第7章1 MCS-51單片機的系統(tǒng)擴展1--存儲器擴展

1、第7章 MCS-51單片機的系統(tǒng)擴展程序存儲器的擴展 外部數(shù)據(jù)存儲器的擴展 外部I/O口的擴展 系統(tǒng)擴展三總線的形成系統(tǒng)擴展三總線的形成 3. 對對I/O接口的讀寫操作如同外部接口的讀寫操作如同外部RAM的讀寫的讀寫操作操作 用用MOVX指令實現(xiàn)指令實現(xiàn)1. 外部程序存儲器讀操作外部程序存儲器讀操作P0口的分時輸出地址信息和輸入指令信息控制由口的分時輸出地址信息和輸入指令信息控制由ALE和和PSEN實現(xiàn)。實現(xiàn)。 為了將為了將P0口的地址和數(shù)據(jù)分離，口的地址和數(shù)據(jù)分離， 用用ALE的下跳沿將的下跳沿將P0口輸出的地址口輸出的地址信號低信號低8位鎖存在地址鎖存器中，地址鎖存器一般選用位鎖存在地址鎖

2、存器中，地址鎖存器一般選用74LS373、74LS573、8282等芯片。等芯片。2. 外部數(shù)據(jù)存儲器讀外部數(shù)據(jù)存儲器讀/寫操作寫操作對外部數(shù)據(jù)存儲器的讀操作控制由對外部數(shù)據(jù)存儲器的讀操作控制由ALE和和RD實現(xiàn)。實現(xiàn)。 執(zhí)行指令：執(zhí)行指令：MOVX A，DPTR對外部數(shù)據(jù)存儲器的寫操作控制由對外部數(shù)據(jù)存儲器的寫操作控制由ALE和和WR實現(xiàn)。實現(xiàn)。 執(zhí)行指令：執(zhí)行指令：MOVX DPTR， A7.1程序存儲器的擴展1.外部程序存儲器的擴展原理及時序 圖5-1 MCS-51單片機程序存儲器的擴展：外部程序存儲器“讀取”控制。PSEN訪問外部程序存儲器的時序如圖5-2所示。圖5-2 從外部程序存儲

3、器取指令時序2.地址鎖存器 由于MCS-51單片機的P0口是分時復用的地址/數(shù)據(jù)總線，因此在進行程序存儲器擴展時，必須利用地址鎖存器將地址信號從地址/數(shù)據(jù)總線中分離開來。 圖5-3為幾種地址鎖存儲器的管腳配置圖。圖5-3 地址鎖存器74LS373和8282都是透明的帶有三態(tài)門的八D鎖存器，可簡化成圖5-4所示的結(jié)構(gòu)。圖5-4 74LS373和8282結(jié)構(gòu)圖3.EPROM擴展電路 紫外線擦除電可編程只讀存儲器EPROM可作為MCS-51單片機的外部程序存儲器，其典型產(chǎn)品是Intel公司的芯片2716（2K8）、2732A（4K8）、2764A（8K8）、27128A（16K8）、27256（32

4、K8）和27512（64K8）等。這些芯片上均有一個玻璃窗口，在紫外線下照射20分鐘左右，存儲器中的各位信息均變?yōu)?，此時，可以通過編程器將工作程序固化到這些芯片中。2732A EPROM 2732A是4K8位紫外線擦除電可編程只讀存儲器，單5V供電，最大靜態(tài)工作電流為100mA，維持電流為35mA，讀出時間最大為250ns。2732A EPROM擴展電路 圖5-7 2732A EPROM擴展電路4.EEPROM擴展電路 EEPROM是電可擦除的可編程只讀存儲器，它既有EPROM編程后長期保存信息的特點，又可像靜態(tài)RAM那樣隨機讀寫。由于這一特點，它在單片機系統(tǒng)中廣泛地用作程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲

5、器。 Intel 2864A是8K8位電擦除可編程只讀存儲器，單5V供電，最大工作電流160mA，最大維持電流60mA，典型讀出時間250ns。2864A管腳配置如圖5-8所示。圖5-8 2864A 管腳配置圖5-9 2864A EEPROM擴展電路7.2外部數(shù)據(jù)存儲器的擴展1.外部數(shù)據(jù)存儲器的擴展方法及時序外部數(shù)據(jù)存儲器的擴展方法及時序 由于單片機的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器容量較小，在需要大量數(shù)據(jù)緩沖的由于單片機的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器容量較小，在需要大量數(shù)據(jù)緩沖的單片機應用系統(tǒng)中（如語音系統(tǒng)、商場收費單片機應用系統(tǒng)中（如語音系統(tǒng)、商場收費POS）仍然需要在）仍然需要在外部擴展數(shù)據(jù)存儲器。外部擴展數(shù)據(jù)存儲器。

