第8章 AT89S51单片机外部存储器的扩展
AT89S51单片机最小系统组成及存储器的扩展
第五章A T89S51单片机最小系统组成及存储器的扩展本章主要讲述了单片机系统的最小组成以及各种存储器电路的扩展方法，特别对GAL译码方法进行了讨论。
5.1 单片机最小系统组成能使单片机工作的最少器件构成的系统称为单片机的最小系统。
对于AT89S51单片机，由于其内部有4K可在线编程的Flash存储器，用它组成最小系统时，不需机外扩程序存储器，只要有复位电路和时钟电路即可，因此，由A T89S51单片机组成的最小系统如图5.1所示：图5.1是一个实际应用的最小系统，74HC14可以提高复位的可靠性；另外，当P0用作I/O口时，需要接10k~20k 的上拉电阻。
5.2 单片机的时序时序就是进行某种操作时，各种数据、控制信号先后出现的顺序。
单片机的工作时序是个很重要的概念，了解时序是进行硬件电路设计的第一步5.2.1 单片机取指和执行时序运行单片机程序时，总是按照取指、译码、执行，再取指、再译码、再执行的顺序进行。
为了说明CPU的时序，把12个振荡周期称为一个机器周期，2个振荡周期被称为一个状态（state），每个状态中，前一个振荡周期被称为相（Phase）1，第二个振荡周期被称为相（Phase）2，这样任何一个振荡周期都可以用SiPj（i=1~6;j=1~2）来表示。
ALE信号总是在一个机器周期的S1P2、S2P1和S4P2、S5P1被激活。
单周期指令总是从S1P2开始取指，当操作码被锁存到指令寄存器时，如果是双字节指令，在同一机器周期的S4读第二个字节代码；如果是个单字节指令，在S4仍会读一次，但这次读到的内容将被忽略或丢弃。
在任何情况下，指令都是在S6P2执行完毕。
单周期、单字节指令和单周期、双字节指令的取指、执行过程如图5.2的（A）、（B）所示。
A T89S51单片机的指令中，大多数指令都是单周期或双机器周期指令，只有乘法指令（MUL，multiply）和除法指令（DIV，divide）需要四个机器周期才能完成。
第8章AT89S51单片机外部存储器的扩展
19
OE
图8-9 AT89S51 的P0口与74LS373 的连接
20
2．锁存器74LS573 也是一种带有三态门的锁存器，功能及内部结构与
74LS373完全一样，只是其引脚排列与74LS373不同。 由图8-10，与74LS373相比，74LS573的输入D端和输出
图8-12（a） 执行非MOVX指令的时序 36
（2）应用系统中接有片外RAM 在执行访问片外RAM（或I/O）的MOVX指令时，16位地 址应转而指向数据存储器，时序如下图：
37Biblioteka 8.3.3 AT89S51单片机与EPROM的接口电路设计
1．AT89S51与单片EPROM的硬件接口电路
外扩的EPROM在正常使用中只读不写，故EPROM芯片 只有读出控制引脚OE* ，该引脚与AT89S51单片机的PSEN* 相连，地址线、数据线分别与AT89S51单片机的地址线、数 据线相连，片选端控制可采用线选法或译码法。
3
AT89S51的三总线
（1）地址总线（Address Bus，AB）： 用于传送单片机发出的地址信号，以便进行存储单元和
I/O接口芯片中的寄存器单元的选择。地址总线是单向的。 P0口作为低8为地址总线（A7~A0）； P2口作为高8位地址总线（A15~A8 ） ； 2者结合构成了16位地址总线（A15~A0）；
表8-4为27系列EPROM芯片的技术参数，其中VCC是芯片 供电电压，Vpp是编程电压，Im为最大静态电流，Is为维持电 流，TRM为最大读出时间。
30
31
COE / PGM
2．EPROM芯片的工作方式 5种工作方式，由CE *、OE*、PGM*信号的组合确定。5
单片机原理及接口技术AT89S51单片机系统的串行扩展
单片机原理及接口技术AT89S51单片机系统的串行扩展在单片机系统中，为了扩展其功能和使用，需要与其他外部设备进行通信。
串行通信是一种常见的通信方式，它通过将数据逐位地进行传输和接收。
AT89S51单片机具有多种功能引脚，可以用来实现串行扩展。
包括UART串口、SPI接口和I2C总线等。
UART串口是一种常用的串行通信接口，它使用两根引脚（TXD和RXD）进行数据传输。
在AT89S51单片机中，可以使用其内置的UART模块来实现串行扩展。
首先，需要设置串口的波特率、数据位、停止位和校验位等参数。
然后，在程序中通过读写串口数据寄存器来进行数据的传输和接收。
SPI接口是一种全双工的串行通信接口，它使用四根引脚（SCLK、MISO、MOSI和SS）进行数据的传输和接收。
