第7章 MCS-51单片机 扩展存储器设计
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
写选通信号。
7.2 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器 7.2.1 读写控制
RAM芯片/I/O接口芯片
RD MCS-51
WR
OE
WE
EPROM芯片
PSEN MCS-51
OE
7.2.2
★地址空间分配
概念：
选中某一单元必： “片选”＋ “单元选择”
高位 地址作片选信号
常用的地址分配的方法有2种：线选法和译码法。
(1)74LS138（3～8译码器）
G1 G2 A G2 B 100时，译码器才工
作，见真值表 输入：C B A 输出： Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 工作时，只有一个输出为0，其它 皆1
74LS138译码器真值表
G1 G2 A
输 G2 B
入 C B A
输 出 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0
程序存储器所占的地址空间?
A15A14A13~A0 0 0 0000H~3FFFH
例2. 如何外扩1片EPROM 27256？
例3. MCS-51扩展4片27128？
解:128=64K×8 64K=214 剩2根，4片 2－4译码
7.5
静态RAM（SRAM）的扩展
7.5.1 常用的SRAM芯片
若64KB全是用16块4K芯片组成，则同问题1，需2个74LS138
注意：译码方案不唯一
7.3.3 外部地址锁存器 常用的有: 74LS373、8282、74LS573等。
功能和内部结构完全一样，只是引脚排列不同
D7 … D0
Q7
… Q0
G:锁存信号,高电平有效。当G为高电平时，外部 D7～D0选通到内部锁存器，负跳变 时，数 ALE 据锁存到锁存器中。 OE*: 输出允许，低电平有效，三态门打开，锁存 器中数据输出到Q7～Q0,当信号为高电平时 ， Q7～Q0为高阻态
74LS373功能表
OE* 0 0 0 1
G 1 1 0 0
D 1 0 × ×
Q 1 0 不变 高阻态
74LS373与MCS-51 P0的连接
这章之后讲ROM RAM的扩展，
以讲例子为主，硬件看懂，会算地址＋软件编程
7.4
EPROM的扩展 复习：自己看。采用只读存储器，非易失性。 （1）掩膜ROM 在制造过程中编程。成本较高，因此只适合于大批量 生产。 （2）可编程ROM（PROM） 用独立的编程器写入。但PROM只能写入一次，且不能 再修改。 （3）EPROM 电信号编程，紫外线擦除的只读存储器芯片。
R4R3 R0个 R2R1
WR1:
WAIT:
MOV DPL, R3 MOV DPH, R4 MOVX A, @DPTR ；取 INC DPTR MOV R3, DPL MOV R4, DPH MOV DPL, R1 MOV DPH, R2 MOVX @DPTR, A ；放 JNB P1.0, WAIT INC DPTR MOV R1, DPL MOV R2, DPH DJNZ R0, WR1 RET
只有1个DPTR指针，2处要用？
MOV DPTR ,#7000H MOV R0,#0
LOP: MOV A,R0 PUSH DPL PUSH DPH ;或先放R3R4中 MOV DPTR, #TAB MOVC A,@A+DPTR POP DPH POP DPL MOVX @DPTR, A INC DPTR INC R0 CJNE R0, #32, LOP HERE: SJMP HERE TAB: DB ……
( 2) 74LS139（双2-4译码器）
G 0时，BA Y3 Y2 Y1Y0
(3)例子： 要扩展8片8KB的RAM 6264(8K×8)，如 何通过译码器把64KB空间分配给各个芯片？
解：6264：8K=213 3根地址线留下 8片
3－8译码
分析地址？
全译码方式，地址无重叠，64KB空间：0000H～FFFFH 地址连续
8.8 ATMEL89C51/89C55单片机的片内闪烁存储 器 (了解)
AT89C51/89C52/89C55是低功耗、高性能的片内 含有4KB/8KB/20KB闪烁可编程/擦除只读存储 器芯片上的FEPROM允许在线编程或采用通用 的编程器对其重复编程。
