第二节 外部存储器的扩展(1)
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第二节 外部存储器的扩展（1）
数据、地址、存储容量、数据总线和地址总线的概念
• 要掌握单片机存储器的扩展，必须先了解数据、 地址、存储容量、数据总线和地址总线的概念。 在单片机应用系统中，单片机芯片片内的存储 容量往往是不够用的，例如8031片内无程序存 储器，而单片微机系统需要依据程序才能运行， 所以必须外接程序存储器芯片。外部存储器芯 片与单片机芯片之间如何进行数据通讯呢？要 靠地址总线、数据总线和控制总线来联系两芯 片，那么数据和地址的概念是什么？
单片机P0口地 址／数据分时 复用功能
如何使P0口做到低八位地址和八位二进制数据分时复用，是依靠 控制线ALE来协调。当ALE信号为高电平时，P0口送出的低八位 地址通过地址锁存器到达存储器的地址线引脚A7～A0，同时P2口 提供高八位地址。有了地址号，就可以查询到该地址所在外部存 储器的存储单元。当准备把单元中的八位二进制数据读入单片机 时，ALE信号下降为低电平，低八位地址被锁存在输出口上，地 址锁存器的输入口与输出口被隔离。这样被寻找到的存储单元中 数据就会通过数据总线读入P0口进入单片机芯片，而在读入数据 的过程中，就不会影响到存储器的低八位地址A7~A0的信息。所 以ALE信号线称为地址锁存信号线，它可控制P0口做到低八位地 址和数据分时复用。
外部数据存储器芯片6264的基本结构 /CE /WE /OE 方式 说 明 • 6264是一种8K×8的数据存储器芯片，28线双列直插式器件，它 0 0 1 写 O0～O7上信息写入A0～A12上的地址对应单元 的集成度很高，A0～A12为13位地址线，输入地址和内部字节的 单元对应。O0～O7为8位数据线，/CE为选片信号线，/OE、/WE 0 1 0 读 A0～A12上地址对应单元内容输出到O0～O7 为读／写选通线，都是低电平有效。 1 X X 禁止 O0～O7呈高阻抗
数据所在存储单元在其芯片中的地址如何确定
数据存储器RAM6264，此存储器芯片的存储容量为8K×8，也就 是说该芯片内有8K个存储单元。根据公式2x=M，由于M为8K，存 储器芯片地址线数目x应为13根，正好和6264地址线A0～A12相符。 6264的低八位地址线A7 ～ A0引脚通过地址锁存器与单片机芯片 相连，而其高五位地址线A12 ～ A8与单片机芯片直接相连。单片 机引脚P2.4～P2.0和P0.7～P0.0这13根地址线用于提供RAM6264芯 片的存储单元的地址 。
0
P2.3
0
P2.2
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P2.1
0
P2.0
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P0.7
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P0.6
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P0.5
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P0.4
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P0.2
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要寻找的 存储单元 所在芯片 在芯片群 中的地址
外部数据存储器的扩展的总结
• 上例中，8031单片机的高三位地址线P2.7、 P2.6、P2.5用于选中读或写哪一片外部数据 存储器芯片6264，而低十三位地址线用于选 择选中6264芯片的存储单元。过了选存储单 元和选芯片两关还不行，必须此时读选通线 /RD或写选通线/WR为低电平，这才能读或 写某一芯片中的数据。
