51单片机外部存储器的扩展 PPT
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（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。
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。
第8章 AT89S51单片机 外部存储器的扩展
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
1．线选法 是直接利用系统的某一高位地址线作为存储器芯片（或I/O
接口芯片）的“片选”控制信号。为此，只需要把用到的 高位地址线与存储器芯片的“片选”端直接连接即可。
（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。
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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。
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。
第8章 AT89S51单片机 外部存储器的扩展
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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
1．线选法 是直接利用系统的某一高位地址线作为存储器芯片（或I/O
接口芯片）的“片选”控制信号。为此，只需要把用到的 高位地址线与存储器芯片的“片选”端直接连接即可。
第7章MCS-51单片机的常用外设扩展
（2）数据线
2732的8位数据线直接与单片机的P0口相连。P0口作 为地址/数据线分时复用。
（3）控制线
CPU执行2732中存放的程序指令时，取指阶段就是对 2732进行读操作。注意，CPU对EPROM只能进行读操作， 不能进行写操作。CPU对2732的读操作控制都是通过控制线 实现的。2732控制线的连接有以下几条：
2.硬件电路 单片机与6116的硬件连接如图7-4所示。
3.连线说明
• 地址线：A0～A10连接单片机地址总线P0.0～P0.7、P2.0、P2.1、P2.2 共11根；
• 数据线：I/O0～I/O7连接单片机的数据线，即P0.0～P0.7；
• 控制线：片选端连接单片机的P2.7，即单片机地址总线的最高位A15； 读允许线连接单片机的读数据存储器控制线；
• 对于没有内部ROM的单片机或者程序较长、片内ROM容 量不够时，用户必须在单片机外部扩展程序存储器。 MCS-51单片机片外有16条地址线，即P0口和P2口，因此 最大寻址范围为64K字节（0000H—FFFFH）。
• 这里要注意的是，MCS-51单片机有一个管脚 EA跟程序存 储器的扩展有关。如果接高电平，那么片内存储器地址范 围是0000H—0FFFH（4K字节），片外程序存储器地址范 围是1000H—FFFFH（60K字节）。如果接低电平，不使 用片内程序存储器，片外程序存储器地址范围为0000H— FFFFH（64K字节）。
1. 芯片选择
单片机扩展数据存储器常用的静态RAM芯片有6116（2K×8 位）、6264（8K×8位）、62256（32K×8位）等。
根据题目容量的要求我们选用SRAM6116，采 用单一+5V供电，输入输出电平均于TTL兼容，具有 低功耗操作方式，管脚如图7-3所示。
第5章 单片机存储器扩展
11000000000000000~1101111111111111，即C000H~DFFFH；
11100000000000000~1111111111111111，即E000H~FFFFH。
•采用地址译码器的多片程序存储器的扩展（译码法）
例3 要求用2764芯片扩展8031的片外程序存储器，分配的地
21×210 = 211
地址空间： A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 最低地址： 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0000H 07FFH
最高地址： １
MCS-51单片机寻址范围：64KB
26×210 = 216即16位地址线
地址空间： A15A14A13A12A11A10A9A8A7··A0 单片机 ·· ·· × × × × × A10A9A8A7··A0 6116 ·· ·· 2KB
25 = 32
上式中：“×”表示0或1。
即单片机地址空间中包含有32个2KB。某片6116占据的是哪 2KB不能确定——地址浮动。 只有限定A15··A11的取值才能确定6116在系统中的地址 ·· ·· 范围。如，P2.5 = 1 ，选中6116的/CS线。设P2.7 P2.5 P2.4 P2.3 假定全为1
