哈工大51单片机存储器扩展(1)
MCS-51单片机存储器的扩展
第八章MCS-51单片机存储器的扩展第一节MCS-51单片机存储器的概述(一)学习要求1、熟悉MCS-51 单片机的系统总线及系统总线扩展结构2、掌握常用的片选方法：线选法和全地址译码法。
（二）内容提要1、三总线的扩展方法单片机内资源少，容量小，在进行较复杂过程的控制时，它自身的功能远远不能满足需要。
为此，应扩展其功能。
MCS-51单片机的扩展性能较强，根据需要，可扩展。
三总线是指地址总线、数据总线、控制总线。
1）地址总线MCS-51 单片机地址总线宽度为16 位，寻址范围为64K。
地址信号：P0 作为地址线低8 位，P2 口作为地址线高8 位。
2）数据总线MCS-51 单片机的数据总线宽度为8 位。
数据信号：P0 口作为8 位数据口，P0 口在系统进行外部扩展时与低8 位地址总线分时复用。
3）控制总线主要的控制信号有/WR 、/RD 、ALE 、/PSEN 、/EA 等。
2、系统的扩展能力MCS-51 单片机地址总线宽度为16 位，因此它可扩展的程序存储器和数据存储器的最大容量是64K（２１６）。
１）线选法线选法就是将多余的地址总线（即除去存储容量所占用的地址总线外）中的某一根地址线作为选择某一片存储或某一个功能部件接口芯片的片选信号线。
一定会有一些这样的地址线，否则就不存在所谓的“选片”的问题了。
每一块芯片均需占用一根地址线，这种方法适用于存储容量较小，外扩芯片较少的小系统，其优点是不需地址译码器，硬件节省，成本低。
缺点是外扩器件的数量有限，而且地址空间是不连续的。
２）全地址译码法由于线选法中一根高位地址线只能选通一个部件，每个部件占用了很多重复的地址空间，从而限制了外部扩展部件的数量。
采用译码法的目的是减少各部件所占用的地址空间，以增加扩展部件的数量。
３）译码器级连当组成存储器的芯片较多，不能用线选法片选，又没有大位数译码器时，可采用多个小位数译码器级连的方式进行译码片选．４）译码法与线选法的混合使用译码法与线选法的混合使用时，凡用于译码的地址线就不应再用于线选，反之，已用于线选的地址线就不应再用于译码器的译码输入信号．（三）习题与思考题1. 简要说明MCS-51 单片机的扩展原理。
哈工大51单片机存储器扩展
并行接口特点
串行接口特点
串行接口具有数据传输速度较慢、数 据总线宽度较小等缺点，但电路连接 简单、占用引脚少。
并行接口具有数据传输速度快、数据 总线宽度大等优点，但电路连接复杂。
51单片机存储器的访问方式
01
02
03
直接寻址方式
直接寻址方式是指直接给 出存储单元的地址，通过 该地址访问存储器中的数 据。
通过哈工大51单片机的外部存 储器接口，将存储器芯片与单 片机连接。
根据存储器芯片的规格书，设 计相应的电路和连接方式。
根据实际需求，编写相应的程 序来读写扩展的存储器。
05 扩展存储器的应用与优化
扩展存储器在系统中的应用
数据存储
01
扩展存储器用于存储大量数据，如传感器采集的数据、用户数
据等。
程序存储
02
扩展存储器用于存储应用程序的代码，以支持更复杂的功能和
更大的程序。
缓存
03
扩展存储器可以作为高速缓存，提高系统的整体性能。
扩展存储器的性能优化
读写速度
通过优化硬件设计和软件算法，提高扩展存储器的读写速度。
可靠性
采用错误检测和纠正技术，提高扩展存储器的可靠性。
兼容性
确保扩展存储器与主控制器和其他组件的兼容性，以实现无缝集 成。
间接地址映射
扩展存储器的地址通过特 定的寄存器映射到单片机 的地址空间，可以实现更 灵活的地址管理。
段地址映射
将扩展存储器分成若干段， 每段独立映射到单片机的 地址空间，可以实现较大 的存储空间扩展。
04 哈工大51单片机存储器扩 展方案
扩展方案的比较与选择
方案一：并行扩展 优点：扩展速度快，适用于对速度要求较高的应用。
51单片机存储器扩展
6-2-1 EPROM 2716
6-2-2 EEPROM 2816
6-3 存储器的连接
存储器与微型机三总线的连接：
1．数据线D0～n 连接数据总线DB0～n 2．地址线A0～N 连接地址总线低位AB0～N。 3.片选线CS
连接地址总线高位ABN+1。 4．读写线OE、WE(R/W) 连接读写控制线RD、WR。
6-2 只读存储器（ROM）
3.EPROM：可擦除PROM 用户可以多次编程。编程加写脉冲后，某些存储单 元的PN结表面形成浮动栅，阻挡通路，实现信息写入。 用紫外线照射可驱散浮动栅，原有信息全部擦除，便 可再次改写。 4.EEPROM：可电擦除PROM 既可全片擦除也可字节擦除，可在线擦除信息，又 能失电保存信息，具备RAM、ROM的优点。但写入时间 较长。