读选通线/RD、 写选通线/WR 和程序存储器 读选通线/PSEN 与外部数据存 储器读或写数 据 的关系
要对外部数据存储器读或写数据，不仅要通过地址查询到存储单元， 而且要同时读选通线/RD或写选通线/WR为低电平，它们都是低电 平有效。同理，要对外部程序存储器读程序机器码，也要同时使程 序存储器输出允许线/PESN低电平有效。由于单片机8031无片内程 序存储器ROM／EPROM，只有外接程序存储器，而程序存储器选 择线/EA为低电平时，MCS-51系列单片机执行外部存储器的指令， 所以8031对外扩展程序存储器时，/EA需接地。
数据所在存储单元在芯片群中的地址如何确定（3）
• 所以要寻找所需读写的八位二进制数据在由三片存储器芯片 组成的芯片群中哪个芯片中，以及在该芯片的哪个存储单元 中，就不仅需要提供数据所在芯片地址，还要提供该数据在 芯片中的位置地址，两者相加应该是十六位的，需要十六根 地址线，高三根P2.7、P2.6和P2.5提供的三位二进制地址， 告诉该数据在哪个芯片里，那么低十三位地址线P2.4～P2.0 和P0.7 ～P0.0提供的十三位二进制地址，则可告诉该数据在 所在芯片的哪个存储单元里。
若要扩展容量为2K×8的RAM6116，则用 于选芯片存储单元的低位地址线需几根， 若采用线选法8031最多可扩展几片6116。
图例
若要扩展容量为2K×8的RAM6116，则用 于选芯片存储单元的低位地址线需几根， 若采用线选法8031最多可扩展几片6116。
习题（1）
Hale Waihona Puke Baidu
1、上图所示，若要读或写芯片6264（1）中的数据，则高位地址线 P2.7应为 ，P2.6应为 ，而P2.5应为 。芯片6264（1）中 8K个存储单元的地址范围是 。 2、 RAM6116芯片的存储容量为2K×8， 则其地址线引脚 为 根，其数据线引脚为 根。 3、若要扩展容量为2K×8的RAM6116，则用于选芯片存储单元的 低位地址线需几根，若采用线选法8031最多可扩展几片6116。
数据所在存储单元在芯片群中的地址如何确定（2）
• 如何用单片机芯片的高位地址线来标识芯片群中芯片的地址，是 依靠每片存储器芯片的片选信号线／CE来做到这一点。／CE为 片选信号线，当该线为低电平时，该线所在的6264芯片被选中， 允许读或写此芯片存储单元中的数据。当其为高电平时，禁止读 写。若分别把P2口的高三位P2.5、P2.6、P2.7连接到三片存储器芯 片6264（1）、6264（2）、6264（3）的片选信号线／CE上，则 芯片6264（1）的地址为110， 6264（2）的地址为101， 6264（3） 的地址为011。
数据所在存储单元在芯片群中的地址如何确定（3） • 现在若单片机芯片8031通过地址总线提供所需读取 的数据的十六位二进制地址为101 0000000000001， 那么想一想这个数据在哪栋芯片大楼的哪间房子里， 该房间的所在大楼的地址为多少？所在大楼的房间 号为多少？在由三栋大楼组成的小区中的位置地址 号为多少？
数据所在存储单元在芯片群中的地址如何确定（1） 我们知道标识一片外部RAM芯片6264的存储单元地址， 需要单片机的低十三位地址线提供十三位二进制地址号， 那么若8031单片机需扩展三片6264芯片，即要标识三片 6264芯片大楼的3×8K个存储单元，单片机需要提供多少 根地址线，不仅能标识某一存储单元在某一6264芯片的 位置，还能标识这个单元在三片芯片的哪片中，这就需 要高三根P2.7、P2.6和P2.5来标识这三片6264芯片。
外部数据存 储器的扩展
外部数据存储器芯片6116的基本结构
• 6116是一种2K×8的数据存储器芯片，24线的双列直插式器 件，A0～A10为11位地址线，O0～O7为8位数据线，/CE为选 片信号线，/OE、/WE为读／写选通线。
/CE /WE /OE 方式 说 明 0 0 1 写 O0～O7上信息写入地址A0～A10对应单元中 0 1 0 读 地址A0～A10对应单元中的内容输出到O0～O7 1 X X 禁止 O0～O7呈高阻抗
