第十四讲 80C51单片机并行存储器扩展 091001

单片机与程序存储器的硬件连接方法
图
程序存储器与单片机的连接
程序存储器扩展时的总线功能和操作时序
80C51访问片外程序存储器时，使用如下的信号：
EA · ：为片外程序存储器读选择信号。 · P0口：分时输出程序存储器的低8位地址和8位数据。 · ALE：输出，在ALE的下降沿时，P0口上出现稳定的程 序存储器的低8位地址，用ALE信号锁存这低8位地址。
数据存储器系统的外扩地址空间： 供片外数据存储器扩展与I/O口扩展使用。
图6.3 80C51单片机系统地址空间结构图
图6.3 80C51单片机系统地址空间结构图
存储器分类

只读存储器 ROM 掩膜只读存储器 可编程只读存储器（PROM）OTP 可擦除可编程只读存储器（EPROM）紫外线擦除 如：2716 27256 电可擦除可编程只读存储器（E2PROM）电信号擦除 如：2816 2864A 闪速存储器（Flash ROM）
(3)控制总线（CB） 系统扩展用控制线有ALE、/PSEN EA WR RD ALE ：输出，低八位地址锁存信号 /PSEN ：输出，片外程序存储器（EPROM）的读信号。 EA ：输入，用于选择片内或片外程序存储器。 当 EA ＝0时，只访问外部程序存储器。当 EA ＝1 时，先访问内部程序存储器，内部程序存储器全部访问完 之后，再访问外部程序存储器。
RD 、 ：输出，片外数据存储器（RAM）的读、写 WR 控制。当执行片外数据存储器操作指令MOVX时，自动生 成 RD 、WR 控制信号。
80C51单片机并行扩展总线
80C51
图6.2 80C51单片机并行扩展总线结构图
80C51单片机的系统并行扩展能力
可扩展的数据存储器与程序存储器分别为64 KB。 程序存储器系统的外扩地址空间： 供程序存储器扩展使用。
80C51外存储器并行扩展 本讲教学内容： 单片机片外并行扩展系统
单片机片外存储器并行扩展
凡事豫则立，不豫则废。(中庸)
单片机并行片外扩展系统
单片机芯片本身的硬件资源有限，往往不能 满足应用系统的需求，故必须在片外连接相应的 外围芯片的方法来解决。 就扩展内容而言：80C51 主要有两类外扩展内容 存储器扩展：程序存储器（ROM）的扩展、数据 存储器（RAM）的扩展。（第6章） I/O口扩展：键盘显示接口的扩展，A/D 或D/A的 扩展等。 （第7章、第10章）
存储器的综合扩展
某些控制系统，由于实时控制的需要，系统既需要扩 展程序存储器，又需要同时扩展数据存储器。 此时，如果读取RAM 2764程序存储器中的内容，必 须采用MOVC A，@A+PC或MOVC A，@A+DPTR指令读取数据。 如果读取RAM 6264数据存储器中的内容，必须采用 MOVX A，@Ri或MOVX A，@A+DPTR指令读取数据。 图10中74HC 139为双2—4译码器，当P2.7、P2.6、 P2.5的组合为000时选中Y0；组合为001时选中Y1；组合为 010时选中Y2。则图10中4个芯片IC0～IC3(由左至右)的地 址分别为0000H～1FFFH，2000H～3FFFH，0000H～1FFFH， 4000H～5FFFH。
A11
A10
A9
A8
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
由此可知，这个扩展电路的两片2764存储器的地址分别为： (1) 1#芯片的地址译码的范围是0000H～1FFFH。 (2) 2#芯片的地址译码的范围是2000H～3FFFH。 优点：程序存储器地址连续。
VPP
数据存储器的扩展
MCS－51系列单片机内有128字节的RAM数据存储器
，它们可以作为工作寄存器、堆栈、软件标志和数 据缓冲器使用，MCS－51单片机对内部RAM数据存储 器具有丰富的操作指令。 目前，单片机系统常用的RAM电路有6116(2KB)、 6264(8KB)、62128(16KB)。
现以6116(2KB)为例：
下图所示为常用数据存储器的引脚图，引脚功能如下：
图4 MCS－51程序存储器操作时序图
采用线选法的多片程序存储器的扩展 下图为采用线选法存储器扩展电路。线选法指用一根独 立的线作为片选信号端。当P2.7(A15)、P2.6(A14)、 P2.5(A13)分别为低电平时，选中各自对应芯片。
图8.6
线选法存储器扩展
该扩展电路的各存储器地址分别为：
就扩展方法而言： 80C51 主要有两种扩展方法 并行扩展法 ： （第6章） 串行扩展法 ： （第8章、第9章）
单片机并行扩展总线 以单片机芯片为核心进行的，单片机是通过 芯片的引脚进行系统扩展的。
图6.1 单片机并行扩展系统结构图 P119
通过总线， 何谓总线？ 并行扩展总线的组成： 地址总线（AB）：16位， 传送地址信号，用于寻 址，单向的（从单片机往外传送）
WR
——片外数据存储器写信号； ——片外数据存储器读信号。
RD
单片机与数据存储器的硬件连接方法
图
扩展2KB数据存储器6116芯片
数据存储器扩展的调试方法 当系统的数据存储器硬件扩展电路设计完成后，往 往需要验证是否正确。常用的验证方法为将某些数据写入 存储单元，然后读出并与写入的数据进行比较。如果一致 ，则表明系统的数据存储器硬件扩展正确。具体的验证程 序如下： MOV MOV MOVX MOVX XRL JNZ „ EROOR： „ DPTR，#ADRI A，#DATA @DPTR ，A A，@DPTR A，#DATA EROOR ;ADRI为某单元地址 ;DATA为验证数据 ;写验证数据数据 ;读验证数据 ;验证数据比较 ;正确 ;错误
VPP
图10
综合存储器扩展连接图(1)
作业

