C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)課件

1、C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)1 89 89C51C51系列單片機(jī)有很強(qiáng)的外部擴(kuò)展能力。外部系列單片機(jī)有很強(qiáng)的外部擴(kuò)展能力。外部 擴(kuò)展可分為擴(kuò)展可分為并行擴(kuò)展并行擴(kuò)展和和串行擴(kuò)展串行擴(kuò)展兩大形式。兩大形式。 早期的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)以采用并行擴(kuò)展為多，早期的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)以采用并行擴(kuò)展為多， 近期的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)以采用串行擴(kuò)展為多。近期的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)以采用串行擴(kuò)展為多。 外部擴(kuò)展的器件可以有外部擴(kuò)展的器件可以有ROMROM、RAMRAM、I/OI/O口和其他口和其他 一些功能器件，擴(kuò)展器件大多是一些常規(guī)芯片，有一些功能器件，擴(kuò)展器件大多是一些常規(guī)芯片，有 典型的擴(kuò)展應(yīng)用電路，可根據(jù)規(guī)范化電路來構(gòu)成

2、能典型的擴(kuò)展應(yīng)用電路，可根據(jù)規(guī)范化電路來構(gòu)成能 滿足要求的應(yīng)用系統(tǒng)。滿足要求的應(yīng)用系統(tǒng)。 第第8 8章章 89C5189C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì) C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)2 8.1 8.1 系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu) 89C5189C51系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)如下系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)如下圖圖所示。所示。 由圖可以看出，系統(tǒng)擴(kuò)展主要包括由圖可以看出，系統(tǒng)擴(kuò)展主要包括存儲(chǔ)器擴(kuò)展存儲(chǔ)器擴(kuò)展和和I/OI/O接口接口 部件擴(kuò)展部件擴(kuò)展。外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展又包括又包括程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展和和數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器擴(kuò)展存儲(chǔ)器擴(kuò)展。89C5189C51采用的是采用的是哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)。擴(kuò)

3、展后，系統(tǒng)形擴(kuò)展后，系統(tǒng)形 成了成了兩個(gè)并行的外部存儲(chǔ)器空間兩個(gè)并行的外部存儲(chǔ)器空間。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)3 89C5189C51單片機(jī)采用并行總線結(jié)構(gòu)，大大增加了系單片機(jī)采用并行總線結(jié)構(gòu)，大大增加了系 統(tǒng)的靈活性，使擴(kuò)展易于實(shí)現(xiàn)，各擴(kuò)展部件只要符統(tǒng)的靈活性，使擴(kuò)展易于實(shí)現(xiàn)，各擴(kuò)展部件只要符 合總線規(guī)范，就能很方便地接入系統(tǒng)。合總線規(guī)范，就能很方便地接入系統(tǒng)。 由于系統(tǒng)擴(kuò)展是以由于系統(tǒng)擴(kuò)展是以89C5189C51單片機(jī)為核心，通過總單片機(jī)為核心，通過總 線把線把89C5189C51與各擴(kuò)展部件連接起來。因此，要進(jìn)行系與各擴(kuò)展部件連接起來。因此，要進(jìn)行系 統(tǒng)擴(kuò)展統(tǒng)擴(kuò)展首先要構(gòu)造系統(tǒng)總線

4、首先要構(gòu)造系統(tǒng)總線。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)4 8.1.1 8.1.1 系統(tǒng)總線及總線構(gòu)造系統(tǒng)總線及總線構(gòu)造 按功能通常把系統(tǒng)總線分為三組按功能通常把系統(tǒng)總線分為三組: : 1 1地址總線（地址總線（Adress BusAdress Bus，ABAB） 地址總線用于傳送單片機(jī)發(fā)出的地址信號(hào)，以便地址總線用于傳送單片機(jī)發(fā)出的地址信號(hào)，以便 進(jìn)行存儲(chǔ)單元和進(jìn)行存儲(chǔ)單元和I/OI/O接口芯片中的寄存器選擇。地址總接口芯片中的寄存器選擇。地址總 線是線是單向傳輸單向傳輸?shù)?。的?2 2數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線(Data Bus(Data Bus，DB)DB) 數(shù)據(jù)總線用于在單片機(jī)與存儲(chǔ)器之間或與數(shù)據(jù)總線

5、用于在單片機(jī)與存儲(chǔ)器之間或與I/OI/O端口端口 之間傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線是雙向的，可以進(jìn)行兩個(gè)方之間傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線是雙向的，可以進(jìn)行兩個(gè)方 向的傳送。向的傳送。 3 3控制總線（控制總線（Control BusControl Bus，CBCB） 控制總線實(shí)際上就是單片機(jī)發(fā)出的各種控制信號(hào)線?？刂瓶偩€實(shí)際上就是單片機(jī)發(fā)出的各種控制信號(hào)線。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)5 8.1.28.1.2 構(gòu)造系統(tǒng)總線構(gòu)造系統(tǒng)總線 系統(tǒng)擴(kuò)展的首要問題系統(tǒng)擴(kuò)展的首要問題, ,構(gòu)造系統(tǒng)構(gòu)造系統(tǒng) 總線。系統(tǒng)總線上總線。系統(tǒng)總線上“掛掛”存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 芯片或芯片或I/OI/O接口芯片接口芯片: : “掛掛”存儲(chǔ)器

