单片机教案第6章存储器的扩展

第六章MCS—51单片机存储器的扩展
MCS-51单片机内部有4KB的程序存储器(8031除外)和128B数据存储器。

在实用中往往不够用，必须加以扩展。

而8031没有内部的程序存储器也必须通过扩展才能使用。

在扩展时采用了外部三总线结构：地址总线、数据总线、控制总线。

它们分别传递各自的信息。

一、地址总线（16根）
1、P0口传递低8位地址信息(A7～A0)；
2、P2口传递高8位地址信息(A15～A8)。

二、数据总线（8根）
P0口传递8位数据信息（分时传送）。

三、控制总线（5根）
1、程序存储器读控制信号为PSEN；
2、数据存储器的读控制信号RD或写控制信号WR；
3、地址锁存控制信号为ALE；
4、片内/片外选择信号为EA。

4-1 程序存储器的扩展
一、外部存储器与单片机的连接原理
1、内、外部存储器的地址分配
①内部程序存储器的地址为0000H～0FFFH；
②当EA=1时：
内、外存储器地址相接，内部从0000H～0FFFH，
外部从1000H～0FFFFH，内外连成一个整体；
③当EA=0时：
只有外存储器能使用，其地址从0000H～0FFFFH。

二、外部存储器与单片机的连接框图
1、由ALE提供选通信号，控制地址锁存器，使P0口分时传送地址或数据信
息。

2、P2口直接与程序存储器的高8位地址相连。

3
、PSEN与OE相连，控制程序存储器中8位数据的读操作。

三、外部程序存储器读周期的时序图
1、ALE(地址锁存信号)在一个程序存储器读周期内两次有效；
2、在ALE第1个下降沿将P0口输出的低8位地址存入地址锁存器；
3、同时高8位地址由P2口直接送到程序存储器；
4、PSEN
(程序存储器读控制信号)在低电平时有效，便将数据读出；
5、读出的数据通过P0口送回单片机。

四、常用的地址锁存器
74LS373是一个典型的TTL带三态输出的8位地址锁存器。

1、74LS373框图及每个锁存位的原理图
74LS373地址锁存器有8个输入端(D8～D1)，8个输出端(Q1～Q8)，1个输入选通端(G)，1个三态控制端(OE)，1个接地端(GND)，1个电源端(
CC
V)。

2、74LS373的工作原理
①当输入选通信号G=1时，锁存器Q输出端随D输入端的变化而变化。

(A7～A0传送的地址信息可以通过锁存器到达扩展的ROM)
②当输入选通信号G=0(下降沿)时，锁存器被封锁，Q输出端不再随D输入端
的变化而变化，一直保持其封锁值不变。

(A7～A0传送的是数据信息)
③ G端的输入选通信号由单片机的ALE端提供。

五、常用的程序存储器EPROM芯片介绍
以美国InteL公司的2764、27128、27256这三种EPROM芯片最具有代表性。

2764 ——存储容量为8K×8；27128——存储容量为16K×8；
27256——存储容量为32K×8
1、结构特点：
① EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)，是紫外线可擦除的可
编程半导体只读存储器。

一般以27开头。

②都是双列直插式28脚封装结构，只是存储容量成倍增加。

③掉电后信息不会丢失，编程时需要专用的编程器写入。

2、引脚功能：
① 2764、27128和27256主电源脚都为Vcc(+5V)，都有公共地端(GND)； ② 它们的编程电源引脚都为Vpp ；
③ 2764地址信号线为A12～A0，共有13根，KB 8213=；
27128地址信号线为A13～A0，共有14根，KB 16214=；
27256地址信号线为A14～A0，共有15根，KB 32215=。