例2 使用两片2764扩展16 KB的程序存储器，采用线选法选
中芯片。扩展连接图如图所示。以P2.7作为片选，当P2.7=0时，
选中2764(1)；当P2.7=1时，选中2764(2)。因两根线(A13、A14)
未用，故两个芯片各有22=4个重叠的地址空间。它们分别为
用两片2764 EPROM的扩展连接图
则: 6116地址范围是B800H ~ BFFFH。
51单片机的扩展
（a）程序存储器的扩展
.程序存储器的作用----存放程序代码或常数表格
.扩展时所用芯片----一般用只读型存储器芯片（可以是 EPROM、E2PROM、 FLASH芯片等）。 .扩展电路连接 ---- 用EPROM 2732扩展程序存储器。 .存储器地址分析----究竟单片机输出什么地址值时，可以
一、系统扩展的含义
单片机中虽然已经集成了CPU、I/O口、定时器、 中断系统、存储器等计算机的基本部件（即系统资 源），但是对一些较复杂应用系统来说有时感到以 上资源中的一种或几种不够用，这就需要在单片机 芯片外加相应的芯片、电路，使得有关功能得以扩 充，我们称为系统扩展（即系统资源的扩充）。 需要解决的问题是单片机与相应芯片的接口电 路连接（即地址总线、数据总线、控制总线的连接） 与编程。
指向存储器中的某一单元。
.扩展时所用芯片
2732----4K EPROM
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 O0 O1 O2 GND Vcc A8 A9 A11 OE/Vpp A10 CE O7 O6 O5 O4 O3
2732引脚功能
A0-A11 CE 地址线 选片 输出允许/ 编程电源 数据线
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
A8 A9 A10 A11
2732
CE OE
ALE
PSEN 图4.2 扩展电路
8031
2732
数据总线的连接： P0.0-P0.7（数据总线）----------------------------------------O0-O7 地址总线的连接： 经过锁存器373 P0.0-P0.7（地址总线低8位）---------------------------------- A0-A7 P2.0-P2.3（地址总线高8位中的4位）--------------------------- A8-A11 控制总线的连接： PSEN（程序存储器允许，即读指令） -------------------------- OE ALE（地址锁存允许）-------------------------------------接373的使能端 G
四 MCS-51单片机存储器系统扩展
RD、WR为数据存储器和 I/O口的读、写控制信号。执 行MOVX指令时变为有效。
74LS373引脚
1、控制位OE： OE=0时，输出导通 2、控制位G： 接ALE 3、Vcc=+5V 4、GND接地
1 74LS373为8D锁存器，其主要特点在于：
控制端G为高电平时，输出Q0～Q7复现输入D0～ D7的状态；G为下跳沿时D0～D7的状态被锁存在Q0 ～Q7上。
MOV DPTR, #0BFFFH ;指向74LS373口地址
MOVX A, @DPTR ;读入
MOV @R0， A
;送数据缓冲区
INC R0
;修改R0指针
RETI
;返回
用74LS273和74LS244扩展输入输出接口
地址允许信号ALE与外部地址锁存信号G相连；
单片机端的EA与单片机的型号有关;
存储器端的CE与地址信号线有关。
P... 2.7 P2.0
ALE 8031
P... 0.7 P0.0
EA
PSEN
外部地址
G
锁存器
I...7
O... 7
I0 O0
A... 15
CE
A8
外部程序
存储器
A... 7 A0
D7. . . D0 OE
6264的扩展电路图
图中CS（CE2）和CE引脚均为6264的片选信号，由于该扩展电路 中只有一片6264，故可以使它们常有效，即CS（CE2）接+5V ，CE接地。6264的一组地址为0000H～1FFFH。
存储器地址编码
SRAM6264：“64”—— 8K×8b = 8KB 6264有13根地址线。 地址空间： A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 最低地址： 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000H 最高地址： 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1FFFH MCS-51单片机寻址范围：64KB 26×210 = 216即16位地址线 地址空间： A15A14A13A12A11A10A9A8A7······A0 单片机