地址线 数据线
PGM*：编程脉冲 Vpp：编程电压 （+12V或+25V） Vcc：+5V。 GND：地。
CE ：片选输入端 OE 输出允许控制端
一般不用
7.4.2 例子
例1. 如何外扩1片EPROM 27128？
需解决2个问题： 如何扩展？ 空间地址？
解:128=64K×8 64K=214 A0~A13
第7章 MCS-51单片机扩展存储 器的设计
7.1 概述
1、MCS-51的系统扩展结构图
外部存储器的扩展（第7章） 系统扩展 I/O接口部件的扩展（第8章） 通过系统总线扩展
AB
系统总线
DB CB
任务
2 、 构造系统总线
图 MCS-51 扩展的三总线
理解： P0口是A7~A0和D7~D0的复用线，用地址锁存器实 现复用，地址锁存器一般采用74LS373 P0口送出的低8位有效地址信号是在ALE（地址锁存 允许）信号变高的同时出现，在ALE 由高变 低时，将A0～A7锁存到74LS373中。
1. 线选法
直接利用系统的高位地址线作为存储器芯片（或I/O接口芯 片）的片选信号。
优点： 缺点：
例： 某一系统，需要外扩8KB的EPROM（2片2732）， 4KB的RAM（2片6116），这些芯片与MCS-51单片机地址 分配有关的地址线连线，电路如下图。
解：高位地址线P2.4～P2.7直接和各芯片片选信号CE*相连 分析地址：
（4）E2PROM（ EEPROM） 电信号编程，电信号擦除的ROM芯片。读写操作与RAM 几乎没有什么差别，只是写入的速度慢一些。但断 电后能够保存信息。 （5）Flash ROM 又称闪烁存储器，简称闪存。大有取代E2PROM的趋势。 7.4.1 常用EPROM芯片介绍 典型芯片是27系列产品，例如， 2764（8KB×8）、 27128（16KB×8）、27256（32KB×8）、27512 （64KB×8）。 “27”后面的数字表示其位存储容 量。
LOOP： MOVX @DPTR，A INC DPTR DJNZ R2，LOOP SJMP $
7.6 EPROM和RAM的综合扩展 例1 要扩展2片RAM(8KB×8）和2片EPROM （8KB×8）。RAM选6264，EPROM选2764。扩
展接口电路？(线选法和译码法)
分析：6264, 8K＝213 2764, 8K＝213 皆13根，剩3根，分别2片 因为RAM 和ROM是不同控制信号的，故可以用线选法， 多1根高位线片P2.5没有用 也可以用译码法，3－8译码（全译码）或者2－4译码 （部分译码）都可以
P2.7 P2.6 P2.5
地址范围 全0～全1 全0～全1 全0～全1
全0～全1
0000H~1FFFH源自文库
2000H~3FFFH
A15 A14 A13 A12~A0
IC1 IC2 IC3
IC4
0 0 0
0
0 0 1
1
0 1 0
1
4000H~5FFFH
6000H~7FFFH
译码法：地址连续，充分地址空间。
– MOVX @DPTR,A – MOVX @Ri, A
• 8031对2817A的读操作指令
– MOVX A, @DPTR – MOVX A, @Ri
以RAM对待
软件设计：8031对2817A进行写操作的子程序 WR1。被写入数据取自源数据区。 WR1的入口参数为： R0=写入的字节数 R1=2817A的低8位地址 R2=2817A的高8位地址 R3=源数据区的低8位地址 R4=源数据区的高8位地址
线选法图
P2.7 P2.6
注意各片选信号和控制信号（理解） 各芯片地址空间分配 ？
（P2.7=1,P2.6=0,P2.5随意，若取1） IC1、IC3地址范围：A000H～BFFFH共8KB IC2、IC4地址范围：6000H～7FFFH。 线选法地址不连续，地址空间利用不充分。
译码法，采用2－4译码器
2. 译码法
MCS-51的高位地址通过译码器的译码输出作为扩展芯片的 片选信号 最常用的译码器芯片：
3-8译码器：74LS138 双2-4译码器：74LS139 4-16译码器：74LS154
全译码：全部高位地址线都参加译码； 部分译码： 部分高位地址线参加译码， 存在部分地址空间相重叠的情况。
译码
地址不连续
例2：需要MCS-51的存储器空间有64KB，采用62128, 需要几片，如何扩展?
