第9章 系統(tǒng)并行擴(kuò)展 (1)

1、 第第9章章 AT89S51單片機(jī)的并行單片機(jī)的并行 擴(kuò)展技術(shù)擴(kuò)展技術(shù)1 AT89S51AT89S51單片機(jī)片內(nèi)存儲(chǔ)器和單片機(jī)片內(nèi)存儲(chǔ)器和I/OI/O資源還不能滿足需要，需外資源還不能滿足需要，需外擴(kuò)存儲(chǔ)器芯片和擴(kuò)存儲(chǔ)器芯片和I/OI/O接口芯片，即單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展。接口芯片，即單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展。 系統(tǒng)擴(kuò)展分為系統(tǒng)擴(kuò)展分為并行擴(kuò)展并行擴(kuò)展和和串行擴(kuò)展串行擴(kuò)展，本章介紹應(yīng)用系統(tǒng)的并，本章介紹應(yīng)用系統(tǒng)的并行擴(kuò)展，第行擴(kuò)展，第1212章介紹串行擴(kuò)展。章介紹串行擴(kuò)展。 首先介紹首先介紹AT89S51AT89S51片外兩個(gè)存儲(chǔ)器空間地址分配，然后介紹如片外兩個(gè)存儲(chǔ)器空間地址分配，然后介紹如何擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)

2、存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器以及擴(kuò)展何擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器以及擴(kuò)展I/OI/O接口芯片接口芯片具體設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)。29.1 系統(tǒng)并行擴(kuò)展概述系統(tǒng)并行擴(kuò)展概述9.1.1 系統(tǒng)并行擴(kuò)展結(jié)構(gòu)系統(tǒng)并行擴(kuò)展結(jié)構(gòu)單片機(jī)系統(tǒng)并行擴(kuò)展結(jié)構(gòu)見(jiàn)單片機(jī)系統(tǒng)并行擴(kuò)展結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖圖9-1。圖圖9-1 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu) 由圖由圖9-1可看出，系統(tǒng)并行擴(kuò)展主要包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展可看出，系統(tǒng)并行擴(kuò)展主要包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展、程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展和、程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展和I/O接口擴(kuò)展。接口擴(kuò)展。AT89S51采用程序存儲(chǔ)采用程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間然分開(kāi)的器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間然分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)，因此形

3、成兩個(gè)，因此形成兩個(gè)并行外部存儲(chǔ)器空間。在并行外部存儲(chǔ)器空間。在AT89S51系統(tǒng)中，系統(tǒng)中，I/O接口與數(shù)據(jù)接口與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用統(tǒng)一編址方式，即接口芯片的每一端口寄存器就存儲(chǔ)器采用統(tǒng)一編址方式，即接口芯片的每一端口寄存器就相當(dāng)于一個(gè)相當(dāng)于一個(gè)RAM存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)單元。 由于單片機(jī)采用并行總線結(jié)構(gòu)，各擴(kuò)展部件只要符合總由于單片機(jī)采用并行總線結(jié)構(gòu)，各擴(kuò)展部件只要符合總線規(guī)范，就可方便地接入系統(tǒng)。并行擴(kuò)展是通過(guò)總線把線規(guī)范，就可方便地接入系統(tǒng)。并行擴(kuò)展是通過(guò)總線把AT89S51單片機(jī)與各擴(kuò)展部件連接起來(lái)。因此，要進(jìn)行并行單片機(jī)與各擴(kuò)展部件連接起來(lái)。因此，要進(jìn)行并行擴(kuò)展首先要構(gòu)造系統(tǒng)總線。擴(kuò)展首先要