总共需要64根译码 线和64个驱动器。
6-1-1 静态RAM Intel 6116、6264
工作方式 CS
读
0
写
0
禁止
1
OE WE Di
0
1
DOUT
1
0
DIN
××
Z
6-2 只读存储器（ROM）
工作时，ROM中的信息只能读出，要用特殊方式写入 (固化信息)，失电后可保持信息不丢失。
1.掩膜ROM：不可改写ROM 由生产芯片的厂家固化信息。在最后一道工序用掩膜 工艺写入信息，用户只可读。 2.PROM：可编程ROM 用户可进行一次编程。存储单元电路由熔丝相连，当 加入写脉冲，某些存储单元熔丝熔断，信息永久写入， 不可再次改写。
CS片选线：
选择存储器芯片。 当CS信号无效，
其他信号线不起作用。
R/W(OE/WE)读写允许线 打开数据通道，决定数据的传 送方向和传送时刻。
51单片机外部存储器的扩展
1. 片内带程序存储器的最 小应用系统 片内带程序存储器 的8051、 8751本身即可构 成一片最小系统，只要将 单片机接上时钟电路和复 位电路即可, 同时EA 接高 电平, ALE、PSEN 信号不 用， 系统就可以工作。 (1) 系统有大量的I/O线可供用户使用: P0、 P1、 P2、 P3四个口都可以作为I/O口使用。 (2) 内部存储器的容量有限, 只有128 B的RAM和4 KB的程序存储器。
8051单片机的总线扩展 8051单片机的总线扩展
系统扩展概述
最小应用系统 单片机系统的扩展是以基本的最小系统为 基础的, 故应首先熟悉最小应用系统的结构。 实 际 上 ， 内 部 带 有 程 序 存 储 器 的 8051 或 8751单片机本身就是一个最简单的最小应用系 统，许多实际应用系统就是用这种成本低和体 积小的单片结构实现了高性能的控制。 对于内部无程序存储器的芯片8031来说, 则 要用外接程序存储器的方法才能构成一个最小 应用系统。
口作为高8位的地址总线 二、以P2口作为高 位的地址总线 口作为高
P0口的低 位地址加上 的高 位地址就可以形成 位的 口的低8位地址加上 的高8位地址就可以形成 口的低 位地址加上P2的高 位地址就可以形成16位的 的寻址能力。 地址总线，达到64KB的寻址能力。 地址总线，达到 的寻址能力 实际应用中，往往不需要扩展那么多地址， 实际应用中，往往不需要扩展那么多地址，扩展多少用 多少口线，剩余的口线仍可作一般I/O口来使用 口来使用。 多少口线，剩余的口线仍可作一般 口来使用。
三、控制信号线 ALE：地址锁存信号，用以实现对低8位地址的锁存。 ：地址锁存信号，用以实现对低 位地址的锁存 位地址的锁存。 PSEN：片外程序存储器读选通信号。 ：片外程序存储器读选通信号。 EA：程序存储器选择信号。为低电平时，访问外部程序存储 ：程序存储器选择信号。 低电平时，访问外部程序存储 外部 高电平时，访问内部程序存储器。 内部程序存储器 器；为高电平时，。 RD：片外数据 ： 存储器读选通信 号。 P2 ALE P0 8051 PSEN WR RD A8~A15 地址 A0~A7 锁存器 D0~D7 地址总线
第5章1 MCS-51单片机的扩展-存储器扩展
② 存储器地址空间分配
PSEN P2.2--P2.0
A0~A7 A8~A10 OE CS WE OE A0~A7 WE OE A8~A10
P0
ALE WR RD
373 G
2716
D7~D0
6116(2)
D7~D0 CE
6116(1)
D7~D0 CE
8031
P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7
当译码器的输入为某一个固定编码时，其输出只有某 一个固定的引脚输出为低电平，其余的为高电平。
74LS138译码器真值表
输
G1 G2A* G2B*
入
C B A
输
出Y7* Yຫໍສະໝຸດ * Y5* Y4* Y3* Y2* Y1* Y0*
(2) 74LS139（双2-4译码器）
例: 要扩8片8KB的RAM 6264，如何通过74LS138把64KB空 间分配给各个芯片？
P0
ALE WR RD
373 G
2716
D7~D0
6116(2)
D7~D0 CE
6116(1)
D7~D0 CE
8031
P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7
ALE
+5V
A B C G2A G2B G1
AD0~AD7
PA
PB
Y2 Y1 Y0
RD WE CE
