单片机扩展存储器的设计
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。
MCS-51单片机大容量数据存储器扩展板设计
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ： ＭＣＳ一５１ ， ｄａ ｔ ａ ｍｅｍＯｒ Ｖ， Ｆ ２ ９Ｃ５１ ００ ４， ｅｘ ｐａ ｎｓ ｉ ｏｎ ｂｏ ａｒ ｄ
Ｆ ２ ９ Ｃ５ １ ０ ０ ４作 为 扩展 存 储 体 。将 数 据 线 和 地 址 线 合 并使 用 ， 对 Ｆ ２ ９ Ｃ ５ １ ０ ０ ４进 行 分 页访 问 ， 解 决 了单 片 机 存储 单 元 及 端 口
不 足 的 问题 ， 释放 了 Ｉ ／ ０ 口。 文 中 以扩 展 ８ ＭＢ的 数 据 存储 器 为例 ， 给 出 了单 片机 扩展 板 的硬 件 电路 和软 件 程 序 。 关键词 ： Ｍ Ｃ Ｓ 一 ５ １ ， 数据存储器 ， Ｆ ２ ９ Ｃ ５ １ ０ ０ ４ ， 扩 展 板
Байду номын сангаас
ＭＣ Ｓ 一 ５ １单 片 机 对 数 据存 储 器 的 扩 展通 常采 用 数 据 总线 和 地址 总线 ， 即Ｐ ０口和 Ｐ ２ 口来 完 成 ， 最大寻址空间可达 ６ ４ Ｋ Ｂ。 随 着单片机应用领域的推广和不断扩大 ， 特 别 是 在 ＧＰ Ｓ数 据 采集
输 出 并 存 放 在 锁 存 器 中备 用 。 Ａ １ ８ 将 锁 存 器 直 接挂 在 数 据 总 线 上 ，并 为其 安 排 一 个 ｌ ／ Ｏ 口地 Ａ １ ６ Ａ １ ５
《 工 业 控 制 计算 机 》 ２ ０ １ ３年 第 ２ ６卷 第 １ 期
ＭＣ Ｓ 一 ５ １ 单片机大容量数据存储器扩展板设计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ ｏ ｆ Ｌ ａ ｒ ｇｅ — ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｙ Ｄａ ｔ ａ Ｍｅ ｍｏ ｒ ｙ Ｅ ｘ ｐ ａ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｂ ｏ ａ ｒ ｄ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＭＣＳ－ ５ １ ＭＣＵ
单片机存储器扩展
单片机存储器扩展在单片机的应用中，常常会遇到内部存储器容量不足的情况。
这时候，就需要对单片机的存储器进行扩展，以满足系统对存储容量的需求。
单片机的存储器可以分为程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存储单片机运行的程序代码，而数据存储器则用于存储程序运行过程中的数据。
当单片机内部的存储器无法满足应用需求时，就需要通过外部扩展来增加存储容量。
在进行存储器扩展之前，我们需要了解单片机的存储器寻址方式。
不同的单片机可能有不同的寻址方式，但通常都包括直接寻址、间接寻址和变址寻址等。
了解寻址方式对于正确进行存储器扩展至关重要。
对于程序存储器的扩展，常用的方法是使用外部只读存储器（ROM），如 EPROM（可擦除可编程只读存储器）、EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）等。
扩展时，需要将外部 ROM 与单片机的地址总线、数据总线和控制总线正确连接。
地址总线用于指定存储器的地址，数据总线用于传输数据，控制总线则用于控制存储器的读写操作。
以常见的 8051 单片机为例，它的地址总线为 16 位，可以寻址64KB 的存储空间。
如果要扩展 32KB 的程序存储器，我们可以选用一片容量为 32KB 的 EPROM 芯片，如 27256。
将 EPROM 的地址线 A0A14 与单片机的地址总线 A0 A14 相连，数据线 D0 D7 与单片机的数据总线 D0 D7 相连。
控制总线中的片选信号（CS）通常通过地址译码器来产生，以确保在特定的地址范围内选中该 EPROM 芯片。
在数据存储器的扩展方面，常用的是外部随机存取存储器（RAM），如静态 RAM（SRAM）和动态 RAM（DRAM）。
SRAM 速度较快，但价格相对较高；DRAM 价格较低，但需要不断刷新。
同样以 8051 单片机为例，如果要扩展 8KB 的数据存储器，可以选用一片 6264 SRAM 芯片。
连接方式与程序存储器扩展类似，地址线和数据线分别与单片机的对应总线相连。
单片机外部存储器的扩展