74LS373引脚
1、控制位OE： OE=0时，输出导通 2、控制位G： 接ALE 3、Vcc=+5V 4、GND接地
1 74LS373为8D锁存器，其主要特点在于：
控制端G为高电平时，输出Q0～Q7复现输入D0～ D7的状态；G为下跳沿时D0～D7的状态被锁存在Q0 ～Q7上。
MOV DPTR, #0BFFFH ;指向74LS373口地址
MOVX A, @DPTR ;读入
MOV @R0， A
;送数据缓冲区
INC R0
;修改R0指针
RETI
;返回
用74LS273和74LS244扩展输入输出接口
地址允许信号ALE与外部地址锁存信号G相连；
单片机端的EA与单片机的型号有关;
存储器端的CE与地址信号线有关。
P... 2.7 P2.0
ALE 8031
P... 0.7 P0.0
EA
PSEN
外部地址
G
锁存器
I...7
O... 7
I0 O0
A... 15
CE
A8
外部程序
存储器
A... 7 A0
D7. . . D0 OE
6264的扩展电路图
图中CS（CE2）和CE引脚均为6264的片选信号，由于该扩展电路 中只有一片6264，故可以使它们常有效，即CS（CE2）接+5V ，CE接地。6264的一组地址为0000H～1FFFH。
存储器地址编码
SRAM6264：“64”—— 8K×8b = 8KB 6264有13根地址线。 地址空间： A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 最低地址： 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000H 最高地址： 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1FFFH MCS-51单片机寻址范围：64KB 26×210 = 216即16位地址线 地址空间： A15A14A13A12A11A10A9A8A7······A0 单片机
第6章 MCS-51单片机系统扩展技术
6.3 数据存储器扩展
6.3.1 静态RAM扩展电路
6.3.2 动态RAM扩展电路
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6.3.1 静态RAM扩展电路
常用的静态RAM芯片有6116，6264，62256等，其 管脚配置如图6-13所示。
1．6264静态RAM扩展 额定功耗200mW，典型存取时间200ns，28脚双列直插 式封装。表6-1给出了6264的操作方式，图6-14为6264静 态RAM扩展电路。
图 6 9
A EEPROM
28 17
扩 展 电 路
写入数据
不是指令
查询 中断 延时
2．2864A EEPROM 扩展
2864A有四种工作方式： （1）维持方式 （2）写入方式 （3）读出方式 （4）数据查询方式
图 6 12
28 64
返回本节
A EEPROM
扩 展 电 路
串行E2PROM简介 串行E2PROM占用引线少、接线简单，适用于作为数据存储 器且保存信息量不大的场合。 以AT93C46／56／57／66为例，它是三线串行接口E2PROM， 能提供128×8、256×8、512×8或64×16、128×16、256×16 位，具有高可靠性、能重复擦写100，000次、保存数据100年 不丢失的特点，采用8脚封装。
第6章 MCS-51单片机系统扩展技术
6.1 MCS-51单片机系统扩展的基本概念
6.2 程序存储器扩展技术
6.3 数据存储器扩展 6.4 输入/输出口扩展技术
T0 T1
时钟电路
ROM
RAM
定时计数器
CPU
并行接口 串行接口 中断系统
P0 P1 P2 P3
TXD RXD
INT0 INT1
《MCS51系列单片机》PPT课件
的 方 式 字 为 82H （ 10000010B ） ， C 口 置 位 / 复 位 字 为 0FH （ 00001111B ） ， 8255A的方式字及置位/复位控制字地址为7FFFH。 程序如下：
ORG 0000H LJMP START ORG 0030H
DSP8255: MOV DPTR, #7FFFH ; 数据指针指向8255A控制口
精选课件ppt
3
3．典型扩展电路 MCS-51外扩存储器时应考虑： （1）锁存器的选择与连接； （2）片选信号产生的方法，编址电路设计； （3）存储器的选择与连接。 访问程序存储器的控制信号： ALE ——地址锁存信号 PSEN ——片外程序存储器读信号 EA ——片内/外程序存储器访问选择信号， EA=0：访问片外；EA=1：访问片内。
3# 6264的 地址范围分别为：
8031 单片机外扩16KB程序存储器和8KB数据存储器。0000H～1FFFH,
16KB程序存储器：两片2764芯片
2000H～3FFFH,
8KB数据存储器：一片6264芯片
4000～5FFFH。
编址方法：采用全地址译码方式，P2.7用于控制2―4译码器的工作，P2.6,
