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第8章单片机系统的扩展问题的提出在单片机应用系统的设计中,往往出现RAM,ROM或者I/O口不够的情况，怎么办？ROM的扩展RAM的扩展综合扩展1、系统扩展的内容2、系统扩展的基本方法并行扩展法利用单片机的三组总线进行系统的扩展。串行扩展法利用UART双总线、SPI三线总线和I2C双总线进行系统扩展一、系统扩展结构数据总线用于在单片机与存储器之间或单片机与I/O端口之间传送数据。数据总线是双向的，可以进行两个方向的数据传送。89C51单片机数据总线为8位，由P0口提供。在数据总线上可以连接多个外围芯片，但在某一时刻只能有一个有效的数据传送通道。1．数据总线DB(DataBus)地址总线用于传送单片机送出的地址信号，以便进行存储单元和I/O端口的选择。地址总线的位数决定着可访问的存储器或I/O口的容量。89C51单片机有16条地址线。所以能寻址64KB空间。89C51单片机的16位地址线分为两部分：高8位地址线：由P2口提供；低8位地址线：由P0口提供。由于P0口是低8位地址和8位数据的复用线，因此必须外接锁存器，用于将先发送出去的低8位地址锁存起来，然后才能传送数据。需要注意：P0、P2口在系统扩展中用作地址线后就不能作为一般I/O口使用。2．地址总线AB（AddressBus）控制总线实质上是一组控制信号线，用于协调单片机与外围芯片间的联系。在对89C51进行系统扩展时用到的控制信号有：地址锁存允许信号、外部程序存储器读选通信号、外部存储器访问允许信号、外部数据存储器读／写选通信号、等。PSENEARDWR3．控制总线CB(ControlBus)ALE程序存储器内部外部0000H0FFFH(4K)0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)EA=1EA=01、ROM介绍（1）掩膜ROM在制造过程中编程。成本较高，因此只适合于大批量生产。（2）可编程ROM（PROM）用独立的编程器写入。但PROM只能写入一次，且不能再修改。（3）EPROM电信号编程，紫外线擦除的只读存储器芯片。（4）E2PROM（EEPROM）电信号编程，电信号擦除的ROM芯片。读写操作与RAM几乎没有什么差别，只是写入的速度慢一些。但断电后能够保存信息。（5）FlashROM又称闪烁存储器，简称闪存。读写速度很快、成本低，大有取代E2PROM的趋势二、程序存储器ROM的扩展可用来扩展的存储器芯片：EPROM：2716（2K*8），2732，2764，27256等EEPROM：2816（2K*8），2864，28128等1234567891011121314282726252423222120191817161527642712827256275122764VccPGMNCA8A9A11OEA10CEQ7Q6Q5Q4Q327128VccPGMA13A8A9A11OEA10CEQ7Q6Q5Q4Q327256VccA14A13A8A9A11OEA10CEQ7Q6Q5Q4Q327512VccA14A13A8A9A11OE/VppA10CEQ7Q6Q5Q4Q32764VppA12A7A6A4A4A3A2A1A0Q0Q1Q2GND27256VppA12A7A6A4A4A3A2A1A0Q0Q1Q2GND27128VppA12A7A6A4A4A3A2A1A0Q0Q1Q2GND27512A15A12A7A6A4A4A3A2A1A0Q0Q1Q2GND引方脚式CE/PGM（片选信号)OE（输出允许控制）VPPD7～D0读出低电平低电平+5V程序读出未选中高电平任意+5V高阻编程正脉冲高电平+25V（或12V）程序写入程序校验低电平低电平+25V（或12V）程序读出编程禁止低电平高电平+25V（或12V）高阻EPROM的五种工作方式2、存储器地址空间分配一个存储器单元对应一个地址在外扩的多片存储器芯片中，AT89C51要完成这种功能，必须进行两种选择：一是必须选中该存储器芯片（或I/O接口芯片），这称为“片选”，只有被“选中”的存储器芯片才能被AT89C51读出或写入数据。为了片选的需要，每个存储器芯片都有片选信号引脚二是在“片选”的基础上再选择该芯片的某一单元，称为“单元选择”。常用的存储器地址分配的方法有两种：线性选择法（简称线选法）和地址译码法（简称译码法）。（1）线选法直接利用系统的高位地址线作为存储器芯片（或I/O接口芯片）的片选信号。例某一系统，需要外扩8KB的EPROM（2片2732，4K*8位），4KB的RAM（2片6116，2K*8位），两片程序存储器的地址范围：2732（1）的地址范围：7000H～7FFFH;2732（2）的地址范围:B000H～BFFFH;6116（1）的地址范围：E800H～EFFFH;6116（2）的地址范围：D800H～DFFFH。