解：128, 16k，需要4片，16K=214 剩2根，，2－4译码，全译码法
分析地址？
P2.7 P2.6
地址范围
A15 A14
IC1 IC2 IC3 0 0 1 0 1 0
A13~A0
全0～全1 全0～全1 全0～全1
7.8 E2PROM的扩展 E2PROM：电可擦除可编程只读存储器（不挥发性 读写存储器） 即可作数据存储器用（但掉电后数据不丢失）， 又可作程序存储器用。 常用E2PROM： 2816/2816A、2817/2817A(2KB)、 2864(8KB) 例1.8031外扩2817A
• 8031对2817A的写操作指令
7.7、 外扩存储器软件设计
ROM：MOVC A, @A+DPTR
MOVC A, @A+PC
MOVX A,@DPTR 读RAM：
MOVX A, @Ri MOVX @DPTR,A 写RAM： MOVX @Ri, A 例3 编写程序：将程序存储器中以TAB为首址的32个单元的 内容依次传送到外部RAM以7000H为首地址的区域去。 ROM MCS-51 RAM
①地址总线的构造 P0+P2=A0~A15
(A8~A15) 不固定，需要用几根就 从P2口引出几条口线
②控制总线的构造。 a. ALE－－ 低8位地址的锁存控制信号。 b. PSEN －－ 扩展程序存储器的读选通信号 c. EA －－ 内外ROM的选择。 d. RD和WR －－ 扩展数据存储器和I/O口的读选通、
0000H~3FFFH 4000H~7FFFH 8000H~BFFFH
IC4
1
1
全0～全1
C000H~FFFFH 地址连续
例3：如何扩展1片62256?
例4 （软件）编写程序将片外数据存储器中7000H～
70FFH单元全部清零。
方法： 用DPTR作指针，控制循环：用计数器
MOV DPTR，#7000H MOV R2，#00H CLR A
引出问题2：
如何用74LS138把64K空间划分为每块2KB？
解：64KB=2KB×8块×4部分
4K=211 11根＋译码3根，P2.7,P2.6未参加译码 P2.7—G1,P2.6—G2A*,改变P2.7,P2.6和G1,G2A*的连 接逻辑，即可改变选中的4个16KB空间的哪一个了。
小结： 若64KB全是用32块2K芯片组成，则同问题2，需4个74LS138
A15A14A13A12A11～A0
2732(1): 2732(2): 6116(1): 6116(2): 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 7000H～7FFFH B000H～BFFFH E800H～EFFFH D800H～DFFFH
地 址 不 连 续
线选法 优点： 电路简单，不需要地址译码器硬件，体积小，成本低。 缺点： 可寻址的器件数目有限，地址不连续。
典型型号有:6116、6264、62128、62256。
地址线 数据线
CE 片选输入端 OE WE
输出允许 写允许
7.5.3 例子
例1：如何扩展3片6264?