在AT89S51单片机中，可以使用其内置的SPI模块来实现串行扩展。
首先，需要设置SPI的工作模式、数据位、时钟极性和相位等参数。
然后，在程序中通过读写SPI数据寄存器来进行数据的传输和接收。
I2C总线是一种双向的串行通信总线，它使用两根引脚（SDA和SCL）进行数据的传输和接收。
在AT89S51单片机中，可以通过软件实现I2C总线的功能。
首先，需要设置I2C的时钟频率和器件地址等参数。
然后，在程序中通过控制I2C总线的起始、停止、发送和接收来进行数据的传输和接收。
串行扩展可以实现单片机与其他外设的数据交互，包括和PC机的通信、与传感器的连接等。
通过串行扩展，单片机能够实现更复杂的功能和应用。
在编程过程中，需要合理地使用串口、SPI接口和I2C总线等技术，根据具体的应用需求选择合适的通信方式。
总之，单片机原理及接口技术是一种重要的扩展技术，可以极大地增强单片机的功能和使用。
在AT89S51单片机系统中，串行扩展是一种常见的技术。
通过合理地使用UART串口、SPI接口和I2C总线等技术，可以实现单片机与其他外设的数据交互，进而实现更复杂的功能和应用。
第八章 AT89S51单片机的扩展
Qa Qb Qc Qd Qe Qf Qg Qh A B CP 74LS164 CR
Qa Qb Qc Qd Qe Qf Qg Qh A B 74LS164 CP CR
TXD P1.0
图8-11 利用串行口扩展并行输出口
第三节 单片机和CPLD接口设计
单片机与CPLD的接口方式一般有两种，即总线方式与独立方式。
U2
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A8 A9 A10 A11 A12 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 3 4 7 8 13 14 17 18 1 11 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OE LE Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
U3
U4
P0.0～P0.7
74HC273
D0～D7 CLK Q0~Q7 输出口
WR P2.7 RD
74HC244
Q0~Q7 G D0～D7 输入口
图8-8 简单的输入、输出口扩展电路
例8.1 以图8-8为例，其中74HC244外接8个按键，74HC273接8个发光二极管， 单片机通过74HC244读取按键状态，然后将按键状态送给74HC273点亮 对应的发光二极管。 解： （1）硬件设计 硬件设计如图8-9所示，所需元件如表8-5所列。
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 2 5 6 9 12 15 16 19 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2 20 22 27 1 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 CE OE PGM VPP D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 2 5 6 9 12 15 16 19 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2 26 20 27 22
第8章AT89S51单片机外部存储器的扩展
16
（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端，其 引脚如图8-4所示，真值表见表8-2（只给出其中一组）。
图8-3 74LS138引脚图
图8-4 74LS139引脚图
17
18
以74LS138为例，如何进行地址分配。
OE：数据输出允许信号，低电平有效。当该信号为低
电平时，三态门打开，锁存器中数据输出到数据输出线。
当该信号为高电平时，输出线为高阻态。 74LS373锁存器功能如表8-3。
28
OE
图8-10 锁存器74LS573的引脚
29
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：
空间就重叠了。那么，这32KB空间利用74LS138译码器
可划分为8个4KB空间。 如果把P2.7通过一个非门与74LS138译码器G1端连接 起来，如图8-6所示，就不会发生两个32KB空间重叠的问 题了。这时，选中的是64KB空间的前32KB空间，地址范