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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。
系统扩展容量 芯片数目= 存储器芯片容量
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：
芯片数目= 系统扩展容量 × 系统字长 存储器芯片容量 存储器芯片字长
扩展程序存储器常用EPROM芯片：
2716(2K×8位)、2732(4KB)、2764(8KB)、 27128(16KB)、27256(32KB)、27512(64KB)。
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。
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E A 接高 电平, ALE、P S E N 信号不 用， 系统就可以工作。
（1）完全译码。地址译码器使用了全部地址线，地址与存储 单元一一对应，也就是1个存储单元只占用1个唯一的地址。
（2）部分译码。地址译码器仅使用了部分地址线，地址与存 储单元不是一一对应，而是1个存储单元占用了几个地址。
二、扩展存储器所需芯片数目的确定
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确定：
单片机P0口的片外数据存储器扩展设计技巧
单片机P0口的片外数据存储器扩展设计技巧
随着单片机运算速度和处理能力的不断提高，其在各个领域得到更广泛的应用。
然而，随着其应用领域的不断扩大及集成化的不断提高，其内部资源已不能满足实际需求，往往需要对其内部资源进行扩展。
经典的扩展方法主要是通过地址总线、数据总线即P0、P2口，以及控制线ALE等来进行数据或程序存储器的扩展，最大寻址空间可达64KB，但这种方法占用端口较多，在有些情况下不能满足需求。
这里以MCS-8051系列单片机为例，介绍一种新的片外数据存储器扩展方法，仅用单片机的P0口、P1.6及P1.7共10个端口便可实现256KB数据存储器的扩展。
1 总体设计思路
MCS-8051单片机片内部存储空间为256 B，有P0、P1、P2、P3 4个I/O 端口。
实际应用中，其内部存储空间往往不能满足需求，常常会在片外进行扩展。
有别于经典的扩展方法，这里并没有用到P2口，仅用P0口和各个存储器的地址线、数据线连接，组成地址总线和数据总线。
同时将PO口的
P0.0、P0.1和P0.2这3个端口引到译码器件的输入端，译码后作为数据存储器件的片选择控制线，与单片机的其他控制端口一起形成控制总线。
从而通过数据总线、地址总线和控制总线这3个总线实现单片机片外256 KB数据存储器的扩展。
单片机的PO口具备地址总线、数据总线及控制线的功能。
由软件来分时传送地址信号、数据信号和片选择控制信号。
2 硬件接口电路设计
MCS-805l单片机与多片62256数据存储器的扩展电路主要由8片62256型。
单片机存储器的扩展(part 1 80C51)
在软件中，可用数据查询方式检测写操作中”页存 储周期“是否完成。“页存储”期间，如果对2864执行 读操作，那么读出的是最后写入的字节，若芯片的转储 工作未完成，则读出数据的最高位是原来写入字节最高 位的反码。据此，CPU可判断芯片的编程是否结束。如 果CPU读出的数据与写入的数据相同，表示芯片已完成 编程，CPU可继续向芯片加载下一页数据。
/OE：数据输出允许信号
6116共有四种工作方式：未选中、禁止、读出、写入（见教材 P127表5-4/表6.2）。
5.4.4数据存储器扩展举例 在 80C51 的扩展系统中，片外数据存储器一般由随 机存取存储器组成，最大可扩展64KB。数据存储器扩展 与程序存储器扩展在数据线、地址线的连接上是完全相 同的。所不同的只在于控制信号，程序存储器使用 /PSEN作为读选通信号，而数据存储器则使用/RD和/WR 分别作为读、写选通信号 1、单片数据存储器扩展 例：见图所示（或见教材P127图5.11/图6.9）。这里使用 了一片 6116 实现了 2KB RAM 扩展。在扩展连接中，以 /RD 信号接芯片的 /OE 端，以 /WR 信号接 /WE 端，进行 RAM芯片的读写控制。由于假定系统只有一片 6116，因 此没有使用片选信号，而把/CE端直接接地。这种情况下， 6116的地址范围是0000~07FFH。 与程序存储器相比较，数据存储器的扩展连接在数 据线、地址线的连接方法上是一致的，所不同的只是在 控制信号线上的差别。