线选法 8K=213 剩3根，3片 可线选法 也可译码法
IC1 IC2 IC3
A15A14A13 A12~A0 地址范围 1 1 0 全0～全1 C000H~DFFFH 1 0 1 全0～全1 A000H~BFFFH 0 1 1 全0～全1 6000H~7FFFH
引出问题1：
如何用74LS138把64K空间划分为每块4KB？
解：64KB=4KB×8块×2部分
4K=212 12根＋译码3根，P2.7未参加译码 P2.7=0/1决定选择64KB的前32KB或后32KB
G1 74LS138
后32KB 8块4KB
前32KB 8块4KB
分析地址？
对本例：改变P2.7和G1的连接逻辑，即可改变前后32KB空间。
7.2 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器 7.2.1 读写控制
RAM芯片/I/O接口芯片
RD MCS-51
WR
OE
WE
EPROM芯片
PSEN MCS-51
OE
7.2.2
★地址空间分配
概念：
选中某一单元必： “片选”＋ “单元选择”
高位 地址作片选信号
常用的地址分配的方法有2种：线选法和译码法。
(1)74LS138（3～8译码器）
G1 G2 A G2 B 100时，译码器才工
作，见真值表 输入：C B A 输出： Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 工作时，只有一个输出为0，其它 皆1
74LS138译码器真值表
G1 G2 A
输 G2 B
入 C B A
输 出 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0
程序存储器所占的地址空间?
A15A14A13~A0 0 0 0000H~3FFFH
例2. 如何外扩1片EPROM 27256？
例3. MCS-51扩展4片27128？
解:128=64K×8 64K=214 剩2根，4片 2－4译码
7.5
静态RAM（SRAM）的扩展
7.5.1 常用的SRAM芯片
若64KB全是用16块4K芯片组成，则同问题1，需2个74LS138
注意：译码方案不唯一
7.3.3 外部地址锁存器 常用的有: 74LS373、8282、74LS573等。
功能和内部结构完全一样，只是引脚排列不同
D7 … D0
Q7
… Q0
G:锁存信号,高电平有效。当G为高电平时，外部 D7～D0选通到内部锁存器，负跳变 时，数 ALE 据锁存到锁存器中。 OE*: 输出允许，低电平有效，三态门打开，锁存 器中数据输出到Q7～Q0,当信号为高电平时 ， Q7～Q0为高阻态
74LS373功能表
OE* 0 0 0 1
G 1 1 0 0
D 1 0 × ×
Q 1 0 不变 高阻态
74LS373与MCS-51 P0的连接
这章之后讲ROM RAM的扩展，
以讲例子为主，硬件看懂，会算地址＋软件编程
7.4
EPROM的扩展 复习：自己看。采用只读存储器，非易失性。 （1）掩膜ROM 在制造过程中编程。成本较高，因此只适合于大批量 生产。 （2）可编程ROM（PROM） 用独立的编程器写入。但PROM只能写入一次，且不能 再修改。 （3）EPROM 电信号编程，紫外线擦除的只读存储器芯片。
R4R3 R0个 R2R1
WR1:
WAIT:
MOV DPL, R3 MOV DPH, R4 MOVX A, @DPTR ；取 INC DPTR MOV R3, DPL MOV R4, DPH MOV DPL, R1 MOV DPH, R2 MOVX @DPTR, A ；放 JNB P1.0, WAIT INC DPTR MOV R1, DPL MOV R2, DPH DJNZ R0, WR1 RET
只有1个DPTR指针，2处要用？
MOV DPTR ,#7000H MOV R0,#0
LOP: MOV A,R0 PUSH DPL PUSH DPH ;或先放R3R4中 MOV DPTR, #TAB MOVC A,@A+DPTR POP DPH POP DPL MOVX @DPTR, A INC DPTR INC R0 CJNE R0, #32, LOP HERE: SJMP HERE TAB: DB ……
( 2) 74LS139（双2-4译码器）
G 0时，BA Y3 Y2 Y1Y0
(3)例子： 要扩展8片8KB的RAM 6264(8K×8)，如 何通过译码器把64KB空间分配给各个芯片？
解：6264：8K=213 3根地址线留下 8片
3－8译码
分析地址？