8155 PC
P1.0
IO/ M
常用地址锁存器芯片: 74LS373、8282、74LS573 1. 锁存器74LS373（带有三态门的8D锁存器）
第5章 51系列单片机接口技术
第1部分 单片机并行扩展原理
• 大系统（large）：对于硬件需求量大，外部存 储器空间被充分利用的应用系统，其系统结构 规模大，我们称之为大系统。 • 紧凑系统（compact）：对于只扩展少量数据 存储器（RAM/IO口）的系统，称之为紧凑系 统。 • 小系统（small）：把P2口、P0口不作为总线口 使用的系统称之为小系统。
51单片机存储器扩展
(a) 1字节 1周期指令
S1
S2
S3
S4
S5
S6
读操作码
读第二字节
读下一指令
(b) 2字节 1周期指令
S1
S2
S3
S4
S5
S6
读操作码
读操作码(无效)
读下一指令
(c) 1字节 2周期指令
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S1
S2
S3
S4
S5
S6
14
MCS-51的取指/执行时序
S1 时钟
S2
S3
S4
S5
S6
+5V
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Ê ý ¾ Ý Ü × Ï ß (DB)
10
4．3
程序存储器的扩展
MCS－51单片机程序存储器的寻址空间为 64KB，对于 8051／8751片内程序存储器为4KB的 ROM或EPROM，在单片机的应用系统中，片内的 存储容量往往不够，特别是8031，片内没有程序存 储器，必须外扩程序存储器。
片选地址线
片内地址线：单片机可以直接（或通过外部地址锁存器） 和所选存储芯片地址对应相连的那部分地址线。
片选地址线：除片内地址线外的其余地址线。
8
地址译码方式:
（1）全译码方式：所有的片选地址线全部参加译码的工作 方式。
（2）部分译码方式：单片机片选线只有一部分参加了译码。
（3）线选法方式：片选线和存储芯片的片选线直接相连的 工作方式。
+5V EA
8051/8751最小应用系统
33
8031最小系统
34
微型机总线扩展驱动
51单片机外扩RAM
单片机外部RAM扩展模块MCS-51系列单片机外部RAM为64K，在一些特殊场合下，远不能满足需要，本文就AT89C51讨论MCS-51系列单片机大容量RAM的扩首先介绍128K随机读取RAM HM628128。
HM628128是32脚双列直插式128K静态随机读取RAM，它具有容量大、功耗低、价格便宜、集成度高、速度快、设计和使用方便等特点。
如若在系统中加入掉电保护电路，保护数据有很高的可靠性，可以和EEPROM相媲美。
技术特性：（1）最大存取时间为120ns；（2）典型选通功耗75mW；典型未选通功耗10uW；（3）使用单一5V电源供电；（4）全静态存储器，不需要时钟及时序选通信号；（5）周期时间与存取时间相等；（6）采用三态输出电路，数据输入和输出端公用；图6 HM628128外部引脚（7）所有输入和输出引脚均与TTL电平直接兼容；（8）有两个片选端，适合于低功耗使用，即为了保存信息，用电池作为后备电源。
保存信息的最低电源电压Vcc=2V。
引脚安排及功能表：图6是HM628128的外部引脚排列图，各引脚名称及功用分别如下：A0～A16是17条地址线；I/O0～I/O7是8条双向数据线；CS1是片选1，低电平有效，CS2是片选2，高电平有效；WR是写控制线，当CS1为低电平，CS2为高电平时，WR的上升沿将I/O0～I/O7上的数据写到A0～A16选中的存储单元中；OE是读出允许端，低电平有效。
HM628128的功能表如表3所示。
其中，H表示高电平，L表示低电平，X表示任意状态由于AT89C51直接外部RAM容量为64K，地址线为16条，其中低8位地址和数据分时复用，因此需要外部地址锁存器和ALE锁存信号来锁存低8位地址。
又由于AT89C51的外部数据和外设地址通用，若扩展外设必然占用数据地址。
因此本系统采用P2.7（A15）口来区分数据和外设：当P2.7（A15）口为高电平时，选择外部数据；P2.7（A15）口为低电平时，则为外设。
单片机存储器扩展(一)
单片机存储器扩展（一）引言：本文将介绍单片机存储器扩展的相关知识。
随着嵌入式系统的广泛应用，单片机存储器的容量与速度已经成为设计者需要关注的重要因素。
本文将从硬件接口、存储器架构、存储器类型、扩展方法和优化技巧等方面对单片机存储器扩展进行详细阐述，以帮助读者更好地理解和应用。