P0口经地址锁存器——A0R~DA7 ； P2.0～PO2E.4——WRA8~A12 。
控制线：ALE接373的LE， 接RAM的 、 接RAM的 WE ，用线选法
实现片选 ， P2.5—— CE 。
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6
[例题] 在上页图的数据存储器扩展电路中，将片内RAM 以50H单 元开始的16个数据，传送片外数据存储器0000H开始的单元中。
I/O 端 口 地 址 与 外 部 数 据 存 储 单 元 地 址 统 一 编 址 为 0000H ～ FFFFH（64KB）；
ORG 0000H LJMP START ORG 0030H
DSP8255: MOV DPTR, #7FFFH ; 数据指针指向8255A控制口
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3．典型扩展电路 MCS-51外扩存储器时应考虑： （1）锁存器的选择与连接； （2）片选信号产生的方法，编址电路设计； （3）存储器的选择与连接。 访问程序存储器的控制信号： ALE ——地址锁存信号 PSEN ——片外程序存储器读信号 EA ——片内/外程序存储器访问选择信号， EA=0：访问片外；EA=1：访问片内。
3# 6264的 地址范围分别为：
8031 单片机外扩16KB程序存储器和8KB数据存储器。0000H～1FFFH,
16KB程序存储器：两片2764芯片
2000H～3FFFH,
8KB数据存储器：一片6264芯片
4000～5FFFH。
编址方法：采用全地址译码方式，P2.7用于控制2―4译码器的工作，P2.6,
P0口经地址锁存器——A0R~DA7 ； P2.0～PO2E.4——WRA8~A12 。
控制线：ALE接373的LE， 接RAM的 、 接RAM的 WE ，用线选法
实现片选 ， P2.5—— CE 。
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[例题] 在上页图的数据存储器扩展电路中，将片内RAM 以50H单 元开始的16个数据，传送片外数据存储器0000H开始的单元中。
I/O 端 口 地 址 与 外 部 数 据 存 储 单 元 地 址 统 一 编 址 为 0000H ～ FFFFH（64KB）；
第6章 89c51系列单片机的扩展
74LS373,直接从P0口送到数据总线上。
2. 最小系统工作时序
如下图所示：
一个机器周期 S1 ALE
一个机器周期
S2 S3
S4
S5
S6
S1
S2 S3
S4
S5
S6
PSEN
P2 PCH输出
PCH输出
PCH输出
PCH输出
PCH输出
PCH输出
输入
PCL
输出
指令 输入
PCL
输出
指令 输入
PCL
输出
指令 输入
PCL
输出
PCL输出有效
PCL输出有效
PCL输出有效
PCL输出有效
最小系统的工作时序
PCL 输出 有效
P2口送PCH 信息，P0口送PCL 信息和输 入指令。在每一个Tcy中，ALE两次有效， PSEN两次有效。ALE第一次发生在S1P2和 S2P1期间,在S2状态周期内,ALE下降沿将P0 口低8位地址信息PCL锁入74LS373。在S4状 态周内，PSEN上升沿将指令读入CPU。
VppVccCE GND
A7 A8 23 22 A10 19
I/O
74LS373 8Q 8D
GND G OE
A0
2716
28 39 O0 . . O7 OE 20
32
P0口具有分时传送低8位地址和8位数据 信息的复用功能。通过ALE信号与地址锁存
器配合使用，从而使得地址信息和数据信息
区分开。
工作原理如下：
2. 具体应用
使用单片E2PROM扩展外部程序存储器
一 片 2864E2PROM 和 地 址 锁 存 器
74LS373构成MCS-51系列单片机中8031
第05讲 MCS-51单片机存储器的扩展
0000 0000 0000)
最高地址07FFH(A15 A14 A13 A12 A11 A10…A0 = 0000 0111 1111 1111)
6.2.1 扩展EPROM型程序存储器
由于P2.3~P2.6的状态与该芯片2716的寻址无关，所以 P2.3~P2.6可为任意状态，从0000至1111共有16种组合，因 此实际上该2716芯片可有16个地址范围。这种多地址范围的 重叠现象是线选法本身造成的，因此地址范围的非惟一性是 线选法的一大缺点。
第05讲 MCS-51单片机存储器的扩展
本讲要解决的问题？ 单片机作为一个芯片级的微型计算机，是工业测控领域 里广泛使用的一种机型，可谓“麻雀虽小，五脏俱全”，它 具备运行应用程序的基本条件，所提供的资源能够满足一般
应用系统的需求，然而对于一些特殊的情况，其内部资源也 显得不够用(比如，程序存储器的容量太小，不能容纳更大 的应用程序)，且必须通过在单片机芯片外围的扩展才能达 到应用系统的要求。那么，如何对单片机的资源进行扩展， 进行资源扩展过程中要注意哪些问题呢？