P2.7P2.6P2.5P2.401112732(1)10112732(2)11016116(2)11106116(1)优点：电路简单，不需要地址译码器硬件，体积小，成本低。缺点：可寻址的器件数目受到限制，地址空间不连续，地址不唯一。特点：只适于外扩芯片不多，规模不大的单片机系统。线选法小结：（2）译码法使用译码器对89C51的高位地址进行译码，将译码器的译码输出作为存储器芯片的片选信号。是最常用的地址空间分配的方法，它能有效地利用存储器空间，适用于多芯片的存储器扩展。最常用的译码器芯片：74LS138（3-8译码器）74LS139（双2-4译码器）74LS154（4-16译码器）。例要扩8片8KB的ROM27643、外部地址锁存器地址锁存器芯片:74LS373、74LS573等。锁存器74LS373数据输入锁存选通信号数据输出允许信号OEGDQ0111010000×不变1××高阻态4、单片机与EPROM的接口电路外扩16K字节的EPROM271285、程序存储器的操作时序扩展4片271286、使用多片EPROM四片程序存储器的地址范围：（1）的地址范围：0000H～3FFFH;（2）的地址范围:4000H～7FFFH;（3）的地址范围：8800H～BFFFH;（4）的地址范围：C800H～FFFFH。6、使用一片E2PROM三、数据存储器RAM的扩展8051片内RAM的容量：128B片外最大可扩展64KRAM。片内资源可用来扩展的存储器芯片：SRAM6116，6264，62256等也要用到锁存器芯片：例74LS373。1、RAM芯片线选法各片6264地址分配P2.7P2.6P2.5选中芯片地址范围存储容量110IC1C000H-DFFFH8K101IC2A000H-BFFFH8K011IC36000H-7FFFH8K2、单片机与RAM接口电路读片外RAM操作时序写片外RAM操作时序译码法各片62128地址分配P2.6P2.7译码输出选中芯片地址范围存储容量00YO*IC10000H-3FFFH16K01Y1*IC24000H-7FFFH16K10Y2*IC38000H-BFFFH16K11Y3*IC4C000H-FFFFH16K（1）MCS—51对外部数据存贮器的操作指令MOVXA，@RiMOVX@Ri，AMOVXA，@DPTRMOVX@DPTR，A只能寻址较小的外部数据存贮器空间能对64KB的外部数据存贮器空间寻址注意：（2）由于89C51采用不同的控制信号和指令，尽管ROM与RAM的地址是重叠的，也不会发生混乱。片外数据存储器RAM的读和写由89C51的RD（P3.7）和WR（P3.6）信号控制，而片外程序存储器EPROM的输出允许端（OE）由89C51的程序存储器读选通信号PSEN控制。四、综合扩展采用线选法扩展2片8KB的RAM和2片8KB的EPROM。RAM选6264，EPROM选2764。地址分配P2.6P2.5选中芯片地址范围存储容量10IC1C000H-DFFFH8K01IC2A000H-BFFFH8K10IC3C000H-DFFFH8K01IC4A000H-BFFFH8K采用译码器法扩展2片8KBEPROM，2片8KBRAM。EPROM选用2764，RAM选用6264。地址分配P2.7P2.6P2.5选中芯片地址范围存储容量010IC10000H-1FFFH8K001IC22000H-3FFFH8K010IC34000H-5FFFH8K001IC46000H-7FFFH8K例将程序存储器中以TAB为首址的32个单元的内容依次传送到外部RAM以7000H为首地址的区域去。MOVP2,#70HMOVDPTR,#TABMOVR0,#0AGIN:MOVA,R0MOVCA,@A+DPTRMOVX@R0,AINCR0CJNER0,#32,AGINHERE:SJMPHERETAB:DB……五、ATMEL89C51单片机的片内闪烁存储器89C51片内闪烁存储器的主要性能：（1）片内有4KB可在线重复编程的闪烁存储器（FlashMemory）。（2）存储器可循环写入/擦除10000次。（3）存储器数据保存时间为10年。（4）宽工作电压范围：Vcc可为+2.7～6V。（5）全静态工作：可从0Hz～16MHz。（6）程序存储器具有3级加密保护。（7）空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储器内容。本章小结：AT89C51可扩展的外部存储器分为2个64K空间：程序存储器空间和数据存储器空间总线构成：地址总线：P0和P2口；数据总线：P0口；控制总线：ALE、PSEN、EA、WR、RD片选方法：线选法和地址译码法