第10章51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展

1、第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展10.1外部外部I/O的擴(kuò)展的擴(kuò)展10.2存儲(chǔ)器概述存儲(chǔ)器概述10.3外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展 第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展第第1010章章 5151單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展 10.1外部I/O的擴(kuò)展 系統(tǒng)的擴(kuò)展歸結(jié)為三總線的連接，連接的方法很簡(jiǎn)單，連線時(shí)應(yīng)遵守下列原則： 1.連接的雙方數(shù)據(jù)線連數(shù)據(jù)線，地址線連地址線

2、，控制線連控制線。 2.控制線相同的地址線不能相同，地址線相同的控制線不能相同。 3.片選信號(hào)有效的芯片才選中工作，當(dāng)同類芯片多片時(shí),片選端可通過(guò)線譯碼、部分譯碼、全譯碼接地址線，在單片機(jī)中多采用線選法。第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展10.1.1I/O口擴(kuò)展概述 由于MCS-51的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM和I/O口是統(tǒng)一編址的，因此，用戶可以把外部64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM空間的一部分作為擴(kuò)展外圍I/O的地址空間。這樣，單片機(jī)就可以像訪問(wèn)外部RAM存儲(chǔ)器那樣訪問(wèn)外部接口芯片，對(duì)其進(jìn)行讀/寫(xiě)操作。 InteL公司常用外圍

3、器件如表10-1所示。器件型號(hào)器件名稱8255A可編程外圍并行接口8155/8156可編程RAM/IO擴(kuò)展接口8243I/O擴(kuò)展接口8279可編程鍵盤(pán)/顯示接口8251可編程通信接口8253可編程定時(shí)/計(jì)時(shí)器第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展10.1.2I/O地址譯碼技術(shù)一、片選法 若系統(tǒng)只擴(kuò)展少量的RAM和I/O接口芯片，可采用片選法。所謂片選法即是把單獨(dú)的地址線,接到外圍芯片的片選端上，只要該地址線為低電平，就選中該芯片。片選法實(shí)例如圖10-1所示。 第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51

4、 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展 根據(jù)圖中地址線連接方法，全部地址譯碼如表10-2所示。表10-2 地址譯碼表器件器件地址選擇線（地址選擇線（A15A15A0A0）片內(nèi)地址單元數(shù)片內(nèi)地址單元數(shù)地址編碼地址編碼62646264000 x xxxx000 x xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx800080000000H0000H1FFFH1FFFH825582550011 1111 11110011 1111 1111 11xx 11xx4 43FFCH3FFCH3FFFH3FFFH8158155 5RAMRAM0101 1111 xxxx0101 1111 xxxx

5、xxxx xxxx2562565E00H5E00H5EFFH5EFFHI/OI/O0101 1111 11110101 1111 1111 1xxx 1xxx6 65FF8H5FF8H5FFDH5FFDH083208320111 1111 11110111 1111 1111 1111 11111 17FFFH7FFFH825382531001 1111 11111001 1111 1111 11xx 11xx4 49FFCH9FFCH9FFFH9FFFH第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展二、地址譯碼法 對(duì)于RAM和I

6、/O容量較大的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)芯片所需的片選信號(hào)多于可利用的地址線時(shí)，常采用地址譯碼法。用譯碼器對(duì)高位地址進(jìn)行譯碼，譯出的信號(hào)作為片選線。 地址譯碼實(shí)例如下圖所示。圖中尚剩余三條地址線Y5Y7，可供擴(kuò)展三片8KB RAM或三個(gè)外圍接口電路。 第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展10.2存儲(chǔ)器概述10.2.1存儲(chǔ)器的類型 存儲(chǔ)器的種類繁多，按物理特性可以分為磁介質(zhì)存儲(chǔ)器（如硬盤(pán)）、光介質(zhì)存儲(chǔ)器（如光盤(pán)）、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。其中半導(dǎo)體存儲(chǔ)器在單片機(jī)系統(tǒng)種類也最多，最為常見(jiàn)： 1.只讀存儲(chǔ)器（ROM）2.可編程ROM（PROM）3.電

7、可編程ROM（EPROM）4.電可擦除可編程ROM（EEPROM）5.隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）6.flash Memory7.鐵電存儲(chǔ)器（FRAM）第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展10.2.2常用存儲(chǔ)器元件一、常用的EPROM存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介 EPROM是以往單片機(jī)最常選用的程序存儲(chǔ)器芯片，是一種紫外線可擦除電可編程的存儲(chǔ)器，最經(jīng)常使用的有27C系列的EPROM，如：27C16（2K）、（4K）、27C64（8K）、27C128（16K）、27C256（32K），除了27C16和27C32為24腳外，其余均為28腳。第4章 M