4、構(gòu)造系統(tǒng)總線。 系統(tǒng)總線按功能通常分為系統(tǒng)總線按功能通常分為3組組，見(jiàn)，見(jiàn)圖圖9-1。4（1）地址總線（）地址總線（Address Bus，AB）： 傳送傳送單片機(jī)單向單片機(jī)單向發(fā)出的地址信號(hào)發(fā)出的地址信號(hào)，以便進(jìn)行存儲(chǔ)單元和，以便進(jìn)行存儲(chǔ)單元和I/O接口芯片中的寄接口芯片中的寄存器單元選擇。存器單元選擇。（2）數(shù)據(jù)總線（）數(shù)據(jù)總線（Data Bus，DB）：用于單片機(jī)與外部存：用于單片機(jī)與外部存儲(chǔ)器之間或與儲(chǔ)器之間或與I/O接口之間雙向傳送數(shù)據(jù)。接口之間雙向傳送數(shù)據(jù)。（3）控制總線（）控制總線（Control Bus，CB）：是單片機(jī)發(fā)出的各：是單片機(jī)發(fā)出的各種控制信號(hào)線。種控制信號(hào)線。 下

5、面介紹如何構(gòu)造系統(tǒng)的三總線。下面介紹如何構(gòu)造系統(tǒng)的三總線。1P0口作為低口作為低8位地址位地址/數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線AT89S51受引腳數(shù)目限制，受引腳數(shù)目限制，P0口既用作低口既用作低8位地址總線位地址總線，又用作數(shù)據(jù)總線（分時(shí)復(fù)用），因此需增加，又用作數(shù)據(jù)總線（分時(shí)復(fù)用），因此需增加1個(gè)個(gè)8位地址鎖位地址鎖存器。存器。AT89S51單片機(jī)對(duì)外部擴(kuò)展的存儲(chǔ)器單元或單片機(jī)對(duì)外部擴(kuò)展的存儲(chǔ)器單元或I/O接口寄接口寄存器進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)，先發(fā)出低存器進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)，先發(fā)出低8位地址送地址鎖存器鎖存，鎖存位地址送地址鎖存器鎖存，鎖存器輸出作為系統(tǒng)的低器輸出作為系統(tǒng)的低8位地址（位地址（A7A0）。隨后，）。隨后，

6、P0口又作口又作為數(shù)據(jù)總線口（為數(shù)據(jù)總線口（D7D0），見(jiàn)圖），見(jiàn)圖9-2。6圖圖9-2 AT89C51單片機(jī)擴(kuò)展的片外三總線單片機(jī)擴(kuò)展的片外三總線2 2P2P2口的口線作為高位地址口的口線作為高位地址P2P2口的全部口的全部8 8位口線用作系統(tǒng)高位口線用作系統(tǒng)高8 8位地址線，再加上地址位地址線，再加上地址鎖存器輸出提供的低鎖存器輸出提供的低8 8位地址，便形成了系統(tǒng)的位地址，便形成了系統(tǒng)的1616位地址總線位地址總線（見(jiàn)圖（見(jiàn)圖9-29-2），從而使單片機(jī)系統(tǒng)的尋址范圍達(dá)到），從而使單片機(jī)系統(tǒng)的尋址范圍達(dá)到64KB64KB。3 3控制信號(hào)線控制信號(hào)線除了地址線和數(shù)據(jù)線外，還要有控制總線。這

7、些信號(hào)有除了地址線和數(shù)據(jù)線外，還要有控制總線。這些信號(hào)有的就是的就是單片機(jī)引腳的第一功能信號(hào)，有的則是單片機(jī)引腳的第一功能信號(hào)，有的則是P3P3口第二功能口第二功能信號(hào)。其中包括：信號(hào)。其中包括：8 （1 1）PSENPSEN* *信號(hào)作為外部擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器的讀選通控制信號(hào)作為外部擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器的讀選通控制信號(hào)；信號(hào)； （2 2）RDRD* *和和WRWR* *信號(hào)作為外部擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和信號(hào)作為外部擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/OI/O接口接口寄存器的讀、寫選通控制信號(hào)；寄存器的讀、寫選通控制信號(hào)； （3 3）ALEALE信號(hào)作為信號(hào)作為P0P0口發(fā)出的低口發(fā)出的低8 8位地址的鎖存控制信號(hào)。