全译码方式，地址无重叠，64KB空间：0000H～FFFFH 地址连续
8.8 ATMEL89C51/89C55单片机的片内闪烁存储 器 (了解)
AT89C51/89C52/89C55是低功耗、高性能的片内 含有4KB/8KB/20KB闪烁可编程/擦除只读存储 器芯片上的FEPROM允许在线编程或采用通用 的编程器对其重复编程。
地址线 数据线
PGM*：编程脉冲 Vpp：编程电压 （+12V或+25V） Vcc：+5V。 GND：地。
CE ：片选输入端 OE 输出允许控制端
一般不用
7.4.2 例子
例1. 如何外扩1片EPROM 27128？
需解决2个问题： 如何扩展？ 空间地址？
解:128=64K×8 64K=214 A0~A13
第7章 MCS-51单片机扩展存储 器的设计
7.1 概述
1、MCS-51的系统扩展结构图
外部存储器的扩展（第7章） 系统扩展 I/O接口部件的扩展（第8章） 通过系统总线扩展
AB
系统总线
DB CB
任务
2 、 构造系统总线
图 MCS-51 扩展的三总线
理解： P0口是A7~A0和D7~D0的复用线，用地址锁存器实 现复用，地址锁存器一般采用74LS373 P0口送出的低8位有效地址信号是在ALE（地址锁存 允许）信号变高的同时出现，在ALE 由高变 低时，将A0～A7锁存到74LS373中。
1. 线选法
直接利用系统的高位地址线作为存储器芯片（或I/O接口芯 片）的片选信号。
优点： 缺点：
例： 某一系统，需要外扩8KB的EPROM（2片2732）， 4KB的RAM（2片6116），这些芯片与MCS-51单片机地址 分配有关的地址线连线，电路如下图。
解：高位地址线P2.4～P2.7直接和各芯片片选信号CE*相连 分析地址：
（4）E2PROM（ EEPROM） 电信号编程，电信号擦除的ROM芯片。读写操作与RAM 几乎没有什么差别，只是写入的速度慢一些。但断 电后能够保存信息。 （5）Flash ROM 又称闪烁存储器，简称闪存。大有取代E2PROM的趋势。 7.4.1 常用EPROM芯片介绍 典型芯片是27系列产品，例如， 2764（8KB×8）、 27128（16KB×8）、27256（32KB×8）、27512 （64KB×8）。 “27”后面的数字表示其位存储容 量。
LOOP： MOVX @DPTR，A INC DPTR DJNZ R2，LOOP SJMP $
7.6 EPROM和RAM的综合扩展 例1 要扩展2片RAM(8KB×8）和2片EPROM （8KB×8）。RAM选6264，EPROM选2764。扩
展接口电路？(线选法和译码法)
分析：6264, 8K＝213 2764, 8K＝213 皆13根，剩3根，分别2片 因为RAM 和ROM是不同控制信号的，故可以用线选法， 多1根高位线片P2.5没有用 也可以用译码法，3－8译码（全译码）或者2－4译码 （部分译码）都可以
P2.7 P2.6 P2.5
地址范围 全0～全1 全0～全1 全0～全1
全0～全1
0000H~1FFFH源自文库
2000H~3FFFH
A15 A14 A13 A12~A0
IC1 IC2 IC3
IC4
0 0 0
0
0 0 1
1
0 1 0
1
4000H~5FFFH
6000H~7FFFH
译码法：地址连续，充分地址空间。
– MOVX @DPTR,A – MOVX @Ri, A
• 8031对2817A的读操作指令
– MOVX A, @DPTR – MOVX A, @Ri
以RAM对待
软件设计：8031对2817A进行写操作的子程序 WR1。被写入数据取自源数据区。 WR1的入口参数为： R0=写入的字节数 R1=2817A的低8位地址 R2=2817A的高8位地址 R3=源数据区的低8位地址 R4=源数据区的高8位地址
线选法图
P2.7 P2.6
注意各片选信号和控制信号（理解） 各芯片地址空间分配 ？
（P2.7=1,P2.6=0,P2.5随意，若取1） IC1、IC3地址范围：A000H～BFFFH共8KB IC2、IC4地址范围：6000H～7FFFH。 线选法地址不连续，地址空间利用不充分。
译码法，采用2－4译码器
2. 译码法
MCS-51的高位地址通过译码器的译码输出作为扩展芯片的 片选信号 最常用的译码器芯片：
3-8译码器：74LS138 双2-4译码器：74LS139 4-16译码器：74LS154
全译码：全部高位地址线都参加译码； 部分译码： 部分高位地址线参加译码， 存在部分地址空间相重叠的情况。
译码
地址不连续
例2：需要MCS-51的存储器空间有64KB，采用62128, 需要几片，如何扩展?
