21七月2023第八章AT89S51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)21七月20238.1概述21七月20238051/8751/89S51最小應(yīng)用系統(tǒng)單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)89S5121七月20238031最小應(yīng)用系統(tǒng)21七月2023片內(nèi)的資源如不滿足需要，需外擴(kuò)存儲(chǔ)器和I/O功能部件。系統(tǒng)擴(kuò)展主要內(nèi)容有：(1)外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展（外部RAM、ROM）(2)I/O接口部件的擴(kuò)展。

AT89S51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu):哈佛結(jié)構(gòu)。AT89S51

RAM和ROM的最大擴(kuò)展空間各為64KB。系統(tǒng)擴(kuò)展首先要構(gòu)造系統(tǒng)總線。21七月20238.2系統(tǒng)總線及總線構(gòu)造8.2.1系統(tǒng)總線按功能把系統(tǒng)總線分為三組：

1.地址總線（AdressBus,簡(jiǎn)寫(xiě)AB）

2.數(shù)據(jù)總線

(DataBus，簡(jiǎn)寫(xiě)DB)

3.控制總線（ControlBus，簡(jiǎn)寫(xiě)CB）

21七月2023

8.2.2構(gòu)造系統(tǒng)總線89S5121七月2023地址鎖存器常用地址鎖存器芯片:74LS373、8282、74LS5731.鎖存器74LS373（帶有三態(tài)門(mén)的8D鎖存器）

21七月2023地址鎖存器74LS37321七月20232.鎖存器8282功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)與74LS373完全一樣，只是其引腳的排列與74LS373不同21七月20233．鎖存器74LS573

輸入的D端和輸出的Q端也是依次排在芯片的兩側(cè)，與8282一樣，為繪制印刷電路板時(shí)的布線提供方便。21七月2023一、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

8.3常用的存儲(chǔ)器芯片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一般采用RAM芯片，這種存儲(chǔ)器在電源關(guān)斷后，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)將全部丟失。1、RAM器件有兩大類(lèi)：

動(dòng)態(tài)RAM（DRAM），一般容量較大，易受干擾，使用略復(fù)雜。

靜態(tài)RAM（SRAM），在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常使用ＳＲＡＭ。21七月20232、常用的靜態(tài)RAM（SRAM）芯片典型型號(hào)有:6116、6264、62128、62256。+5V電源供電，雙列直插，6116為24引腳封裝，6264、62128、62256為28引腳封裝。21七月202321七月2023

21七月2023二、程序存儲(chǔ)器

采用只讀存儲(chǔ)器，非易失性。（1）掩膜ROM在制造過(guò)程中編程,只適合于大批量生產(chǎn)。（2）可編程ROM（PROM）用獨(dú)立的編程器寫(xiě)入，只能寫(xiě)入一次。

（3）EPROM電信號(hào)編程，紫外線擦除的只讀存儲(chǔ)器芯片。（4）E2PROM（EEPROM）電信號(hào)編程，電擦除。讀寫(xiě)操作與RAM相似，寫(xiě)入速度稍慢。斷電后能夠保存信息。（5）FlashROM又稱閃爍存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱閃存。電改寫(xiě)，電擦除，讀寫(xiě)速度快（70ns），讀寫(xiě)次數(shù)多（1萬(wàn)次）。21七月2023常用EPROM芯片介紹典型芯片是27系列產(chǎn)品，例如，2764（8KB×8）27128（16KB×8）27256（32KB×8）27512（64KB×8）“27”后面的數(shù)字表示其位存儲(chǔ)容量。擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器時(shí)，應(yīng)盡量用大容量的芯片。

21七月202321七月2023

21七月2023E2PROM保留信息長(zhǎng)達(dá)20年，不存在日光下信息緩慢丟失的問(wèn)題。常用的E2PROM芯片

在芯片的引腳設(shè)計(jì)上，2KB的E2PROM2816與EPROM2716和RAM6116兼容8KB的E2PROM2864A與EPROM2764和RAM6264兼容2816、2817和2864A的讀出時(shí)間均為250ns，寫(xiě)入時(shí)間10ms。21七月2023