51系列单片机教程(共15章) 第8章
在大多数应用的场合，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，记为OE*和WE* ，与MCS-51 的RD*和WR*相连。 EPROM芯片：只能读出，故只有读出引脚，记为OE* ， 该引脚与MCS-51的PSEN*相连。 8.3.2 存储器地址空间分配
口部件的扩展下一章介绍。
系统扩展结构如下图:
MCS-51单片机外部存储器结构:哈佛结构 。 MCS-96单片机的存储器结构:普林斯顿结构。 MCS-51数据存储器和程序存储器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 按其功能通常把系统总线分为三组： 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） 8.2.2 构造系统总线
地址锁存器一般采用74LS373，采用74LS373的地址总 线的扩展电路如下图(图8-3)。
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。 *使用ALE信号作为低8位地址的锁存控制信号。 *以PSEN*信号作为扩展程序存储器的读选通信号。 *以EA*信号作为内外程序存储器的选择控制信号。 *由RD*和WR*信号作为扩展数据存储器和I/O口的 读选通、写选通信号。 尽管MCS-51有4个并行I/O口，共32条口线，但由于系 统扩展需要，真正作为数据I/O使用的，就剩下P1 口和P3口的部分口线。 8.2.3 单片机系统的串行扩展技术
8.3.3 外部地址锁存器
常用的地址锁存器芯片有: 74LS373、8282、74LS573 等。 1. 锁存器74LS373 带有三态门的8D锁存器,其引脚其内部结构如下图。
MCS-51单片机存储器的综合扩展及软件设计
３ 数 据 存 储 器 的 扩展 ２ 程序 存 储 器 的 扩 展
ＭＣ 一 １ 外 数 据 存 储 器 最 大 寻 址 空 间 也 为 ６Ｋ Ｓ５ 片 ４。
程 序存储 器 与数 据存储 器 ６ Ｋ的地 址重 叠 ；数 据存 ４
储 器 和片 内最低 的 １８个 字 节地 址重 叠 ，但 由 于它们 采 ２
测试 数据存 储器 为外 部扩 展 Ｒ Ｍ，占用 片外 数据存 Ａ
储 器 空 间 ，芯 片采 用 ６ Ｃ ５ ，插 在 Ｄ １ １ Ｅ嵌入 式锂 ２２６ Ｓ２６ 电池智 能 时 钟／ ＡＭ 芯 片插 座 上 ，构成 非 易 失性 Ｒ Ｒ ＡＭ。 其 芯 片 及 其 接 口 如 图 ２所 示 （ ５ ０ Ａ１ － ，选 中 Ｄ １ １Ｅ Ｓ２ ６ ／ ６Ｃ ５ ） （ ２ ２ ６ 地址 空间 ：０ ０ Ｈ－ Ｆ Ｆ 。 ０ ０ ７ Ｆ Ｈ） 片 外数 据存 储 器 和 片外 数 据 区和 扩 展 Ｉ０口统 一 编 ／ 址 ，所 有 外 围 接 口的地 址 均 占用 ＲＡ 地 址 单元 ， 因此 Ｍ 测 试数 据存储 区设 计为 ３ Ｋ，由 ６ Ｃ ５ ２ ２ ２ ６芯 片扩展 而成 。 另 外 ８ Ｃ １ 内数 据存储 空 间 １ ８个字节 。 ０３ 片 ２
温室 内空气温度
温室 内土壤水分古量
８． Ｈ ５ ％Ｒ ５ ４． Ｈ ９ ％Ｒ ５
数值 型 数值 型
数值 型 数值 型
２ 字节 （ 高位在前 ） ２ 字节 （ 高位在前 ）
温室内土壤温度
温室内 Ｃ ２ Ｏ 浓度 温室 内关照强度
单片机与外部存储器交互 扩展存储空间的方法
单片机与外部存储器交互扩展存储空间的方法在现代电子设备中，单片机作为一种高度集成的控制器芯片，被广泛应用于各个领域。
然而，由于单片机的存储容量有限，为了满足复杂的应用需求，通常需要扩展存储空间。
本文将介绍单片机与外部存储器的交互原理以及几种常见的方法来扩展存储空间。
一、交互原理在单片机中，外部存储器通常指的是非易失性存储器，如EEPROM、Flash等。
通过与单片机进行数据的读写操作，可以实现数据的长期存储和共享。
外部存储器与单片机之间的交互主要依靠通信接口，如SPI、I2C、串口等。
下面将分别介绍这几种接口的原理。
1. SPI接口SPI（Serial Peripheral Interface）是一种全双工的串行通信接口，使用4根线（SCK、MOSI、MISO、CS）进行数据传输。
在SPI接口中，单片机作为主设备发起数据传输，而外部存储器作为从设备响应主设备的指令并传输数据。
通过SPI接口，单片机可以直接读写外部存储器中的数据，实现存储空间的扩展。
