单片机原理及应用 (4)

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1、第五章单片机存储器扩展技术5.1存储器系统基本知识5.1.1存储器的分类1.只读存储器（ROM）（1）掩模工艺ROM（2）可一次性编程ROM（PROM）（3）紫外线擦除可改写ROM（EPROM）（4）电擦除可改写ROM（EEPROM或E2PROM）（5）快擦写ROM（flashROM）随机存储器RAM（也叫读写存储器）（1）双极型RAM（2）金属氧化物（MOS）RAM静态RAM（SRAM）动态RAM（DRAM）集成RAM（iRAM）非易失性RAM（NVRAM）5.1.2存储器的主要性能指标1.存贮容量2.存取时间3.可靠性4.功耗5.2

2、系统扩展概述用单片机组成应用系统时，首先要考虑单片机所具有的各种功能能否满足应用系统的要求。如能满足，则称这样的系统为最小应用系统。图5.1(a)为MCS－51系列中8051和8751单片机的最小系统。图5.1（b）为由8031、8032单片机组成的最小系统。为了使单片机能方便地与各种扩展芯片连接，应将单片机的外部连接变为一般的微型机三总线结构形式。即地址总线、数据总线和控制总线。对MCS－51系列单片机，其三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（A8――A15），此口具有输出锁存的功能，能保留地址信息。由P0口提供低

3、8位地址线。由于P0口是地址、数据分时使用的通道口，所以为保存地址信息，需外加地址锁存器锁存低8位的地址信息。一般都用ALE正脉冲信号的下降沿控制锁存时刻。数据总线：由P0口提供。此口是双向、输入三态控制的通道口。控制总线：扩展系统时常用的控制信号为地址锁存信号ALE，片外程序存储器取指信号以及数据存储器RAM和外设接口共用的读写控制信号等。图5.2为单片机扩展成三总线的结构图。扩展芯片与主机相连的方法同一般三总线结构的微处理机完全一样。图5.2单片机的三总线结构5.3访问外部程序、数据存储器的时序5.3.1访问外部程序存储器时序操作时序如图5

4、.3所示，其操作过程如下。（1）在S1P2时刻产生ALE信号。（2）由P0、P2口送出16位地址，由于P0口送出的低8位地址只保持到S2P2，所以要利用ALE的下降沿信号将P0口送出的低8位地址信号锁存到地址锁存器中。而P2口送出的高8位地址在整个读指令的过程中都有效，因此不需要对其进行锁存。从S2P2起，ALE信号失效。（3）从S3P1开始，开始有效，对外部程序存储器进行读操作，将选中的单元中的指令代码从P0口读入，S4P2时刻，失效。（4）从S4P2后开始第二次读入，过程与第一次相似。图5.3MCS-51系列单片机访问外部程序存储器的时序图

5、5.3.2访问外部数据存储器时序下面以读时序为例进行介绍，其相应的操作时序如图5.4所示。图5.4MCS-51系列单片机访问外部数据存储器的时序图访问外部数据存储器的操作过程如下：（1）从第1次ALE有效到第2次ALE开始有效期间，P0口送出外部ROM单元的低8位地址，P2口送出外部ROM单元的高8位地址，并在有效期间，读入外部ROM单元中的指令代码。（2）在第2次ALE有效后，P0口送出外部RAM单元的低8位地址，P2口送出外部RAM单元高8位地址。（3）在第2个机器周期，第1次ALE信号不再出现，此时也失效，并在第2个机器周期的S1P1时，

6、信号开始有效，从P0口读入选中RAM单元中的内容。5.4存储器扩展的编址技术5.4.1线选法所谓线选法，就是直接以系统的地址作为存储芯片的片选信号，为此只需把高位地址线与存储芯片的片选信号直接连接即可。特点是简单明了，不需增加另外电路。缺点是存储空间不连续。适用于小规模单片机系统的存储器扩展。【例5-1】现有2K*8位存储器芯片，需扩展8K*8位存储结构采用线选法进行扩展。扩展8KB的存储器结构需2KB的存储器芯片4块。2K的存储器所用的地址线为A0～A10共11根地址线和片选信号与CPU的连接如表5-1所示。表5-180C51与存储器的线路连

7、接80C51存储器P0口经锁存器锁存形成A0～A7与A0～A7相连P2.0、P2.1、P2.2与A8～A10相连P0口与D0～D7相连P2.3与存储器1的片选信号相连P2.4与存储器2的片选信号相连P2.5与存储器3的片选信号相连P2.6与存储器3的片选信号相连扩展存储器的硬件连接如图5.5所示。图5.5线选法连线图这样得到四个芯片的地址分配如表5-2所示表5-2所示线选方式地址分配表A15A14A13A12A11A10….A0地址范围芯片100111111000….01….17000H---77FFH芯片200111100110….01….1

8、6800H---6FFFH芯片300110011110….01….15800H---5FFFH芯片400001111110….01….13800H—3