8、位地址的鎖存控制信號(hào)。 （4 4）EAEA* *信號(hào)為片內(nèi)、片外程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)允許控制端。信號(hào)為片內(nèi)、片外程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)允許控制端。 由上看出，盡管由上看出，盡管AT89S51AT89S51有有4 4個(gè)并行個(gè)并行I/OI/O口，共口，共3232條口線，條口線，但由于系統(tǒng)擴(kuò)展的需要，真正給用戶作為通用但由于系統(tǒng)擴(kuò)展的需要，真正給用戶作為通用I/OI/O使用，就剩使用，就剩下下P1P1口和口和P3P3口的部分口線了?？诘牟糠挚诰€了。9109.1.2 9.1.2 地址空間分配地址空間分配如何把片外兩個(gè)如何把片外兩個(gè)64KB64KB地址空間分配給各個(gè)存儲(chǔ)器與地址空間分配給各個(gè)存儲(chǔ)器與I/OI/O接接口

9、芯片，使一個(gè)存儲(chǔ)單元只對(duì)應(yīng)一個(gè)地址，避免單片機(jī)對(duì)一個(gè)口芯片，使一個(gè)存儲(chǔ)單元只對(duì)應(yīng)一個(gè)地址，避免單片機(jī)對(duì)一個(gè)地址單元訪問(wèn)時(shí)，發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。這就是存儲(chǔ)器地址空間的分地址單元訪問(wèn)時(shí)，發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。這就是存儲(chǔ)器地址空間的分配問(wèn)題。配問(wèn)題。AT89S51AT89S51發(fā)出的地址信號(hào)用于選擇某存儲(chǔ)器單元，在外擴(kuò)發(fā)出的地址信號(hào)用于選擇某存儲(chǔ)器單元，在外擴(kuò)多片存儲(chǔ)器芯片中，要完成這種功能，必須進(jìn)行多片存儲(chǔ)器芯片中，要完成這種功能，必須進(jìn)行兩種選擇兩種選擇：一：一是必須選中該存儲(chǔ)器芯片，這稱為是必須選中該存儲(chǔ)器芯片，這稱為“片選片選”，只有被只有被“選中選中”的存儲(chǔ)器芯片才能被單片機(jī)訪問(wèn)，未被選中的芯片不能被訪

10、問(wèn)的存儲(chǔ)器芯片才能被單片機(jī)訪問(wèn)，未被選中的芯片不能被訪問(wèn)；二是在；二是在“片選片選”的基礎(chǔ)上還同時(shí)的基礎(chǔ)上還同時(shí)“選中選中”芯片的某一單元對(duì)芯片的某一單元對(duì)其進(jìn)行讀寫，這稱為其進(jìn)行讀寫，這稱為“單元選擇單元選擇”。每個(gè)擴(kuò)展的芯片都有每個(gè)擴(kuò)展的芯片都有“片選片選”引腳，引腳，同時(shí)每個(gè)芯片也都有多條地址引腳，以便對(duì)其同時(shí)每個(gè)芯片也都有多條地址引腳，以便對(duì)其進(jìn)行單元選擇。需要注意的是進(jìn)行單元選擇。需要注意的是，“片選片選”和和“單元選擇單元選擇”都是都是單片機(jī)單片機(jī)通過(guò)地址線一次發(fā)出的地址信號(hào)來(lái)通過(guò)地址線一次發(fā)出的地址信號(hào)來(lái)完成選擇的。完成選擇的。常用的存儲(chǔ)器地址空間分配方法有兩種：線性選擇法（簡(jiǎn)稱

11、常用的存儲(chǔ)器地址空間分配方法有兩種：線性選擇法（簡(jiǎn)稱線選法）和地址譯碼法（簡(jiǎn)稱譯碼法），下面分別介紹。線選法）和地址譯碼法（簡(jiǎn)稱譯碼法），下面分別介紹。1線選法線選法直接利用單片機(jī)某一高位地址線作為存儲(chǔ)器芯片（或直接利用單片機(jī)某一高位地址線作為存儲(chǔ)器芯片（或I/O接口接口芯片）的芯片）的“片選片選”控制信號(hào)。為此，只要用某一高位地址線與控制信號(hào)。為此，只要用某一高位地址線與存儲(chǔ)器芯片的存儲(chǔ)器芯片的“片選片選”端直接連接即可。端直接連接即可。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，不需另外增加地址譯碼器硬件電路，體電路簡(jiǎn)單，不需另外增加地址譯碼器硬件電路，體積小，成本低。積小，成本低。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：可尋址芯片數(shù)

