51单片机外扩RAM

单片机外部RAM扩展模块
MCS-51系列单片机外部RAM为64K，在一些特殊场合下，远不能满足需要，
本文就AT89C51讨论MCS-51系列单片机大容量RAM的扩
首先介绍128K随机读取RAM HM628128。

HM628128
是32脚双列直插式128K静态随机读取RAM，它具有容
量大、功耗低、价格便宜、集成度高、速度快、设计和
使用方便等特点。

如若在系统中加入掉电保护电路，保
护数据有很高的可靠性，可以和EEPROM相媲美。

技术特性：
（1）最大存取时间为120ns；
（2）典型选通功耗75mW；典型未选通功耗10uW；
（3）使用单一5V电源供电；
（4）全静态存储器，不需要时钟及时序选通信号；
（5）周期时间与存取时间相等；
（6）采用三态输出电路，数据输入和输出端公用；
图6 HM628128外部引脚（7）所有输入和输出引脚均与TTL电平直接兼
容；
（8）有两个片选端，适合于低功耗使用，即为了保存信息，用电池作为后
备电源。

保存信息的最低电源电压Vcc=2V。

引脚安排及功能表：
图6是HM628128的外部引脚排列图，各引脚名称及功用分别如下：
A0～A16是17条地址线；I/O0～I/O7是8条双向数据线；CS1是片选1，低电平有效，CS2是片选2，高电平有效；WR是写控制线，当CS1为低电平，CS2为高电平时，WR的上升沿将I/O0～I/O7上的数据写到A0～A16选中的存储单元
中；OE是读出允许端，低电平有效。

HM628128的功能表如表3所示。

其中，H表示高电平，L表示低电平，X表示任意状态
由于AT89C51直接外部RAM容量为64K，地址线为16条，其中低8位地址和数据分时复用，因此需要外部地址锁存器和ALE锁存信号来锁存低8位地址。

又由于AT89C51的外部数据和外设地址通用，若扩展外设必然占用数据地址。

因此本系统采用P2.7（A15）口来区分数据和外设：当P2.7（A15）口为高电平时，
选择外部数据；P2.7（A15）口为低电平时，则为外设。

因此，直接外部数据容量和外设数量都为32K ，可用地址线为15条。

本系统外部扩展RAM 为256K ，地址线18条。

要达到18条地址线，则必须扩展。

理论上可行方法很多，如以P1口的某几位作为最高位地址输出、外加锁存器锁存高位地址等。

本系统采用后者，以保留P1口，况且外设空间充裕。

扩展电路如图7所示：
图7 RAM 地址扩展电路
当读写外部数据时，首先应往高位地址锁存器中送入高位地址，然后再以DPTR 为间接地址访问外部数据，注意最高位地址应为1，即数据区最低地址为8000H 。

以下程序段演示了外部数据的读写。

……
MOV DPTR ，#0020H ；0020H 为高位地址锁存器的地址
MOV A ，#00H ；00H 表示第一个32K 空间
MOVX @DPTR ，A ；写入地址数据
MOV DPTR ，#8000H ；8000H 为每个32K 的第一个字节地址
MOVX A ，@DPTR ；从地址单元读取数据
……
若最后一句换为:
MOVX @DPTR ，A
则为向RAM 中写数据。

同时作者还利用HM628128的数据保持特性为其加入了掉电保护电路。

当主电源关闭时，备用电源发挥作用，这样RAM 内的数据就不会丢失。

其特性如表4所示。

译码器
地址总线
CS1 0V
图8 CS2控制数据保持时序
根据表4和图8可知，只要在系统上电或断电期间保证使HM628128的CS2立即变为低电平（CS2≤0.2V ）或WR 立即变为高电平就可使其中的数据维持不变，图9可实现这一功能。

≥Vcc-0.2V
图9掉电保护电路
其原理如下：当系统正常时，电流通过D1向HM628128供电，同时向电池BT 充电，当系统电源切断时，将由电池供电。

上电时，系统电源对C1充电，在此期间CS2是输入要经过一定的延时后才能变为高电平，同时，由于U1、U2的电源是由系统电源对C2充电来建立的，这就保证了在上电时HM628128处于写静止状态。

在系统掉电瞬间，由于U1、U2由Vs供电，仍处于工作状态，电源掉电致使U1的输入立即变低，WR端变为低电平，从而禁止对HM628128的写入。

同时C1也通过D2和R2放电，从而使CS2变为低电平。

因此在掉电瞬间和掉电后，HM628128也处于写禁止状态。

经实践证明，本电路工作可靠，RAM中数据保存完整。