6、芯片就是存儲(chǔ)器擴(kuò)展存儲(chǔ)器芯片就是存儲(chǔ)器擴(kuò)展 “掛掛”I/OI/O接口芯片就是接口芯片就是I/OI/O擴(kuò)展。擴(kuò)展。 1 1以以P0P0口作為低口作為低8 8位地址位地址/ /數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 總線總線 89C5189C51由于受引腳數(shù)目的限制，由于受引腳數(shù)目的限制， 數(shù)據(jù)線和低數(shù)據(jù)線和低8 8位地址線復(fù)用。為位地址線復(fù)用。為 了將它們分離出來，需要了將它們分離出來，需要外加地外加地 址鎖存器址鎖存器，從而構(gòu)成與一般，從而構(gòu)成與一般CPUCPU 相類似的片外三總線，見相類似的片外三總線，見圖。圖。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)6 2. 2. 以以P2P2口的口線作為高位地址線口的口線作為高位地址線 P2P

7、2口的全部口的全部8 8位口線用作高位地址線，再加上位口線用作高位地址線，再加上P0P0口經(jīng)地口經(jīng)地 址鎖存器提供的低址鎖存器提供的低8 8位地址，便形成了位地址，便形成了完整的完整的1616位地址總線位地址總線 （見圖（見圖8-28-2），使），使尋址范圍達(dá)到尋址范圍達(dá)到64KB64KB。 3 3控制信號(hào)線控制信號(hào)線 除了地址線和數(shù)據(jù)線之外，還要有系統(tǒng)的控制總線。這除了地址線和數(shù)據(jù)線之外，還要有系統(tǒng)的控制總線。這 些信號(hào)有的就是單片機(jī)引腳的第一功能信號(hào)，有的則是些信號(hào)有的就是單片機(jī)引腳的第一功能信號(hào)，有的則是P3P3口口 第二功能信號(hào)。其中包括：第二功能信號(hào)。其中包括： （1 1）PSENP

8、SEN* *信號(hào)作為外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器的讀選通控制信號(hào)。信號(hào)作為外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器的讀選通控制信號(hào)。 （2 2）RDRD* *和和WRWR* *信號(hào)作為外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和信號(hào)作為外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/OI/O接口的讀、寫接口的讀、寫 選通控制信號(hào)。選通控制信號(hào)。 （3 3）ALEALE信號(hào)作為低信號(hào)作為低8 8位地址的鎖存控制信號(hào)。位地址的鎖存控制信號(hào)。 （4 4）EAEA* *信號(hào)作為內(nèi)、外程序存儲(chǔ)器的選擇控制信號(hào)。信號(hào)作為內(nèi)、外程序存儲(chǔ)器的選擇控制信號(hào)。 可看出，盡管可看出，盡管89C5189C51單片機(jī)有單片機(jī)有4 4個(gè)并行的個(gè)并行的I/OI/O口，共口，共3232條條 口線，但由于系統(tǒng)擴(kuò)展的需要，

9、口線，但由于系統(tǒng)擴(kuò)展的需要，真正作為數(shù)字真正作為數(shù)字I/OI/O使用的，使用的， 就剩下就剩下P1P1口和口和P3P3口的部分口線了。口的部分口線了。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)7 8.2 8.2 地址空間分配和外部地址鎖存器地址空間分配和外部地址鎖存器 8.2.1 8.2.1 存儲(chǔ)器地址空間分配存儲(chǔ)器地址空間分配 如何把外部各自的如何把外部各自的64KB64KB空間分配給各個(gè)程序存儲(chǔ)器、數(shù)空間分配給各個(gè)程序存儲(chǔ)器、數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器芯片，并且使程序存儲(chǔ)器的各個(gè)芯片之間，數(shù)據(jù)存據(jù)存儲(chǔ)器芯片，并且使程序存儲(chǔ)器的各個(gè)芯片之間，數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器各芯片之間，為避免發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，儲(chǔ)器各芯片之間，為避免發(fā)生數(shù)據(jù)沖