2. I2C接口I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种系列总线通信协议，通过两根线（SCL、SDA）进行数据传输。
在I2C接口中，单片机既可以作为主设备发送数据，也可以作为从设备接收数据。
通过I2C接口，单片机可以与多个外部存储器进行通信，实现存储空间的扩展。
3. 串口接口串口接口是一种常见的通信接口，通过TX（发送）和RX（接收）两根线进行数据传输。
在串口接口中，单片机通过发送和接收数据来与外部存储器进行通信。
虽然串口的传输速率较低，但它简单易用，适合与存储器进行简单的数据交互。
二、扩展存储空间的方法在了解了单片机与外部存储器的交互原理后，下面将介绍几种常见的方法来扩展存储空间。
1. 并行存储器并行存储器是一种传统的扩展存储空间的方法，它通常由存储芯片组成，通过地址线和数据线与单片机相连。
并行存储器的特点是读写速度快，但容量有限。
单片机扩展电路(二)
单片机扩展电路（二）引言概述：在单片机应用中，扩展电路是必不可少的，它能够有效地提升单片机的功能和性能。
本文将介绍单片机扩展电路的设计原则和一些常用的扩展电路，旨在帮助读者更好地理解和应用单片机的扩展电路。
正文内容：一、IO扩展电路1. 使用74HC595芯片进行8位输出扩展2. 使用PCF8574芯片进行8位输入扩展3. 使用双向移位寄存器实现输入输出模式切换4. 使用IO扩展板实现大量IO口的扩展5. 使用IO扩展芯片实现I2C总线扩展二、ADC和DAC扩展电路1. 使用ADC0804芯片进行模拟量采集2. 使用MAX11615芯片进行多通道模拟量采集3. 使用DAC0832芯片进行模拟量输出4. 使用R-2R网络实现更高精度的模拟量输出5. 使用PWM信号和低通滤波器实现模拟量输出三、串口扩展电路1. 使用MAX232芯片进行RS232电平转换2. 使用USB转串口模块实现USB接口扩展3. 使用蓝牙模块实现无线串口扩展4. 使用WiFi模块实现无线串口扩展5. 使用以太网模块实现网络串口扩展四、定时器和计数器扩展电路1. 使用74HC161芯片进行多位计数2. 使用74HC4040芯片进行二进制计数3. 使用CD4541B芯片进行定时器功能扩展4. 使用定时器模块实现精确的时间测量5. 使用定时器和中断实现实时时钟功能五、存储器扩展电路1. 使用24CXX系列芯片进行I2C存储器扩展2. 使用AT24C256芯片进行大容量存储器扩展3. 使用SD卡进行存储器扩展4. 使用EEPROM芯片进行非易失性存储器扩展5. 使用Flash芯片进行可擦写存储器扩展总结：单片机扩展电路的设计具有很大的灵活性，可以根据具体应用需求选择不同的扩展电路。
本文对IO扩展电路、ADC和DAC扩展电路、串口扩展电路、定时器和计数器扩展电路以及存储器扩展电路进行了详细介绍，希望读者能够通过学习掌握单片机扩展电路的设计方法和应用技巧，为自己的项目开发提供更多的选择和可能性。
单片机课件8 单片机的存储器的扩展
MCS-51单片机的地址总线为16位，它的存储器最大的 扩展容量为216，即64K个单元。
2013-6-27
单片机原理及其应用
20
8.3 程序存储器扩展
8.3.2 外部程序存储器扩展原理及时序
（一） 外部程序存储器扩展使用的控制信号
（1）EA——用于片内、片外程序存储器配置， 输入信号。当EA=0时，单片机的程序存储器全部为扩 展的片外程序存储器；当EA=1 时，单片机的程序存 储器可由片内程序存储器和片外程序存储器构成，当 访问的空间超过片内程序存储器的地址范围时，单片 机的CPU自动从片外程序存储器取指令。 （2）ALE——用于锁存P0口输出的低8位地址。 （3）PSEN ——单片机的输出信号，低电平时， 单片机从片外程序存储器取指令；在单片机访问片内 2013-6-27 单片机原理及其应用 程序存储器时，该引脚输出高电平。
2013-6-27 单片机原理及其应用 11
8.2 半导体存储器
8.2.2 只读存储器 只读存储器（Read Only Memory，ROM），ROM 一般用来存储程序和常数。ROM是采用特殊方式写入 的，一旦写入，在使用过程中不能随机地修改，只能从 其中读出信息。与RAM不同，当电源掉电时，ROM 仍 能保持内容不变。在读取该存储单元内容方面，ROM 和RAM相似。只读存储器有掩膜ROM、PROM、EPROM、 E2PROM（也称EEPROM）、Flash ROM等。它们的区 别在于写入信息和擦除存储信息的方式不同。
80C51单片机存储器的扩展
