第六章单片机并行存储器扩展优秀课件.ppt

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1、第六章单片机并行存储器扩展第1页，本讲稿共24页第一节 单片机系统扩展的基本概念一、MCS51单片机系统扩展及结构单片机内部资源有限，在实际应用中，许多情况下，靠片内资源不足以完成应用要求，为此，需要对单片机进行扩展，其中主要是存储器扩展和I/O口扩展。单片机数据存储器RAM程序存储器ROMI/O接口I/O接口地址总线AB数据总线DB控制总线CB第2页，本讲稿共24页1、系统总线及总线构成 系统总线 总线：连接计算机各部件的一组公共信号线。（1）地址总线（AB）：单向，只能有单片机向外发出，用于选择存储单元或I/O口。地址总线的数目决定了可以访问存储单元的数目，n条地址线可访问2n个存储 单元

2、。P2口：高8位地址，当用作地址输出后，不能再做为通用I/O口。P0口：低8位地址/8位数据传送复用，需要增加8位锁存器。所以，MCS51单片机有16条地址线，寻址范围64K。（2）数据总线（DB）：双向，单片机与存储器或I/O口传送数据。单片机数据总线的位数与其处理数据的字长一样。MCS51单片机数据总线由P0口提供，宽度8位，该口为三态双向口，数据总线一般要连到多个外围芯片上，具体那个芯片的数据通道有效，由地址来控制各个芯片的片选线来选择。第3页，本讲稿共24页（3）控制总线（CB）：对于一条控制线来说，是单向的，用于传送控制信号。不同方向的控制信号组合在一起，构成一组控制线，为双向的。总

3、线构造:（1）P0口作为低8位口线/地址线（2）P2口作为高8位地址线（3）控制信号（自动生成，EA除外）P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0PSENEAALERESET803180518751P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ALEA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0G+5VVCCVSS锁存器 数据总线(DB)地址总线(AB)控制总线(C

4、B)用户I/O74LS373ALE:地址锁存允许，P0口输出低8位地址总线，在ALE下降沿输出地址字节装入外部锁存器。PSEN:扩展外部程序存储器ROM时的读选通信号，MOVC指令使其有效。RD、WR:作为扩展数据存储器，或I/O端口的读、写选通信号。MOVX指令使其有效。EA：片内、外程序存储器ROM选择信号。EA0，从片外0000H开始且，只访问片外（无论有无片内ROM）；EA1，从片内0000H开始，并可顺延至片外。第4页，本讲稿共24页 8051/8751最小应用系统二、MCS51单片机最小应用系统 P0 P1 P2 P3+5V+5VEA80518751XTAL1XTAL28888第5

5、页，本讲稿共24页三、MCS51单片机常用系统扩展芯片在在MCS51单片机应用系统中，常用系统扩展芯片主要有程序存储器、数据存储器、单片机应用系统中，常用系统扩展芯片主要有程序存储器、数据存储器、I/O口以及其他功能如：定时口以及其他功能如：定时/计数器、中断控制器和通信控制器等。计数器、中断控制器和通信控制器等。程序存储器程序存储器（P121-只读存储器概述）：只读存储器概述）：（1）EPROM:2716(2Kx8)、2732(4Kx8)、2764(8Kx8)、27128(16Kx8)、27256(32Kx8)、27512(64Kx8)（2）EEPROM:高压（高压（+12V)电写入电写入E

6、2PROM:2816、2817（2Kx8)+5V电写入电写入E2PROM:2816A、2817A（2Kx8)、2864(8Kx8)串行串行E2PROM:NCR59308数据存储器：数据存储器：（1）静态）静态RAM:无须刷新，功耗大，成本高，常用是无须刷新，功耗大，成本高，常用是6116(2Kx8)，6264(8Kx8)（2）动态）动态RAM:须要刷新，功耗小，成本低，常用是须要刷新，功耗小，成本低，常用是2164A(64Kx1)（3）集成）集成RAM：把动态把动态RAM的刷新定时与控制集成于芯片之中，兼有的刷新定时与控制集成于芯片之中，兼有静态静态RAM和动态和动态RAM 的优点。的优点。常

