MCS51单片机原理课件(第7章).ppt

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1、第7章MCS-51扩展存储器的设计7.1MCS-51单片机系统扩展的基本概念7.2MCS-51的系统总线及总线构造7.3读写控制、地址空间和地址锁存器7.4程序存储器扩展技术7.5数据存储器扩展7.1MCS-51单片机系统扩展的基本概念7.1.1MCS-51单片机最小应用系统1．8051/8751最小应用系统（如图1所示）。由于集成度的限制，这种最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点是：（1）全部I/O口线均可供用户使用。（2）内部程序存储器容量有限（只有4KB地址空间）。（3）应用系统开发具有特殊性。图18051/8751最

2、小应用系统2．8031最小应用系统8031是片内无程序存储器的单片机芯片，因此，其最小应用系统应在片外扩展EPROM。图2为用8031外接程序存储器构成的最小系统。图28031最小应用系统返回本节有时根据功能需求,这样的最小应用系统的资源还不能满足需要,这就需要在单片机外部扩展存储器（包括ROM和RAM）和I/O功能部件。MCS-51系统扩展的主要内容包括对外部存储器的扩展（外部ROM和外部RAM），以及I/O功能部件的扩展，本章主要介绍外部存储器的扩展。MCS-51系统扩展的基本结构见书P99页图7.1。7.2MCS-51的系统总线及总

3、线构造1．MCS-51单片机的片外总线结构MCS-51系列单片机片外引脚可以构成如图3所示的三总线结构：地址总线（AB）数据总线（DB）控制总线（CB）所有外部芯片都通过这三组总线进行扩展。(1)地址总线（AB）MCS-51系列单片机地址总线宽为16位，所以可寻址范围为216=64KB。16位地址总线由P0口提供低8位A0-A7，P2口提供高8位A8-A15。由于P0口还要作数据总线，只能分时用作低8位地址线，所以P0输出的低8位地址必须用锁存器锁存。锁存器的锁存控制信号为ALE输出信号。P2口具有输出锁存功能，所以不需外加锁存器。(2)

4、数据总线（DB）数据总线由P0口提供，其宽度为8位，用于单片机与外部存储器和I/O设备之间传送数据。P0口为三态双向口，可以进行两个方向的数据传送。(3)控制总线（CB)由P3口提供。实际上是一组控制信号线，包括单片机发出给外部部件的，以及外部部件发送给单片机的。对于一条具体的控制信号线来说，其传送方向是单向的。图38031单片机总线引脚结构2.系统总线的构造MCS-51单片机受引脚数目的限制，数据线和低8位地址线是分时复用的，即P0口线兼用，为了将他们分离开来，需要在单片机外部增加地址锁存器，从而构成与一般CPU相类似的三总线结构，如图

5、3所示。地址锁存器一般采用74LS373，采用74LS373的地址总线扩展电路如图4所示图4MCS-51地址总线扩展电路（4KROM）总线的具体构造方法：（1）数据线的连接P0口的八位线承担此任，此时不用外接上拉电阻。（2）地址线的连接P0口承担地址低八位线，A0~A7；P2口承担地址高八位线。A8~A15。P0口线地址/数据分时复用，用地址锁存器74LS373锁存地址。（3）控制线的连接对存储器来讲控制线无非是：芯片的选通控制、读写控制。单片机与外部器件数据交换要遵循两个重要原则：一是，地址唯一性，一个单元一个地址。二是，同一时刻，CP

6、U只能访问一个地址，即只能与一个单元交换数据。不交换时，外部器件处于锁闭状态，对总线呈浮空状态。对于存储器的扩展，主要用到的控制信号线有：ALE作为低8位地址的锁存控制信号PSEN作为扩展程序存储器的读选通信号EA作为内外程序存储器的选择控制信号RD作为外部扩展数据存储器的读选通信号WR作为外部扩展数据存储器的写选通信号由上述可见，由于系统存储器扩展的需要，真正作为I/O使用的，就剩P1和P3的部分口线了。3．MCS-51单片机的系统扩展能力当系统要大量配置外围设备以及要扩展较多的I/O口时，将占去大量的RAM地址。当应用系统存储扩展容量

7、或扩展I/O口地址超过单片机地址总线范围时，可采用换体法解决。如图4所示。图4用I/O线来控制片外存储器换体返回本节7.3读写控制、地址空间和地址锁存器7.3.1存储器扩展的读写控制及选通外扩的RAM芯片既要能输入又能写出，所以都有读写控制引脚，一般记为OE和WE。这两个引脚应该分别和MCS-51的RD和WR相连。外扩的EPROM一般在正常使用时只作输出，不能写入，故EPROM芯片没有写入控制引脚，只有读出引脚，一般记为OE，该引脚应该与MCS-51的PSEN引脚相连。选通：CPU与器件交换数据或信息，需先发出选通信号/CE或/CS，以便

8、选中芯片。7.3.2存储器地址空间分配一个实际的单片机系统中，往往既扩展了多片ROM又扩展了多片RAM，为避免发生数据冲突，需要对存储器的地址空间进行分配，达到一个存储单元只对应一个地址的要求