10、突，一個(gè)存儲(chǔ)器單元對(duì)一個(gè)存儲(chǔ)器單元對(duì) 應(yīng)一個(gè)地址應(yīng)一個(gè)地址，這就是存儲(chǔ)器的地址空間的分配問題。，這就是存儲(chǔ)器的地址空間的分配問題。 在外擴(kuò)的多片存儲(chǔ)器芯片中，在外擴(kuò)的多片存儲(chǔ)器芯片中，89C5189C51要完成這種功能，必要完成這種功能，必 須進(jìn)行須進(jìn)行兩種選擇兩種選擇： 一是必須選中該存儲(chǔ)器芯片一是必須選中該存儲(chǔ)器芯片（或（或I/OI/O接口芯片），這稱為接口芯片），這稱為 “片選片選”，只有被只有被“選中選中”的存儲(chǔ)器芯片才能被的存儲(chǔ)器芯片才能被89C5189C51讀出讀出 或?qū)懭霐?shù)據(jù)。為了片選的需要，每個(gè)存儲(chǔ)器芯片都有片選信或?qū)懭霐?shù)據(jù)。為了片選的需要，每個(gè)存儲(chǔ)器芯片都有片選信 號(hào)引腳，號(hào)

11、引腳， 二是在二是在“片選片選”的基礎(chǔ)上再選擇該芯片的某一單元，稱的基礎(chǔ)上再選擇該芯片的某一單元，稱 為為“單元選擇單元選擇”。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)8 常用的存儲(chǔ)器地址空間分配方法有兩種：常用的存儲(chǔ)器地址空間分配方法有兩種：線性選擇法線性選擇法 （簡(jiǎn)稱線選法）和（簡(jiǎn)稱線選法）和地址譯碼法地址譯碼法（簡(jiǎn)稱譯碼法），下面分別（簡(jiǎn)稱譯碼法），下面分別 介紹。介紹。 1 1線選法線選法 直接利用系統(tǒng)的直接利用系統(tǒng)的高位地址線高位地址線作為存儲(chǔ)器芯片（或作為存儲(chǔ)器芯片（或I/OI/O接接 口芯片）的口芯片）的“片選片選”控制信號(hào)控制信號(hào)。為此，只需要把用到的高。為此，只需要把用到的高 位地址線

12、與存儲(chǔ)器芯片的位地址線與存儲(chǔ)器芯片的“片選片選”端直接連接即可。端直接連接即可。 線選法的線選法的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，不需要另外增加地址譯碼器是電路簡(jiǎn)單，不需要另外增加地址譯碼器 硬件電路，體積小，成本低。硬件電路，體積小，成本低。缺點(diǎn)缺點(diǎn)是可尋址的芯片數(shù)目受是可尋址的芯片數(shù)目受 到限制。到限制。 另外另外，地址空間不連續(xù)，每個(gè)存儲(chǔ)單元的地址不唯一，地址空間不連續(xù)，每個(gè)存儲(chǔ)單元的地址不唯一， 不能充分有效地利用存儲(chǔ)空間，這會(huì)給程序設(shè)計(jì)帶來一些不能充分有效地利用存儲(chǔ)空間，這會(huì)給程序設(shè)計(jì)帶來一些 不便，不便，只適用于外擴(kuò)芯片數(shù)目不多的單片機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器只適用于外擴(kuò)芯片數(shù)目不多的單片機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器

13、擴(kuò)展。擴(kuò)展。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)9 低位地址線低位地址線A0A0A10A10實(shí)現(xiàn)片內(nèi)尋址。實(shí)現(xiàn)片內(nèi)尋址。 高位地址線高位地址線A11A11A13A13實(shí)現(xiàn)片選（實(shí)現(xiàn)片選（A11A11A13A13中只允許有一根中只允許有一根 為低電平，另二根必須為高電平，否則出錯(cuò)）。為低電平，另二根必須為高電平，否則出錯(cuò)）。 無關(guān)位無關(guān)位A14A14、A15A15可任取，一般取可任取，一般取“1”“1”。 高位地址線直接連到存儲(chǔ)器芯片的片選端。高位地址線直接連到存儲(chǔ)器芯片的片選端。圖中芯片是圖中芯片是2 2K K* * 8 8位位 線選法線選法 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)10 二進(jìn)制表示二進(jìn)制表示

14、16進(jìn)制表示進(jìn)制表示 無關(guān)位無關(guān)位片外地址線片外地址線片內(nèi)地址線片內(nèi)地址線 A15 A14A13 A12 A11A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 芯芯 片片 1 11 1 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0F000H . . . . . . . . . . . . . . 1 11 1 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1F7FFH 芯芯 片片 1 11 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0E800H . . . . . . . . . . . . . . . 1 11 0 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1EFFFH

15、芯芯 片片 1 10 1 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0D800H . . . . . . . . . . . . . . . 1 10 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1DFFFH 表表7-1 7-1 線選法三片存儲(chǔ)器芯片地址分配表線選法三片存儲(chǔ)器芯片地址分配表 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)11 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：芯片地址空間不連續(xù)；：芯片地址空間不連續(xù)； 存在地址重疊現(xiàn)象。存在地址重疊現(xiàn)象。 線選法線選法優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：連接簡(jiǎn)單；：連接簡(jiǎn)單； 適用于擴(kuò)展存儲(chǔ)容量較小的場(chǎng)合。適用于擴(kuò)展存儲(chǔ)容量較小的場(chǎng)合。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)12 2 2譯碼法譯碼法 使用譯碼器對(duì)使用譯