21七月20238.4.2存儲(chǔ)器地址空間分配AT89S51發(fā)出的地址是用來(lái)選擇某個(gè)存儲(chǔ)器單元進(jìn)行讀寫(xiě)，要完成這種功能，必須進(jìn)行兩種選擇：

“片選”和“單元選擇”。

存儲(chǔ)器空間分配除考慮地址線連接外，還討論各存儲(chǔ)器芯片在整個(gè)存儲(chǔ)空間中所占據(jù)的地址范圍，常用的存儲(chǔ)器地址分配的方法有兩種：線性選擇法（簡(jiǎn)稱線選法）和地址譯碼法（簡(jiǎn)稱譯碼法）。21七月2023直接用系統(tǒng)的高位地址線作RAM芯片的片選信號(hào)。例:外擴(kuò)8KB

EPROM（2片2732）4KB

RAM（2片6116）1.線選法21七月2023

2732:4KBROM，12根地址線A0～A11，1根片選線

6116:2KB

RAM，11根地址線A0～A10，1根片選線

片選端低電平有效

地址范圍：2732（1）的地址范圍：7000H～7FFFH;2732（2）的地址范圍:B000H～BFFFH;6116（1）的地址范圍：E800H～EFFFH;

6116（2）的地址范圍：D800H～DFFFH。線選法特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，不需另外增加硬件電路，體積小，成本低。缺點(diǎn)：可尋址的器件數(shù)目受限，地址空間不連續(xù)。只適于外擴(kuò)芯片不多，規(guī)模不大的單片機(jī)系統(tǒng)21七月20232.譯碼法常用譯碼器芯片：74LS138（3-8譯碼器）74LS139（雙2-4譯碼器）74LS154（4-16譯碼器）全譯碼：全部高位地址線都參加譯碼；部分譯碼：僅部分高位地址線參加譯碼。

(1)74LS138（3～8譯碼器）

當(dāng)譯碼器的輸入為某一個(gè)固定編碼時(shí)，其輸出只有某一個(gè)固定的引腳輸出為低電平，其余的為高電平。21七月2023例:

要擴(kuò)8片8KB的RAM6264，如何通過(guò)74LS138把64KB空間分配給各個(gè)芯片？采用全地址譯碼方式，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(lèi)存儲(chǔ)器間不會(huì)產(chǎn)生地址重疊的問(wèn)題。21七月20238.5靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展例1、用線選法擴(kuò)展8031外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的電路。

21七月2023地址線為A0～A12，故剩余地址線為三根。用線選法可擴(kuò)展3片6264。3片6264對(duì)應(yīng)的地址空間如下。

P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0A7A6A5A4A3A2A1A0

Ⅰ：1100000000000000=C000H

～1101111111111111

～DFFFHⅡ：1010000000000000=A000H

～1011111111111111～BFFFHⅢ：0110000000000000=6000H～0111111111111111～7FFFH21七月2023例2、譯碼選通法擴(kuò)展4片6212821七月2023

各片62128地址分配P2.7P2.6譯碼輸出選中芯片地址范圍存儲(chǔ)容量00YOIC10000H-3FFFH16K01Y1IC24000H-7FFFH16K10Y2IC38000H-BFFFH16K11Y3IC4C000H-FFFFH16K

21七月2023例3編寫(xiě)程序?qū)⑵釸AM中5000H～50FFH單元全部清零。用DPTR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。

MOVDPTR，#5000H；設(shè)置數(shù)據(jù)塊指針的初值 MOVR7，#00H ；設(shè)置塊長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器初值 CLRALOOP：MOVX@DPTR，A；把某一單元清零 INCDPTR ；地址指針加1

DJNZR7，LOOP；數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度減1，若不為0則繼續(xù)清零HERE：SJMPHERE ；執(zhí)行完畢，原地踏步21七月2023方法2：用DPTR作為數(shù)據(jù)區(qū)地址指針，但不使用字節(jié)計(jì)數(shù)器，而是比較特征地址。

