MCS-51单片机系统的扩展

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7.1 存储器扩展基础
3.控制总线(CB) 扩展系统时常用的控制信号为地址锁存信号ALE，片外程
序存储器取指信号PSEN以及数据存储器RAM和外围接口共用的读写控制信号WR, RD等。MCS-51单片机的总线结构图，如图7 -1所示。
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7.1 存储器扩展基础
第7章 MCS-51单片机系统的扩展
7.1 存储器扩展基础 7.2 程序存储器扩展 7.3 数据存储器扩展 7.4 并行I/O接口的扩展
7.1 存储器扩展基础
MCS-51单片机内部集成了许多基本功能部件，使用非常方便，对于小型控制系统可以满足需要了。但对于较大的应用系统，往往还需要扩展一些外围部件，以弥补片内资源的不足。对于片内没有ROM的单片机，则还必须外接扩展的程序存储器芯片。
存储器的存取时间应满足CPU的操作时序要求。存储器的功耗，对于几十KB以下的小容量存储系统来说是
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7.1 存储器扩展基础
7. 1. 1 MCS-51的总线扩展
用单片机组成应用系统时，为了与各种扩展的外部存储器和接口芯片相连接，首先应该生成与一般微机系统类似的三总线结构。
单片机系统有三种总线:数据总线、地址总线、控制总线，系统中的所有部件均以一定方式通过三总线连接在一起，构成计算机系统。
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7.1 存储器扩展基础
(3)集成RAM (iRAM)。 iRAM( Integrated RAM)，由于它自带刷新逻辑电路，因而简化了与微处理器的连接电路，使用它和使用SRAM一样方便。
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7.1 存储器扩展基础
7.1.3存储器扩展设计要点
存储器扩展设计时，其主要考虑的内容和设计步骤如下。 (1)确定存储器的类型和容量。根据存储器的功能要求来确
根据写入或擦除方式的不同，ROM可分为以下几种。 (1)掩膜ROM。它是由生产厂家用掩膜工艺来写入信息的，
用户不能再作更改。掩膜ROM集成度高，成本低，适合用于大批量生产的产品中。 (2)可编程ROM (PROM)。 PROM芯片在出厂前未写入信息，用户使用时可根据要求自行写入信息(即编程)。编程是在专用的编程器上进行的。一旦编程后，芯片内容不能再作更改。
7. 1. 2存储器概述
1.只读存储器(ROM) 这类存储器的特点是当把信息写入以后，能长期保存，不
会因电源断电而丢失。计算机在运行过程中，一般只能读出其中的信息，不能再写入信息。只读存储器用来存放固定的程序和数据，如微机的监控程序，汇编程序、用户程序、数据表格等。
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7.1 存储器扩展基础
上一M ) 这类存储器在计算机运行时可以随时读出或写入信息，故
又称为读写存储器。当电源掉电时，RAM里的内容则消失。 RAM用来存放计算机现场采集的数据、输入的数据、程序运行中产生的临时数据和运算结果以及要输出的数据等，还常用于调试程序。根据基本存储电路的结构和特性，RAM可分为以下三种。
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7.1 存储器扩展基础
(1)静态RAM( SRAM)。SRAM的基本存储单元是MOS双稳态触发器。一个触发器可以存储一位二进制信息。SRAM 能可靠地保持所存信息，不需要刷新操作;只要电源不掉电，信息是不会丢失的。
(2)动态RAM (DRAM)。DRAM利用MOS管的栅极和源极之间的极间电容来保存信息。由于栅源极间电容的电荷量会逐渐泄漏，因此需要加有专门的刷新电路在2ms左右对所存的信息全部刷新一遍，以保障数据不会丢失。DRAM芯片具有集成度高、功耗小、价格低的特点，但有关电路较复杂，广泛用于存储容量较大的微机系统。
定存储器的大类，如存储固定信息采用ROM，存储随机读写信息采用RAM，然后再进一步选定具体类型。根据程序量和数据量来确定存储器的容量，要留一定的余量。
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7.1 存储器扩展基础
(2)选择合适的存储器芯片。选择时主要考虑存取时间、功耗等性能和货源、价格情况，一般从常用芯片中选定，并尽量减少芯片数量。
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7.1 存储器扩展基础
(5)快速擦写型存储器( Flash Memory )。 Flash Memory是一种新型的可擦除、非易失性存储器。它既有EPROM价格低、集成度高的优点，又有E2PROM电可擦除和写入的特性。其擦除和写入的速度比E2 PROM快得多，但它只能整片擦除。
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7.1 存储器扩展基础
1.数据总线(DB) 数据总线宽度为8位，由P0口提供。P0口是双向、输入三
态控制的通道口。 2.地址总线(AB) 地址总线宽度为16位，由P2口提供高8位地址线，由P0口
提供低8位地址线。由于P0口是地址、数据分时使用的通道口，为了保存地址信息，需外加地址锁存器锁存低8位地址信息。地址锁存器一般采用带三态缓冲输出的8D锁存器74 LS373，并用ALE正脉冲信号的下降沿控制锁存低8位地址信息。
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7.1 存储器扩展基础
(3)紫外线擦除可编程ROM (EPROM)。 EPROM是用户用编程器写入信息的，其内容可以更改。当需要更改时，先将芯片放在专用擦除器中，在紫外线照射下使其MOS电路复位，原来信息被擦除，然后重新编程。EPROM能反复多次使用。它广泛应用于各种微机系统中。
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7.1 存储器扩展基础
(4)电擦除可编程ROM (E2PROM)。 E2PROM在使用特性上与EPROM的区别是采用电的方法擦除。除了能整片擦除外，还能实现字节擦除，并且擦除和写入操作可以在线进行，不需要附加设备。每个字节允许擦写次数目前约为1万次。因而E2 PROM比EPROM性能更优越，但目前价格较高。由于 E2 PROM具有可以在线擦除和写入操作的功能，所以也可以将其作为RAM来使用，且系统掉电后，存储在其中的信息也不会丢失。