7、用是常用是2186。I/O口扩展集成芯片：口扩展集成芯片：（1）专用）专用I/O口扩展芯片口扩展芯片:8255（3x8并行口）、并行口）、8243（4x4并行口）、并行口）、280PIO（2x8并行口）并行口）（2）I/O口扩展复合芯片口扩展复合芯片:除了除了I/O口扩展功能外，还有其他外围电路功能口扩展功能外，还有其他外围电路功能8155/8255（2x8+6并行并行I/O口，口，256x8静态静态RAM，一个，一个14位定时位定时/计数器）计数器）8755（28并行口，并行口，2Kx8 EPROM）第6页，本讲稿共24页TTL电路芯片：广泛用于MCS51单片机I/O口扩展芯片，主要有：（1

8、）通过P0口扩展的：主要有各类型的锁存器及三态缓冲器：74LS373,273,367,374,377,244等（2）通过串口扩展的：主要是移位寄存器：74LS164、165等其他各种芯片：8253：可编程通用定时器8259：可编程中断控制器8279：可编程键盘/显示控制器第7页，本讲稿共24页FFFFH1000H外部ROM0FFFH0000H内部ROMEA=1外部ROMEA=080C51工作寄存器03组位寻址区RAMSFR00H20H30H7FHFFH外部RAM64K0000HFFFFHFFH80H80H80C52内部RAM80C51四、MCS51单片机存储器结构64KMOVCMOVCMOVM

9、OV 间接寻址RiMOV 直接寻址MOVX第8页，本讲稿共24页外部程序存储器一般连接方法 进行扩展时,需要注意:(1)程序存储器单独编址(0000H-FFFFH),64K寻址范围,与数据存储器地址重叠(外部ROM和外部RAM共用地址线和数据线).但不会冲突,因为片外ROM的读操作由/PSEN控制，而片外RAM的读写操作由/RD和/WR控制，不会发生总线冲突。(2)对片内、外ROM，采用相同的指令。片内外ROM的选择（起始端）由EA决定。(3)程序存储器使用单独的控制信号（PSEN）和指令(MOVC)，不用RD和MOVX。(4)地址线选择多采用线选法，而不采用译码法。第二节 程序存储器扩展技术

10、EA8031P2.7P2.0P0.7P0.0地址锁存器PSENOEA15A8CEA7A0D7D0外部程序存储器0K64KALE第9页，本讲稿共24页在单片机系统扩展时，首先要解决寻址问题，即如何找到要访问的扩展芯片，也就是芯片的选择。常用的芯片选择方法有两种，线选法和译码法。1线选法：直接以位地址信号作为芯片的片选信号。使用时，只需把地址线与扩展芯片的片选信号引脚直接相连即可。特点：适用于规模较小的单片机扩展系统。2译码法：使用译码器对高位地址进行译码，以其译码输出作为扩展芯片的片选信号。特点：有效利用存储空间，适用于大容量，多芯片的系统扩展。第10页，本讲稿共24页程序存储器的一般连接方式C

11、E：片选线OE：输出允许Ax：地址线，A0为低位Dx：数据线，D0为低位VCC：+5VGND：接地PSENP2.0P2.1P2.2P2.7A8A9A10QOA0A1A2A3A4A5A6A7Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D0D1D2D3D4D5D6D7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7ALED0D1D2D3D4D5D6D7CEGOE80312716CEEA74HC373 扩展2K（211）字节程序存储器的连线图2716自身地址范围：自身地址范围：0000H07FFH（211）,2K单片机有效地址范围单片机有效地址范围(16个映象区）：个映象区）：8000H87FFH(

