MCS-51单片机扩展存储器的设计ppt课件.ppt
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1、第第8 8章章MCS-51MCS-51单片机单片机扩展存储器设计扩展存储器设计8.1 8.1 概述概述片内的资源如不满足需要,需外扩存储器和片内的资源如不满足需要,需外扩存储器和I/OI/O功能功能部件。部件。系统扩展系统扩展主要内容有:主要内容有:(1)(1)外部存储器的扩展外部存储器的扩展(外部(外部RAMRAM、ROMROM)(2)(2) I/O I/O接口部件的扩展接口部件的扩展。本章介绍如何扩展外部存储器,本章介绍如何扩展外部存储器,I/OI/O接口部件的扩展下一章介绍。接口部件的扩展下一章介绍。 返回8051/8751最小应用系统最小应用系统8.18.1.1 .1 最小应用系统最小
2、应用系统8031最小应用系统最小应用系统返回8.18.1.2 .2 系统扩展的三总线结构系统扩展的三总线结构MCS-51MCS-51单片机外部存储器结构单片机外部存储器结构: :哈佛结构哈佛结构 。MCS-96MCS-96单片机存储器结构单片机存储器结构: :普林斯顿结构普林斯顿结构。MCS-51MCS-51 RAMRAM和和ROMROM的的最大扩展空间各为最大扩展空间各为6464KBKB。系统扩展首先要系统扩展首先要构造系统总线构造系统总线。8.2 8.2 系统总线及总线构造系统总线及总线构造8.2.1 8.2.1 系统总线系统总线按功能把系统总线分为三组:按功能把系统总线分为三组: 1.
3、1.地址总线地址总线(AdressAdress Bus, Bus,简写简写ABAB) 2.2.数据总线数据总线 ( (Data BusData Bus,简写简写DB)DB) 3.3.控制总线控制总线(Control BusControl Bus,简写简写CBCB) 8.2.2 8.2.2 构造系统总线构造系统总线地址锁存器地址锁存器7474LS373LS373 1. 1. 以以P0P0口作为低口作为低8 8位地址位地址/ /数据总线。数据总线。 2 2以以P2P2口的口线作高位地址线。口的口线作高位地址线。 3. 3.控制信号线。控制信号线。* *ALE ALE 低低8 8位地址锁存信号。位地
4、址锁存信号。* *PSENPSEN* * 扩展程序存储器读选通信号。扩展程序存储器读选通信号。* *EAEA* * 内外程序存储器选择信号。内外程序存储器选择信号。* *RDRD* *和和WRWR* * 扩展扩展RAMRAM和和I/OI/O口的读选通、口的读选通、 写选通信号。写选通信号。 8.2.3 8.2.3 单片机系统的串行扩展技术单片机系统的串行扩展技术 优点:优点:串行接口器件体积小,与单片机接口时需要的串行接口器件体积小,与单片机接口时需要的I/OI/O口线少口线少, , 可靠性提高。可靠性提高。 缺点缺点: :串行接口器件速度较慢串行接口器件速度较慢在多数应用场合,还是并行扩展占
5、主导地位。在多数应用场合,还是并行扩展占主导地位。8.3 8.3 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器8.3.1 8.3.1 存储器扩展的读写控制存储器扩展的读写控制RAMRAM芯片:芯片:读写控制引脚读写控制引脚OEOE* *和和WEWE* * ,与,与RDRD* *和和WRWR* *相连。相连。EPROMEPROM芯片:芯片:只有读出引脚,只有读出引脚,OEOE* * ,与,与PSENPSEN* *相连。相连。 8.3.2 8.3.2 存储器地址空间分配存储器地址空间分配8031 373G27166116(2)6116(1)8155P0P2.2-P2
6、.0PSENALEWRRDABCG2AG2BG1P1.0A0A7A8A10D7D0D7D0D7D0 CECECSOEA0A7A8A10WEWEOEOEWERDALEAD0AD7CEY2Y1Y0+5VIO/ MPAPBPCP2.3P2.4P2.5P2.6P2.7 直接用系直接用系统的高位地址统的高位地址线作线作RAM芯芯片的片选信号。片的片选信号。例例:外扩外扩8KB EPROM(2片片2732)4KB RAM(2片片6116)线选法线选法和地址和地址译码法译码法1. 线选法线选法 l 2732: 2732:4 4KB ROMKB ROM,1212根地址线根地址线A0A0A11A11,1 1根片
