单片机外部RAM扩展.docVIP

单片机外部RAM扩展模块 MCS-51系列单片机外部RAM为64K，在一些特殊场合下，远不能满足需要，本文就AT89C51讨论MCS-51系列单片机大容量RAM的扩展方法。 首先介绍128K随机读取RAM HM628128。HM628128是32脚双列直插式128K静态随机读取RAM，它具有容量大、功耗低、价格便宜、集成度高、速度快、设计和使用方便等特点。如若在系统中加入掉电保护电路，保护数据有很高的可靠性，可以和EEPROM相媲美。 技术特性： 最大存取时间为120ns； 典型选通功耗75mW；典型未选通功耗10uW； 使用单一5V电源供电； 全静态存储器，不需要时钟及时序选通信号； 周期时间与存取时间相等； 采用三态输出电路，数据输入和输出端公用； 所有输入和输出引脚均与TTL电平直接兼容； 有两个片选端，适合于低功耗使用，即为了保存信息，用电池作为后备电源。保存信息的最低电源电压Vcc=2V。 引脚安排及功能表： 图6是HM628128的外部引脚排列图，各引脚名称及功用分别如下： A0～A16是17条地址线；I/O0～I/O7是8条双向数据线；CS1是片选1，低电平有效，CS2是片选2，高电平有效；WR是写控制线，当CS1为低电平，CS2为高电平时，WR的上升沿将I/O0～I/O7上的数据写到A0～A16选中的存储单元中；OE是读出允许端，低电平有效。 HM628128的功能表如表3所示。 表3 HM628128功能表 WR CS1 CS2 OE 工作方式 X H X X 未选中 X X L X 未选中 H L H H 输出禁止 H L H L 读 L L H H 写 其中，H表示高电平，L表示低电平，X表示任意状态 由于AT89C51直接外部RAM容量为64K，地址线为16条，其中低8位地址和数据分时复用，因此需要外部地址锁存器和ALE锁存信号来锁存低8位地址。又由于AT89C51的外部数据和外设地址通用，若扩展外设必然占用数据地址。因此本系统采用P2.7（A15）口来区分数据和外设：当P2.7（A15）口为高电平时，选择外部数据；P2.7（A15）口为低电平时，则为外设。因此，直接外部数据容量和外设数量都为32K，可用地址线为15条。本系统外部扩展RAM为256K，地址线18条。要达到18条地址线，则必须扩展。理论上可行方法很多，如以P1口的某几位作为最高位地址输出、外加锁存器锁存高位地址等。本系统采用后者，以保留P1口，况且外设空间充裕。扩展电路如图7所示： 图7 RAM地址扩展电路 当读写外部数据时，首先应往高位地址锁存器中送入高位地址，然后再以DPTR为间接地址访问外部数据，注意最高位地址应为1，即数据区最低地址为8000H。 以下程序段演示了外部数据的读写。 …… MOV DPTR，#0020H ；0020H为高位地址锁存器的地址 MOV A，#00H ；00H 表示第一个32K空间 MOVX @DPTR，A ；写入地址数据 MOV DPTR，#8000H ；8000H 为每个32K的第一个字节地址 MOVX A，@DPTR ；从地址单元读取数据 …… 若最后一句换为: MOVX @DPTR，A 则为向RAM中写数据。 同时作者还利用HM628128的数据保持特性为其加入了掉电保护电路。当主电源关闭时，备用电源发挥作用，这样RAM内的数据就不会丢失。其特性如表4所示。 表4 低电源电压数据保持特性 名称 符号表示 最小值 典型值 最大值 单位 实验条件 数据保持的电源电压Vcc VOR 2.0 - - V CS1≥Vcc-0.2V, CS2≥Vcc-0.2V, 或0V≤CS2≤0.2V,Vin≥0V 数据保持电流 - 1 50 uA Vcc=3.0V,Vin≥0V, CS1≥Vcc-0.2V, CS2≥Vcc-0.2V, 或0V≤CS2≤0.2V - 1 50 uA 片选禁止到数据状态时间 tCDR 0 - - ns 见波形图8 运行恢复时间 tR 5 - - ms 低电源电压数据保持时序关系如图8所示。 4.5V 2.2V Vdri CS1 0V Vcc 4.5V CS2 Vdr2 0.4V 0V 图8 CS2控制数据保持时序 根据表4和图8可知，只要在系统上电或断电期间保证使HM628128的CS2立即变为低电平（CS2≤0.2V）或WR立即变为高电平就可使其中的数据维持不变，图9可实现这一功能。 图9掉电保护电路 其原理如下：当系统正常时，电流通过D1向HM628128供电，同时向电池BT充电，当系统电源切断时，将由电