12、目受限制。另外，地址空間不連續(xù)，可尋址芯片數(shù)目受限制。另外，地址空間不連續(xù)，存儲(chǔ)單元地址不唯一，這會(huì)給程序設(shè)計(jì)帶來(lái)一些不便。線選法存儲(chǔ)單元地址不唯一，這會(huì)給程序設(shè)計(jì)帶來(lái)一些不便。線選法適用于外擴(kuò)芯片數(shù)目不多的單片機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)擴(kuò)展。適用于外擴(kuò)芯片數(shù)目不多的單片機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)擴(kuò)展。 2 2譯碼法譯碼法使用譯碼器對(duì)使用譯碼器對(duì)AT89S51AT89S51單片機(jī)的高位地址進(jìn)行譯碼，將譯碼單片機(jī)的高位地址進(jìn)行譯碼，將譯碼器的譯碼輸出作為存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)。本法能有效地利用器的譯碼輸出作為存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)。本法能有效地利用存儲(chǔ)器空間，適于多芯片的存儲(chǔ)器擴(kuò)展。存儲(chǔ)器空間，適于多芯片的存儲(chǔ)器擴(kuò)展。12 常

13、見(jiàn)有常見(jiàn)有74LS13874LS138（3-83-8譯碼器）、譯碼器）、74LS13974LS139（雙（雙2-42-4譯碼器）與譯碼器）與74LS15474LS154（4-164-16譯碼器）。下面介紹譯碼器）。下面介紹74LS13874LS138和和74LS13974LS139譯碼器譯碼器芯片。芯片。 （1 1）74LS13874LS138是是3-83-8譯碼器，有譯碼器，有3 3個(gè)數(shù)據(jù)輸入端，經(jīng)譯碼后產(chǎn)個(gè)數(shù)據(jù)輸入端，經(jīng)譯碼后產(chǎn)生生8 8種狀態(tài)，其引腳見(jiàn)圖種狀態(tài)，其引腳見(jiàn)圖9-39-3，真值表見(jiàn)，真值表見(jiàn)表表9-19-1。13圖圖9-3 74LS138 8引腳圖引腳圖由表由表9-19-1可

14、見(jiàn)，當(dāng)譯碼器輸入為某一固定編碼時(shí)，其可見(jiàn)，當(dāng)譯碼器輸入為某一固定編碼時(shí)，其8 8個(gè)輸出個(gè)輸出引腳引腳Y0Y0* *Y7Y7* *中僅有中僅有1 1個(gè)引腳輸出為低，其余全為高。而輸出個(gè)引腳輸出為低，其余全為高。而輸出低電平的引腳恰好作為片選信號(hào)。低電平的引腳恰好作為片選信號(hào)。（2）74LS139 雙雙2-4譯碼器。譯碼器。兩個(gè)譯碼器完全獨(dú)立，分兩個(gè)譯碼器完全獨(dú)立，分別有各自的數(shù)據(jù)輸入端、譯碼狀態(tài)輸出端以及數(shù)據(jù)輸入允許別有各自的數(shù)據(jù)輸入端、譯碼狀態(tài)輸出端以及數(shù)據(jù)輸入允許端，其引腳如端，其引腳如圖圖9-4所示，其中所示，其中1組的真值表見(jiàn)組的真值表見(jiàn)表表9-2。圖圖9-49-4 74LS139 74