地址号与地址总线之间的关系 ，存储单元 中的数据与数据总线之间的关系
数字电路中每根线一次传送的数据是一位二进制数，那么要传送的 地址号是05H，它是八位二进制数，故地址总线有8根地址线组成。 如图所示。根据单片机芯片传送过来的这八位二进制地址号，就能 找到该地址号所标识的外部存储器的存储单元，单元中的数据若为 13H，那么需要多少根数据线，才能把数据13H并行读入到单片机 中，所以数据总线的数目为8根。图中表示了数据总线每一根数据 线传送的二进制数，把它们转换为十六进制为13H。 2x=M
存储芯片地址范围的确定
要寻找的存储 要寻找的存储 • 外部RAM芯片6264的存储容量为8K个存储单元，某一6264芯 片中8K个存储单元在芯片群中得地址范围如何确定？ 单元在芯片中 单元在芯片中 的最小地址 的最大地址 • 下表为芯片6264（2）的地址范围：
1
P2.7
0
P2.6
1
P2.5
0
P2.4
地址总线中地址线的数目与存储容量之间的关系
地址总线中地址线的数目与存储 容量之间的关系可以用公式2x=M 来表示，x为地址线的数目，M为 存储器芯片内存储单元的数目。 右图所示存储器芯片的存储容量 为256×8，故扩展该芯片所需的 地址线数目为8。如果存储器芯片 的存储容量1024个存储单元，那 么它的地址号范围为000H～3FFH， 需要的地址线数目为10根。1024 个存储单元我们通常把它近似为 1K，这样若单片机查询的地址范 围为0000H～FFFFH，可访问的存 储容量为64K×8，则地址总线的 地址线数目为16根。而MCS-51系 列单片机的片外存储器的最大寻 址范围就是64KB，B (byte)代表 字节。
数据和地址的概念
• 左图是一外接存储器示意图， 它包含了上百个存储单元， 每个单元只容纳一个字节， 而一个字节含八位二进制数。 存储器中每一个存储单元都 有唯一的地址号，该地址号 所在单元的内容就是八位二 进制数据。图中地址号为 A0H的存储单元中的数据为 91H。该存储器的地址号从 00H至FFH，故该存储器有 256个存储单元，而一个存 储单元含八位二进制数，所 以该存储器的存储容量为 256×8。
习题（2）
图中，芯片6116（3）中2K个存储单元的 地址范围是 。
外部数据存储器的扩展
数据、地址、存储容量、数据总线和地址总线的概念
• 要掌握单片机存储器的扩展，必须先了解数据、 地址、存储容量、数据总线和地址总线的概念。 在单片机应用系统中，单片机芯片片内的存储 容量往往是不够用的，例如8031片内无程序存 储器，而单片微机系统需要依据程序才能运行， 所以必须外接程序存储器芯片。外部存储器芯 片与单片机芯片之间如何进行数据通讯呢？要 靠地址总线、数据总线和控制总线来联系两芯 片，那么数据和地址的概念是什么？
单片机P0口地 址／数据分时 复用功能
如何使P0口做到低八位地址和八位二进制数据分时复用，是依靠 控制线ALE来协调。当ALE信号为高电平时，P0口送出的低八位 地址通过地址锁存器到达存储器的地址线引脚A7～A0，同时P2口 提供高八位地址。有了地址号，就可以查询到该地址所在外部存 储器的存储单元。当准备把单元中的八位二进制数据读入单片机 时，ALE信号下降为低电平，低八位地址被锁存在输出口上，地 址锁存器的输入口与输出口被隔离。这样被寻找到的存储单元中 数据就会通过数据总线读入P0口进入单片机芯片，而在读入数据 的过程中，就不会影响到存储器的低八位地址A7~A0的信息。所 以ALE信号线称为地址锁存信号线，它可控制P0口做到低八位地 址和数据分时复用。
外部数据存储器芯片6264的基本结构 /CE /WE /OE 方式 说 明 • 6264是一种8K×8的数据存储器芯片，28线双列直插式器件，它 0 0 1 写 O0～O7上信息写入A0～A12上的地址对应单元 的集成度很高，A0～A12为13位地址线，输入地址和内部字节的 单元对应。O0～O7为8位数据线，/CE为选片信号线，/OE、/WE 0 1 0 读 A0～A12上地址对应单元内容输出到O0～O7 为读／写选通线，都是低电平有效。 1 X X 禁止 O0～O7呈高阻抗
