[信息与通信]8、扩展存储器的设计.ppt

第八章 MCS-51扩展存储器的设计 单片机系统的扩展是以基本的最小系统为基础的, 故应首先熟悉最小应用系统的结构。 实际上, 内部带有程序存储器的8051或8751单片机本身就是一个最简单的最小应用系统,许多实际应用系统就是用这种成本低和体积小的单片结构实现了高性能的控制。 对于目前国内较多采用的内部无程序存储器的芯片8031来说, 则要用外接程序存储器的方法才能构成一个最小应用系统。 片内无程序存储器的芯片构成最小应用系统时, 必须在片外扩展程序存储器。 由于一般用作程序存储器的EPROM芯片不能锁存地址, 故扩展时还应加1个锁存器, 构成一个3片最小系统。 单片机的三总线结构 当单片机最小系统不能满足系统功能的要求时, 就需要进行扩展。 为了使单片机能方便地与各种扩展芯片连接, 常将单片机的外部连线变为一般的微型计算机3总线结构形式。 对于MCS-51系列单片机, 其3总线由下列通道口的引线组成: 地址总线: 由P2口提供高8位地址线, 此口具有输出锁存的功能, 能保留地址信息。由P0口提供低8位地址线。 数据总线: 由P0口提供。 此口是双向、 输入三态控制的8位通道口。 控制总线: ALE——地址锁存信号, 用以实现对低8位 地址的锁存。 ——片外程序存储器取指信号。 ——片外数据存储器读信号。 ——片外数据存储器写信号。 二、 系统扩展的内容与方法 (1)、 系统的扩展一般有以下几方面的内容: ① 外部程序存储器的扩展; ② 外部数据存储器的扩展; ③ 输入/输出接口的扩展; ④ 管理功能器件的扩展(如定时/计数器、 键盘/显示器、 中断优先 编码器等)。 (2) 、系统扩展的基本方法: ① 使用TTL中小规模集成电路进行扩展。 ② 采用Intel MCS-80/85微处理器外围芯片来扩展。 ③ 采用为MCS-48系列单片机设计的一些外围芯片, 其中许多芯片可直接与MCS-51系列单片机连用。 ④ 采用与MCS-80/85外围芯片兼容的其它一些通用标准芯片。 8D锁存器74LS373 74LS373是一种带输出三态门的8D锁存器。 1D～8D为8个输入端。 1Q～8Q为8个输出端。 G为数据打入端： 当G为“1”时， 锁存器输出状态(1Q～8Q)同输入状态(1D～8D)； 当G由“1”变“0”时， 数据打入锁存器中。 地址译码器：74LS138 8.3 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器 8.3.1 存储器扩展的读写控制 外扩RAM时，既能读又能写，故常有读写控制引脚，/OE和/WE，分别连于51机的/RD和/WE。外扩ROM则只能读，记为/OE与51的/PSEN相连。 8.3.2 存储器地址空间分配 所谓编址就是给存储单元分配地址。 由于存储器通常由多片芯片组成, 为此存储器的编址分为两个层次: 即存储器芯片的选择和存储器芯片内部存储单元的选择。 位扩展（无片选） 字扩展（有片选） 例1：用2K×1位存储芯片组成2K×8位存储系统。 例2：用2K×8位存储器芯片组成2K×16位存储器系统。 8.4 程序存储器EPROM的扩展 工作时，ROM中的信息只能读出，要用特殊方式写入(固化信息)，失电后可保持信息不丢失。 1.掩膜ROM：不可改写ROM 由生产芯片的厂家固化信息。在最后一道工序用掩膜工艺写入信息，用户只可读。 2.PROM：可编程ROM 用户可进行一次编程。存储单元电路由熔丝相连，当加入写脉冲，某些存储单元熔丝熔断，信息永久写入，不可再次改写。 3.EPROM：可擦除PROM 用户可以多次编程。编程加写脉冲后，某些存储单元的PN结表面形成浮动栅，阻挡通路，实现信息写入。用紫外线照射可驱散浮动栅，原有信息全部擦除，便可再次改写。 4.EEPROM：可电擦除PROM 既可全片擦除也可字节擦除，可在线擦除信息，又能失电保存信息，具备RAM、ROM的优点。但写入时间较长。 常用EPROM芯片： Intel 2716 (2KB=2K×8位)、 2732 (4KB)、 2764 (8KB)、 27128(16KB)、 27256(32KB)、 27512(64KB)。 8.5 静态数据存储器的扩展 数据存储器即随机存取存储器(Random Access Memory), 简称RAM, 用于存放可随时修改的数据信息。 它与ROM不同, 对RAM可以进行读、 写两种操作。 RAM为易失性存储器, 断电后所存