正文：一、硬件接口1. 单片机存储器接口简介2. 存储器接口的引脚功能和工作方式3. 存储器接口的电气特性和信号波形4. 存储器接口的时序要求5. 存储器接口的常见问题及解决方法二、存储器架构1. 存储器架构的基本概念和分类2. 存储器的地址空间和寻址方式3. 存储器的读写操作和存储器的数据存取速度4. 存储器的错误控制和纠错编码5. 存储器架构的优化和性能评估三、存储器类型1. 随机存储器（RAM）的特点与应用场景2. 只读存储器（ROM）的特点与应用场景3. 快闪存储器（Flash）的特点与应用场景4. 嵌入式存储器（EEPROM）的特点与应用场景5. 外部存储器（SDRAM、NAND Flash等）的特点与应用场景四、扩展方法1. 存储器扩展的基本原理和方法2. 存储器扩展的硬件设计与布局3. 存储器扩展的软件配置与编程4. 存储器扩展的常见问题及解决方法5. 存储器扩展的性能评估和优化技巧五、优化技巧1. 存储器容量优化技巧2. 存储器访问速度优化技巧3. 存储器功耗优化技巧4. 存储器接口信号完整性优化技巧5. 存储器调试与故障排查技巧总结：通过本文的介绍，读者可以了解到单片机存储器扩展的必要性和相关知识。
硬件接口、存储器架构、存储器类型、扩展方法和优化技巧是实现存储器扩展的关键点。
正确理解和应用这些知识，可以帮助设计者实现更高容量、更高速度和更可靠性的嵌入式系统。
在实际应用中，还需要根据具体的需求和限制进行合理的选择和优化，以达到系统性能的最优化。
51单片机总线扩展 io口扩展
三：单片机与Flash的其他扩展方式
1:线选法
如图，由P2.4～P2.0和P0口组成14位地址线，用P2.7和P2.6进行存 储器芯片选择。
2：地址译码法译码法
采用译码器的方法选片，能够扩展多片存储器。
二：单片机与Flash扩展的时序
74LS373是三态8位D透明触发器，当锁存允许端 EN为高电平时，输出 OUT随输入数据 D 而变。当 EN为低电平时，输出被锁存在已建立的输 入数据电平 。 （1）指令读取的时序 在指令读取时，P2口输出16位地址的高8位。P0口首先输出地址的低8 位数据，在ALE有效时（低电平），地址的低8位数据被锁存在74LS373 的输出端，与P2口袋8位数据共同组成了完整的16位地地址，
2：数据总线（DB） 数据总线宽度为8位，由P0口提供。 3：控制总线（CB） 控制总线由第二状态下的P3口和4根独立控制线组 成。 四根控制线为： ——/PSEN : 外部取指控制。在访问外部ROM时， /PSEN信号会自动产生。 ——ALE : ALE是地址锁存允许信号。在访问外部存储 器（RAM或ROM）时，通常用它的下降沿来锁存P0口 送出的低8位地址信号。 ——/EA : /EA是访问外部存储器的控制信号。当/EA 无效（高电平）时，访问内部ROM；当/EA有效（低 电平）时，访问外部ROM。 ——RST ： RST是复位信号输入端。
Flash简介
Flash介绍：
flash闪存是非易失存储器，可以对称为块的存储器单元块进行擦 写和再编程。 Intel于1988年首先开发出NOR Flash 技术，紧接着，1989年，东芝 公司发表了NAND Flash 结构。 NOR Flash 的特点是芯片内执行，这样应用程序可以直接在Flash闪 存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR 的传输效率很高，在 1~4MB的小容量时具有很高的成本效益。NAND的结构能提供极高的 单元密度，可以达到高存储密度。应用NAND的困难在于Flash的管理 和需要特殊的系统接口。通常NOR的速度比NAND稍快一些，而NAND 的写入速度比NOR快很多。闪存只是用来存储少量的代码，这时NOR 闪存更适合一些；而NAND则是高数据存储密度的理想解决方案。 NOR/ NAND Flash 比较 • 1 NOR的读速度比NAND稍快一些。 • 2 NAND的写入速度比NOR快很多。 • 3 NAND擦除速度远比NOR快。 • 4 NOR Flash上数据线和地址线是分开的；NAND Flash上数据线和地址 线是共用的 （所以单片机可以对NOR Flash扩展）。
51单片机外部存储器的扩展
一、地址线旳译码
存储器芯片旳选择有两种措施：线选法和译码法。
1、线选法。所谓线选法，就是直接以系统旳地址线作为 存储器芯片旳片选信号，为此只需把用到旳地址线与存储 器芯片旳片选端直接相连即可。 2、译码法。所谓译码法，就是使用地址译码器对系统旳 片外地址进行译码，以其译码输出作为存储器芯片旳片选 信号。译码法又分为完全译码和部分译码两种。