16、碼器對(duì)89C5189C51的高位地址進(jìn)行譯碼，將的高位地址進(jìn)行譯碼，將譯碼器的譯碼器的 譯碼輸出作為存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)。譯碼輸出作為存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)。是最常用的地址空是最常用的地址空 間分配的方法，它能有效地利用存儲(chǔ)器空間，適用于多芯間分配的方法，它能有效地利用存儲(chǔ)器空間，適用于多芯 片的存儲(chǔ)器擴(kuò)展。片的存儲(chǔ)器擴(kuò)展。 常用的譯碼器芯片常用的譯碼器芯片有有74LS13874LS138（3-83-8譯碼器）譯碼器）74LS13974LS139 （雙（雙2-42-4譯碼器）譯碼器）74LS15474LS154（4-164-16譯碼器）。若全部高位地譯碼器）。若全部高位地 址線都參加譯碼，稱為址

17、線都參加譯碼，稱為全譯碼全譯碼；若僅部分高位地址線參加；若僅部分高位地址線參加 譯碼，稱為譯碼，稱為部分譯碼部分譯碼。部分譯碼存在著部分存儲(chǔ)器地址空。部分譯碼存在著部分存儲(chǔ)器地址空 間相重疊的情況。間相重疊的情況。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)13 兩種常用的譯碼器芯片。兩種常用的譯碼器芯片。 （1 1）74LS13874LS138 74LS13874LS138是是3-83-8譯碼器譯碼器，有，有3 3 個(gè)數(shù)據(jù)輸入端個(gè)數(shù)據(jù)輸入端, ,經(jīng)譯碼產(chǎn)生經(jīng)譯碼產(chǎn)生8 8種種 狀態(tài)。其引腳如狀態(tài)。其引腳如圖圖8-38-3所示，真所示，真 值表如值表如表表8-18-1所示。所示。 由由表表8-18-1可見，

18、當(dāng)譯碼器的輸入可見，當(dāng)譯碼器的輸入 為某一固定編碼時(shí)，其為某一固定編碼時(shí)，其輸出僅輸出僅 有一個(gè)固定的引腳輸出為低電有一個(gè)固定的引腳輸出為低電 平平，其余的為高電平其余的為高電平。而輸出。而輸出 為低電平的引腳就作為某一存為低電平的引腳就作為某一存 儲(chǔ)器芯片的片選端的控制信號(hào)。儲(chǔ)器芯片的片選端的控制信號(hào)。 圖圖8-38-3 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)14 表表8-18-1 74LS138 74LS138譯碼器真值表譯碼器真值表 輸輸 入入 輸輸 出出 G1 G2AG1 G2A* * G2B G2B* * C B A Y7 C B A Y7* * Y6Y6* * Y5Y5* * Y4Y4* *

19、 Y3Y3* * Y2Y2* * Y1Y1* * Y0Y0* * C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)15 （2 2）74LS13974LS139 74LS13974LS139是是雙雙2-42-4譯碼器譯碼器。兩個(gè)譯碼器完全獨(dú)立，分別有。兩個(gè)譯碼器完全獨(dú)立，分別有 各自的數(shù)據(jù)輸入端、譯碼狀態(tài)輸出端以及數(shù)據(jù)輸入允許端。各自的數(shù)據(jù)輸入端、譯碼狀態(tài)輸出端以及數(shù)據(jù)輸入允許端。 其引腳如其引腳如圖圖8-48-4所示，真值表如所示，真值表如表表8-28-2所示（見所示（見P138P138）。）。 圖圖8-48-4 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)16 下面下面以以74LS13874LS138為例，介紹如何進(jìn)行地址分配

20、。為例，介紹如何進(jìn)行地址分配。 例例 要擴(kuò)要擴(kuò)8 8片片8 8KBKB的的RAM 6264RAM 6264，如何通過如何通過7474LS138LS138把把6464KBKB空間分空間分 配給各個(gè)芯片？配給各個(gè)芯片？ 64KB 64KB地址空間的分配如地址空間的分配如圖圖8-58-5所示。所示。 圖圖8-58-5 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)17 采用采用全地址譯碼方式全地址譯碼方式，單片機(jī)發(fā)地址碼時(shí)，每次只，單片機(jī)發(fā)地址碼時(shí)，每次只 能選中一個(gè)存儲(chǔ)單元。同類存儲(chǔ)器間不會(huì)產(chǎn)生地址重疊能選中一個(gè)存儲(chǔ)單元。同類存儲(chǔ)器間不會(huì)產(chǎn)生地址重疊 的問題。的問題。 如果如果用用7474LS138LS138把把6