15、LS139引腳圖引腳圖表表9-29-2 74LS13974LS139真值表真值表以以74LS138為例，介紹如何進(jìn)行空間地址分配。例如，要擴(kuò)為例，介紹如何進(jìn)行空間地址分配。例如，要擴(kuò)8片片8KB的的RAM 6264，如何通過(guò)，如何通過(guò)74LS138把把64KB空間分配給空間分配給各個(gè)芯片？由各個(gè)芯片？由74LS138真值表可知，把真值表可知，把G1接到接到+5V，該，該G2A*、G2B* 接地，接地，P2.7P2.7、P2.6P2.6、P2.5P2.5（高（高3位地址線）分別接到位地址線）分別接到74LS138的的C、B、A端，由于對(duì)高端，由于對(duì)高3位地址譯碼，這樣譯碼器位地址譯碼，這樣譯碼器

16、有有8個(gè)輸出個(gè)輸出Y0*Y7*，分別接到，分別接到8片片6264的的 “片選片選”端，實(shí)現(xiàn)端，實(shí)現(xiàn)8選選1片選片選。而而低低1313位地址（位地址（P2.4P2.4P2.0P2.0，P0.7P0.7P0.0P0.0）完成對(duì)完成對(duì)選中的選中的62646264芯片中的各個(gè)存儲(chǔ)單元的芯片中的各個(gè)存儲(chǔ)單元的“單元選擇單元選擇”。這樣就把這樣就把64KB64KB存儲(chǔ)器空間分成存儲(chǔ)器空間分成8 8個(gè)個(gè)8KB8KB空間了?？臻g了。64KB64KB地址空間的分配見(jiàn)地址空間的分配見(jiàn)圖圖9-59-5。17 圖圖9-59-5 64KB空間劃分成空間劃分成8個(gè)個(gè)8KB空間空間當(dāng)當(dāng)AT89S51單片機(jī)發(fā)出單片機(jī)發(fā)出16

17、位地址碼時(shí)，每次只能選中一片位地址碼時(shí)，每次只能選中一片芯片以及該芯片的唯一存儲(chǔ)單元。芯片以及該芯片的唯一存儲(chǔ)單元。采用譯碼器劃分的地址空間塊相等，如將地址空間塊劃分為采用譯碼器劃分的地址空間塊相等，如將地址空間塊劃分為不等的塊，可用不等的塊，可用FPGA實(shí)現(xiàn)非線性譯碼邏輯來(lái)代替譯碼器。實(shí)現(xiàn)非線性譯碼邏輯來(lái)代替譯碼器。 9.1.3 外部地址鎖存器外部地址鎖存器AT89S51單片機(jī)受引腳數(shù)的限制，單片機(jī)受引腳數(shù)的限制，P0口兼用數(shù)據(jù)線和低口兼用數(shù)據(jù)線和低8位位地址，為了將它們分離出來(lái)，需要在地址，為了將它們分離出來(lái)，需要在單片機(jī)外部單片機(jī)外部增加地址鎖存增加地址鎖存器器。目前，常用的地址鎖存器芯

18、片有。目前，常用的地址鎖存器芯片有74LS373、74LS573等。等。19201 1鎖存器鎖存器74LS37374LS373帶有三態(tài)門的帶有三態(tài)門的8D D鎖存器，其引腳見(jiàn)鎖存器，其引腳見(jiàn)圖圖9-6，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖圖9-7所示。所示。 圖圖9-6 6 鎖存器鎖存器74LS373的引腳的引腳圖圖9-7 7 74LS373的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)74LS37374LS373引腳說(shuō)明引腳說(shuō)明： D7D7D08D08位數(shù)據(jù)輸入線。位數(shù)據(jù)輸入線。 Q7Q7Q08Q08位數(shù)據(jù)輸出線。位數(shù)據(jù)輸出線。 GG數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號(hào)。當(dāng)加到該引腳的信號(hào)為高電數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號(hào)。當(dāng)加到該引腳的信號(hào)為高電平時(shí)

19、，外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器，負(fù)跳變時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存到鎖平時(shí)，外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器，負(fù)跳變時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存到鎖存器中。存器中。OEOE* *數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為低電數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為低電平時(shí)，三態(tài)門打開(kāi)，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。當(dāng)該信平時(shí)，三態(tài)門打開(kāi)，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)，輸出線為高阻態(tài)。號(hào)為高電平時(shí)，輸出線為高阻態(tài)。74LS37374LS373鎖存器功能見(jiàn)鎖存器功能見(jiàn)表表9-39-3。21表表9-374LS373功能表功能表22AT89S51單片機(jī)與單片機(jī)與74LS373鎖存器的連接如鎖存器的連接如圖圖9-8所示。所示。圖