21
围为0000H～7FFFH。如果去掉图8-6中的非门，地址范围
存器单元的选择。 （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。
第8章 外部存储器的扩展
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
62128
Vcc WE A13 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3 11
采用线选法外扩3片6264RAM的接口电路
思考一下：3片6264RAM的各自所占的地址空间？
12
采用译码法外扩4片62128RAM的接口电路
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
27128
Vcc PGM A13 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
27256
Vcc A14 A13 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
目前常用的编程方法主要有两种：一种是使用通用编
程器编程，比如RF1800，另一种是使用下载型编程器进 行编程。下面介绍如何对AT89S51片内的Flash存储器进 行编程。
23
23
AT89C5X与AT89LV5X之间的主要区别： 1.AT89LV5X工作电压为2.7~6V,可在低电压条件下工作。
24 。 2. AT89LV5X振荡器的最高频率为12MHz，而AT89C5X振荡器的最高频率为24MHz
17
MCS-51
P2.7-2.0
P0.7-0.0
ALE
W
R
D R
D7-D0
74LS138
74LS373
A
B
C
G2B
G2A
G
1
G
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第8章 89C51单片机的系统扩展
任意
H L H
高阻
DIN DOUT
正脉冲
L L
高阻
注：L：TTL低电平；H：TTL高电平；DOUT：数据输出； DIN：数据输入。
2、2732EPROM存储器 2732是4K×8紫外线擦除电可编程只读存储 器。单一+5V供电，最大工作电流为100mA， 维持电流为35mA，读出时间为250ns。引脚如 图8-2。
CE
OE WE RDY/BUSY N.C.
写入使能
器件忙闲状态指示 空脚
图8-6 2817A引脚图
2817A的3种工作方式见表8-6。
表8-6 2817A工作方式选择（VCC = +5V）
方 引
式 读 维持 字节写入 字节擦除 脚
CE （20） L OE （22） L WE （27） H 任意 L
输入/输出
（11～13,15～19） DOUT
×
H
高阻
DIN DOUT
L L
L
注：DATA查询为数据查询方式。
8.1.3 典型程序存储器的扩展方法
1、程序存储器扩展方法
i=N-8
P2.0～P2.i
N～7 A8～AN
ALE 89C51 +5V EA 8 P0 PSEN
锁 存 器
8 A0～A7 EPROM 8 CE D0～D7 OE
VCC
输出
（28） （11～13,15～19） 5V 5V 6V 6V 6V DOUT
任意
H L 任意
任意
L H 任意
高阻
DIN DOUT
L
L H
编程检验 编程禁止
高阻
第8章AT89S51单片机扩展存储器
1
第8章 目录 8.1 系统扩展结构 8.2 地址空间分配和外部地址锁存器
8.2.1 存储器地址空间分配 8.2.2 外部地址锁存器 8.3 程序存储器EPROM的扩展
8.3.1 常用的EPROM芯片 8.3.2 程序存储器的操作时序 8.3.3 AT89S51单片机与EPROM的接口电路设计 8.4 静态数据存储器RAM的扩展 8.4.1 常用的静态RAM（SRAM）芯片 8.4.2 外扩数据存储器的读写操作时序
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AT89S51单片机发出的地址码用于选择某个存储器单 元，外扩多片存储器芯片中，单片机必须进行两种选择： 一是选中该存储器芯片，这称为“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。
机的P0口与存储器的数据输出口相连，同时P0口经地址锁 存器连到存储器的低8位地址线(A7～A0)，P2口接存储器的 高8位地址线。这种接法意味着可扩展的存储器容量最大可 达64 KB。
