第8章 外部存储器的扩展

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。
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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
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* 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
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？
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.
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如果用74LS138把64K空间全部划分为每块4KB,如何划分呢？
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？
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采用译码法外扩4片62128RAM的接口电路
（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。
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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。
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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
Q7-Q0
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
பைடு நூலகம்O E
7
6
5
4
3
2
1
0
2#
6116
1#
6116
D7-D0
A10-A0
D7-D0
A10-A0
W
W
O
O
C
C
S
E
E S
E
E
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
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低电压编程（5V）可用于在线编程，高电压编程(12V) 与一般常用的EPROM编程器兼容。在AT89S51芯片的封
装面上标有低电压编程还是高电压编程的编程电压标志
（见下页图）。 应用程序在PC机中与在线仿真器以及用户目标板一起 调试通过后，PC机中调试完毕的程序代码文件（.Hex目标 文件），必须写入到AT89S51片内的闪速存储器中。
思考一下：各个存储器芯片所占的地址空间范围？
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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
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)
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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。
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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
AT89S5x系列单片机无效，不用连接。 常见市售的ISP下载型编程器为ISPro下载型
编程器。用户将安装光盘插入光驱，运行安装程
序SETUP.exe即可。安装后，在桌面上建立一个 “ISPro.exe下载型编程器”图标，双击该图标， 即可启动编程软件。 ISPro下载型编程器软件的使用与RF-810软件 的使用方法基本相同，可参照编程器使用说明书 进行操作。
储器中。开发者只需在市场购买现成的编程器。
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8.7.2 ISP编程
AT89S5x系列单片机支持ISP。是指在电路板上的被编 程的空白器件可以直接写入程序代码，而不需要从电路板 上取下器件，已编程的器件也可用ISP方式擦除或再编程。 ISP下载编程器可以自行制作，也可电子市场购买。
ISP下载编程器与单片机一端连接的端口通常采用
8.7.1 通用编程器编程
下载程序时，编程器只是将AT89S51看作一个待写入 程序的外部程序存储器芯片。PC机中的程序代码一般通 过串行口或USB口与PC机连接，并有相应的服务程序。 在编程器与PC机连接好以后，运行服务程序，在服 务程序中先选择所要编程的单片机型号，再调入.Hex目标 文件，编程器就将目标文件烧录到单片机片内的Flash存
AT89S51单片机外扩4片27128EPROM的接口电路
G
思考一下：4片27128EPROM各自所占的地址空间？
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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)
C B A 74LS138
WR RD
20
OE
CS
CS
A10-A8
A10-A8
G
8.7 片内Flash存储器的编程 讨论如何把调试完毕的程序写入AT89S51的片内Flash存储
器，即Flash存储器编程问题。
AT89S51片内4K字节Flash存储器的基本性能如下： （1）可循环写入/擦除1 000次。 （2）存储器数据保存时间为10年。 （3）程序存储器具有3级加密保护。
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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。
C000H~DFFFH
C000H~DFFFH
A000H~BFFFH
A000H~BFFFH
思考一下：各个存储器芯片所占的地址空间范围？
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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。
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例2：一片EPROM2764的扩展： 8k＝23*210=213 A0-A12
锁存器 74LS373
D0-D7
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
PSEN:扩展程序存储器读选通信号
AT89S51单片机可扩展64K字节的EPROM.可以扩展一片 9 EPROM,也可以扩展多片EPROM。
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）。
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思考一下：4片62128RAM的各自所占的地址空间？
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8.5 EPROM和RAM的综合扩展 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。
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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
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
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）。
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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。
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上面介绍了两种程序下载的
方法，就单片机的发展方向而 言，已经趋向于ISP程序下载 方式，一方面由于原有不支持 ISP下载的芯片逐渐被淘汰
（大部分已经停产），另一方
面ISP使用起来十分方便，不 增加太多的成本就可以实现程 序的下载，所以ISP下载方式 已经逐步成为主流。
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
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
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AT89S51出厂时，Flash存储器处于全部空白状态
（各单元均为FFH），可直接进行编程。若不全为空白状
态（即单元中有不是FFH的），应首先将芯片擦除后，方 可写入程序。
AT89S51片内的Flash存储器有3个可编程的加密位，
定义了3个加密级别，只要对3个加密位：LB1、LB2、 LB3进行编程即可实现3个不同级别的加密。3个加密位的 状态可以是编程（P）或不编程（U），3个加密位的状态 所提供的3个级别的加密功能见表8-12。 对3个加密位的编程可参照表8-13所列控制信号来进 行，也可按照所购买的编程器的菜单，选择加密功能
ATMEL公司提供的接口标准，即10引脚的IDC端口。图824为IDC端口的实物图以及端口的定义。
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图8-24
IDC端口的实物图以及端口的定义
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采用ISP下载程序时，用户板上必须装有上
述IDC端口，端口信号线必须与目标板上 AT89S51的对应引脚连接。注意，图中的8脚
P1.4（ SS）端只对AT89LP系列单片机有效，对
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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*