8、CS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展二、常用的EEPROM存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介 本書(shū)以常用的24C02為例介紹EEPROM存儲(chǔ)器，24C02是采用CMOS工藝制作的串行EEPROM存儲(chǔ)器，它具有可用電擦寫(xiě)256字節(jié)的容量，由315V電源進(jìn)行供電。其管腳圖見(jiàn)圖。第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展24C02的引腳功能如下:1.SCL：為串行時(shí)鐘端,它用于對(duì)輸入和輸出數(shù)據(jù)的同步。2.SDA：串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。SDA是一個(gè)開(kāi)漏輸出管腳可與其它開(kāi)

9、漏輸出或集電極開(kāi)路輸出進(jìn)行“線或”連接。3.E0、E1、E2：器件地址輸入端。最大可級(jí)聯(lián)8個(gè)器件。4.MODE：為寫(xiě)數(shù)據(jù)/寫(xiě)保護(hù) 24C02是二線制I2C串行EEPROM，具有兩種寫(xiě)入方式，一種是字節(jié)寫(xiě)入方式，還有一種是頁(yè)寫(xiě)入方式。 第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展三、操作時(shí)序起始/停止時(shí)序 寫(xiě)周期時(shí)序 第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展24C02的操作時(shí)序 第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)

10、器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展四、常用的SRAM存儲(chǔ)器介紹 Intel SRAM 的典型芯片有2KB 的6116、8KB 的6264 以及32KB的62256。 其中6264 芯片應(yīng)用最為廣泛。其內(nèi)部組成如圖所示。 第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展10.2.3存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路的工作方式 單片機(jī)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，通常采用兩種方法獲得芯片選擇信號(hào)：線選法和通過(guò)譯碼器連接方法。一、線選法 線選法就是把8051的地址線直接或通過(guò)反相器連接到芯片的選通端，以8051送出的地址信號(hào)選通芯片。 線選法的連接方法有多種：一線二用、一線一選

11、和綜合線選方式。二、地址譯碼器法 通過(guò)地址譯碼器，使用較少的地址信號(hào)編碼產(chǎn)生較多的譯碼信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多塊存儲(chǔ)器及I/O器件的選擇。第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展10.3外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展 外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩種擴(kuò)展的實(shí)質(zhì)都是根據(jù)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和尋址能力，把不超過(guò)64KB的RAM和ROM存儲(chǔ)器芯片按照一定規(guī)律連接到單片機(jī)的外部電路上去，作為單片機(jī)的片外存儲(chǔ)器。 單片機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線及控制總線與存儲(chǔ)器連接，如圖所示：第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 5

12、1單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展 51系列單片機(jī)為外部程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展提供了專門的讀指令控制信號(hào)，因此外部程序存儲(chǔ)器形成了獨(dú)立的空間。27C64A EPROM擴(kuò)展電路如右所示。 10.3.1擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器 第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展 RAM與EEPROM數(shù)據(jù)傳送流程圖第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展10.3.2擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及編程一、6264存儲(chǔ)器與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) 6264靜態(tài)RAM 擴(kuò)展電路 第4章 MCS-51單片機(jī)系

13、統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展 按照上述6264靜態(tài)RAM擴(kuò)展電路的片選方法，6264的8K地址范圍不唯一，0000H1FFFH是一種地址范圍。 當(dāng)向該片0000H單元寫(xiě)一個(gè)數(shù)據(jù)data時(shí)，可用下列指令：MOVA，dataMOVDPTR，0000HMOVXDPTR，A當(dāng)從1FFFH單元讀取一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，可用如下指令：MOVDPTR，1FFFHMOVXA，DPTR第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展二、24C02存儲(chǔ)器與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) 24C02是采用CMOS工藝制作的串

14、行EEPROM存儲(chǔ)器，它具有可用電擦寫(xiě)256字節(jié)的容量，由315V電源進(jìn)行供電。 24C02接口電路如圖10-13所示。其中：SCL和SDA輸出端口屬于I2C總線的操作方式，必須有上拉電阻。 24C02單字節(jié)寫(xiě)程序流程圖如右。第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展24C02操作程序如下： ORG 0000H ;- 初始化部分程序-L0: MOVSP,#0FH ;棧底,寄存儲(chǔ)器有兩個(gè)工作區(qū) SDABIT P1.2; I2C數(shù)據(jù)線 SCLBIT P1.3; I2C時(shí)鐘線;#;# 24C02部分操作程序 #;# RBYTE_ 字