12、P2.6P2.3：0000）、8800H8FFFH(P2.6P2.3：0001）、9000H97FFH(P2.6P2.3：0010）、9800H9FFFH(P2.6P2.3：0011）、.第11页，本讲稿共24页PSENP2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A8A9A10A11A12QOA0A1A2A3A4A5A6A7Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D0D1D2D3D4D5D6D7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7ALED0D1D2D3D4D5D6D7CEGOE80312764CEEA74HC373 扩展8K（213）字节程序存储器的连线图第

13、12页，本讲稿共24页扩展两片8KB EPROMA7A0D7D0A12A8OECE2764P0ALEP2.4P2.0PSENP2.7A7A0D7D0A12A8OECE276474LS373G非EA+5V80C51第13页，本讲稿共24页1.所有的EPROM扩展电路中，单片机的/PSEN信号均与EPROM的输出允许端/OE连接，ALE信号加到锁存器的锁存控制端G或STB，以锁存低八位地址。扩展一片EPROM时，其片选端/CE接地。如用8031时（只使用片外存储器），/EA必须直接接地。若是其他单片机/EA视情况接5V或接地。总结2.锁存器的G信号说明：（G与ALE相连）当G=1时，Q随D的变化而

14、变化，这时Q为地址（有效的低8位）当G=0时，Q不随D变化，这时Q为数据第14页，本讲稿共24页1数据存储器的一般连接方式6116自身地址范围：0000H07FFH 扩展2KB数据存储器的线路图片外RAM和片外ROM的扩展在数据线和地址线的连接上是完全相同的，所不同的只是控制信号，片外ROM使用/PSEN作为读选通，而片外RAM 使用/RD和/WR作为读写选通。P3.7(RD)P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A8A9A10QOA7A6A5A4A3A2A1A0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D0D1D2D3D4D5D6D7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.

15、5P0.6P0.7ALEDO0DO1DO2DO3DO4DO5DO6DO7OEGOE80516116CEEAP3.6(WR)WE74HC3735V 第三节 数据存储器扩展技术第15页，本讲稿共24页 P2 P0 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0I#0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1II#0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1III#0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

16、 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1IV#0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1D7Q7Q0D074HC373P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP0WRRD80C51A0A0A0A0A7A7A7A7A8A8A8A8A9A9A9A9A10A10A10A10OEOEOEOECECEA11A11A11A12A12A12 6116 WED7-D0IGEA5VIIIIIIVA0A0A0A0A7A7A7A7A8A8A8A8A9A9A9A9A10A10A

17、10A10OEOEOEOECECECEA11A11A11A11A12A12A12A12 6116 WED7-D0A0A0A0A0A7A7A7A7A8A8A8A8A9A9A9A9A10A10A10A10OEOEOEOECECECEA11A11A11A11A12A12A12A12 6116 WED7-D0A0A0A0A0A7A7A7A7A8A8A8A8A9A9A9A9A10A10A10A10OEOEOEOECECECEA11A11A11A11A12A12A12A12 6116 WED7-D07000H-77FFH I#:地址范围：II#：地址范围：III#:地址范围：6800H-6FFFHIV#:

18、地址范围：5800H-5FFFH3800H-3FFFH线选法第16页，本讲稿共24页74LS139管脚图管脚图一片一片139种含两个种含两个2-4译码器译码器74LS139的功能表的功能表当使用译码法时，用以下译码器，74LS139，74LS138第17页，本讲稿共24页74LS138的功能表的功能表第18页，本讲稿共24页GBAY2Y1Y074HC139Y3 P2 P0 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0I#0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1II#0 0 0 0 1 0 0

19、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1III#0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1IV#0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1D7Q7Q0D074HC373P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP0WRRD80C51A0A7A8A9A10OECEA11A12 6116 WED7-D0IGEA5VIIIIIIVA0A7A8A9A