21、464K K空間全部劃分為每塊空間全部劃分為每塊4 4KBKB，如何如何 劃分呢？由于劃分呢？由于4KB4KB空間需要空間需要1212條地址線進(jìn)行條地址線進(jìn)行“單元選擇單元選擇”， 而譯碼器的輸入有而譯碼器的輸入有3 3條地址線（條地址線（P2.6P2.6P2.4P2.4），），P2.7P2.7沒有沒有 參加譯碼，參加譯碼，P2.7P2.7發(fā)出的發(fā)出的0 0或或1 1決定了選擇決定了選擇64KB64KB存儲(chǔ)器空間存儲(chǔ)器空間 的前的前32KB32KB還是后還是后32KB32KB，由于，由于P2.7P2.7沒有參加譯碼，就沒有參加譯碼，就不是不是 全譯碼方式全譯碼方式，這樣前后兩個(gè)，這樣前后兩個(gè)3

22、2KB32KB空間就重疊了?？臻g就重疊了。 那么，那么，這這32KB32KB空間利用空間利用74LS13874LS138譯碼器可劃分為譯碼器可劃分為8 8個(gè)個(gè) 4KB4KB空間空間。如果把。如果把P2.7P2.7通過一個(gè)非門與通過一個(gè)非門與74LS13874LS138譯碼器的譯碼器的 G1G1端連接起來，如端連接起來，如圖圖8-68-6所示，就不會(huì)發(fā)生兩個(gè)所示，就不會(huì)發(fā)生兩個(gè)32KB32KB空間空間 重疊的問題了。重疊的問題了。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)18 圖圖8-68-6 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)19 小結(jié)：小結(jié)：譯碼法譯碼法 通過譯碼器將高位地址線轉(zhuǎn)換為片選信號(hào)。通過譯碼器將高位

23、地址線轉(zhuǎn)換為片選信號(hào)。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)20 二進(jìn)制表示二進(jìn)制表示 16進(jìn)制表示進(jìn)制表示 無關(guān)位無關(guān)位片外地址線片外地址線片內(nèi)地址線片內(nèi)地址線 A15A14 A13 A12 A11A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 芯芯 片片 10 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 08000H . . . . . . . . . . . . . . . 10 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 187FFH 芯芯 片片 10 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 08800H . . . . . . . . . . . .

24、 . . . 10 0 0 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 18FFFH 芯芯 片片 10 0 1 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 09000H . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 0 1 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 197FFH 表表7-3 7-3 譯碼法三片存儲(chǔ)器芯片地址分配表譯碼法三片存儲(chǔ)器芯片地址分配表 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)21 譯碼法的譯碼法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是若譯碼器輸出端留是若譯碼器輸出端留 有剩余端線未用時(shí)，便于繼續(xù)擴(kuò)展存儲(chǔ)器或有剩余端線未用時(shí)，便于繼續(xù)擴(kuò)展存儲(chǔ)器或I/OI/O 口接口電路。口接口電路

25、。 譯碼法與線選法比較，硬件電路稍復(fù)雜，譯碼法與線選法比較，硬件電路稍復(fù)雜， 需要使用譯碼器，但可充分利用存儲(chǔ)空間，需要使用譯碼器，但可充分利用存儲(chǔ)空間，全全 譯碼譯碼時(shí)還可避免地址重疊現(xiàn)象，時(shí)還可避免地址重疊現(xiàn)象，局部譯碼局部譯碼因還因還 有部分高位地址線未參與譯碼，因此仍存在地有部分高位地址線未參與譯碼，因此仍存在地 址重疊現(xiàn)象。址重疊現(xiàn)象。 譯碼法和線選法不僅適用于擴(kuò)展存儲(chǔ)器譯碼法和線選法不僅適用于擴(kuò)展存儲(chǔ)器 ( (包括外包括外RAMRAM和外和外ROM)ROM)，還適用于擴(kuò)展還適用于擴(kuò)展I/OI/O口口( (包包 括各種外圍設(shè)備和接口芯片括各種外圍設(shè)備和接口芯片) )。 C51單片機(jī)擴(kuò)

26、展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)22 引腳說明如下引腳說明如下: : D7D7D0:D0: 8 8位數(shù)據(jù)輸入線。位數(shù)據(jù)輸入線。 Q7Q7Q0:Q0: 8 8位數(shù)據(jù)輸出線。位數(shù)據(jù)輸出線。 G:G: 數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號(hào)數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號(hào), , OEOE* *: : 數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào) 圖圖8-78-7圖圖8-88-8 1. 1. 鎖存器鎖存器7474LS373LS373 帶有三態(tài)門的帶有三態(tài)門的8 8D D鎖存器鎖存器, ,其引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如其引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖圖8-78-7和和圖圖8-88-8。 89C5189C51與與74LS37374LS373的連接如的連接如圖圖8-98-9所示。所示。 8

27、.2.2 外部地址鎖存器外部地址鎖存器 地址鎖存器芯片地址鎖存器芯片: 74LS373、8282、74LS573等。等。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)23 圖圖8-98-9 表表8-3 74LS3738-3 74LS373功能表功能表 OEOE* * G GD DQ Q 0 01 11 11 1 0 01 10 00 0 0 00 0不變不變 高阻態(tài)高阻態(tài) 74LS373功能如功能如表表8-3所示。所示。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)24 2 2鎖存器鎖存器7474LS573LS573 其功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)與其功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)與7474LS373LS373完全一樣。輸入的完全一樣。輸入的D D端和輸