ALE
8051
LE OE
P0.7
8D 8Q
P0.6
7D 7Q
P0.5
6D 6Q
P0.4
5D 5Q
P0.3
4D 4Q
P0.2
3D 3Q
P0.1
2D 2Q
P0.0
1D 1Q
74HC573 地址总线扩展电路
OE：输出允许端，为0
时芯片有效。
A7
LE：锁存控制端，高电
A6 平时，锁存器旳数据输出端
A5 Q旳状态，与数据输入端D
（1）完全译码。地址译码器使用了全部地址线，地址与存储 单元一一相应，也就是1个存储单元只占用1个唯一旳地址。
（2）部分译码。地址译码器仅使用了部分地址线，地址与存 储单元不是一一相应，而是1个存储单元占用了几种地址。
❖ 二、扩展存储器所需芯片数目旳确定
❖
若所选存储器芯片字长与单片机字长
一致，则只需扩展容量。所需芯片数目按下式
07~00 I0~I7
× 8 ）
扩
锁存器
展
74 HC 573 D0~D7
8位数据
RD
OE
WR
GND WE
图2.2-13 8031与6264的连接
51单片机 存储器的扩展
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6
Vcc Vss /CS A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 6116 A8 A9 A10 23 22 19
18
XTAL2
P1.7 P2.0
+5V
+ 10uf
9
RESET/Vpd
P2.1 P2.2 P2.3
8282
EA/Vdd
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0FFFH
终 止 地 址
与P2口相连
通过地址锁存器与P0口相连
注意：没有接入地址线的引线均为0(程序存储器ROM)
线路图
+5V 40
Vcc
20
Vss P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6
1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 25 26 27 28 39 38 37 36 35 34 33 32
P2.4 P2.5 P2.6
27
28 39 38 37 36 35 34 33 32
STB
/OE
31 10 11 I/O 13 14 15 16 17
11
9
9 10 11 13 14 15 16 17 I/O0 I/O1 I/O2 I/O3 I/O4 I/O5 I/O6 I/O7 /OE 20 /WE 21
1、外部存储器及其地址空间
外部存储器的扩展原因 外部存储器及其地址空间 存储器扩展方法 地址线的设计要求
外部存储器的扩展原因
51单片机外部存储器的扩展
一、地址线的译码
存储器芯片的选择有两种方法：线选法和译码法。
1、线选法。所谓线选法，就是直接以系统的地址线作为 存储器芯片的片选信号，为此只需把用到的地址线与存储 器芯片的片选端直接相连即可。 2、译码法。所谓译码法，就是使用地址译码器对系统的 片外地址进行译码，以其译码输出作为存储器芯片的片选 信号。译码法又分为完全译码和部分译码两种。
MCS-51系列单片机片内外程序存储器的空 间可达64KB，而片内程序存储器的空间只有 4KB。如果片内的程序存储器不够用时，则需 进行程序存储器的扩展。
MCS-51存储器的扩展
存储器扩展的核心问题是存储器的编址 问题。所谓编址就是给存储单元分配地址。
由于存储器通常由多个芯片组成，为此 存储器的编址分为两个层次：
扩展数据存储器常用静态RAM 芯片： 6264（8K×8位）、62256（32K×8位）、 628128（128K×8位）等。
MCS-51存储器的扩展
P2.7～P2.0
ALE P0.0～P0.7 8031
EA PSEN
A15～A8 高8位地址
CLK Q7～Q0 A7～A0 I0～I7 地址锁存器
D0～D 7
二、以P2口作为高8位的地址总线
P0口的低8位地址加上P2的高8位地址就可以形成16位的 地址总线，达到64KB的寻址能力。
实际应用中，往往不需要扩展那么多地址，扩展多少用 多少口线，剩余的口线仍可作一般I/O口来使用。
三、控制信号线 ALE：地址锁存信号，用以实现对低8位地址的锁存。 PSEN：片外程序存储器读选通信号。 EA：程序存储器选择信号。为低电平时，访问外部程序存储 器；为高电平时，访问内部程序存储器。
第9章(1) MCS 51 单片机存储器扩展PPT课件
1、 常用的EPROM芯片