6.2.2 扩展EEPROM型程序存储器
EEPROM兼有程序存储器和数据存储器的特点，既可以作 为程序存储器，又可以作为数据存储器使用。 典型的EEPROM芯片有：2816（2K×8位）、2817（2K×8 位）、2864A（8K×8位）等。
6Hale Waihona Puke 2.2 扩展EEPROM型程序存储器
EEPROM对硬件电路无特殊要求，操作简便。早期设计的 EEPROM是依靠片外高电压进行擦写，近期已将高压电源集成 在芯片内，可以直接使用单片机系统的5V电源在线擦除和改 写；在芯片的引脚设计上，8KB的EEPROM 2864A与同容量的 EPROM 2764和静态RAM 6264是兼容的，给用户的硬件设计和 调试带来了极大的方便。 EEPROM具有ROM的非易失性，又具有RAM的随机读／写特 性，每个单元可以重复进行1万次改写，保留信息的时间可
MCS51系列单片机存储器.ppt
7FH
数据 缓冲区
30H 2FH
20H 1FH 18H 17H
10H 0FH
08H 07H Βιβλιοθήκη 0H位寻址区 （位地址为 00H~7FH）
3区 2区 1区 0区
80 个字节为数据缓冲区（含堆栈） 16 个字节为位寻址区 32 个字节为四个工作寄存器区
（1）工作寄存器区：00H～1FH为4个工作寄存器区，每区8个 单元，分别称为R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，且4个 区的工作寄存器同名。实际上，它们都是通用的数据寄存器， 可用于寄存器地址和数据，其中R0、R1还可作为间接寻址寄存 器使用。当程序中需使用工作寄存器时，必须先指出它们是哪 一个区的，这是由特殊功能寄存器PSW中的RS1和RS0两位来选 择的。 （2）位寻址区：20H～2FH这16个字节的每一位都可以单独进 行操作，每一位有一个地址，称为位地址，例如20H单元的位 地址为00H～07H。共有128个位地址。 （3）数据缓冲区：30H～3FH这80个字节为一般的数据缓冲区， 但通常将堆栈区放在这个空间。由于复位后堆栈指针自动指向 07H（即工作寄存器区），故在程序开始需要用指令将SP设置 在30H以后。
第三章 MCS-51系列单片机存储器
3.1 MCS-51系列单片机系统的存储器配置
8051的存储器有4个不同的逻辑空间，即内部程 序存储器、内部数据存储器、外部程序存储器、外部 数据存储器。它们分别由不同的指令和寻址方式访问， 对外部的两个逻辑空间还使用不同的读控制信号。 MCS-51系列单片机8051的存储器配置 图见下页
1．程序计数器PC 程序计数器PC用于存放下一条要执行指令的地址（PC总是指 向程序存储器地址），是一16位专用寄存器，寻址范围64K 字 节 ， PC 在 物 理 结 构 上 是 独 立 的 ， 不 属 于 特 殊 功 能 寄 存 器 SFR块。
单片机课件8 单片机的存储器的扩展
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
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。
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。
C51单片机的存储器结构ppt课件
当内部数据存储器不够用时，在单片机的总
线上可以最大扩展64K的RAM，可独立寻址，有公 用指令系统〔MOVX传送指令〕，不能用于数据的 运算及处置，所以仅有4条指令，两条读，两条写， 用于普通数据的存放，地址为0000H－FFFFH。寻 址方式采用存放器间接寻址的方式，如MOVX A , @DPTR.，指令中DPTR，开辟在特殊功能存放器 〔SFR〕中，是一个16位的数据存储器〔数据指针
图3-3 内部数据存储器构造
7FH
用户区
30H 2FH
位寻址区
20H 1FH
工作寄存 器区
00H
〔1〕任务存放器区〔00H~1FH〕
共32个单元，又分为4组，每组8个单元，都用 R0~R7表示，如图3-4所示，
1FH
R7
3组
18H
R0
17H
R7
2组
10H
R0
0FH
R7
1组
08H
R0
07H
R7
06H
3-5所示， 指令MOV A , @R0 操作表示。 可以用〔〔R0〕〕=(40H)=AAH表示。
40H 1 0 1 0 1 0 1 0 30H 2FH 20H 1FH 00H 0 1 0 0 0 0 0 0 R0
注：
★ 在存放器寻址中〔Rn〕，这4组存放器，由 用户运用中经过PSW中的RS1和RS0的设定，来确 定用户运用的组。
1000H 0FFFH
外部程序储 存器64K （ROM）
80H 7FH 内部数据
储存器
128B （SRAM) 00H
0000H
内部程序储 存器4K
（ROM）
0000H