接口技术课程设计说明书设计题目80C51单片机存储器的扩展指导教师：设计者：系别：班级：学号：机械工程学院班学生课程设计题目：80C51单片机存储器的扩展一、课程设计工作日自年月日至年月日二、同组学生：三、课程设计任务要求（包括课题来源、类型、目的和意义、基本要求、完成时间、主要参考资料等）1、目的及意义(1)巩固及深化《单片机原理及应用》课程的理论知识，培养，分析，解决实际问题的能力。
(2)掌握80C51系统的总线构成，能根据题目要求确定设计思路、绘制所需的硬件电路图。
2、主要内容用两片Intel2732为80C51单片机扩展一个8KB的外部程序存储器，要求使用73LS138译码器，地址范围为B000H～CFFFH,请连线并写明扩展步骤。
3、基本要求（1）熟悉各芯片的使用方法和注意事项。
（2）绘制电路原理图（3）答辩4、主要参考资料单片机基础及应用，赵巍，冯娜，马苏常，刘玉山等，清华大学出版社，2009年指导教师签字：教研室主任签字：分析题目：根据题意知用2片Intel2732给80C51单片机扩展8KB的外程序存储器，分配的地址范围为B000H~CFFFH，分别采用线选法和译码法。
2732以HMOS-E(高速NMOS硅栅)工艺制成，24脚双列直插式,为4KB容量，地址线12条A0～A11；，数据线8条D0～D7，远为片选端，低电平有效，OE／VPP是输出允许信号，低电平有效，该引脚在编程时也作为编程电压VPP的输入端。
VCC为十5V电源，GND 为地。
（参考《微型计算机原理及应用》）由于80C51单片机对外没有专用的地址总线（AB），数据总线(DB)和控制总线(CB)，那么在进行系统扩展时，首先需要扩展系统的三总线。
1地址总线：(address bus AB)（《参考单片机基础及应用》P81）1）AB的特点地址总线用来传递地址信号，用于外扩展储存单元和I/O端口地址。
地址总线总是单向的，因为地址信号只能从单片机向外传送。
AT89S52单片机外部存储器的扩展
2．锁存器74LS573 也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，图8-10为74LS573引 脚图。
由图8-10，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
引脚说明： 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，该引脚与74LS373的G端功能相 同。
（2）数据总线（Data Bus，DB）：用于单片机与外部存储器 之间或与I/O接口之间传送数据，数据总线是双向的。
（3）控制总线（Control Bus，CB）：控制总线是单片机发出 的各种控制信号线。
7
如何来构造系统的三总线。 1．P0口作为低8位地址/数据总线 AT89S51受引脚数目限制，P0口既用作低8位地址总线，又用 作数据总线（分时复用），因此需增加一个8位地址锁存器。 AT89S51访问外部扩展的存储器单元或I/O接口寄存器时，先发 出低8位地址送地址锁存器锁存，锁存器输出作为系统的低8位 地址（A7~ A0）。随后，P0口又作为数据总线口（D7~ D0），如 图8-2所示。 2．P2口的口线作为高位地址线 P2口用作系统的高8位地址线，再加上地址锁存器提供的低8 位地址，便形成了系统完整的16位地址总线。
采用译码器划分的地址空间块都是相等的，如果将地址空间 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。
22
图8-6 存储器空间被划分成每块4KB
2233
2.2 外部地址锁存器 受引脚数的限制，P0口兼用数据线和低8位地址线，为了将
它们分离出来，需在单片机外部增加地址锁存器。目前，常用 的地址锁存器芯片有74LS373、74LS573等。 1．锁存器74LS373
第八章 单片机应用系统扩展
（2）．锁存器74LS573 输入的D端和输出的Q端依次排在芯片的两侧，为绘制印刷电 路板时的布线提供了方便。
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，该引 脚与74LS373的G端功能相同。 /OE：数据输出允许信号，低电平 有效。
8.1 程序存储器扩展
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
74LS373
2716(2k) EPROM
51单片机
PSEN
2716(2kx8)的地址范围为0000H ~ 07FFH。
例：扩展4KB程序存储器。
