单片机外部RAM扩展

单片机外部RAM扩展单片机外部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的扩首先介绍128K随机读取RAMHM628128。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：（1）最大存取时间为120ns；（2）典型选通功耗75mW；典型未选通功耗10uW；（3）使用单一5V电源供电；（4）全静态存储器，不需要时钟及时序选通信号；（5）周期时间与存取时间相等；（6）采用三态输出电路，数据输入和输出端公用；图6HM628128外部引脚（7）所有输入和输出引脚均与TTL电平直接兼容；（8）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。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7RAM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。……MOVDPTR，#0020H；0020H为高位地址锁存器的地址MOVA，#00H；00H表示第一个32K空间MOVX@DPTR，A；写入地址数据MOVDPTR，#8000H；8000H为每个32K的第一个字节地址MOVXA，@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。译码器地址总线CS10V图8CS2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，将由电池供电。上电时，系统电源对C1充电，在此期间CS2是输入要经过一定的延时后才能变为高电平，同时，由于U1、U2的电源是由系统电源对C2充电来建立的，这就保证了在上电时HM628128处于写静止状态。在系统掉电瞬间，由于U1、U2由Vs供电，仍处于工作状态，电源掉电致使U1的输入立即变低，WR端变为低电平，从而禁止对HM628128的写入。同时C1也通过D2和R2放电，从而使CS2变为低电平。因此在掉电瞬间和掉电后，HM628128也处于写禁止状态。经实践证明，本电路工作可靠，RAM中数据保存完整。