★内部数据存储器和外部数据存储器相互之间独立编址，
线上可以最大扩展64K的RAM，可独立寻址，有公 用指令系统〔MOVX传送指令〕，不能用于数据的 运算及处置，所以仅有4条指令，两条读，两条写， 用于普通数据的存放，地址为0000H－FFFFH。寻 址方式采用存放器间接寻址的方式，如MOVX A , @DPTR.，指令中DPTR，开辟在特殊功能存放器 〔SFR〕中，是一个16位的数据存储器〔数据指针
图3-3 内部数据存储器构造
7FH
用户区
30H 2FH
位寻址区
20H 1FH
工作寄存 器区
00H
〔1〕任务存放器区〔00H~1FH〕
共32个单元，又分为4组，每组8个单元，都用 R0~R7表示，如图3-4所示，
1FH
R7
3组
18H
R0
17H
R7
2组
10H
R0
0FH
R7
1组
08H
R0
07H
R7
06H
3-5所示， 指令MOV A , @R0 操作表示。 可以用〔〔R0〕〕=(40H)=AAH表示。
40H 1 0 1 0 1 0 1 0 30H 2FH 20H 1FH 00H 0 1 0 0 0 0 0 0 R0
注：
★ 在存放器寻址中〔Rn〕，这4组存放器，由 用户运用中经过PSW中的RS1和RS0的设定，来确 定用户运用的组。
1000H 0FFFH
外部程序储 存器64K （ROM）
80H 7FH 内部数据
储存器
128B （SRAM) 00H
0000H
内部程序储 存器4K
（ROM）
0000H
★内部数据存储器和外部数据存储器相互之间独立编址，
51单片机外部存储器的扩展
即存储器芯片的选择和存储器芯片内部 存储单元的选择。
一、地址线的译码
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。译码法又分为完全译码和部分译码两种。
MCS-51系列单片机片内外程序存储器的空 间可达64KB，而片内程序存储器的空间只有 4KB。如果片内的程序存储器不够用时，则需 进行程序存储器的扩展。
MCS-51存储器的扩展
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个芯片组成，为此 存储器的编址分为两个层次：
扩展数据存储器常用静态RAM 芯片： 6264（8K×8位）、62256（32K×8位）、 628128（128K×8位）等。
MCS-51存储器的扩展
P2.7～P2.0
ALE P0.0～P0.7 8031
EA PSEN
A15～A8 高8位地址
CLK Q7～Q0 A7～A0 I0～I7 地址锁存器
D0～D 7
二、以P2口作为高8位的地址总线
P0口的低8位地址加上P2的高8位地址就可以形成16位的 地址总线，达到64KB的寻址能力。
实际应用中，往往不需要扩展那么多地址，扩展多少用 多少口线，剩余的口线仍可作一般I/O口来使用。
三、控制信号线 ALE：地址锁存信号，用以实现对低8位地址的锁存。 PSEN：片外程序存储器读选通信号。 EA：程序存储器选择信号。为低电平时，访问外部程序存储 器；为高电平时，访问内部程序存储器。
一、地址线的译码
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。译码法又分为完全译码和部分译码两种。
MCS-51系列单片机片内外程序存储器的空 间可达64KB，而片内程序存储器的空间只有 4KB。如果片内的程序存储器不够用时，则需 进行程序存储器的扩展。
MCS-51存储器的扩展
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个芯片组成，为此 存储器的编址分为两个层次：
扩展数据存储器常用静态RAM 芯片： 6264（8K×8位）、62256（32K×8位）、 628128（128K×8位）等。
MCS-51存储器的扩展
P2.7～P2.0
ALE P0.0～P0.7 8031
EA PSEN
A15～A8 高8位地址
CLK Q7～Q0 A7～A0 I0～I7 地址锁存器
D0～D 7
二、以P2口作为高8位的地址总线
P0口的低8位地址加上P2的高8位地址就可以形成16位的 地址总线，达到64KB的寻址能力。
实际应用中，往往不需要扩展那么多地址，扩展多少用 多少口线，剩余的口线仍可作一般I/O口来使用。
三、控制信号线 ALE：地址锁存信号，用以实现对低8位地址的锁存。 PSEN：片外程序存储器读选通信号。 EA：程序存储器选择信号。为低电平时，访问外部程序存储 器；为高电平时，访问内部程序存储器。
第四章MCS-51课件06版
转电路图
大连理工大学 电信学院 陈育斌
转时序图
18
外部ROM的状态与地址线A15的关系表 外部ROM的状态与地址线A15的关系表
ROM引脚 ROM引脚 /CE A14～ A14～A8 A7～A0 A7～ P0口A7-0 P0口A700000000 11111111 00000000 11111111 地址范围 0000H～ 0000H～ 7FFFH 8000H FFFFH ROM工作 ROM工作 状态 选中 未选中
