第5章-存储器.ppt
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1、第第5 5章:半导体存储器章:半导体存储器本章基本要求:本章基本要求:1 1、存储器基本概念、存储器基本概念2 2、RAMRAM、ROMROM存储器工作原理存储器工作原理-3 3、5151单片机系统外部存储器的连接单片机系统外部存储器的连接*5.1半导体存储器基础半导体存储器基础5.1.15.1.1 存储器的分类存储器的分类单极性单极性MOS存储器分类存储器分类MOS存储器按工作特点、作用以及制造工艺可分为:存储器按工作特点、作用以及制造工艺可分为:MOS存储器存储器RAMROM动态动态DRAM静态静态SRAMRandom Access Memory掩膜掩膜ROM Read Only Memo
2、ry现场可编程现场可编程PROM Programmable ROM可擦可编程可擦可编程EPROM Erasable PROM电可擦可编程电可擦可编程E2ROM Electrically EPROM闪速存储器闪速存储器 Flash Memory AT89C51/52AT89C1051/2051易失易失非易失非易失程序存储器程序存储器数据存储器数据存储器MCS-15MCS-15MCS-15MCS-15存存存存储器系统配置储器系统配置储器系统配置储器系统配置一、程序存储器一、程序存储器一、程序存储器一、程序存储器MCS-51最小系统最小系统8051/8751内部有内部有4KROM/EPROM8052
3、/8752内部有内部有8KROM/EPROMMCS-51最大系统:可寻址最大系统:可寻址64KB单元单元容量不够时就要扩展片外程序存储器容量不够时就要扩展片外程序存储器二、数据存储器二、数据存储器二、数据存储器二、数据存储器MCS-51最小系统最小系统MCS-51最大系统:可寻址最大系统:可寻址64KB单元单元容量不够时就要扩展片外数据存储器容量不够时就要扩展片外数据存储器RAM(I/O)51子系列内部只有子系列内部只有128B RAM52子系列内部只有子系列内部只有256B RAM系系 统统 的的 扩扩 展展 设设 计计:存储器存储器I/OI/O接口接口5.1半导体存储器基础半导体存储器基础
4、5.1.25.1.2 存储器的技术指标存储器的技术指标1 1、存存储储容容量量:是是指指存存储储器器能能够够存存储储信信息息的的容容量量。可可以表示为:以表示为:存储容量存储容量=字数字数字长字长2 2、最最大大存存取取时时间间:是是指指CPUCPU从从存存储储器器里里读读或或写写一一个个数据所需要的最大时间。数据所需要的最大时间。3 3、存储器功耗、存储器功耗4 4、可靠性和工作寿命、可靠性和工作寿命5 5、集成度、集成度5.1半导体存储器基础半导体存储器基础5.1.35.1.3 存储器的结构存储器的结构可以分为单译码和双译码编址存储器两类。可以分为单译码和双译码编址存储器两类。注意:注意:
5、存储器引脚的种类。存储器引脚的种类。存储器容量与引脚的关系。存储器容量与引脚的关系。存存储储器器操操作作的的概概念念:地地址址信信号号、地地址址译译码码、数据输入与输出信号。数据输入与输出信号。存储器读写操作过程。存储器读写操作过程。5.1半导体存储器基础半导体存储器基础1 1、单译码编址存储器、单译码编址存储器如图:注意地址译码器、存储器阵列。如图:注意地址译码器、存储器阵列。5.1半导体存储器基础半导体存储器基础2 2、双译码编址存储器、双译码编址存储器如图:注意它的译码与选中单元的过程。如图:注意它的译码与选中单元的过程。5.2只读存储器只读存储器ROM特特点点:存存放放的的信信息息是是
6、固固定定的的,不不会会随随停停电电而而丢丢失失。在在使使用用过过程程中中,其其信信息息只只可可以以读读取取,不不可可以以改写。改写。常用的常用的ROMROM种类有:种类有:1 1、掩模、掩模ROMROM,由制造厂家写入信息。,由制造厂家写入信息。2 2、PROMPROM,由用户一次性写入信息。,由用户一次性写入信息。3 3、EPROMEPROM,多多次次可可改改写写ROMROM,可可由由用用户户使使用用紫紫外外线线灯擦除再次写入信息。灯擦除再次写入信息。4 4、EEPROMEEPROM,可可用用电电脉脉冲冲擦擦除除,并并再再次次由由用用户户写写入入信息。信息。5.2只读存储器只读存储器ROMR