7、选线根片选线l 6116: 6116:2 2KBKB RAMRAM,1111根地址线根地址线A0A0A10A10,1 1根片选线根片选线l 片选端片选端低电平有效低电平有效 地址范围:地址范围: 27322732(1 1)的地址范围:)的地址范围:70007000H H7FFFH;7FFFH; 27322732(2 2)的地址范围)的地址范围: : B000HB000HBFFFH; BFFFH; 61166116(1 1)的地址范围:)的地址范围:E800HE800HEFFFH; EFFFH; 61166116(2 2)的地址范围:)的地址范围:D800HD800HDFFFHDFFFH。线选法
8、特点线选法特点 优点:优点:电路简单,电路简单,不需另外增加硬件电路不需另外增加硬件电路,体积小,体积小,成本低。成本低。缺点:缺点:可寻址的器件数目受限,地址空间不连续。可寻址的器件数目受限,地址空间不连续。只适于外扩芯片不多,规模不大的单片机系统只适于外扩芯片不多,规模不大的单片机系统2. 2. 译码法译码法 常用译码器芯片:常用译码器芯片:7474LS138LS138(3-83-8译码器)译码器)7474LS139LS139(双双2-42-4译码器)译码器)7474LS154LS154(4-164-16译码器)译码器) 全译码:全译码:全部高位地址线都参加译码;全部高位地址线都参加译码;
9、 部分译码:部分译码:仅部分高位地址线参加译码。仅部分高位地址线参加译码。 (1)74 (1)74LS138LS138(3 38 8译码器)译码器) 当译码器的当译码器的输入为某一个固定编码时,其输出只有某输入为某一个固定编码时,其输出只有某一个固定的引脚输出为低电平,其余的为高电平。一个固定的引脚输出为低电平,其余的为高电平。 7474LS138LS138译码器真值表译码器真值表 输输 入入 输输 出出 G1 G2AG1 G2A* * G2B G2B* * C B A Y7 C B A Y7* * Y6Y6* * Y5Y5* * Y4Y4* * Y3Y3* * Y2Y2* * Y1Y1* *
10、 Y0Y0* * ( 2) 74( 2) 74LS139LS139(双双2-42-4译码器)译码器)真值表如表真值表如表8-28-2(P168P168)所示。所示。 采用全地址译码方式,单片机发地址码时,每次只能选采用全地址译码方式,单片机发地址码时,每次只能选中一个存储单元。同类存储器间不会产生地址重叠的问题。中一个存储单元。同类存储器间不会产生地址重叠的问题。例例: 要扩要扩8片片8KB的的RAM 6264,如何通过如何通过74LS138把把64KB空空间分配给各个芯片?间分配给各个芯片? 如果用如果用74LS138把把64K空间全部划分为每块空间全部划分为每块4KB,如何划分如何划分?8
11、.3.3 8.3.3 外部地址锁存器外部地址锁存器8031 373G27166116(2)6116(1)8155P0P2.2-P2.0PSENALEWRRDABCG2AG2BG1P1.0A0A7A8A10D7D0D7D0D7D0 CECECSOEA0A7A8A10WEWEOEOEWERDALEAD0AD7CEY2Y1Y0+5VIO/ MPAPBPCP2.3P2.4P2.5P2.6P2.7D7D7D0:D0: 8 8位数据输入线位数据输入线 Q7Q7Q0:Q0: 8 8位数据输出线。位数据输出线。G:G:数据输入锁存选通信号数据输入锁存选通信号 OEOE* *: : 数据输出允许信号数据输出允许
12、信号8.3.3 8.3.3 外部地址锁存器外部地址锁存器常用常用地址锁存器芯片地址锁存器芯片: 74: 74LS373LS373、82828282、74LS57374LS5731. 1. 锁存器锁存器7474LS373LS373(带有三态门的带有三态门的8 8D D锁存器锁存器)2. 2. 锁存器锁存器82828282功能及内部结构与功能及内部结构与7474LS373LS373完全一样,只是其引脚的完全一样,只是其引脚的排列与排列与7474LS373LS373不同不同3 3锁存器锁存器7474LSLS573573 输入的输入的D D端和输出的端和输出的Q Q端也是依次排在芯片的两侧,端也是依次