20、圖9-8 AT89S51單片機(jī)單片機(jī)P0口與口與74LS373的連接的連接2鎖存器鎖存器74LS573帶三態(tài)門的帶三態(tài)門的8D鎖存器，功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)與鎖存器，功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)與74LS373完全完全一樣，只是其引腳排列與一樣，只是其引腳排列與74LS373不同，不同，圖圖9-9為為74LS573引引腳圖。腳圖。由圖由圖9-9，與，與74LS373相比，相比，74LS573輸入輸入D端和輸出的端和輸出的Q端依次排列在芯片兩側(cè)端依次排列在芯片兩側(cè)，為繪制印制電路板提供較大方便。，為繪制印制電路板提供較大方便。74LS573引腳說(shuō)明如下。引腳說(shuō)明如下。23圖圖9-9 9 鎖存器鎖存器74LS5 573

21、的引腳的引腳D7D7D08D08位數(shù)據(jù)輸入線。位數(shù)據(jù)輸入線。Q7Q7Q08Q08位數(shù)據(jù)輸出線。位數(shù)據(jù)輸出線。GG數(shù)據(jù)輸入鎖存選通，該引腳與數(shù)據(jù)輸入鎖存選通，該引腳與74LS37374LS373的的G G端功能相同。端功能相同。OEOE* *數(shù)據(jù)輸出允許，低電平有效。當(dāng)?shù)碗娖綍r(shí)，三態(tài)門打開(kāi)數(shù)據(jù)輸出允許，低電平有效。當(dāng)?shù)碗娖綍r(shí)，三態(tài)門打開(kāi)，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)，輸，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)，輸出線為高阻態(tài)。出線為高阻態(tài)。9.2 9.2 外部程序存儲(chǔ)器外部程序存儲(chǔ)器EPROMEPROM的并行擴(kuò)展的并行擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器具有非易失性，在電源關(guān)斷后，存儲(chǔ)器

22、仍能保程序存儲(chǔ)器具有非易失性，在電源關(guān)斷后，存儲(chǔ)器仍能保存程序，在系統(tǒng)上電后，存程序，在系統(tǒng)上電后，CPUCPU可取出這些指令重新執(zhí)行?？扇〕鲞@些指令重新執(zhí)行。25程序存儲(chǔ)器采用只讀存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器采用只讀存儲(chǔ)器ROMROM（Read Only MemoryRead Only Memory）。）。ROMROM中的信息一旦寫入，就不能隨意更改，特別是不能在程序中的信息一旦寫入，就不能隨意更改，特別是不能在程序運(yùn)行過(guò)程中寫入新的內(nèi)容，故稱為只讀存儲(chǔ)器。運(yùn)行過(guò)程中寫入新的內(nèi)容，故稱為只讀存儲(chǔ)器。 目前許多公司生產(chǎn)的目前許多公司生產(chǎn)的8051內(nèi)核單片機(jī)，在芯片內(nèi)部大多集內(nèi)核單片機(jī)，在芯片內(nèi)部大多集成了

23、數(shù)量不等的成了數(shù)量不等的Flash ROM。例如，美國(guó)。例如，美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的AT89C2051、AT89S51、AT89S51、89C52、89S52、89C55，片內(nèi)分別有不同容量的，片內(nèi)分別有不同容量的Flash ROM，作為片內(nèi)程序存儲(chǔ)器使，作為片內(nèi)程序存儲(chǔ)器使用。選擇的單片機(jī)在片內(nèi)用。選擇的單片機(jī)在片內(nèi)Flash ROM滿足要求的情況下，外部滿足要求的情況下，外部程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展工作就可省去。程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展工作就可省去。向向ROM中寫入信息稱為中寫入信息稱為ROM編程編程。根據(jù)編程方式不同。根據(jù)編程方式不同，可分為以下幾種。，可分為以下幾種。 （1）掩膜）掩膜RO