EPROM的典型芯片是27系列产品，例如，2764（8KB）、27128 （16KB）、27256（32KB）、27512（64KB）。型号 “27”后面的数字表 示其位存储容量。如果换算成字节容量，只需将该数字除以8即可。
例 使用两片2764扩展16 KB的程序存储器，采用线选法选中芯片。扩展连接 图如图所示。以P2.7作为片选，当P2.7=0时，选中2764(1)；当P2.7=1时， 选中2764(2)。因两根线(A13、A14)未用，故两个芯片各有2*2=4个重叠的 地址空间。
左片：000000~11111，即0000H~1FFFH； 000000~11111，即2000H~3FFFH； 000000~11111，即4000H~5FFFH； 000000~11111，即6000H~7FFFH；
5、已知系统扩展容量，如何确定扩展存储器所需芯片数目
（1）若所选存储器芯片字长与单片机字长一致，则只需扩 展容量。所需芯片数目按下式确定：
芯片数目 存系储统器扩芯展片容容量量
（2）若所选存储器芯片字长与单片机字长不一致，则不仅 需扩展容量，还需字扩展。所需芯片数目按下式确定：
芯片数 存 目 系储 统器 扩芯 展片 容 存容 量 系 储量 统 器字 芯长 片字长
单片机系统扩展方法
系统扩展是指为加强单片机某方面功能，在最小应用 系统(CPU、存储器、I/O接口)基础上，增加一些外围功能部
件而进行的扩充。
一、MCS-51系列单片机的外部扩展结构
MCS-51系列单片机具有很强的外部扩展功能。其外部扩 展都是通过三总线进行的。
51单片机外部存储器扩展
式。
二、地址译码器法 经过地址译码器，使用较少旳地址信号编码产生较多旳译码信
号，从而实现对多块存储器及I/O器件旳选择。
第410章章 M51单CS片-5机1单外片部机存系储统器功扩能展的扩展
10.3 外部存储器扩展 外部存储器旳扩展涉及程序存储器和数据存储器，这两种扩展
第410章章 M51单CS片-5机1单外片部机存系储统器功扩能展的扩展
10.1.1 I/O口扩展概述
因为MCS-51旳外部数据存储器RAM和I/O口是统一编址旳， 所以，顾客能够把外部64KB旳数据存储器RAM空间旳一部分作为 扩展外围I/O旳地址空间。这么，单片机就能够像访问外部RAM 存储器那样访问外部接口芯片，对其进行读/写操作。
第410章章 M51单CS片-5机1单外片部机存系储统器功扩能展的扩展
第10章 51单片机外部存储器扩展
10.1 外部I/O旳扩展 10.2 存储器概述 10.3 外部存储器扩展
第410章章 M51单CS片-5机1单外片部机存系储统器功扩能展的扩展
第10章 51单片机外部存储器扩展 10.1 外部I/O旳扩展
InteL企业常用外围器件如表10-1所示。
器件型号 8255A
8155/8156 8243 8279 8251 8253
器件名称 可编程外围并行接口 可编程RAM/IO扩展接口
I/O扩展接口 可编程键盘/显示接口
可编程通信接口 可编程定时/计时器
第410章章 M51单CS片-5机1单外片部机存系储统器功扩能展的扩展
SCL
起始/停止时序 写周期时序
SDA
ACK
实验四51单片机数据存储四扩展实验
实验四51单片机数据存储四扩展实验一、实验目的1、学习片外存贮器扩展方法。
2、学习数据存贮器不同的读写方法。
二、实验内容使用一片62256RAM，作为片外扩展的数据存贮器，对其进行读写。
本实验采用的是在存储器8000H开始的区域中写入4096个（0FFFH）55H（0101，0101），然后读出进行比较。
若读写正确，单片机P1.0上接的一个发光二极管L1不断闪动，若读写不正确，单片机P1.0上接的一个发光二极管L1常亮。
一般采用这55H这个数据的读写操作可查出数据总线的短路、断路等，在实验调试用户电路时非常有效。
三、实验说明本实验采用的是55H（0101，0101）与AAH（1010，1010），一般采用这两个数据的读写操作就可查出数据总线的短路、断路等，在实验调试用户电路时非常有效。
编写程序对片外扩展的数据存贮器进行读写，若L1灯闪动说明RAM读写正常。
四、实验接线图图（12－1）五、 实验框图六、 实验步骤1、RAM_CS 插孔连到译码输出P2.7插孔，P1.0连接到L0。
2、调试运行程序test12中RAM.ASM 。
对62256进行读写。
开 始置测试数据1写外部RAM读外部RAM两数据相同？置测试数据2写外部RAM读外部RAM两数据相同否？ 改变LED 状态延 时 亮LED结 束NNYY图（12－2）若L1灯闪动，表示62256RAM读写正常。