当存储器的容量小于64 KB时，只用到部分高位地址线。 EA 为片外程序存储器读选择端，此引脚接地时单片机的所 有片内程序存储器无效，只能访问片外程序存储器。
接口是连接单片机与外围电路、芯片、设备（如I/O设备、 A/D、D/A设备）的中间环节。接口牵涉到包括外围电路、 设备、芯片的结构、使用方法、时序要求；单片机本身的硬 件、软件资源等很多问题。
接口技术要解决系统扩展时单片机与相应芯片的接口（如 地址总线、数据总线、控制总线的连接）与编程问题。
单片机第八章 AT89系列单片机系统的扩展z1
8.2.3 数据存储器的扩展
1．数据存储器概述 数据存储器即随机存取存储器，用于存放可随时修改的
数据信息。它与ROM不同，对RAM可以进行读、写两种操作 。RAM为易失性存储器， 断电后所存信息立即消失。
2
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。 由于一般用做程序存储器的 E2PROM芯片不能锁存地址，故扩展时还应加一个地址 锁存器，构成一个三片最小系统，如图8-1b所示。该 图中74LS373为地址锁存器，用于锁存低8位地址。
3
8.1.2 系统扩展的内容与方法
IN改数据指针
DJNZ R7, AGAIN ; 判断数据是否传送完成
RET
END
26
【C51程序】：
#include <AT89X51.h>
#include <absacc.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
11
图8-5 74LS138管脚图
图8-6 74LS138的译码关系
12
8.2存储器的扩展
8.2.1 存储器扩展概述 AT89S系列单片机具有64 KB的程序存储器空间， 其中 AT89S51单片机含有4 KB 的片内程序存储器。当单片机程 序超过4 KB时，就需要进行程序存储器的扩展。
AT89S系列单片机的数据存储器与程序存储器的地址空 间是互相独立的，其片外数据存储器的空间可达64 KB， 而片内的数据存储器空间只有128 B。如果片内的数据存 储器不够用时，则需进行数据存储器的扩展。
第8章 单片机系统扩展_练习
第8章单片机系统扩展1. 什么是AT89C51单片机的最小应用系统？答：所谓最小应用系统是指能维持单片机运行的最简单配置系统。
AT89C51芯片外加晶振电路和复位电路就构成了一个简单可靠的最小应用系统。
其在简单应用场合，可满足用户的要求。
2. 在AT89C51扩展系统中，程序存储器与数据存储器共用16位地址线和8位数据线，为什么两个存储空间不会冲突？答：AT89C51在片外扩展RAM的地址空间为0000H～FFFFH，共64KB，与ROM地址空间重叠。
但因各自使用不同的指令和控制信号，因而不会“撞车”。
读ROM时用MOVC指令，由PSEN选通ROM的OE端；读/写片外RAM时用MOVX指令，用RD选通RAM的OE端，用WR选通RAM的WE端。
但扩展RAM与扩展I/O 口是统一编址的，使用相同的指令和控制信号。
这在设计硬件系统和编制软件程序时应注意统筹安排。
3. 利用一片74LS138，用全译码方法，设计一个外部扩展8片6116的扩展电路。
写出各芯片的地址空间。
解：（图7.2 74LS138译码片选8片6116（2K×8）存储电路图（2）各芯片地址空间为：（假定无关位取1）芯片(1)：1000 0000 0000 0000B～1000 0111 1111 1111B=8000H～87FFH芯片(2)：1000 1000 0000 0000B～1000 1111 1111 1111B=8800H～8FFFH芯片(3)：1001 0000 0000 0000B～1001 0111 1111 1111B=9000H～97FFH芯片(4)：1001 1000 0000 0000B～1001 1111 1111 1111B=9800H～9FFFH芯片(5)：1010 0000 0000 0000B～1010 0111 1111 1111B=A000H～A7FFH芯片(6)：1010 1000 0000 0000B～1010 1111 1111 1111B=A800H～AFFFH芯片(7)：1011 0000 0000 0000B～1011 0111 1111 1111B=B000H～B7FFH芯片(8)：1011 1000 0000 0000B～1011 1111 1111 1111B=B800H～BFFFH4.用串行传送方式，在AT89C51上扩展2片AT24C01A，画出硬件连接图，编程向每片传送100个数据。