6、 圖5-11 讀外部數(shù)據(jù)RAM時序圖5-12 寫外部數(shù)據(jù)RAM時序2 .靜態(tài)RAM 6264擴展 6264是8K8位的靜態(tài)隨機存儲器芯片，它采用CMOS工藝制造，單一+5V供電，額定功耗200mW，典型存取時間200ns。 圖5-14 擴展6264靜態(tài)RAM單片機在訪問6264時，可以采用以下指令： MOVX DPTR，A A中內(nèi)容傳至外部RAM或 MOVX A，DPTR 外部RAM內(nèi)容讀至A中地址譯碼技術地址譯碼技術 線選法線選法 線選法所謂線選法即是把單獨的地址線（通常是線選法所謂線選法即是把單獨的地址線（通常是P2口高位地址線的某一根口高位地址線的某一根線）接到外圍芯片的線）接到外圍芯片

7、的片選端片選端上，只要該地址線有效（通常為低電平），就選上，只要該地址線有效（通常為低電平），就選中該芯片。中該芯片。 線選法的特點是連接簡單，不必專門設計邏輯電路，但是各個擴展芯片占有線選法的特點是連接簡單，不必專門設計邏輯電路，但是各個擴展芯片占有的空間地址不連續(xù)，每個接口電路的地址空間又可能是重疊的。適用于擴展的空間地址不連續(xù)，每個接口電路的地址空間又可能是重疊的。適用于擴展地址空間容量不太大的場合。地址空間容量不太大的場合。17采用線選法線選法擴展2片片8KB的的RAM和2片片8KB的的EPROM 6264的地址范圍：的地址范圍： C000HDFFFH。P2.7 P2.6 P2.5 P

8、2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 1 1 0 8255的地址范圍：的地址范圍： BFFCHBFFFHP2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0832的地址：的地址： 7FFFH P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P

9、0.0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 圖5-15 線選法地址譯碼外圍器件地址選擇線（A15A0）片內(nèi)地址單元數(shù)地址編碼61161111 0 2KF000HF7FFH82551110 1111 1111 114EFFCHEFFFH8155RAM1101 1110 256DE00HDEFFHI/O1101 1111 1111 16DFF8HDFFDH08321011 1111 1111 11111BFFFH82530111 1111 1111 1147FFCH7FFFH譯碼法 對于RAM或I/O容量較大的應用系統(tǒng)，當芯片所需的片選信號多于可利用的高位地址線時，常采

10、取譯碼法譯碼法，分為全譯碼和部分譯碼。一般采用74LS138作地址譯碼器。器件地址選擇線（A15A0）片內(nèi)地址單元數(shù)地址編碼62640008K0000H1FFFH82550011111111111143FFCH3FFFH8155RAM010111102565E00H5EFFHIO010111111111165FF8H5FFDH0832011111111111111117FFFH82531001111111111149FFCH9FFFH 例例 如圖為采用如圖為采用74LS139譯碼擴展兩片譯碼擴展兩片2764（8K）EPROM和兩和兩片片6264（8K）RAM芯片的電路，分析它們的地址范圍。芯片

11、的電路，分析它們的地址范圍。 G Y3 B Y2 A Y1 Y0 A0 A7 A8 A12 CE 2764(1) D0D7 OE DO Q0 D7 Q7 G A0 A7 A8 A12 CE 2764(2) D0D7 OE A0 A7 A8 A12 CE 6264(1) D0D7 WE OE A0 A7 A8 A12 CE 6264(2) D0D7 WE OE G Y3 B Y2 A Y1 Y0 G Y3 B Y2 A Y1 Y0 P2.7 P2.6 P2.5 P2.0 P2.4 P0.0 P0.7 ALE 8031 PSEN WR EA RD2764(1) : 0000H1FFFH 2764(

12、2) : 2000H3FFFH6264(1) : 4000H5FFFH 6264(2) : 6000H7FFFH7.3 外部I/O口的擴展 MCS-51單片機有4個8位并行I/O端口：P0，P1，P2和P3。由于P0是地址/數(shù)據(jù)總線口，P2是輸出高8位地址的動態(tài)端口，P3是雙功能多用端口，因此在構(gòu)成單片機系統(tǒng)后，通常只有P1靜態(tài)口空出并具有通用功能。這對于復雜的單片機應用系統(tǒng)來說，往往不能滿足應用上的要求，在較為復雜的控制系統(tǒng)（尤其是工業(yè)控制系統(tǒng)，如可編程控制器）中，經(jīng)常需要擴展I/O口。1.用緩沖器和鎖存器擴展I/O端口 當單片機需要擴展的端口數(shù)量不多時，可利用緩沖器和鎖存器直接在總線上擴展