P113 （一）、（二）
凡事豫则立，不豫则废。(中庸)
· P2口：在整个取指周期中，输出稳定的程序存储器的高8 位地址。
·PSEN 线：输出，低电平有效。信号作为片外程序存储 器的“读”选通信号。
VPP

操作时序 图4为MCS－51程序存储器操作时序图。在S1状态周期的P1状态开始 ，控制信号ALE上升为高电平后，P0口输出低8位地址，P2口输出高 8位地址。
引脚功能： 图4.8 常用数据存储器的引脚图 Ai～A0——地址线，i=10(6116)，i=12(6264)； I/O7～I/O0——8位数据线；
CE
——片选信号，低电平有效；
OE
WE
——数据输出允许信号，当有效时，输出缓冲器打开，被寻 址单元的内容才能被读出；
——写信号，低电平有效。
单片机访问数据存储器扩展的常用控制信号如下： ALE——地址锁存信号，用以实现对低8位地址的锁存；

读写存储器（RAM） 静态SRAM 动态DRAM
存储器并行扩展举例
1. 程序存储器并行扩展 现以2764为例： EPROM2764是一种典型的紫外线可擦除ROM。容量为 8KB×8位。EPROM2764的引脚如图所示。
EPROM2764的引脚功能说明如下：
A12～A0——13位地址线，地址线的引脚数目由芯片的存储容量来定 Q7～Q0——8位数据引脚；
数据总线（DB）：8位，传送数据、状态、指令、 命令，双向的（读/写）
控制总线（CB）：传送控制信号
80C51单片机并行扩展总线
（1）地址总线（AB） P0口提供低8位地址A0～A7，P2口提供高8位 地址A8～A15。地址总线宽度为16位，故可寻址范 围为64 KB。 （2）数据总线（DB） 由P0口提供，用D0～D7表示。 P0口是地址总线低8位和8位数据总线分时复 用口，故P0口输出的低8位地址A0～A7必须用锁存 器锁存。 锁存器的锁存控制信号为单片微机ALE引脚输 出的控制信号。在ALE的下降沿将P0口输出的地址 A0～A7锁存。
图
译码法存储器扩展
表1 地址线与各片2764芯片的对应的关系
P2.7
P2.6
P2.5
P2.4
P2.3
P2.2
P2.1
P2.0
P0.7
P0.6
P0.5
P0.4
P0.3
P0.2
P0.1
P0.0
1#2764
0
0
0
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
2#2764
0
0
1
X
X
X
X百度文库
X
X
X
X
X
X
X
X
X
A15
A14
A13
A12
CE
——片选信号，低电平有效；
OE
——输出允许信号，当有效时，输出缓冲器打开，被寻址单元 的内容才能被读出；
——编程允许信号，低电平有效； 该端加上编程电压(+25V或+12V)； 正常使用时，该端加+5V电源。
P
VPP ——编程电源。当芯片编程时，
程序存储器并行扩展指导思想： 将相应的地址线、数据线和控制线 相互连接。
(1) 1#：C000H～DFFFH。(2) 2#：A000H～BFFFH。 (3) 3#：6000H～7FFFH。
优点：译码电路相对简单。 缺点：是存储器的地址不连续。需在编程中用跳转指 令实现跨区运行程序。
采用地址译码器的多片程序存储器的扩展
下图所示为译码法存储器扩展电路。扩展电路采用74LS138译码器 实现地址译码。