28、出端和輸出 的的Q Q端依次排在芯片的兩側(cè)，端依次排在芯片的兩側(cè)，為繪制印刷電路板時(shí)的布線提為繪制印刷電路板時(shí)的布線提 供了方便。供了方便。 圖圖8-108-10 74LS57374LS573的各的各引腳說明引腳說明如下如下: : D7D7D0D0：8 8位數(shù)據(jù)輸入線。位數(shù)據(jù)輸入線。 Q7Q7Q0Q0：8 8位數(shù)據(jù)輸出線。位數(shù)據(jù)輸出線。 G G ：數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號(hào)，該引數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號(hào)，該引 腳與腳與74LS37374LS373的的G G端功能相同。端功能相同。 OEOE* *：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，低電平數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，低電平 有效。當(dāng)該信號(hào)為低電平時(shí)，三有效。當(dāng)該信號(hào)為低電平時(shí)，三

29、態(tài)門打開，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到態(tài)門打開，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到 數(shù)據(jù)輸出線。當(dāng)該信號(hào)為高電平數(shù)據(jù)輸出線。當(dāng)該信號(hào)為高電平 時(shí)，輸出線為高阻態(tài)。時(shí)，輸出線為高阻態(tài)。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)25 8.8.3 3 程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器EPROMEPROM的擴(kuò)展的擴(kuò)展 采用只讀存儲(chǔ)器，非易失性。采用只讀存儲(chǔ)器，非易失性。 （1 1）掩膜）掩膜ROM:ROM:在制造過程中編程。成本較高，因此只適合于在制造過程中編程。成本較高，因此只適合于 大批量生產(chǎn)。大批量生產(chǎn)。 （2 2）可編程）可編程ROMROM（PROMPROM）: :用獨(dú)立的編程器寫入。但用獨(dú)立的編程器寫入。但PROMPROM只能只能 寫入一次

30、，且不能再修改。寫入一次，且不能再修改。 （3 3）EPROM:EPROM:電信號(hào)編程，紫外線擦除的只讀存儲(chǔ)器芯片。電信號(hào)編程，紫外線擦除的只讀存儲(chǔ)器芯片。 （4 4）E E2 2PROMPROM（ EEPROM EEPROM）: :電信號(hào)編程，電信號(hào)擦除的電信號(hào)編程，電信號(hào)擦除的ROMROM芯片。芯片。 讀寫操作與讀寫操作與RAMRAM幾乎沒有什么差別，只是寫入的速度慢一些。幾乎沒有什么差別，只是寫入的速度慢一些。 但斷電后能夠保存信息。但斷電后能夠保存信息。 （5 5）Flash ROM:Flash ROM: 簡(jiǎn)稱閃存。簡(jiǎn)稱閃存。大有取代大有取代E E2 2PROMPROM的趨勢(shì)。的趨勢(shì)。

31、 目前許多公司生產(chǎn)的以目前許多公司生產(chǎn)的以80518051為內(nèi)核的單片機(jī)，在芯片內(nèi)為內(nèi)核的單片機(jī)，在芯片內(nèi) 部大多集成了數(shù)量不等的部大多集成了數(shù)量不等的 Flash ROMFlash ROM。 例如例如，美國(guó)美國(guó)ATMELATMEL公司公司生產(chǎn)的與生產(chǎn)的與5151系列單片機(jī)兼容的產(chǎn)系列單片機(jī)兼容的產(chǎn) 品品89C2051/89C51/89C52/89C5589C2051/89C51/89C52/89C55，片內(nèi)分別有，片內(nèi)分別有 KB/4KB/8KB/20KBKB/4KB/8KB/20KB的的 Flash ROMFlash ROM，來作為，來作為EPROMEPROM使用。對(duì)于這使用。對(duì)于這 類單

32、片機(jī)，在片內(nèi)的類單片機(jī)，在片內(nèi)的Flash ROMFlash ROM滿足要求的情況下，擴(kuò)展外滿足要求的情況下，擴(kuò)展外 部程序存儲(chǔ)器的工作就可省去。部程序存儲(chǔ)器的工作就可省去。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)26 8.8.3.1 3.1 常用常用EPROMEPROM芯片介紹芯片介紹 典型芯片是典型芯片是2727系系列列產(chǎn)品，例如，產(chǎn)品，例如， 27642764（8 8KBKB8 8）、）、 2712827128（16KB16KB8 8）、）、2725627256（32KB32KB8 8）、）、2751227512 （64KB64KB8 8）。）。 “27”“27”后面的數(shù)字表示其位存儲(chǔ)容量。后面的

