第8章 STC89C52单片机存储器扩展

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STC89C52对片外ROM的操作时序分两种，即执行非MOVX指 令的时序和执行MOVX指令的时序。 1．应用系统无片外RAM
P0口作为地址/数据复用的双向总线，用于输入指令或 输出程序存储器的低8位地址PCL。
P2口专门用于输出程序存储器的高8位地址PCH。P0口分 时复用，故首先要将P0口输出的低8位地址PCL锁存在锁存器 中，然后P0口再作为数据口。在每个机器周期中，允许地址 锁存两次有效，ALE在下降沿时，将P0口的低8位地址PCL锁 存在锁存器中。
向ROM中写入信息称为ROM编程。根据编程方式不同 ，分为以下几种。
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（1）掩模ROM。在制造过程中编程，是以掩模工艺实现的，因此称为掩 模ROM。这种芯片存储结构简单，集成度高，但由于掩模工艺成本较 高，因此只适合于大批量生产。
（2）可编程ROM（PROM）。芯片出厂时没有任何程序信息，用独立的编 程器写入。但PROM只能写一次，写入内容后，就不能再修改。
138真值表
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(2)74LS139 双2线-4线译码器。这两个译码器完全独立，分别有各自的
数据输入端、译码状态输出端以及数据输入允许。
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例：若需外扩8片8KB的RAM 6264，如全何地通址过译74码LS，138把64KB
空间分配给各个芯片？
STC89C52单片机P0口与74LS373的连接
2．锁存器74LS573
是一种带有三态门的 8D锁存器，功能及内部结 构与74LS373完全一样，只 是其引脚排列与74LS373不 同。与74LS373相比，
74LS573的输入D端和输出Q 端依次排列在芯片两侧， 为绘制印制电路板提供方 便。
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本书讲解时把单片机系统的地址线笼统地分为低位地
址线和高位地址线，片选都是使用高位地址线。实际上，
16条地址线中的高、低位地址线的数目并不是固定的，只
是习惯上把用于 “单元选择”的地址线，都称为低位地
址线，其余的为高位地址线。
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总线方式
总线方式——采用片外RAM 指令访问外设
例如：MOVX A, @DPTR （片外RAM 0～0FFFFH）
I/O口方式（非总线方式 ）
I/O口方式——采用片内RAM 指令访问外设
例如：MOV A,P0
STC89C52单片机没有专用总线引脚，而是采用了I/O引脚兼 作总线引脚的方案。
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由于超大规模集成电路制造工艺的发展，芯片集成
度愈来愈高，扩展程序存储器时使用的ROM芯片数量越来
越少，因此芯片的选择多采用线选法，而地址译码法用的
渐少。并且目前许多单片机生产厂家生产的8051内核的单
片机，在芯片内部集成了数量不等的Flash ROM，如
STC89C51RC/RD+系列单片机内部集成了8KB～64KB的Flash
址空间块划分为不等的块，可采用可编程逻辑器件FPGA
对其编程来代替译码器进行非线性译码。
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8.3 程序存储器的扩展 外部程序存储器的种类单一，常采用只读存储器。只
读存储器简称ROM（Read Only Memory）。ROM中的信息一 旦写入，就不能随意更改，特别是不能在程序运行过程中 写入新的内容。ROM在电源关断后，仍能保存程序（我们 称此特性为非易失性的），在系统上电后，CPU可取出这 些指令重新执行。
STC89C52单片机发出的地址码用于选择某个存储 器单元，在这个过程中单片机必须进行两种选择：一是 选中该存储器芯片，称为“片选”，未被选中的芯片不 能被访问。二是在“片选”的基础上再根据单片机发出 的地址码来对“选中” 芯片的某一单元进行访问，即 “单元选择”。为实现片选，存储器芯片都有片选引脚。 同时也都有多条地址线引脚，以便进行单元选择。注意， “片选”和“单元选择”都是单片机通过地址线一次发 出的地址信号来完成选择的。
（3）EPROM。用紫外线擦除，用电信号编程。在芯片外壳的中间位置有 一个圆形窗口，对该窗口照射紫外线就可擦除原有的信息。使用编程 器可将调试完毕的程序写入。
（4）E2PROM（EEPROM）。一种用电信号编程，也用电信号擦除的ROM芯 片。对E2PROM的读写操作与RAM存储器几乎没有什么差别，只是写入 的速度慢一些，但断电后仍能保存信息。
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导通 锁存 隔离
结构：内部由8路D触发器和8个三态缓冲器组成。 原理：/OE端为低电平时，D端信号在 G端正脉冲作用下实
现“接通-锁存-隔离”功能。
74LS373的引脚 373功能表
引脚说明：