解：128, 16k，需要4片，16K=214 剩2根，，2－4译码，全译码法
分析地址？
P2.7 P2.6
地址范围
A15 A14
IC1 IC2 IC3 0 0 1 0 1 0
A13~A0
全0～全1 全0～全1 全0～全1
7.8 E2PROM的扩展 E2PROM：电可擦除可编程只读存储器（不挥发性 读写存储器） 即可作数据存储器用（但掉电后数据不丢失）， 又可作程序存储器用。 常用E2PROM： 2816/2816A、2817/2817A(2KB)、 2864(8KB) 例1.8031外扩2817A
• 8031对2817A的写操作指令
7.7、 外扩存储器软件设计
ROM：MOVC A, @A+DPTR
MOVC A, @A+PC
MOVX A,@DPTR 读RAM：
MOVX A, @Ri MOVX @DPTR,A 写RAM： MOVX @Ri, A 例3 编写程序：将程序存储器中以TAB为首址的32个单元的 内容依次传送到外部RAM以7000H为首地址的区域去。 ROM MCS-51 RAM
①地址总线的构造 P0+P2=A0~A15
(A8~A15) 不固定，需要用几根就 从P2口引出几条口线
②控制总线的构造。 a. ALE－－ 低8位地址的锁存控制信号。 b. PSEN －－ 扩展程序存储器的读选通信号 c. EA －－ 内外ROM的选择。 d. RD和WR －－ 扩展数据存储器和I/O口的读选通、
0000H~3FFFH 4000H~7FFFH 8000H~BFFFH
IC4
1
1
全0～全1
C000H~FFFFH 地址连续
例3：如何扩展1片62256?
例4 （软件）编写程序将片外数据存储器中7000H～
70FFH单元全部清零。
方法： 用DPTR作指针，控制循环：用计数器
MOV DPTR，#7000H MOV R2，#00H CLR A
引出问题2：
如何用74LS138把64K空间划分为每块2KB？
解：64KB=2KB×8块×4部分
4K=211 11根＋译码3根，P2.7,P2.6未参加译码 P2.7—G1,P2.6—G2A*,改变P2.7,P2.6和G1,G2A*的连 接逻辑，即可改变选中的4个16KB空间的哪一个了。
小结： 若64KB全是用32块2K芯片组成，则同问题2，需4个74LS138
A15A14A13A12A11～A0
2732(1): 2732(2): 6116(1): 6116(2): 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 7000H～7FFFH B000H～BFFFH E800H～EFFFH D800H～DFFFH
地 址 不 连 续
线选法 优点： 电路简单，不需要地址译码器硬件，体积小，成本低。 缺点： 可寻址的器件数目有限，地址不连续。
典型型号有:6116、6264、62128、62256。
地址线 数据线
CE 片选输入端 OE WE
输出允许 写允许
7.5.3 例子
例1：如何扩展3片6264?
线选法 8K=213 剩3根，3片 可线选法 也可译码法
IC1 IC2 IC3
A15A14A13 A12~A0 地址范围 1 1 0 全0～全1 C000H~DFFFH 1 0 1 全0～全1 A000H~BFFFH 0 1 1 全0～全1 6000H~7FFFH
引出问题1：
如何用74LS138把64K空间划分为每块4KB？
解：64KB=4KB×8块×2部分
4K=212 12根＋译码3根，P2.7未参加译码 P2.7=0/1决定选择64KB的前32KB或后32KB
G1 74LS138
后32KB 8块4KB
前32KB 8块4KB
分析地址？
对本例：改变P2.7和G1的连接逻辑，即可改变前后32KB空间。