7、OMROM应用举例:应用举例:以以27642764为例。为例。1 1、内部结构:如下图。、内部结构:如下图。2 2、引脚分类和功能。强调:、引脚分类和功能。强调:CE CE 的作用。的作用。常用的常用的EPROM芯片为:芯片为:276427128272562751212345678914131211102325262728242221201816151719V VPPPPA A1212A A7 7A A6 6A A5 5A A4 4A A3 3A A2 2A A1 1A A0 0QQ0 0QQ1 1QQ2 2QQ3 3QQ4 4QQ5 5QQ6 6QQ7 7GNDGNDA A1010A A9
8、9A A8 8A A1111NCNCV VCCCCCECEOEOEPGMPGM地址输入线地址输入线A0Ai三态数据线三态数据线D0D7片选线片选线读出选通线读出选通线编程脉冲编程脉冲输入线输入线编程电源线编程电源线工作电源线工作电源线2764、27128、27256、27512等等地线地线8K 816K 832K 864K 8A0Ai :地址输入线,地址输入线,i=1215Q0Q7:三态数据线,三态数据线,读或编程校验时为数据输出线,读或编程校验时为数据输出线,编程时为数据输入线。编程时为数据输入线。维持或禁止时,呈高阻态维持或禁止时,呈高阻态 CE:片选线片选线OE:读出选通线读出选通线PG
9、M:编程脉冲输入线编程脉冲输入线VPP:编程电源线,其值因芯片型号和制造商而异编程电源线,其值因芯片型号和制造商而异VCC:电源线,接电源线,接+5VGND:接地线接地线常用常用D0D7表示表示常用常用常用常用EPROMEPROM芯片的技术指标:芯片的技术指标:芯片的技术指标:芯片的技术指标:型型 号号 2764 27128 27256 27512容容 量(量(KB)8 16 32 64引脚数引脚数 28 28 28 28读出时间读出时间 200 200 200 200最大工作电流最大工作电流 75 100 100 100最大维持电流最大维持电流 35 40 40 40nSnSmAmAmAmA
10、EPROMEPROM的操作方式有:的操作方式有:的操作方式有:的操作方式有:编程方式编程方式 :把程序代码固化到把程序代码固化到EPROMEPROM中中编程校验方式:读出编程校验方式:读出EPROMEPROM的内容,校对编程操作的内容,校对编程操作的正确性的正确性读出方式读出方式 :CPUCPU从从EPROMEPROM中读出指令和常数中读出指令和常数维持方式维持方式 :数据端呈高阻数据端呈高阻EPROM 写入器写入器读读 0 0 1 V0 0 1 VCCCC 5v 5v DOUT维维 持持 1 1 V VCC CC 5v 5v 高阻高阻 编编 程程 0 1 0 0 1 0 VppVpp Vcc
11、Vcc DIN编程校验编程校验 0 0 1 0 0 1 VppVpp VccVcc DOUT引脚引脚方式方式CECEOEOEPGMPGMV VPPPPV VCCCCQ Q0 0Q Q7 7编程禁止编程禁止 1 1 VppVpp VccVcc 高阻高阻2764A和和27128A的操作方式的操作方式5.3随即存取存储器随即存取存储器RAM1 1、特特点点:存存储储单单元元的的内内容容可可在在操操作作中中随随时时读读写写操操作,其信息会随停电而丢失。作,其信息会随停电而丢失。常用的常用的RAMRAM有:动态和静态两类。有:动态和静态两类。2 2、RAMRAM举举例例:以以6264(6264(静静态态
12、)为为例例。下下图图为为其其内内部部结构。结构。5.3随即存取存储器随即存取存储器RAM62646264引脚说明:注意引脚说明:注意CSCS 的作用。的作用。常用数据存储器芯片常用数据存储器芯片常用数据存储器芯片常用数据存储器芯片常用的静态常用的静态RAM芯片为:芯片为:6264621286225612345678914131211102325262728242221201816151719NCNCA A1212A A7 7A A6 6A A5 5A A4 4A A3 3A A2 2A A1 1A A0 0D D0 0D D1 1D D2 2D D3 3D D4 4D D5 5D D6 6D