MOVDPTR，#5000H CLRALOOP： MOVX@DPTR，A INCDPTR MOVR7，DPL CJNER7，#0，LOOP；與末地址+1比較HERE： SJMPHERE21七月20238.6.1EPROM芯片的工作方式（1）讀出方式片選控制線為低,輸出允許為低，Vpp為+5V，指定地址單元的內(nèi)容從D7～D0上讀出。

（2）未選中方式片選控制線為高電平。（3）編程方式

Vpp端加規(guī)定高壓,CE*和OE*端加合適電平，就能將數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到指定的地址單元。（4）編程校驗(yàn)方式（5）編程禁止方式輸出呈高阻狀態(tài)，不寫(xiě)入程序。8.6程序存儲(chǔ)器EPROM的擴(kuò)展

21七月20238.6.2程序存儲(chǔ)器的操作時(shí)序（自學(xué)）8.6.3典型的EPROM接口電路1.使用單片EPROM的擴(kuò)展電路2716、2732EPROM價(jià)格貴，容量小，且難以買(mǎi)到。僅介紹2764、27128、27256、27512芯片的接口電路。21七月2023外擴(kuò)16K字節(jié)的EPROM27128的接口電路圖。21七月2023AT89S51外擴(kuò)單片32K字節(jié)的EPROM27256的接口。

21七月20232.使用多片EPROM的擴(kuò)展電路擴(kuò)展4片27128。

21七月20238.7

EPROM和RAM的綜合擴(kuò)展8.7.1綜合擴(kuò)展的硬件接口電路例1采用線選法擴(kuò)展2片8KB的RAM和2片8KB的EPROM,RAM選6264，EPROM選2764。21七月2023IC2和IC4占用地址空間為2000H～3FFFH共8KB。同理IC1、IC3地址范圍4000H～5FFFH（P2.6=1、P2.5=0、P2.7=0）。線選法地址不連續(xù)，地址空間利用不充分。21七月2023例2采用譯碼器法擴(kuò)展2片8KBEPROM，2片8KBRAM。EPROM選用2764，RAM選用6264。共擴(kuò)展4片芯片。

21七月2023可見(jiàn)譯碼法進(jìn)行地址分配，各芯片地址空間是連續(xù)的。21七月20238.7.2外擴(kuò)存儲(chǔ)器電路的工作原理及軟件設(shè)計(jì)1.單片機(jī)片外程序區(qū)讀指令過(guò)程2.單片機(jī)片外數(shù)據(jù)區(qū)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)過(guò)程

把片外1000H單元的數(shù)送到片內(nèi)RAM50H單元，程序如下：

MOVDPTR，#1000H MOVXA，@DPTR MOV50H，A把片內(nèi)50H單元的數(shù)據(jù)送到片外1000H單元中，程序如下：

MOVA,50H MOVDPTR,#1000H MOVX@DPTR,A21七月2023AT89S51單片機(jī)讀寫(xiě)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，除用MOVXA,@DPTR和MOVX@DPTR,A外，還可使用MOVXA,@Ri和MOVX@Ri,A。這時(shí)通過(guò)P0口輸出Ri中的內(nèi)容（低8位地址），而把P2口原有的內(nèi)容作為高8位地址輸出。21七月2023例3將程序存儲(chǔ)器中以TAB為首址的32個(gè)單元的內(nèi)容依次傳送到外部RAM以7000H為首地址的區(qū)域去。DPTR指向標(biāo)號(hào)TAB的首地址。R0既指示外部RAM的地址，又表示數(shù)據(jù)標(biāo)號(hào)TAB的位移量。本程序的循環(huán)次數(shù)為32，R0的值：0～31，R0值達(dá)到32就結(jié)束循環(huán)。

MOV P2,#70H MOV DPTR,#TAB MOV R0,#0AGIN: MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR MOVX @R0,A INC R0 CJNE R0,#32,AGINHERE: SJMP HERETAB: DB……

21七月20238.8AT89S51擴(kuò)展E2PROM的方法

1.AT89S51外擴(kuò)2817A

2817A既可作為外部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，又可作為程序存儲(chǔ)器。通過(guò)P1.0查詢2817A的RDY/BUSY