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
第8章习题解答
第8章思考题及习题8参考答案一、填空1. 单片机存储器的主要功能是存储和。
答：程序、数据。
2．假设外部数据存储器2000H单元的内容为80H，执行下列指令后累加器A中的内容为。
MOV P2，#20HMOV R0，#00HMOVX A，@R0答：80H。
3．在存储器扩展中，无论是线选法还是译码法最终都是为扩展芯片的端提供控制信号。
答：片选。
4．起止范围为0000H～3FFFH的数据存储器的容量是 KB。
答：16KB。
5．在AT89S52单片机中，PC和DPTR都用于提供地址，但PC是为访问存储器提供地址，而DPTR是为访问存储器提供地址。
答：程序、数据。
6．11条地址线可选个存储单元，16KB存储单元需要条地址线。
答：2K，14。
7．4KB RAM存储器的首地址若为0000H，则末地址为 H。
答：0FFF。
8．若单片机外扩32KB 数据存储器的首地址若为4000H，则末地址为 H。
答：BFFF9. 设计一个以AT89S52单片机为核心的系统，如果不外扩程序存储器，使其内部8KB闪烁程序存储器有效，则其引脚应该接。
答：EA*，+5V10．74LS138是具有3个输入的译码器芯片，其输出常作片选信号，可选中片芯片中的任一芯片，并且只有1路输出为电平，其它输出均为电平。
答：8，低，高；二、单选1．区分AT89S51单片机片外程序存储器和片外数据存储器的最可靠方法是。
A．看其位于地址范围的低端还是高端B．看其离AT89S51单片机芯片的远近C．看其芯片的型号是ROM还是RAMD．看其是与RD信号连接还是与PSEN信号连接答：D2．访问片外数据存储器的寻址方式是。
A.立即寻址B.寄存器寻址C.寄存器间接寻址D.直接寻址答：C3．若要同时扩展4片2KB的RAM和4片4KB的ROM，则最少需要根地址线。
A、12B、13C、14D、154．当EA=1时，AT89S52单片机可以扩展的外部程序存储器的最大容量为。
A． 64KB B．60KB C．58KB D．56KB答：D5. 若某数据存储器芯片地址线为12根,那么它的存储容量为。
单片机电子课件外部存储器的扩展
SPI接口采用主从模式，有一个主设备和一个或多个从设备。 主设备通过SCK信号线控制数据传输，从设备根据主设备的 时钟信号进行数据读写。SPI接口具有高速、简单、易扩展等 优点，适用于多种类型的存储器扩展。
I2C接口
总结词
I2C接口是一种多主机总线，常用于连接单片机和各种外设。
详细描述
I2C接口采用两线制，分别是数据线SDA和时钟线SCL。多个设备可以共用这两 根线，通过地址码进行设备间的通信。I2C接口具有简单、灵活、可靠性高等优 点，适用于连接各种传感器、存储器等外设。
详细描述
例如IDE接口、USB接口等。这些接口技术各有特点，适用于不同的应用场景。IDE接口通常用于连接硬盘等大容 量存储设备，而USB接口则具有通用性高、易于扩展等优点。
05
扩展外部存储器的硬件设计
存储器芯片的选择
闪存芯片
闪存芯片具有非易失性，断电后 数据不会丢失，且容量大、体积
小，适合存储大量数据。
随着技术的发展，单片机逐渐发展成 为嵌入式系统的重要组成部分，广泛 应用于各种领域。
现代单片机
现代单片机采用32位或64位处理器，具 有更强大的计算能力和更丰富的外设接 口，能够满足更复杂的应用需求。
03
外部存储器概述
外部存储器的分类
EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)：电可 擦除可编程只读存储器，可以通过电子方式擦
除和编程。
SRAM (Static Random-Access Memory)： 静态随机存取存储器，读写速度快，但价格较
高。
Flash Memory：闪存，是一种非易失性存储 器，可以在断电后保存数据。
单片机第8章新
；与R0配合，访问外RAM ；要取出数据的首地址 ；R0的初始值为0
；取ROM单元内容 ；送入外部RAM单元
INC R0
；循环次数加1，同时外部
2021/2/21 27
可以确定各芯片地址为： 2764(IC1)和6264(IC3) ：4000H~5FFFH，或C000H~DFFFH ； 2764(IC2)和6264(IC4) ：2000H~3FFFH ，或A000H~BFFFH ；
2021/2/21 28
【例8-3】采用译码法扩展2片8KB的6264 RAM和2片8KB的 2764 EPROM。可用地址线P2.6、 P2.5进行2-4译码，Y0~Y3选 通4片存储芯片，各片地址都不同。