数据所在存储单元在其芯片中的地址如何确定
数据存储器RAM6264，此存储器芯片的存储容量为8K×8，也就 是说该芯片内有8K个存储单元。根据公式2x=M，由于M为8K，存 储器芯片地址线数目x应为13根，正好和6264地址线A0～A12相符。 6264的低八位地址线A7 ～ A0引脚通过地址锁存器与单片机芯片 相连，而其高五位地址线A12 ～ A8与单片机芯片直接相连。单片 机引脚P2.4～P2.0和P0.7～P0.0这13根地址线用于提供RAM6264芯 片的存储单元的地址 。
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P2.3
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P2.2
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要寻找的 存储单元 所在芯片 在芯片群 中的地址
外部数据存储器的扩展的总结
• 上例中，8031单片机的高三位地址线P2.7、 P2.6、P2.5用于选中读或写哪一片外部数据 存储器芯片6264，而低十三位地址线用于选 择选中6264芯片的存储单元。过了选存储单 元和选芯片两关还不行，必须此时读选通线 /RD或写选通线/WR为低电平，这才能读或 写某一芯片中的数据。
读选通线/RD、 写选通线/WR 和程序存储器 读选通线/PSEN 与外部数据存 储器读或写数 据 的关系
要对外部数据存储器读或写数据，不仅要通过地址查询到存储单元， 而且要同时读选通线/RD或写选通线/WR为低电平，它们都是低电 平有效。同理，要对外部程序存储器读程序机器码，也要同时使程 序存储器输出允许线/PESN低电平有效。由于单片机8031无片内程 序存储器ROM／EPROM，只有外接程序存储器，而程序存储器选 择线/EA为低电平时，MCS-51系列单片机执行外部存储器的指令， 所以8031对外扩展程序存储器时，/EA需接地。
数据所在存储单元在芯片群中的地址如何确定（3）
• 所以要寻找所需读写的八位二进制数据在由三片存储器芯片 组成的芯片群中哪个芯片中，以及在该芯片的哪个存储单元 中，就不仅需要提供数据所在芯片地址，还要提供该数据在 芯片中的位置地址，两者相加应该是十六位的，需要十六根 地址线，高三根P2.7、P2.6和P2.5提供的三位二进制地址， 告诉该数据在哪个芯片里，那么低十三位地址线P2.4～P2.0 和P0.7 ～P0.0提供的十三位二进制地址，则可告诉该数据在 所在芯片的哪个存储单元里。
若要扩展容量为2K×8的RAM6116，则用 于选芯片存储单元的低位地址线需几根， 若采用线选法8031最多可扩展几片6116。
图例
若要扩展容量为2K×8的RAM6116，则用 于选芯片存储单元的低位地址线需几根， 若采用线选法8031最多可扩展几片6116。
习题（1）
Hale Waihona Puke Baidu
1、上图所示，若要读或写芯片6264（1）中的数据，则高位地址线 P2.7应为 ，P2.6应为 ，而P2.5应为 。芯片6264（1）中 8K个存储单元的地址范围是 。 2、 RAM6116芯片的存储容量为2K×8， 则其地址线引脚 为 根，其数据线引脚为 根。 3、若要扩展容量为2K×8的RAM6116，则用于选芯片存储单元的 低位地址线需几根，若采用线选法8031最多可扩展几片6116。
数据所在存储单元在芯片群中的地址如何确定（2）
• 如何用单片机芯片的高位地址线来标识芯片群中芯片的地址，是 依靠每片存储器芯片的片选信号线／CE来做到这一点。／CE为 片选信号线，当该线为低电平时，该线所在的6264芯片被选中， 允许读或写此芯片存储单元中的数据。当其为高电平时，禁止读 写。若分别把P2口的高三位P2.5、P2.6、P2.7连接到三片存储器芯 片6264（1）、6264（2）、6264（3）的片选信号线／CE上，则 芯片6264（1）的地址为110， 6264（2）的地址为101， 6264（3） 的地址为011。