20、10OECEA11A12 6116 WED7-D0A0A7A8A9A10OECEA11A12 6116 WED7-D0A0A7A8A9A10OECEA11A12 6116 WED7-D00000H-07FFH I#:地址范围：II#：地址范围：III#:地址范围：IV#:地址范围：1000H-17FFH1800H-1FFFH0800H-0FFFH译码法第19页，本讲稿共24页一 访问内部外部ROM和RAM的指令区别：1.访问内部ROM:MOVC2.访问外部ROM:MOVC3.访问内部RAM:MOV4.访问外部RAM:MOVX二 程序存储器单独编址(0000H-FFFFH),64K寻址范围,与数

21、据存储器地址重叠(外部ROM和外部RAM共用地址线和数据线).但不会冲突,因为片外ROM的读操作由/PSEN控制，而片外RAM的读写操作由/RD和/WR控制，不会发生总线冲突。当运行MOVX指令时，自动打开/RD,/WR总结：三线选法和译码法的区别：从例题可见，使用线选法时，多个芯片扩展后，存储地址不连续。而使用译码法时，多个芯片扩展时，存储地址可连续。因此当扩展规模小，芯片少的系统一般用线选法，使用简单，连线简单扩展规模大，芯片多，用译码法，存储地址连续可提高系统的寻址能力，但增加了硬件的开销。第20页，本讲稿共24页 综合扩展实例D7Q7Q0D074HC373A12A11A10A9A8CE

22、A7A0D7D0OEP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP0PSENWRRD80C51IC02764IC02764D0OECEA12A11A10A9A8A7A0D7IC02764D0OECEA12A11A10A9A8A7A0D7D0OECEA12A11A10A9A8A7A0D7A8A9A10A11A12A8A9A10A11A12A8A9A10A11A12A12A11A10A9A8IC12764D0D0D0D0D7D7D7D7OEOEOEOEA0A0A0A0A7A7A7A7A0A0A0A0A7A7A7A7A8A8A8A8A9A9A9A9A10A10A10A10C

23、ECECECEA11A11A11A11A12A12A12A12A10A10A10A10A0A0A0A0A7A7A7A7A8A8A8A8A9A9A9A9A12A12A12A12A11A11A11A11CECECECECECECEIC26264IC36264D7-D0D7-D0GBAY2Y1Y074HC139OEOEOEOEOEOEOEOEWEWEEAIC0 2764（8K,213）:0000H-1FFFHIC2 6264（8K,213）:0000H-1FFFHIC1 2764:2000H-3FFFHIC3 6264:4000H-5FFFH第21页，本讲稿共24页例题解析：例题解析：由于扩展的芯片

24、多，因此此例题采用译码法进行扩展。由于扩展的芯片多，因此此例题采用译码法进行扩展。四片扩展芯片为四片扩展芯片为27642764和和62646264，都是，都是8K88K8的芯片，即的芯片，即2 21313地址线需要地址线需要1313条，使用单片机条，使用单片机P0P0口做地址线的低口做地址线的低8 8位，位，P2P2口的口的P2.0,P2.1,P2.2,P2.3,P2.4P2.0,P2.1,P2.2,P2.3,P2.4做地址线的高做地址线的高5 5位，位，P2.5,P2.6P2.5,P2.6做做2 24 4译码器的两个输入端，译码器的两个输入端，P2.7P2.7口做使能端，得到如下地址范围：口

25、做使能端，得到如下地址范围：IC0 2764:IC0 2764:IC0 2764IC0 2764的地址范围可从的地址范围可从0000H1FFFH0000H1FFFHP2.7 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 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 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

26、 P0.0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1IC1 2764：IC1 2764地址范围2000H-3FFFH第22页，本讲稿共24页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 P0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1IC2 6264:IC2 6264:IC2 6264 IC2 6264的地址范围可从的地址范围可从0000H1FFFH0000H1FFFHIC3 6264:IC3 6264:IC3 6264 IC3 6264的地址范围可从的地址范围可从4000H5FFFH4000H5FFFHP2.7 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 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1第23页，本讲稿共24页思考题思考题第24页，本讲稿共24页