5
P0.0
K7
P1.7
┇
P1.0
K0
大连理工大学 电信学院 陈育斌
思考题：设计一个4 思考题：设计一个4路抢答器并编程
MCS-51
LED3
┅ ┅
LED0
P0.3 。 。 P0.0
参考 电路
K3
K4
P1.4 P1.3
K2
P1.2
K1
P1.3
K0
/INT0 P1.0
与门
大连理工大学 电信学院 陈育斌 6
A7-A0 A15-A8(PC) OP A15-A8 (DPTR+A) A7-A0 常数
（参考讲义76页）
A
转电路图 返回前一次
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B
17
片外存储器访问时序说明
P0、P2口作地址和数据总线。其中P0口作为地址和数据 P0、P2口作地址和数据总线。其中P0口作为地址和数据 复用总线，前半部（A段）作地址总线，后半部（B 复用总线，前半部（A段）作地址总线，后半部（B段） 作为数据总线。 外部程序存储器ROM的操作步骤如下： 外部程序存储器ROM的操作步骤如下： 1，必须为ROM其提供完整的（15位）地址信息； ，必须为ROM其提供完整的（15位）地址信息； 2，ROM芯片的/CE 端=0，选中该芯片； ROM芯片的/CE =0，选中该芯片； 3，在满足上述条件的基础上，当ROM的/OE=0时（B时间 ，在满足上述条件的基础上，当ROM的/OE=0时（B 段），存储器输出数据的三态门打开，并将与输入地址相 段），存储器输出数据的三态门打开，并将与输入地址相 对应的存储单元中的指令（数据）向外输出，单片机通过 对应的存储单元中的指令（数据）向外输出，单片机通过 P0口将指令送至CPU P0口将指令送至CPU 内部。 74LS373锁存器: 74LS373锁存器:将A时间段P0口输出的低位地址进行保存， 时间段P0口输出的低位地址进行保存， 使ROM在B时间段仍然可以得到完整的地址信号。 ROM在
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转时序图
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外部ROM的状态与地址线A15的关系表 外部ROM的状态与地址线A15的关系表
ROM引脚 ROM引脚 /CE A14～ A14～A8 A7～A0 A7～ P0口A7-0 P0口A700000000 11111111 00000000 11111111 地址范围 0000H～ 0000H～ 7FFFH 8000H FFFFH ROM工作 ROM工作 状态 选中 未选中
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P0.0
K7
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P1.0
K0
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思考题：设计一个4 思考题：设计一个4路抢答器并编程
MCS-51
LED3
┅ ┅
LED0
P0.3 。 。 P0.0
参考 电路
K3
K4
P1.4 P1.3
K2
P1.2
K1
P1.3
K0
/INT0 P1.0
与门
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A7-A0 A15-A8(PC) OP A15-A8 (DPTR+A) A7-A0 常数
（参考讲义76页）
A
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片外存储器访问时序说明
P0、P2口作地址和数据总线。其中P0口作为地址和数据 P0、P2口作地址和数据总线。其中P0口作为地址和数据 复用总线，前半部（A段）作地址总线，后半部（B 复用总线，前半部（A段）作地址总线，后半部（B段） 作为数据总线。 外部程序存储器ROM的操作步骤如下： 外部程序存储器ROM的操作步骤如下： 1，必须为ROM其提供完整的（15位）地址信息； ，必须为ROM其提供完整的（15位）地址信息； 2，ROM芯片的/CE 端=0，选中该芯片； ROM芯片的/CE =0，选中该芯片； 3，在满足上述条件的基础上，当ROM的/OE=0时（B时间 ，在满足上述条件的基础上，当ROM的/OE=0时（B 段），存储器输出数据的三态门打开，并将与输入地址相 段），存储器输出数据的三态门打开，并将与输入地址相 对应的存储单元中的指令（数据）向外输出，单片机通过 对应的存储单元中的指令（数据）向外输出，单片机通过 P0口将指令送至CPU P0口将指令送至CPU 内部。 74LS373锁存器: 74LS373锁存器:将A时间段P0口输出的低位地址进行保存， 时间段P0口输出的低位地址进行保存， 使ROM在B时间段仍然可以得到完整的地址信号。 ROM在