24、M：在制造過(guò)程中編程，編程是以掩膜工藝：在制造過(guò)程中編程，編程是以掩膜工藝實(shí)現(xiàn)的。這種芯片存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成度高，但由于掩膜工實(shí)現(xiàn)的。這種芯片存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成度高，但由于掩膜工藝成本較高，因此只適合于大批量生產(chǎn)。藝成本較高，因此只適合于大批量生產(chǎn)。 （2）可編程）可編程PROM（可編程只讀存儲(chǔ)器）：（可編程只讀存儲(chǔ)器）：芯片出廠時(shí)無(wú)芯片出廠時(shí)無(wú)任何程序信息，用戶用編程器寫入。但寫入一次內(nèi)容后，就任何程序信息，用戶用編程器寫入。但寫入一次內(nèi)容后，就不能再修改。不能再修改。（3）EPROM：用電信號(hào)編程，紫外線擦除的只讀存儲(chǔ)器芯用電信號(hào)編程，紫外線擦除的只讀存儲(chǔ)器芯片。在芯片外殼中間有一圓形窗口

25、，通過(guò)該窗口照射紫外線片。在芯片外殼中間有一圓形窗口，通過(guò)該窗口照射紫外線就可擦除原有的信息。用編程器可將調(diào)試完畢的程序?qū)懭搿＞涂刹脸械男畔?。用編程器可將調(diào)試完畢的程序?qū)懭搿?7（4）E2PROM（EEPROM）：）：用電信號(hào)編程與擦除的用電信號(hào)編程與擦除的ROM芯片。對(duì)芯片。對(duì)E2PROM的讀寫操作與的讀寫操作與RAM存儲(chǔ)器幾乎沒(méi)差別，只存儲(chǔ)器幾乎沒(méi)差別，只是寫入速度慢一些，但斷電后仍能保存信息。是寫入速度慢一些，但斷電后仍能保存信息。（5）Flash ROM又稱閃爍存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱閃存）：是在又稱閃爍存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱閃存）：是在EPROM、E2PROM基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種電擦除型只讀存基礎(chǔ)上發(fā)

26、展起來(lái)的一種電擦除型只讀存儲(chǔ)器，可快速在線修改存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)，改寫次數(shù)可達(dá)儲(chǔ)器，可快速在線修改存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)，改寫次數(shù)可達(dá)1萬(wàn)次，其讀寫速度很快，存取時(shí)間可達(dá)萬(wàn)次，其讀寫速度很快，存取時(shí)間可達(dá)70ns，成本卻比普通，成本卻比普通E2PROM低得多，大有取代低得多，大有取代E2PROM之勢(shì)。之勢(shì)。289.2.1 常用的常用的EPROM芯片芯片擴(kuò)展并行接口程序存儲(chǔ)器，使用較多的是擴(kuò)展并行接口程序存儲(chǔ)器，使用較多的是27系列產(chǎn)品系列產(chǎn)品。例如，例如，2764（8KB）、）、27128（16KB）、）、27256（32KB）、27512（64KB），型號(hào)名稱），型號(hào)名稱“27”后面的數(shù)字表示其位的

27、后面的數(shù)字表示其位的存儲(chǔ)容量。如果換算成字節(jié)容量，只需將該數(shù)字除以存儲(chǔ)容量。如果換算成字節(jié)容量，只需將該數(shù)字除以8即可即可。例如，。例如，“27128”中的中的“27”后面的數(shù)字為后面的數(shù)字為“128”，1288 = 16KB。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，大容量存儲(chǔ)器芯片產(chǎn)隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，大容量存儲(chǔ)器芯片產(chǎn)量劇增，售價(jià)不斷下降。小容量芯片的生產(chǎn)已停止。所以，量劇增，售價(jià)不斷下降。小容量芯片的生產(chǎn)已停止。所以，在擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用大容量芯片。在擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用大容量芯片。291常用的常用的EPROM芯片的引腳芯片的引腳27系列系列EPROM芯片引腳見(jiàn)