13、D7 7GNDGNDA A1010A A9 9A A8 8A A1111CS1CS1V VCCCCCECEOEOEWEWE地址输入线地址输入线双向三态双向三态数据线数据线片选线片选线读出选通线读出选通线写允许信号写允许信号输入线输入线电源线电源线静态静态RAM芯片芯片6116、6264、62128、62256等等2 KB8 KB16 KB32 KB地线地线11根根13根根14根根15根根D0D7:三态数据线三态数据线CE:片选线片选线OE:读出选通线读出选通线WE:写允许信号输入线写允许信号输入线VCC:电源线,接电源线,接+5VGND:接地接地A0Ai:地址输入线,地址输入线,i=10(61
14、16),),i=12(6264)i=13(62128),),i=14(62256)上页上页下页下页回目录回目录常用静态常用静态常用静态常用静态RAMRAM芯片的技术指标:芯片的技术指标:芯片的技术指标:芯片的技术指标:型型 号号 6116 6264 62128 622566116 6264 62128 62256容容 量(量(KB)2 8 16 322 8 16 32引脚引脚方式方式CEOEWE D0D76116/6264/62128/622566116/6264/62128/62256操作方式操作方式读读 0 0 1 0 0 1 输出输出 DOUT 维持维持 1 1 高阻高阻 三态三态 写写
15、 0 1 0 0 1 0 输入输入 DIN5.451单片机与外部存储器的连接单片机与外部存储器的连接5.4.15.4.1 51 51外扩存储器应注意的问题外扩存储器应注意的问题这这些些问问题题也也是是连连接接外外部部存存储储器器时时应应很很好好掌掌握握的的重要概念。重要概念。选选取取合合适适的的存存储储器器芯芯片片:芯芯片片的的存存储储性性质质、芯芯片片的容量、芯片的工作速度等。的容量、芯片的工作速度等。存存储储器器空空间间地地址址的的分分配配:确确定定各各类类芯芯片片在在存存储储空空间占用的存储地址。间占用的存储地址。确确定定芯芯片片译译码码方方式式:片片内内译译码码、芯芯片片译译码码。全全
16、译译码方式、部分译码方式、线选译码方式。码方式、部分译码方式、线选译码方式。存存储储器器与与单单片片机机连连线线的的种种类类及及要要求求,重重点点是是三三总总线的结构。线的结构。MCS-51MCS-51系统扩展功能系统扩展功能系统扩展功能系统扩展功能进行系统扩展时,单片机进行系统扩展时,单片机的引脚可构成三总线结构的引脚可构成三总线结构1 1 1 1、片外三总线结构、片外三总线结构、片外三总线结构、片外三总线结构ALEP3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7P3.0EAPSENRST803180518751VccVssP1口口P2口口P0口口373GE+5VA0A7A8A15D
17、0D7I/OXTAL1XTAL2RXDTXDINT0INT1T0T1WRRD控控制制总总线线CB数据总线数据总线 DB地址总线地址总线 AB上页上页下页下页回目录回目录CPU微处理器微处理器CBUSDBUSABUSCBUS:控制总线控制总线,方向不确定方向不确定DBUS:数据总线,双向三态数据总线,双向三态ABUS:地址总线,单向三态地址总线,单向三态利用三总线可方便的进行系利用三总线可方便的进行系 统统 的的 扩扩 展展 设设 计计:地址总线地址总线AB(A0A15)宽宽16位位 片外寻址片外寻址64KB 数据总线数据总线DB(D0D7)宽宽8位位 控制总线控制总线CB系统扩展用的控制总线有
18、:系统扩展用的控制总线有:PSEN EAALERESETRD WR地址总线由地址总线由P0口提供地址低口提供地址低8位。位。地址总线由地址总线由P2口提供地址高口提供地址高8位位P0口是地址口是地址/数据复用线,在地址有效时,数据复用线,在地址有效时,ALE 锁存到片外地址锁存器保存锁存到片外地址锁存器保存;数据总线由数据总线由P0口提供,该口为三态双向口。口提供,该口为三态双向口。P0的驱动能力:驱动的驱动能力:驱动8个个TTL门门P1、P2、P3的驱动能力:驱动的驱动能力:驱动4个个TTL门门2 2、总线驱动能力、总线驱动能力、总线驱动能力、总线驱动能力单向总线驱动器单向总线驱动器 74L
19、S244双向总线驱动器双向总线驱动器 74LS245当应用系统规模过大,超过总线的驱动能力时,当应用系统规模过大,超过总线的驱动能力时,系统不可能可靠工作,此时应加总线驱动器。系统不可能可靠工作,此时应加总线驱动器。PSENPSEN片外取指(片外程序存储器读)信号输出端片外取指(片外程序存储器读)信号输出端ALEALE 地址锁存信号。地址锁存信号。用用锁存锁存P0口的低口的低8位地址位地址RD/WRRD/WR 用于片外用于片外RAM的读写控制,执行的读写控制,执行MOVX时,时,这两个信号,在这两个信号,在 P3.7/P3.6 上自动产生上自动产生3、常用的地址锁存器、常用的地址锁存器常用的常