数据所在存储单元在芯片群中的地址如何确定（3） • 现在若单片机芯片8031通过地址总线提供所需读取 的数据的十六位二进制地址为101 0000000000001， 那么想一想这个数据在哪栋芯片大楼的哪间房子里， 该房间的所在大楼的地址为多少？所在大楼的房间 号为多少？在由三栋大楼组成的小区中的位置地址 号为多少？
数据所在存储单元在芯片群中的地址如何确定（1） 我们知道标识一片外部RAM芯片6264的存储单元地址， 需要单片机的低十三位地址线提供十三位二进制地址号， 那么若8031单片机需扩展三片6264芯片，即要标识三片 6264芯片大楼的3×8K个存储单元，单片机需要提供多少 根地址线，不仅能标识某一存储单元在某一6264芯片的 位置，还能标识这个单元在三片芯片的哪片中，这就需 要高三根P2.7、P2.6和P2.5来标识这三片6264芯片。
外部数据存 储器的扩展
外部数据存储器芯片6116的基本结构
• 6116是一种2K×8的数据存储器芯片，24线的双列直插式器 件，A0～A10为11位地址线，O0～O7为8位数据线，/CE为选 片信号线，/OE、/WE为读／写选通线。
/CE /WE /OE 方式 说 明 0 0 1 写 O0～O7上信息写入地址A0～A10对应单元中 0 1 0 读 地址A0～A10对应单元中的内容输出到O0～O7 1 X X 禁止 O0～O7呈高阻抗
地址号与地址总线之间的关系 ，存储单元 中的数据与数据总线之间的关系
数字电路中每根线一次传送的数据是一位二进制数，那么要传送的 地址号是05H，它是八位二进制数，故地址总线有8根地址线组成。 如图所示。根据单片机芯片传送过来的这八位二进制地址号，就能 找到该地址号所标识的外部存储器的存储单元，单元中的数据若为 13H，那么需要多少根数据线，才能把数据13H并行读入到单片机 中，所以数据总线的数目为8根。图中表示了数据总线每一根数据 线传送的二进制数，把它们转换为十六进制为13H。 2x=M
存储芯片地址范围的确定
要寻找的存储 要寻找的存储 • 外部RAM芯片6264的存储容量为8K个存储单元，某一6264芯 片中8K个存储单元在芯片群中得地址范围如何确定？ 单元在芯片中 单元在芯片中 的最小地址 的最大地址 • 下表为芯片6264（2）的地址范围：
1
P2.7
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P2.6
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P2.5
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P2.4
地址总线中地址线的数目与存储容量之间的关系
地址总线中地址线的数目与存储 容量之间的关系可以用公式2x=M 来表示，x为地址线的数目，M为 存储器芯片内存储单元的数目。 右图所示存储器芯片的存储容量 为256×8，故扩展该芯片所需的 地址线数目为8。如果存储器芯片 的存储容量1024个存储单元，那 么它的地址号范围为000H～3FFH， 需要的地址线数目为10根。1024 个存储单元我们通常把它近似为 1K，这样若单片机查询的地址范 围为0000H～FFFFH，可访问的存 储容量为64K×8，则地址总线的 地址线数目为16根。而MCS-51系 列单片机的片外存储器的最大寻 址范围就是64KB，B (byte)代表 字节。
数据和地址的概念
• 左图是一外接存储器示意图， 它包含了上百个存储单元， 每个单元只容纳一个字节， 而一个字节含八位二进制数。 存储器中每一个存储单元都 有唯一的地址号，该地址号 所在单元的内容就是八位二 进制数据。图中地址号为 A0H的存储单元中的数据为 91H。该存储器的地址号从 00H至FFH，故该存储器有 256个存储单元，而一个存 储单元含八位二进制数，所 以该存储器的存储容量为 256×8。
习题（2）
图中，芯片6116（3）中2K个存储单元的 地址范围是 。
外部数据存储器的扩展