七、实验结果编译运行找到硬件，如下图八、心得体会通过这次单片机设计 我不仅加深了对单片机理论的理解 将理论很好地应用到实际当中去 同时也使我认识到自身存在的不足之处 无论是理论上还是遇到问题的处理能力上都还有待提高 而且这也激发了我今后努力学习的兴趣。
发现问题、提出问题、分析问题、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。
不管做什么事,计划是很重要的。
没有一个完好的计划，做事情就会没有一个好的顺序，做事情会比较乱，很难成功。
而有一个好的计划，不管做什么事都会事半功倍，做事心中有数，明确重点和缓急，不会有疏漏。
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2. 锁存器8282
功能及内部结构与74LS373完全一样，只是其引脚的 排列与74LS373不同
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3．锁存器74LS573
输入的D端和输出的Q端也是依次排在芯片的两侧， 与8282一样，为绘制印刷电路板时的布线提供方便。
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8.4 程序存储器EPROM的扩展 采用只读存储器，非易失性。
Y1
P2.6 P2.7
G2A G2B
Y0
+5V G1
ALE AD0~AD7 PA
RD
PB
WE8155
CE
PC
P1.0
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IO/ M
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线选法和地址译码法 1. 线选法
直接用系 统的高位地址 线作RAM芯 片的片选信号。
例: 外扩8KB EPROM （2片2732）
4KB RAM （2片6116）
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8.3.3 外部地址锁存器
PSEN
P2.2--P2.0
P0
373
ALE
G
A0~A7
A8~A10
OE CS
2716
D7~D0
WE OE
6116(2)
D7~D0 CE
A0~A7ຫໍສະໝຸດ A8~A10WEOE
6116(1)
D7~D0 CE
WR RD
8031
P2.3
A
P2.4
B
Y2
P2.5
C
Y1
8.1 概述 片内的资源如不满足需要，需外扩存储器和I/O功能 部件。 系统扩展主要内容有： (1)外部存储器的扩展（外部RAM、ROM） (2) I/O接口部件的扩展。 本章介绍如何扩展外部存储器， I/O接口部件的扩展下一章介绍。
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8.1.1 最小应用系统
8051/完87整5版1课最件p小pt 应用系统
1.地址总线（Adress Bus,简写AB） 2.数据总线 (Data Bus，简写DB) 3.控制总线（Control Bus，简写CB）
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8.2.2 构造系统总线
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地址锁存器74LS373
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1. 以P0口作为低8位地址/数据总线。 2．以P2口的口线作高位地址线。 3.控制信号线。 *ALE —— 低8位地址锁存信号。 *PSEN*—— 扩展程序存储器读选通信号。 *EA* —— 内外程序存储器选择信号。 *RD*和WR* —— 扩展RAM和I/O口的读选通、
P2.6 P2.7
G2A G2B
Y0
+5V G1
ALE AD0~AD7 PA
RD
PB
WE8155
CE
PC
P1.0
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IO/ M
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8.3.3 外部地址锁存器 常用地址锁存器芯片: 74LS373、8282、74LS573 1. 锁存器74LS373（带有三态门的8D锁存器）