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• D7～D0：8位数据输入线，
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STC89C52RC的4个并行I/O口，由于系 统扩展的需要，能够真正作为数字I/O使用 ，就剩下P1和P3的部分口线了。
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8.2 地址锁存与地址空间分配 8.2.1 地址锁存
目前，常用的地址锁存器芯片有74LS373、 74HC373,74LS573等。在每个机器周期，ALE两次有效， 可以利用地址锁存器在ALE的下降沿将P0口输出的地址信 息锁存，当ALE转为低电平时，P0输出8位数据信息。 1．锁存器74LS373----带有三态输出门的8D触发器
ROM，能满足绝大多数用户的需要，性价比高。
•
在片内集成的Flash ROM满足要求的情况下
，用户没有必要再扩展外部程序存储器。
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8.3.1 外扩程序存储器的操作时序 STC89C52单片机访问片外扩展的程序存储器时，所用
的控制信号有以下3种。 1.ALE ：用于低8位地址锁存控制。 2.PSEN ：片外程序存储器“读选通”控制信号。它接
地址有重叠吗？
P2.7、P2.6、P2.5（高3位地址线）分别接74LS138的C、B、A端，由 于对高3位地址译码，这样译码器有8个输出分别接到8片6264的各 “片选” 端，实现8选1的片选。 低13位地址（P2.4～P2.0，P0.7～P0.0）完成对选中的6264芯片中的 各个存储单元的“单元选择”。
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8.2.2 地址空间分配 实际系统设计中，既需要扩展程序存储器，又需要
扩展数据存储器，如何把片外的两个64KB地址空间分配 给各个程序存储器、数据存储器芯片，使一个存储单元 只对应一个地址，避免单片机发出一个地址时，同时访 问两个单元，发生数据冲突。这就是存储器地址空间分 配问题。
外扩EPROM的引脚。 3. EA ：片内、片外程序存储器访问的控制信号。当EA
=1时，在单片机发出的地址小于片内程序存储器最大地址 时，访问片内程序存储器；当 EA=0时，只访问片外程序 存储器。
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扩展的片外RAM 的最大容量也为64KB，地址为0000H ～FFFFH。但由于STC89C52采用不同的控制信号和指令（ CPU对ROM的读操作由PSEN 控制，指令用MOVC类；CPU对RAM 读、写操作分别用 RD 和WR 控制，指令用MOVX），所以， 尽管ROM与RAM的地址是重叠的，也不会发生混乱。
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在本例中，如果Y将7 接到一片6116，芯片容量只有
2KB，那么E000H～E7FFH，E800H～EFFFH，F000H～F7FFH
，F800H～FFFFH这4个2KB空间都对应6116芯片，也就是
说，即使采用全地址译码法，也仍然会有地址重叠现象
。 采用译码器划分的地址空间块都是相等的，如果将地
全部高位地址线都参加译码，称为全译码；若仅部分高位 地址线参加译码，称为部分译码。部分译码存在着部分存 储器地址空间相重叠的情况。 (1)74LS138
3线-8线译码器，有3个数据输入端，经译码产生8种 状态。
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当一个选通端为G1为高电平，且 另外两个选通端 G2A和 G2B 为低电平时， 可将输入端C、B、A的二进制编码在一 个对应的引脚输出端以低电平译出,其 余引脚输出均为高电平。此时，可将输 出为低电平的引脚作为某一存储器芯片 的片选信号。
线选法的优点是电路简单，不需要另外增加地址译 码器硬件电路，体积小，成本低。缺点是可寻址的芯 片数目受到限制，芯片之间地址不连续，地址空间没 有充分利用。
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2.译码法---适合于多芯片扩展. 使用译码器对AT89S51单片机的高位地址进行译码，译
码输出作为存储器芯片的片选信号。 译码法的优点是能够有效地利用存储器空间. 常用的译码器芯片有74LS138、74LS139和74LS154。若
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第八章 STC89C52单片机存储器的扩展
8.1 系统扩展结构 8.2 地址锁存与地址空间分配 8.3 程序存储器的扩展 8.4 数据存储器的扩展 8.5 EPROM和RAM的综合扩展
8.1 系统扩展结构
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为减少连接线，简化组成结构，可把具有共性的连线归并成 一组公共连线，即总线——传送信息的公共通道（BUS）。
• Q7～Q0：8位数据输出线。
• G：数据输入锁存选通信号。当 加到该引脚的信号为高电平时， 外部数据选通到内部锁存器，负 跳变时，数据锁存到锁存器中。