33、數(shù)字表示其位存儲(chǔ)容量。 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，大容量存儲(chǔ)器芯片隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，大容量存儲(chǔ)器芯片 的產(chǎn)量劇增，售價(jià)不斷下降，其性價(jià)比明顯增高，而且由的產(chǎn)量劇增，售價(jià)不斷下降，其性價(jià)比明顯增高，而且由 于有些廠家已停止生產(chǎn)小容量的芯片，使市場(chǎng)上某些小容于有些廠家已停止生產(chǎn)小容量的芯片，使市場(chǎng)上某些小容 量芯片的價(jià)格反而比大容量芯片還貴。量芯片的價(jià)格反而比大容量芯片還貴。 所以，所以，在擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用在擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用大容量大容量芯片。芯片。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)27 常用的常用的EPROMEPROM芯片引腳功能如下：芯片引腳功能如下：

34、 A0A0A15A15：地址線引腳。數(shù)目決定存儲(chǔ)容量來定，用來進(jìn)行單元選地址線引腳。數(shù)目決定存儲(chǔ)容量來定，用來進(jìn)行單元選 擇。擇。 D7D7D0D0：數(shù)據(jù)線引腳數(shù)據(jù)線引腳 CECE* *：片選輸入端片選輸入端 OEOE* * ：輸出允許控制端輸出允許控制端 PGMPGM* *：編程時(shí)，加編程脈沖的輸入端編程時(shí)，加編程脈沖的輸入端 VppVpp：編程時(shí)，編程電壓（編程時(shí)，編程電壓（+12+12V V或或+25+25V V）輸入端輸入端 VccVcc：+5V+5V，芯片的芯片的工作工作電壓。電壓。 GNDGND：數(shù)字地。數(shù)字地。NCNC：無用端無用端 訪問程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào)訪問程序存儲(chǔ)器的控制信

35、號(hào): : （1 1）ALE ALE （2 2）PSENPSEN* * ( (片外程序存儲(chǔ)器片外程序存儲(chǔ)器“讀選通讀選通”信號(hào)信號(hào)) ) （3 3）EAEA* *（片內(nèi)、外程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào)）（片內(nèi)、外程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào)） 如果指令是從片外如果指令是從片外EPROMEPROM中讀取，中讀取，ALEALE用于低用于低8 8位地址鎖存，位地址鎖存，PSENPSEN* *接接 外擴(kuò)外擴(kuò)EPROMEPROM的的OEOE* *腳。腳。 P0P0口口: :分時(shí)低分時(shí)低8 8位地址總線和數(shù)據(jù)總線，位地址總線和數(shù)據(jù)總線，P2P2口口: :高高8 8位地址線位地址線 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)28 C51單

36、片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)29 常用的常用的EPROMEPROM芯片芯片引腳引腳圖圖 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)30 8.8.3.2 89C513.2 89C51與與EPROMEPROM的接口電路設(shè)計(jì)的接口電路設(shè)計(jì) 1. 1. 硬件接口電路硬件接口電路 設(shè)計(jì)時(shí)，由于設(shè)計(jì)時(shí)，由于EPROMEPROM在正常使用中只能讀出，不能在正常使用中只能讀出，不能 寫入，故寫入，故EPROMEPROM芯片沒有寫入控制腳，只有讀出控制腳，芯片沒有寫入控制腳，只有讀出控制腳， 記為記為OEOE* *，它與，它與89C5189C51單片機(jī)的單片機(jī)的PSENPSEN* *相連，地址線、數(shù)相連，地址線、數(shù) 據(jù)線分別與據(jù)線分

37、別與89C5189C51的地址線、數(shù)據(jù)線相連，片選端的控的地址線、數(shù)據(jù)線相連，片選端的控 制可采用線選法或譯碼法。制可采用線選法或譯碼法。圖圖8-138-13為為外擴(kuò)一片外擴(kuò)一片2712827128的的 接口電路圖接口電路圖 。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)31 圖圖8-138-13 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)32 2. 2. 使用多片使用多片EPROMEPROM的擴(kuò)展電路的擴(kuò)展電路 89C5189C51擴(kuò)展擴(kuò)展4 4片片2712827128。圖圖8-148-14中的片選控制信號(hào)由譯碼中的片選控制信號(hào)由譯碼 器產(chǎn)生。器產(chǎn)生。4 4片片2712827128各自所占的地址空間，請(qǐng)讀者自己分析。各

38、自所占的地址空間，請(qǐng)讀者自己分析。 圖圖8-148-14 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)33 8.8.4 4 靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，外擴(kuò)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都采用靜態(tài)數(shù)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，外擴(kuò)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都采用靜態(tài)數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器（據(jù)存儲(chǔ)器（SRAMSRAM），所以），所以只討論只討論SRAMSRAM與與89C5189C51的接口的接口。 所擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間地址由所擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間地址由P2P2口提供高口提供高8 8位地址，位地址，P0P0 口分時(shí)提供低口分時(shí)提供低8 8位地址和位地址和8 8位雙向數(shù)據(jù)總線。片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器位雙向數(shù)據(jù)總線。片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM

39、RAM的的讀讀和和寫寫由由89C5189C51的的RDRD* *（P3.7P3.7）和）和WRWR* *（P3.6P3.6）信號(hào)控制，）信號(hào)控制， 而片外程序存儲(chǔ)器而片外程序存儲(chǔ)器EPROMEPROM的輸出允許端（的輸出允許端（OEOE* *）由）由89C5189C51的程序的程序 存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)PSENPSEN* *控制?？刂?。 盡管與盡管與EPROMEPROM的地址空間范圍都是相同的，但由于控制信的地址空間范圍都是相同的，但由于控制信 號(hào)不同，故不會(huì)發(fā)生總線沖突。號(hào)不同，故不會(huì)發(fā)生總線沖突。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)34 8.8.4.1 4.1 常用的靜態(tài)常用的靜態(tài)R

40、AMRAM（SRAMSRAM）芯片芯片 典型型號(hào)有典型型號(hào)有: :61166116（2 2KBKB* *8 8）、）、62646264（8 8KBKB* *8 8） 、6212862128 （1616KBKB* *8 8）、）、6225662256（3232KBKB* *8 8）。）。+5+5V V電源供電，雙列直插封電源供電，雙列直插封 裝，裝，61166116為為2424引腳封裝，引腳封裝，62646264、6212862128、6225662256為為2828引腳封裝，引腳封裝， 引腳如引腳如圖圖8-158-15。 各引腳功能各引腳功能: : A0 A0A14A14：地址輸入線。地址輸入

41、線。 D0 D0D7D7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線。雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線。 CE CE* *：片選信號(hào)輸入。對(duì)于片選信號(hào)輸入。對(duì)于62646264芯片，當(dāng)芯片，當(dāng)2626腳腳( (CS)CS)為高電平時(shí)為高電平時(shí), , 且且CECE* *為低電平時(shí)才選中該片。為低電平時(shí)才選中該片。 OE OE* *：讀選通信號(hào)輸入線。：讀選通信號(hào)輸入線。 WE WE* *：寫允許信號(hào)輸入線，低電平有效。寫允許信號(hào)輸入線，低電平有效。 VccVcc：工作電源工作電源+5+5V V GNDGND：地地 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)35 圖圖8-158-15 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)36 8.8.4.2 89C514.2 89

42、C51與與RAMRAM的接口電路設(shè)計(jì)的接口電路設(shè)計(jì) 下圖為下圖為線選法線選法擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的電路擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的電路。 地址線為地址線為A0A0A12A12，故故80318031剩余地址線為三根。用線選法可擴(kuò)展剩余地址線為三根。用線選法可擴(kuò)展3 3 片片62646264。3 3片片62646264對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器空間如下表。對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器空間如下表。 C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)37 譯碼選通法譯碼選通法擴(kuò)展擴(kuò)展,如下圖所示。如下圖所示。 各各6212862128芯片的地址分配見芯片的地址分配見表表8-98-9。 表表8-9 8-9 各片各片6212862128地址分配地址分配 P2.6 P

43、2.7 P2.6 P2.7 譯碼輸出譯碼輸出 選中芯片選中芯片 地址范圍地址范圍 存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量 0 0 0 0 YOYO* * IC1 0000H-3FFFH 16K IC1 0000H-3FFFH 16K 0 1 Y1 0 1 Y1* * IC2 4000H-7FFFH 16K IC2 4000H-7FFFH 16K 1 0 Y2 1 0 Y2* * IC3 8000H-BFFFH 16K IC3 8000H-BFFFH 16K 1 1 Y3 1 1 Y3* * IC4 C000H-FFFFH 16K IC4 C000H-FFFFH 16K C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)38 例例8-18

44、-1編寫程序?qū)⑵鈹?shù)據(jù)存儲(chǔ)器中編寫程序?qū)⑵鈹?shù)據(jù)存儲(chǔ)器中50005000H H50FFH50FFH單元全部清單元全部清“0”.“0”. 方法方法1 1：用用DPTRDPTR作為數(shù)據(jù)區(qū)地址指針，同時(shí)作為數(shù)據(jù)區(qū)地址指針，同時(shí)使用字節(jié)計(jì)數(shù)器使用字節(jié)計(jì)數(shù)器。 MOV DPTRMOV DPTR，#5000H#5000H；設(shè)置數(shù)據(jù)塊指針的初值設(shè)置數(shù)據(jù)塊指針的初值 MOV R7 MOV R7，#00H#00H；設(shè)置塊長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器初值設(shè)置塊長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器初值 CLR A CLR A LOOPLOOP： MOVX DPTR MOVX DPTR，A A ；把某一單元清零；把某一單元清零 INC DPTR INC DPTR ；地址指針加地址指針加1 1 DJNZ R7DJNZ R7，LOOP LOOP ；數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度減數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度減1 1，若不為，若不為0 0則繼續(xù)清零則繼續(xù)清零 HEREHERE： SJMP HERE SJMP HERE ；執(zhí)行完畢，原地踏步執(zhí)行完畢，