如 27128为128K bit容量，或16K byte，需14根地址线。
芯片引脚功能： A0～A15：地址线引脚。它的数目由芯片的存储容量决定，
用于进行单元选择。 D7～D0：数据线引脚。 CE：片选控制端，低电平有效。 OE：输出允许控制端，低电平有效。
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§ 8.3.2 程序存储器的操作时序 一、访问程序存储器的控制信号 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。
常用的译码器芯片有74LS138(3-8译码器)、74LS139(双2-4 译码器)。
若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。
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例如，要扩8片8KB的RAM 6264，如何通过74LS138把64KB空 间分配给各个芯片？(8K需13根地址线)
6216(1)： 1 1 1 0 X 000 1 1 1 0 X 111
基于AT89S51的系统扩展结构
基于AT89S51的系统扩展结构AT89S51 单片机采用总线结构，使扩展易于实现，AT89S51 单片机系统扩展结构如下图所示。
由上图可以看出，系统扩展主要包括存储器扩展和I/O 接口部件扩展。
AT89S51 单片机的外部存储器扩展即包括程序存储器扩展又包括数据存储器扩展。
AT89S51 单片机采用程序存储器空间和数据存储器空间截然分开的哈佛结构。
扩展后，系统形成了两个并行的外部存储器空间。
由于系统扩展是以AT89S51 单片机为核心，通过总线把AT89S51 单片机与各扩展部件连接起来。
因此，要进行系统扩展首先要构造系统总线。
系统总线按功能通常分为3 组，如上图所示。
(1)地址总线(Address Bus，AB)：地址总线用于传送单片机单向发出的地址信号，以便进行存储单元和I/O 接口芯片中的寄存器单元的选择。
(2)数据总线(Data Bus，DB)：数据总线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。
下面讨论如何来构造系统的三总线。
1．PO 口作为低8 位地址／数据总线AT89S51 单片机受引脚数目的限制，PO 口既用作低8 位地址总线，又用作数据总线（分时复用），因此需要增加一个8 位地址锁存器。
AT 89S51 单片机对外部扩展的存储器单元或I/O 接口寄存器进行访问时，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，PO 口又作为数据总线口(D7～D0)，如右图所示。
2．P2 口的口线作为高位地址线P2 口的全部8位口线用作系统的高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（如右图所示），从而使单片机系统的寻址范围达到64KB。
3．控制信号线除了地址线和数据线之外，还要。
单片机原理及应用第二版课后习题答案
单片机原理及应用（第二版）（参考答案）第1章单片机概述参考答案1.1 答：微控制器，嵌入式控制器1.2 答：CPU、存储器、I/O口、总线1.3 答：C1.4 答：B1.5 答：微处理器、微处理机和CPU它们都是中央处理器的不同称谓，微处理器芯片本身不是计算机。
而微计算机、单片机它们都是一个完整的计算机系统，单片机是集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。
嵌入式处理器一般意义上讲，是指嵌入系统的单片机、DSP、嵌入式微处理器。
目前多把嵌入式处理器多指嵌入式微处理器，例如ARM7、ARM9等。
嵌入式微处理器相当于通用计算机中的CPU。
与单片机相比，单片机本身（或稍加扩展）就是一个小的计算机系统，可独立运行，具有完整的功能。
而嵌入式微处理器仅仅相当于单片机中的中央处理器。
为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。
1.6 答：MCS-51系列单片机的基本型芯片分别：8031、8051和8071。
它们的差别是在片内程序存储器上。
8031无片内程序存储器、8051片内有4K字节的程序存储器ROM，而8751片内有集成有4K字节的程序存储器EPROM。