④ 它们的数据信号线为O 7～O 0，共有8根； ⑤CE 为片选通信号输入端，CE =0时该芯片被选中，CE =1时该芯片不被 选中。

⑥OE 为允许数据输出(读)选通信号输入端，低电平有效。

⑦PGM 为编程脉冲输入端。

仅在编程时接收编程脉冲。

六、程序存储器扩展电路(用8031单片机与EPROM27256配套为例)
1、 P0口的39～32脚输出的8位信号。

并分为两路。

① 一路作为地址总线送74LS373地址锁存器，为27256提供低8位地址信
号。

②另一路作为数据总线，直接与27256相连接用于8位数据信号的读取。

2、P2口的21～28脚输出的8位信号。

(具体连接如下)
⑴ 21～27脚直接与27256的A14～A8相连接，提供了高7位地址信号。

⑵ 28脚直接与27256的CE相连接：(功能如下)
①当28脚为0时,即：P2.7=0，27256被选通,地址范围是0000H～7FFFH。

②当28脚为1时,即：P2.7=1，27256未被选通，不工作。

3、地址锁存信号ALE与74LS373地址锁存器输入选通端G相连，用于锁存P0
口的送出的低8位地址信号。

4、读选通信号PSEN与27256的OE相连，用于读取数据。

4-2 数据存储器的扩展
一、MCS-51单片机扩展数据存储器结构图
1、P0口通过8位地址锁存器向外部数据存储器分时提供低8位地址信息和
8位数据信息；
2、单片机地址锁存信号ALE为8位地址锁存器提供选通信号；
3、P2口向外部数据存储器提供高8位地址；
4、P2口提供一个信号给译码器译码，用以得到RAM的片选信号；
5、
单片机读信号端RD可直接向数据存储器OE
端发“读”命令，使信息从
外部数据存储器经P0口数据总线进入单片机；
6、单片机写信号端WR可直接向数据存储器WE端发“写”命令，使信息从
单片机经P0口数据总线进入外部数据存储器。

二、外部数据存储器读/写周期时序图
1、外部数据存储器读周期时序
①在地址锁存信号ALE下降沿，P0口输出的低8位地址A7～A0被锁存；
② P2口此时也将高8位地址直接送出；
③读控制信号RD(低电平有效)到来，数据就从数据存储器中被读了出来；
④读出来的数据经过P0口输入到单片机中，完成了一次读操作工作。

2、外部数据存储器写周期时序
①在地址锁存信号ALE下降沿，P0口输出的低8位地址A7～A0被锁存；
② P2口此时也将高8位地址直接送出；
③写控制信号WR(低电平有效)到来，数据就从单片机中被写出来；
④写出来的数据经过P0口输出到数据存储器中，完成了一次写操作工作。

三、常用数据存储器RAM芯片介绍
外部数据存储器也称静态随机存储器RAM，常用的有6116、6264两种芯片。

它们都是双列直插式封装结构。

1、6116芯片(24脚)
①主电源Vcc=+5V，接地端GND；
②地址信号线A10～A0共11根；
③数据信号线D7～D0共8根；
④
控制信号线CE/OE/
WE3根；
⑤存储容量为2KB×8位。

2、6264芯片(28脚)
①主电源Vcc=+5V，接地端GND；
②地址信号线A12～A0共13根；
③数据信号线D7～D0共8根；
④控制信号线CE/OE/WE3根；
⑤存储容量为8KB×8位。

3、控制信号线的功能
①CE为片选信号控制输入端：
当CE=0时，该片被选中；当CE=1时，该片未被选中，不工作。

②OE为读信号控制输入端：
当OE=0时，读信号线有效；当OE=1时，读信号线无效。

③WE为写信号控制输入端：
当WE=0时，写信号线有效；当WE=1时，写信号线无效。

④功能表：
CE WE OE方式功能
0 0 1 写将单片机的内容，通过数据线O7～O0 写出到地址A7～A0所对应的单元中
0 1 0 读
将地址A7～A0所选中单元的内容, 通过数据线O7～O0读入单片机中。

1 ××未选中数据端口O7～O0呈高阻态
四、数据存储器扩展电路(用8031单片机与一片6264配套为例)
1、P0口的39～32脚输出的8位信号。

并分为两路。

①一路作地址总线送74LS373地址锁存器，为6264提供低8位地址信号。

②另一路作数据总线，直接与6264相连接用于传送8位数据信号。

2、P2口的21～25脚直接与6264的A12～A8脚相连接，提供了高5位地址
信号。

3、地址锁存信号ALE与74LS373地址锁存器输入选通端G相连，用于锁存P0
口的送出的低8位地址信号。

此接法的地址范围是0000H～1FFFH。

4、读信号RD(17脚)与6264的OE(20脚)相连，用于单片机读数据。

5、写信号WR(16脚)与6264的WE(21脚)相连，用于单片机写数据。

6、6264的片选信号CE(18脚)直接接地，保持常通。

五、程序/数据存储器综合应用实例
1、配置分析
由8031外扩一片27256(32KB)程序存储器和一片6264(8K×8)数据存储器，另加一片地址锁存器74LS373。

①程序存储器27256的地址范围是0000H～7FFFH；(A14～A0共15位地址)
②数据存储器6264的地址范围是0000H～1FFFH。

(A12～A0共13位地址)
2、外扩电路对存储芯片的选取要求
①尽量选取大存储容量的芯片，以减少芯片的数量。

②芯片容量要留有余地，以备程序变动及增加功能。

③芯片要满足应用环境要求，如：电源、环境温度、工作速度等。

④芯片要有兼容性。