15、節(jié)讀子程序(無(wú)應(yīng)答） #;# RBYTE1_ 字節(jié)讀子程序(有應(yīng)答） #;# WBYTE_ 字節(jié)寫(xiě)子程序 #;# ST24_ 啟動(dòng)子程序(含供電) #;# STOP24_停止子程序 #;# RD_DA1_讀取一批字節(jié)數(shù)據(jù) #;# WR_DA1_寫(xiě)入R2個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) #;# DWR _延時(shí)等待E2寫(xiě)周期結(jié)束10mS;#第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展RD_DA1: LCALL ST24 ;讀出數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)在R2中 MOVA,#0A0H LCALL WBYTE MOVA,R4 LCALL WBYTE NOP LCALL STO

16、P24 NOP LCALL ST24 MOV A,#0A1H DEC R2 LCALL WBYTE ;寫(xiě)入芯片地址A1RD110: LCALL RBYTE1 ;讀出數(shù)據(jù) MOV R0,A INC R0 DJNZ R2,RD110 LCALL RBYTE MOV R0,A INC R0 LCALL STOP24 ;發(fā)停止指令 RET第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展;-R1數(shù)據(jù)向E2中從R4開(kāi)始的R2個(gè)單元寫(xiě)入數(shù)據(jù)-WR_DA1: LCALL ST24 ;發(fā)啟動(dòng)指令 MOV A,#0A0H LCALL WBYTE ;寫(xiě)入

17、芯片地址A0H MOV A,R4 MOV R2,#08H LCALL WBYTE ;寫(xiě)入數(shù)據(jù)地址在R4中WR10: MOV A,R1 LCALL WBYTE ;寫(xiě)入數(shù)據(jù)在R1中 INC R1 INC R4 DJNZ R2,WR10 LCALL STOP24 ;發(fā)停止指令 LCALL DWR ;延時(shí)等待E2寫(xiě)周期結(jié)束 RET第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展;-啟動(dòng)子程序-ST24: SETB SCL MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SDA MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SC

18、L MOV R6,#04H DJNZ R6,$ CLR SDA RET第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展;-停止子程序-STOP24: CLR SCL MOV R6,#04H DJNZ R6,$ CLR SDA MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SCL MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SDA RET第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展;-讀8位數(shù)據(jù)子程序(無(wú)應(yīng)答）-RBYTE: MOV R3,#08H ;

19、一字節(jié)數(shù)據(jù)8位SETB SDARBY0: CLR SCL ;時(shí)鐘低,E2輸出數(shù)據(jù) MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SCL ;時(shí)鐘高,讀數(shù)據(jù) NOP MOV C,SDA ;讀位 RLC A DJNZ R3,RBY0 ;循環(huán)8次 RET第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展;-讀8位數(shù)據(jù)子程序(有應(yīng)答）-RBYTE1: MOV R3,#08H ;一字節(jié)數(shù)據(jù)8位SETB SDARBY10: CLRSCL ;時(shí)鐘低,E2輸出數(shù)據(jù) MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SCL ;時(shí)鐘高,讀數(shù)據(jù)

20、NOP MOV C,SDA ;讀位 RLC A DJNZ R3,RBY10 ;循環(huán)8次 CLR SCL ;向E2發(fā)1個(gè)低電平響應(yīng) MOV R3,#02H DJNZ R3,$ CLR SDA MOV R3,#04H DJNZ R3,$ SETB SCL ;置高時(shí)鐘,讓E2讀響應(yīng)RBY11: JNB SDA,RBY12 DJNZ R3,RBY11RBY12: CLR SCL ;時(shí)鐘低,將數(shù)據(jù)線置高 RET第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展;-字節(jié)寫(xiě)子程序-WBYTE: NOP MOV R3,#08HWBY0: CLR SCL NOP RLC A MOV SDA,C ;寫(xiě)位 NOP SETB SCL NOP NOP DJNZ R3,WBY0 ;循環(huán)8次 CLR SCL MOV R3,#04H DJNZ R3,$ SETB SCL MOV R3,#04H DJNZ R3,$WBY1: JNB SDA,WBY2 ;等待SEERPOM應(yīng)答 DJNZ R3,WBY1WBY2: RET第4章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展第第10 10章章 51 51單