D7～D0: 8位数据输入线 Q7～Q0: 8位数据输出线。 G:数据输入锁存选通信号完整版课O件Epp*t: 数据输出允许信号 20
➢ 优点：电路简单，不需另外增加硬件电路，体积小， 成本低。
➢ 缺点：可寻址的器件数目受限，地址空间不连续。 ➢ 只适于外扩芯片不多，完整规版课模件p不pt 大的单片机系统 13
2. 译码法 ➢ 常用译码器芯片：
74LS138（3-8译码器） 74LS139（双2-4译码器） 74LS154（4-16译码器） ➢ 全译码：全部高位地址线都参加译码； ➢ 部分译码：仅部分高位地址线参加译码。
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例: 要扩8片8KB的RAM 6264，如何通过74LS138把64KB空 间分配给各个芯片？
采用全地址译码方式，单片机发地址码时，每次只能选 中一个存储单元。同类存储完器整版间课不件pp会t 产生地址重叠的问题。17
• 如果用74LS138把64K空间全部划分为每块 4KB，如何划分？
（1）掩膜ROM 在制造过程中编程,只适合于大批量生产。
（2）可编程ROM（PROM） 用独立的编程器写入，只能写入一次。
（3）EPROM 电信号编程，紫外线擦除的只读存储器芯片。
(1)74LS138（3～8译码器） 当译码器的输入为某一个固定编码时，其输出只有某 一个固定的引脚输出为低电平，其余的为高电平。
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输
G1 G2A* G2B*
74LS138译码器真值表
入
CBA
输出
Y7* Y6* Y5* Y4* Y3* Y2* Y1* Y0*
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( 2) 74LS139（双2-4译码器） 真值表如表8-2（P168）所示。
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2732:4KB ROM，12根地址线A0～A11，1根片选线 6116:2KB RAM，11根地址线A0～A10，1根片选线 片选端低电平有效
地址范围： 2732（1）的地址范围：7000H～7FFFH; 2732（2）的地址范围: B000H～BFFFH; 6116（1）的地址范围：E800H～EFFFH; 6116（2）的地址范围：D800H～DFFFH。 线选法特点
写选通信号。
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8.2.3 单片机系统的串行扩展技术 ➢ 优点：串行接口器件体积小，与单片机接口时需要的I/O
口线少, 可靠性提高。
➢ 缺点:串行接口器件速度较慢 在多数应用场合，还是并行扩展占主导地位。 8.3 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器
8.3.1 存储器扩展的读写控制 RAM芯片：读写控制引脚OE*和WE* ，与RD*和WR*相连。 EPROM芯片：只有读出引脚，OE* ，与PSEN*相连。
2
返回
8031最小应用系统
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3 返回
8.1.2 系统扩展的三总线结构
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4
8.1.2 系统扩展的三总线结构
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5
MCS-51单片机外部存储器结构:哈佛结构 。 MCS-96单片机存储器结构:普林斯顿结构。 MCS-51 RAM和ROM的最大扩展空间各为64KB。 系统扩展首先要构造系统总线。 8.2 系统总线及总线构造 8.2.1 系统总线 按功能把系统总线分为三组：
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8.3.2 存储器地址空间分配
PSEN
P2.2--P2.0
P0
373
ALE
G
A0~A7
A8~A10
OE CS
2716
D7~D0
WE OE
6116(2)
D7~D0 CE
A0~A7
A8~A10
WE
OE
6116(1)
D7~D0 CE
WR RD
8031
P2.3
A
P2.4
B
Y2
P2.5
C