13、排在芯片的两侧,与与82828282一样,一样,为绘制印刷电路板时的布线提供方便。为绘制印刷电路板时的布线提供方便。8.4 8.4 程序存储器程序存储器EPROMEPROM的扩展的扩展 采用只读存储器,采用只读存储器,非易失性。非易失性。(1 1)掩膜)掩膜ROMROM 在制造过程中编程在制造过程中编程, ,只适合于大批量生产。只适合于大批量生产。(2 2)可编程)可编程ROMROM(PROMPROM) 用独立的编程器写入,只能写入一次。用独立的编程器写入,只能写入一次。 (3 3)EPROMEPROM 电信号编程,紫外线擦除的只读存储器芯片。电信号编程,紫外线擦除的只读存储器芯片。(4 4)
14、E E2 2PROMPROM( EEPROM EEPROM) 电信号编程,电擦除。读写操作与电信号编程,电擦除。读写操作与RAMRAM相似,写入相似,写入速度稍慢。断电后能够保存信息。速度稍慢。断电后能够保存信息。(5 5)Flash ROMFlash ROM 又称闪烁存储器,简称闪存。电改写,电擦除,读又称闪烁存储器,简称闪存。电改写,电擦除,读写速度快(写速度快(70ns70ns),读写次数多(),读写次数多(1 1万次)。万次)。8.4.1 8.4.1 常用常用EPROMEPROM芯片介绍芯片介绍典型芯片是典型芯片是2727系列产品,例如,系列产品,例如, 2764 2764 (8 8K
15、BKB8 8)2712827128(16KB16KB8 8)2725627256(32KB32KB8 8)2751227512(64KB64KB8 8)“27”“27”后面的数字表示其位存储容量。后面的数字表示其位存储容量。扩展程序存储器时,应尽量用大容量的芯片。扩展程序存储器时,应尽量用大容量的芯片。 1.1.常用的常用的EPROMEPROM芯片芯片 电气参数见表电气参数见表8-48-4(P123P123)。)。引脚如下图。引脚如下图。引脚功能如下:引脚功能如下:A0A0A15A15:地址线引脚。数目决定存储容量。地址线引脚。数目决定存储容量。D7D7D0D0:数据线引脚数据线引脚CECE*
16、 *: 片选输入端片选输入端OEOE* * : 输出允许控制端输出允许控制端PGMPGM* *: 编程时,加编程脉冲的输入端编程时,加编程脉冲的输入端VppVpp: 编程时,编程电压(编程时,编程电压(+12+12V V或或+25+25V V)输入端输入端VccVcc: +5V+5V,芯片的芯片的工作工作电压。电压。 GNDGND: 数字地。数字地。NCNC: 无用端无用端 2. 2. EPROMEPROM芯片的工作方式芯片的工作方式(1 1)读出方式)读出方式 片选控制线为低片选控制线为低, , 输出允许为低,输出允许为低,VppVpp为为+5+5V V,指定指定地址单元的内容从地址单元的内
17、容从D7D7D0D0上读出。上读出。 (2 2)未选中方式)未选中方式 片选控制线为高电平。片选控制线为高电平。(3 3)编程方式)编程方式 VppVpp端加规定高压端加规定高压, , CECE* *和和OEOE* *端加合适电平,就端加合适电平,就能将数据线上的数据写入到指定的地址单元。能将数据线上的数据写入到指定的地址单元。 (4 4)编程校验方式)编程校验方式 (5 5)编程禁止方式)编程禁止方式 输出呈高阻状态,不写入程序。输出呈高阻状态,不写入程序。8.4.2 8.4.2 程序存储器的操作时序(自学)程序存储器的操作时序(自学)8.4.3 8.4.3 典型的典型的EPROMEPROM
18、接口电路接口电路1.1.使用单片使用单片EPROMEPROM的扩展电路的扩展电路 2716 2716、2732 2732 EPROMEPROM价格贵,容量小,且难以买到。价格贵,容量小,且难以买到。仅介绍仅介绍27642764、2712827128、2725627256、2751227512芯片的接口电路。芯片的接口电路。 下图为下图为外扩外扩1616K K字节的字节的EPROM 27128EPROM 27128的接口电路图的接口电路图 。MCS-51MCS-51外扩单片外扩单片32K32K字节的字节的EPROM 27256EPROM 27256的接口。的接口。 3. 3. 使用多片使用多片E
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