20、用的8位地址锁存器有:位地址锁存器有:74LS373、74LS273、828274LS373是一种输出带有三态门的是一种输出带有三态门的8D锁存器锁存器1D1D8D8D1Q1Q8Q8QG GE E1Q1Q8Q8Q 74LS373结构原理图结构原理图输入控制端输入控制端输出允许端输出允许端E E1Q1Q1D1D2D2D2Q2Q3Q3Q3D3D4D4DGNDGND4Q4Q74LS37312345678910141617181915131211208Q8Q8D8D7D7D7Q7Q6Q6Q6D6D5D5DGG5Q5QV VCCCC 引脚图引脚图A0 0A7 7P0 0.0 0P0 0.7 7ALE1D
21、1D8D8D1Q1Q8Q8QG GE E电路连接图电路连接图74LS37374LS37374LS373的功能表的功能表E G E G 功功 能能 0 1 0 1 直通(直通(Qi=DiQi=Di)0 0 0 0 保持(保持(QiQi保持不变)保持不变)1 1 输输 出出 高高 阻阻工作原理:工作原理:输入控制端输入控制端G G“1 1”输出和输入端数据相同输出和输入端数据相同“0 0”(1D1D8D8D)数据锁入(数据锁入(1Q 1Q 8Q8Q)三态使能端三态使能端E E“1 1”三态门输出呈高三态门输出呈高阻阻三态门开放三态门开放,其输出为锁存器其输出为锁存器的输出的输出“0 0”4 4、常
22、用的地址译码器、常用的地址译码器常用的地址译码器是:常用的地址译码器是:3-8线译码器线译码器74LS138双双2-4线译码器线译码器74LS13974LS13812345678910141615131211A AB BC CG2AG2AG2BG2BG1G1GNDGNDY7Y7Y6Y6Y4Y4Y3Y3Y2Y2Y1Y1Y0Y0Y5Y5V VCCCC8 8个个输出端输出端3 3个个选择输入端选择输入端3 3个个允许输入端允许输入端Y Y0 0Y Y1 1Y Y2 2Y Y3 3Y Y4 4Y Y5 5Y Y7 7Y Y6 61111111111111111111111111111111101111
23、1111011111111011111111011111111011111111011 01 10 110 100100100100100100X X 000001011010X 010101C B AC B AC B AC B AG2BG2B G2AG2AG1G11 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 11 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0输输 入入输输 出出74LS138译码器真值表译码器真值表禁禁止止允允许许74LS139123456789101416151312111 1个允许输个允许输入端入端2 2个选择输入端个选择输入端4 4个输出端个输出端1A1A1
24、B1BGNDGND1G1G1Y31Y31Y21Y21Y11Y11Y01Y02Y32Y32Y22Y22Y12Y12Y02Y0V VCCCC2A2A2B2B2G2G输输 出出输输 入入G GB B A AY Y0 0Y Y1 1Y Y2 2Y Y3 3 1 X X 1 1 1 11 X X 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 10 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 10 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 10 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 00 0 1 1 1 1 074LS139译码器真值表译码器真值表5.451单片机与外部存储器的连接单片机与外
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