+5V VCC PGM VPP P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 EA P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 ALE D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 OE CE GND D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 G OE Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 A11 A10 A9 A8
2．译码法
使用译码器对89C51的高位地址进行译码，将译码
器的译码输出作为存储器芯片的片选信号。是最 常用的地址空间分配的方法，它能有效地利用存 储器空间，适用于多芯片的存储器扩展。 常用的译码器芯片有74LS138（3-8译码器） 74LS139（双2-4译码器）74LS154（4-16译码器）。
表8.1 2716（2K）/2732（4KB）的引脚
VCC PGM VPP A10 A9 A8
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
A0~A10 （2716） A0~A11 （2732） D0~D7 CE PGM
地址线 数据输出线 片选 程脉冲输入
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
第六章MCS-51单片机存储器的扩展
这些SRAM的引脚功能描述如下： A0~An：地址输入线;对6116，n=10;对6264,n=12;其他的类推。 D0~D7：双向数据线； CE：是片选输入线，低电平有效；6264的CS1为高电平，且CE为 低电平时才选中该芯片。 WE：写允许信号输入线，低电平有效； OE：读选通信号输入线，低电平有效； VCC：工作电源+5V。 GND：电源地。
程 序 存 储 器 E P R O M 的 扩 展
CPU读取的指令有两种情况：一是不访问数据存储器的指令； 二是访问数据存储器的指令。因此，外部程序存储器就有两种操 作时序。
外部程序存储器的操作时序
程 序 存 储 器 E P R O M 的 扩 展
外部程序存储器的操作时序
程 序 存 储 器 E P R O M 的 扩 展
程 序 存 储 器 E P R O M 的 扩 展
3.扩展多片EPROM的扩展电路 与单片EPROM扩展电路相比，多片EPROM的扩展除片选线CE外， 其它均与单片扩展电路相同。图中给出了利用27128扩展64k字节 EPROM程序存储器的方法。片选信号由译码选通法产生。
程 序 存 储 器 E P R O M 的 扩 展
所谓总线，就是连接系统中各扩展部件的一组公共信号线。 按其功能通常把系统总线分为三组：即地址总线、数据总线和控 制总线。
1. 地址总线（Address Bus） 地址总线用于传送单片机送出的地址信号，以便进行存储单 元和I/O端口的选择。地址总线的数目决定着可直接访问的存储 单元的数目。例如n位地址，可产生2n 个连续地址编码，因此可 访问2n个存储单元，即通常所说的寻址范围为2n地址单元。MCS51单片机存储器扩展最多可达64kB，即216地址单元，因此，最多 可需16位地址线。这16根地址线是由P0口和P2口构建的，其中P0
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7.1 存储器扩展概述
二、扩展方法 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 片芯片组成, 为此存储器的编址分为两个层次: 即存储 器芯片的选择和存储器芯片内部存储单元的选择。 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。
单片机原理
7.1 存储器扩展概述
在设计地址译码器电路时， 如果采用地址译码关 系图的话，将会带来很大的方便。
所谓地址译码关系图，就是一种用简单的符号 来表示全部地址译码关系的示意图。 从地址译码关系图上可以看出以下几点：
① 属完全译码还是部分译码； ② 片内译码线和片外译码线各有多少根； ③ 所占用的全部地址范围为多少。
P S E N ——片外程序存储器取指信号。 R D ——片外数据存储器读信号。 W R ——片外数据存储器写信号。
下图为单片机扩展成3总线结构的示意图。这样一 来, 扩展芯片与主机的连接方法同一般3总线结构的微 型计算机就完全一样了。对于MCS-51系列单片机而言, Intel 公司专门为它们配套生产了一些专用外围芯片, 使 用起来就更加方便。