1.7 答：因为MCS-51系列单片机中的“MCS”是Intel公司生产的单片机的系列符号，而51系列单片机是指世界各个厂家生产的所有与8051的内核结构、指令系统兼容的单片机。
1.8 答：相当于MCS-51系列中的87C51，只不过是AT89S51芯片内的4K字节Flash存储器取代了87C51片内的4K字节的EPROM。
1.9 单片机体积小、价格低且易于掌握和普及，很容易嵌入到各种通用目的的系统中，实现各种方式的检测和控制。
单片机在嵌入式处理器市场占有率最高，最大特点是价格低，体积小。
DSP是一种非常擅长于高速实现各种数字信号处理运算（如数字滤波、FFT、频谱分析等）的嵌入式处理器。
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WR RD
OE
CS
CS
A10-A8
A10-A8
G
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
2764
Vcc PGM NC A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
27128
Vcc PGM A13 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
8.2.2 外部地址锁存器 latch
常用的地址锁存器芯片有: 74LS373、74LS573。
1. 锁存器74LS373(重点掌握) 带有三态门的8D锁存器。
8.3
程序存储器EPROM的扩展
最常用的扩展程序存储器芯片是EPROM芯片。 如: (记忆)2764(8KB)/27128(16KB)/27256(32KB) 1k=210
采用的是全地址译码方式,AT89S51单片机发地址码时,每次 只能选中某一芯片以及该芯片的一个存储单元.这样,同类存储 器之间根本不会产生地址重叠的问题.
如果用74LS138把64K空间全部划分为每块4KB,如何划分呢？
（1）如果把P2.7通过一个非门与74LS138译码器G1端 连接起来，选中的是64KB空间的前32KB空间； （2）如果非门去掉，选中的是64KB空间的后32KB空间。
例3：采用线选法扩展2片8KB的RAM和2片8KB的EPROM。RAM芯片 选用2片6264。扩展2片EPROM芯片选用2764。
思考一下：各个存储器芯片所占的地址空间范围？
例4：采用译码法扩展2片8KB EPROM和2片8KB RAM。EPROM选用 2764，RAM选用6264。
思考一下：各个存储器芯片所占的地址空间范围？
器芯片在整个存储空间中所占据的地址范围。
常用的存储器地址分配有两种方法： 线性选择法（简称线选法)和地址译码法（简称译码法）。
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:电路简单,不需要地址译码器硬件,体积小,成本低. 缺点:可寻址的芯片数目受到限制；地址空间不连续,每个存储单 元的地址不唯一。
P0.0-P0.7 ALE EA PSEN P2.0-P2.4 8D G OE OE A8-A12 CE
8Q
A0-A7
单片机
EPROM 2764
AT89S51单片机可扩展64K字节的EPROM.可以扩展一片 EPROM,也可以扩展多片EPROM。
AT89S51单片机外扩4片27128EPROM的接口电路
2.译码法：使用译码器对高位地址进行译码，译码输出作为存储 器芯片的片选信号。 若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。 常用的译码器芯片有74LS138（3线-8线译码器）、74LS139 （双2线-4线译码器）和74LS154（4线-16线译码器）。
例1.要扩8片8kB的RAM6264,如何通过74LS138把64KB空间分配 给各个芯片？
思考一下：4片62128RAM的各自所占的地址空间？
8.5 EPROM和RAM的综合扩展(重点) 要求：（1）根据地址画电路图; （2）根据电路图判断地址范围
注意：（1）外部EPROM和RAM的控制信号均为低电平有效。其 中，静态RAM芯片的读写控制引脚为OE*和WE*,与AT89S51的RD* 和WR*相连；EPROM芯片的读出引脚（只能读出）为OE*, 与 AT89S51的PSEN*相连. （2）由于控制信号不同，即使外部RAM芯片和ROM芯片的 地址空间范围相同，也不会发生总线冲突。
