碼器的其它輸出端代表的地址是什么？全譯碼——各芯片地址惟一P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0000000~0000111111~1IC1IC2000BY0—CE0000H1FFFH001111111~10~000000001BY1—CE2000H3FFFHA15A14A13A12A11A10A9A8A7~A0存儲器CBA18第十八頁，共43頁。線選法選址電路連接簡單地址空間利用率低地址空間重疊嚴重譯碼法選址

采用譯碼器電路

部分譯碼仍有重疊的地址空間

全譯碼地址空間利用率高，地址唯一線選法與譯碼法比較19第十九頁，共43頁。

MCS-51單片機的P0口是分時復用的地址/數(shù)據(jù)總線，因此在進行程序存儲器擴展時，必須利用地址鎖存器將地址信號鎖存起來。8.3.3外部地址鎖存器20第二十頁，共43頁。接ALE接地P0.0~P0.7A0~A721第二十一頁，共43頁。8.4外部程序存儲器的擴展原理及時序

P0MCS-51

ALE

P2

PSEN鎖存器高八位地址低八位地址指令

EPROM/EEPROM

地址OE圖1MCS-51單片機程序存儲器的擴展硬件電路如圖1所示。MCS-51單片機訪問外部程序存儲器所使用的控制信號有：ALE：低8位地址鎖存控制信號PSEN：外部程序存儲器“讀取”控制信號22第二十二頁，共43頁。8.4EPROM擴展電路1．常用EPROM芯片介紹(名稱/8)

23第二十三頁，共43頁。訪問片外程序存儲器的時序24第二十四頁，共43頁。訪問片外程序存儲器的時序25第二十五頁，共43頁。2、擴展電路實例26第二十六頁，共43頁。地址空間——地址段不唯一A15A14A13A12A11A10A9A8A7~A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0000000~00XX111111~1IC存儲器00B01B10B11B0000H、4000H、8000H、C000H3FFFH、7FFFH、BFFFH、FFFFH1片外剩2根線，每片有4段地址段27第二十七頁，共43頁。28第二十八頁，共43頁。29第二十九頁，共43頁。8.5外部數(shù)據(jù)存儲器的擴展方法及時序

P1P0ALE8031P2P3RDWR鎖存器數(shù)據(jù)

地址

RAM(2K×8)WEOE

P0口為RAM的復用地址/數(shù)據(jù)總線，

P2口的三根線用于對RAM進行頁面尋址。在對外部RAM讀/寫期間，CPU產(chǎn)生/RD/WR信號。30第三十頁，共43頁。常用的RAM芯片在8031應用系統(tǒng)中，最常用的靜態(tài)隨機存取存儲器RAM電路有6116(2K×8)和6264(8K×8)。31第三十一頁，共43頁。常用的RAM芯片靜態(tài)隨機存取存儲器6116(2K×8)和6264(8K×8)。32第三十二頁，共43頁。常用的RAM芯片靜態(tài)隨機存取存儲器6264(8K×8)。33第三十三頁，共43頁。常用的RAM芯片靜態(tài)隨機存取存儲器6264(8K×8)。34第三十四頁，共43頁。訪問片外數(shù)據(jù)存儲器/I/O口的時序35第三十五頁，共43頁。靜態(tài)RAM擴展

36第三十六頁，共43頁。37第三十七頁，共43頁。38第三十八頁，共43頁。8.6EPROM和RAM的綜合擴展

SRAM6116/6264——數(shù)據(jù)存儲器39第三十九頁，共43頁。/CE/OE-VPPD0~D7方式00輸出讀1×高阻維持0VPP輸入編程00輸出編程校驗1VPP高阻編程禁止2732工作方式真值表注：VPP為編程脈沖，可以為+5V,+12.5v,+21V,+25V等

EPROM2732——程序存儲器40第四十頁，共43頁。全譯碼2764與626474LS373885D7…D0Q7…Q0RDALEP0P2P2.58031EA0000H~1FFFHA0~A7

P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0GWRCBAG2AG2BGY7…Y1Y0P2.6P2.774LS1380000H~1FFFHPSENA0~A12D0~D7OECE16264WECE2A0~A12D0~D7OECE12764+5V+5VOE41第四十一頁，共43頁。全譯碼——各芯片地址惟一P2.7A15G2AG2BP2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P00000