共占用了两组地址， 这两组地址在使用中同样有效
单片机原理
7.2 单片机的总线结构
当单片机最小系统不能满足系统功能的要求时, 就需要进行扩展。 为了使单片机能方便地与各种 扩展芯片连接, 常将单片机的外部连线变为一般的 微型计算机3总线结构形式。 对于MCS-51系列单 片机, 其3总线由下列通道口的引线组成:
单片机原理
7.1 存储器扩展概述
A15A14 A13A12 A11A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 . 0 1 0 0 XXXXXXXXXXX
在上面的关系图中，有1个“·”(A15不接)，表示为部分译码， 每个单元占用2个地址。片内译码线有11根(A10～Ａ0), 片外译码 线有4根。其所占用的地址范围如下： 当 A15 为 0 时 ， 所 占0 ～ 0010011111111111， 即2000H～27FFH。 当 A15 为 1 时 ， 所 占 用 地 址 为 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ～ 1010011111111111, 即A000H～A7FFH。
单片机原理
7.2 单片机的总线结构
单片机原理
7.3 常用扩展器件简介
单片机原理
7.3 常用扩展器件简介
1、 8D锁存器74LS373
74LS373是一种带输出三态门的8D锁存器， 其结 构示意图如下图所示。 其中：1D～8D为8个输入端。
1Q～8Q为8个输出端。 G为数据打入端： 当G为“1”时， 锁存器输出状 态(1Q～8Q)同输入状态(1D～8D)； 当G由“1”变 “0”时， 数据打入锁存器中。
如存储器、并行接口、A/D接口、显示接口等, 但总线接 口的负载能力有限, 因此常常需要通过连接总线驱动器 进行总线驱动。
系统总线中地址总线和控制总线是单向的, 因此驱动 器可以选用单向的, 如74LS244。 74LS244还带有三态控 制, 能实现总线缓冲和隔离。
单片机原理
7.3 常用扩展器件简介
2、3—8译码器74LS138 3—8译码器74LS138为一种常用的地址译码器
芯片，其管脚图如下图所示。其中， G1、G 2 A G 2 B 三个控制端， 只有当G1为“１”且G 2 A G, 2 B 均 为“0”时，译码器才能进行译码输出。否则译码 器的8个输出端全为高阻状态。 译码输入端与输出 端之间的译码关系如下表所示。
单片机扩展存储器的设计
7.1 存储器扩展概述
(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 E A 接高电平, ALE、P S E N 信号 不用, 系统就可以工作。 如图 (a)所示 (2) 片内无程序存储器的最小应用系统
片内无程序存储器的芯片构成最小应用系统 时, 必须在片外扩展程序存储器。 由于一般用作 程序存储器的EPROM芯片不能锁存地址, 故扩展 时还应加1个锁存器, 构成一个3片最小系统, 如图 (b)所示。 该图中74LS373为地址锁存器, 用于锁 存低8位地址。
单片机原理
7.1 存储器扩展概述
单片机原理
数据总线: 由P0口提供。 此口是双向、 输入三 态控制的8位通道口。
地址总线: 由P2口提供高8位地址线, 此口具有 输出锁存的功能, 能保留地址信息。 由P0口提供 低8位地址线。因为P0口又作为8位数据线(分时复 用)，因此，还需要增加一个8位锁存器。
单片机原理
7.2 单片机的总线结构
控制总线: 扩展系统时常用的控制信号为: ALE——地址锁存信号, 用以实现对低8位地址的锁存。
具体使用时，G1、G 2 A 与G 2 B 既可直接接至+5V 端或地，也可参与地址译码。但其译码关系必须为 100。需要时也可通过反相器使输入信号符合要求 。
单片机原理
7.3 常用扩展器件简介
单片机原理
7.3 常用扩展器件简介
3、总线驱动器74LS244、 74LS245 在单片机应用系统中, 扩展的三总线上挂接很多负载,
单片机原理
7.1 存储器扩展概述
译码法又分为完全译码和部分译码两种。 (1) 完全译码：地址译码器使用了全部地址线， 地
址与存储单元一一对应，也就是1个存储单元只占 用1个唯一的地址。 (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对应， 而是1个存储单 元占用了几个地址。 1根地址线不接， 一个单元 占用2(21)个地址； 2根地址线不接， 一个单元占 用4(22)个地址； 3根地址线不接， 则占用8(23)个 地址， 依此类推。