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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ALE
8051
LE பைடு நூலகம்E
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，锁存器的数据输出端
A5 Q的状态，与数据输入端D
地址需要锁存：为了能把复用的数据总线 和地址总线分离出来以便同外部的芯片正确 的连接，需要在单片机的外部增加地址锁存 器，从而构成与一般CPU相类似的三总线结 构。
MCS-51系统外部总线的扩展
一、以P0口作低8位地址及8位数据的复用总线
复用，即一段时间内作两种或两种以上用途。 在这里指P0口在每个CPU周期的前半个周期输出低8 位地址，由地址锁存器锁存，然后由地址锁存器代替P0口 输出低8位地址。后半个周期进行8位数据的输入输出。
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。
MCS-51系统扩展的实现
外部总线的扩展 程序存储器的扩展
存储器的扩展 数据存储器的扩展
MCS-51系统外部总线的扩展
通常，微机的CPU外部都有单独的并行地 址总线、数据总线、控制总线。
MCS-51单片机由于引脚的限制，数据总 线和地址总线是复用的。
单片机的三总线结构
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:
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。
51单片机外部存储器的扩展
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：
MCS-51系列单片机片内外程序存储器的空 间可达64KB，而片内程序存储器的空间只有 4KB。如果片内的程序存储器不够用时，则需 进行程序存储器的扩展。
MCS-51存储器的扩展
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个芯片组成，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。
一、地址线的译码
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。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。
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：
WR：片外数据 存储器写选通信 号。
RD：片外数据 存储器读选通信 号。
P2
ALE P0
8051 PSEN
WR RD
A8~A15
地址 A0~A7 锁存器
D0~D7
地址总线 数据总线
8051扩展的三总线
控制总线
地址锁存器74HC573与单片机P0口连接，扩展地址总线。
74HC573是有输出三态门的电平允许8位锁存器。
(1) 系统有大量的I/O线可供用户使用: P0、 P1、 P2、 P3四个口都可以作为I/O口使用。 (2) 内部存储器的容量有限, 只有128 B的RAM和4 KB的程序存储器。
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。该图 中 74LS373 为 地 址 锁 存 器 , 用于锁存低8位地址。
二、以P2口作为高8位的地址总线
P0口的低8位地址加上P2的高8位地址就可以形成16位的 地址总线，达到64KB的寻址能力。
实际应用中，往往不需要扩展那么多地址，扩展多少用 多少口线，剩余的口线仍可作一般I/O口来使用。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
三、控制信号线 ALE：地址锁存信号，用以实现对低8位地址的锁存。 PSEN：片外程序存储器读选通信号。 EA：程序存储器选择信号。为低电平时，访问外部程序存储 器；为高电平时，访问内部程序存储器。
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。
A4 相同，即锁存器是透明的；
A3 当LE端从高电平返回到低电
A2 平时（下降沿后），输入端
A1 的数据就被锁存在锁存器中
A0 ，数据输入端D的变化不再
影响Q端。
MCS-51存储器的扩展
MCS-51系列单片机片外数据存储器的空间可 达64KB，而片内数据存储器的空间只有128B或 256B。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。