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND Vcc A8 A9 WE OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3 Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
6264
6116
Vcc WE CE2 A8 A9 A11 OE A10 CE1 D7 D6 D5 D4 D3
MCS-51
P2.7-2.0
P0.7-0.0
ALE
W
R
4LS373
A
B
C
G2B
G2A
G
1
G
Q7-Q0
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
O E
7
6
5
4
3
2
1
0
6116
2#
6116
1#
D7-D0
A10-A0
D7-D0
A10-A0
W
W
O
O
C
C
例题：试用两片RAM芯片6116(2k*8bit),外扩4k*8bit的存储器系统， 两片6116的起始地址分别是4000H,5800H，要求采用全译码法，不允 许出现地址重叠现象 （1）写出两片6116的地址范围 （2）画出电路硬件连接图
简单I/O扩展：(缓冲/驱动器扩展)
P0.0-P0.7
P2.1 WR 单片机 D0 D7 P2.0 RD ≥1 或门 D0 D7 D0 D7 ≥1 或门 输入 CLK D0 D7 输出
锁存器 74LS273
/CE1 /CE2
缓冲器 74LS244
输入指令： MOV DPTR,#0200H MOVX A,@DPTR 输出指令： MOV DPTR,#0100H MOVX @DPTR, A
G
思考一下：4片27128EPROM各自所占的地址空间？
8.4 静态数据存储器RAM的扩展
有时需要扩展外部数据存储器RAM方能工作(如数据采 集系统数据量较大,需要专设RAM或Flash RAM). 最常用的RAM器件是SRAM. 如:6116(2K)/6264(8K) 6264 /62128(16K)/62128(128K)
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
62128
Vcc WE A13 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
采用线选法外扩3片6264RAM的接口电路
思考一下：3片6264RAM的各自所占的地址空间？
采用译码法外扩4片62128RAM的接口电路
S
E
E S
E
E
分析: (1)2k=2*1024=2048=800h(2*2^10=2*11) A0-A10 (2)第一块RAM 4000H的终止地址为47FFH(注意加800h-1) 4000h-0100 0000 0000 0000 47FFh-0100 0111 1111 1111 P2.7=0,P2.6=1 P2.5 P2.4 P2.3=000接CBA,所以选中Y0* (3)第2块RAM芯片 5800H的终止地址为5FFFH (注意加800h-1) 5800h-0101 1000 0000 0000 5FFFh-0101 1111 1111 1111 P2.7=0,P2.6=1 P2.5 P2.4 P2.3=011接CBA,所以选中Y3*
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
27256
Vcc A14 A13 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
例2：一片EPROM2764的扩展： 8k＝23*210=213 A0-A12
锁存器 74LS373
D0-D7
第8章 AT89S51单片机外部存储器的扩展
本讲重点： 片外RAM与片外ROM扩展(参考范例应用)
8.1 系统扩展结构
单片机系统扩展首先要构造系统总线,然后再往系统 总线上“挂”存储器芯片或I/O接口芯片。
8.2 地址空间分配和外部地址锁存器
8.2.1 存储器地址空间分配 AT89S51发出的地址是用来选择某个存储器单元,要完 成这种功能,必须进行两种选择：“片选”和某一“单元选 择”.存储器空间分配除考虑地址线连接外,还讨论各存储
* 74LS373 P0.7-0.0 ALE D7-D0 Q7-Q0
D7-D0 A7-A0
D7-D0 A7-A0
OE
WE
WE
OE
P2.2-2.0 6116 1# P2.6 P2.7 G1 G2A G2B Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 6116 2#
*
P2.5 P2.4 P2.3
C B A 74LS138