13、I/O端口。通常這種I/O口都是通過P0口擴展的，由于P0口只能分時使用，故構(gòu)成輸出口時，接口芯片應具有鎖存功能；構(gòu)成輸入口時，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)是常態(tài)還是暫態(tài)，要求接口芯片應能三態(tài)緩沖或鎖存選通。數(shù)據(jù)的輸入、輸出由單片機的讀/寫信號控制。一種常見的電路如圖5-17所示。圖5-17 用緩沖器和鎖存器擴展I/O端口 例如，若把數(shù)據(jù)50H由74LS273輸出，把74LS244上的信息輸入到A中，按照圖5-17的電路，程序如下： MOV R0，#0BFH ；選中74LS273地址 MOV A，#50H MOVX R0，A MOV R0，#7FH ；選中74LS244地址 MOVX A，R01 1TTLTT

14、L并行輸入、輸出接口并行輸入、輸出接口 根據(jù)根據(jù)“輸入三態(tài)，輸出鎖存輸入三態(tài)，輸出鎖存”與總線相連的原則，可采用與總線相連的原則，可采用TTLTTL電路或電路或CMOS電路的鎖存器、三態(tài)緩沖器擴展簡單的電路的鎖存器、三態(tài)緩沖器擴展簡單的I/O接口。接口。 如采用如采用8位三態(tài)緩沖器位三態(tài)緩沖器74LS244組成輸入口，采用組成輸入口，采用8D鎖存器鎖存器74LS273，74LS373等組成輸出口。等組成輸出口。CLR Q0 D0 D1 Q1 Q2 D2 D3 Q3GNDVCCQ7D7D6Q6Q5D5D4Q4CLK74LS27374LS2441EN 1A1 2Y4 1A2 2Y3 1A3 2Y2

15、 1A4 2Y1GNDVCC2EN 1Y1 2A4 1Y2 2A31Y3 2A21Y4 2A1當當CLR為為高電平，高電平，CLK的上的上升沿使升沿使D鎖存。鎖存。當當EN為低為低電平，電平，A信號傳送信號傳送到到Y(jié)；EN為高電平，為高電平，Y為高阻為高阻態(tài)。態(tài)。簡單簡單I/0I/0擴展舉例：擴展舉例：2.用串行口擴展用串行口擴展I/O接口接口串口的方式方式0用于用于I/O擴展擴展。方式0為同步移位寄存器同步移位寄存器工作方式，波特率為fosc/12。數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)由RXD端（端（P3.0）輸入）輸入，同步移位時鐘由TXD端（端（P3.1）輸出。圖5-18 利用74LS164擴展并行輸出口當串口工

16、作在方式0的發(fā)送，串行數(shù)據(jù)由串行數(shù)據(jù)由P3.0（RXD）送出，移位時鐘由）送出，移位時鐘由P3.1（TXD）送出）送出。注意，由于74LS164無并行輸出控制端無并行輸出控制端，在串行輸入中，其輸出端輸出端的狀態(tài)會不斷變化的狀態(tài)會不斷變化，故某些場合，在74LS164輸出端應加接輸出三態(tài)門控制，以便保證串行輸入結(jié)束后再輸出數(shù)據(jù)。 下面是將下面是將RAM緩沖區(qū)緩沖區(qū)30H33H的內(nèi)容經(jīng)串行口由的內(nèi)容經(jīng)串行口由74LS164并行輸出的子程序：并行輸出的子程序：START： MOV R7，04H ；設置要發(fā)送的字節(jié)個數(shù)；設置要發(fā)送的字節(jié)個數(shù) MOV R0，30H ；設置地址指針；設置地址指針 MOV SCON，00H ；設置串行口方式；設置串行口方式0SEND： MOV A，R0 MOV SBUF，A ；啟動串行口發(fā)送數(shù)據(jù)；啟動串行口發(fā)送數(shù)據(jù)WAIT： JNB TI，WAIT ；一幀數(shù)據(jù)未發(fā)送完，循環(huán)等待；一幀數(shù)據(jù)未發(fā)送完，循環(huán)等待 CLR TI INC R0 ；取下一個數(shù)；取下一個數(shù) DJNZ R7，SEND RET習題解答1.容量為4K8b的存儲器各有多少條數(shù)據(jù)線