28、圖芯片引腳見(jiàn)圖9-10，各引腳功能如下。，各引腳功能如下。 A0A15地址線引腳。它的數(shù)目由芯片的存儲(chǔ)容量決地址線引腳。它的數(shù)目由芯片的存儲(chǔ)容量決定，用于進(jìn)行單元選擇。定，用于進(jìn)行單元選擇。 D7D0數(shù)據(jù)線引腳。數(shù)據(jù)線引腳。 CE*片選控制端。片選控制端。 OE* 輸出允許控制端。輸出允許控制端。 PGM*編程時(shí)，編程脈沖的輸入端。編程時(shí)，編程脈沖的輸入端。 Vpp編程時(shí)，編程電壓（編程時(shí)，編程電壓（+12V或或+25V）輸入端。）輸入端。 VCC +5V，芯片的工作電壓。，芯片的工作電壓。 GND數(shù)字地。數(shù)字地。 NC無(wú)用端。無(wú)用端。3132圖圖9-10 常用常用EPROM芯片引腳圖芯片引腳

29、圖2EPROM芯片的工作方式芯片的工作方式一般有一般有5種工作方式，由種工作方式，由CE* 、OE* 、PGM各信號(hào)狀態(tài)組合各信號(hào)狀態(tài)組合確定。確定。5種工作方式見(jiàn)表種工作方式見(jiàn)表9-4。 （1）讀出方式）讀出方式。片選控制線。片選控制線 CE*和和OE* 為低，為低，Vpp為為+5V，就可將，就可將EPROM中的指定地址單元的內(nèi)容從數(shù)據(jù)引腳中的指定地址單元的內(nèi)容從數(shù)據(jù)引腳D7D0上讀出。上讀出。 （2）未選中方式。）未選中方式。 CE* 此時(shí)為高，數(shù)據(jù)輸出為高阻懸浮狀此時(shí)為高，數(shù)據(jù)輸出為高阻懸浮狀態(tài)，不占用數(shù)據(jù)總線。態(tài)，不占用數(shù)據(jù)總線。EPROM處于低功耗的維持狀態(tài)。處于低功耗的維持狀態(tài)。（

30、3）編程方式。）編程方式。在在Vpp端加上規(guī)定高壓，端加上規(guī)定高壓，CE*和和OE*端加上合端加上合適電平（不同芯片要求不同），就能將數(shù)據(jù)寫入到指定的地址適電平（不同芯片要求不同），就能將數(shù)據(jù)寫入到指定的地址33表表9-4EPROMEPROM的的5種工作方式種工作方式單元。此時(shí)，編程地址和編程數(shù)據(jù)分別由單片機(jī)的單元。此時(shí)，編程地址和編程數(shù)據(jù)分別由單片機(jī)的A15A0和和D7D0提供。提供。（4）編程校驗(yàn)方式）編程校驗(yàn)方式。在。在Vpp端保持相應(yīng)的編程電壓（高壓），端保持相應(yīng)的編程電壓（高壓），再按讀出方式操作，讀出編程固化好的內(nèi)容，以校驗(yàn)寫入內(nèi)容再按讀出方式操作，讀出編程固化好的內(nèi)容，以校驗(yàn)寫入

31、內(nèi)容是否正確。是否正確。（5）編程禁止方式。）編程禁止方式。編程禁止方式輸出呈高阻狀態(tài)，不寫入編程禁止方式輸出呈高阻狀態(tài)，不寫入程序。程序。 9.2.2 AT89S51擴(kuò)展擴(kuò)展EPROM的接口設(shè)計(jì)的接口設(shè)計(jì)1訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào)訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào)AT89S51訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，控制信號(hào)有以下訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，控制信號(hào)有以下3個(gè)。個(gè)。35（1）ALE用于低用于低8位地址鎖存控制。位地址鎖存控制。（2）PSEN*片外程序存儲(chǔ)器片外程序存儲(chǔ)器“讀選通讀選通”控制信號(hào)。它接外控制信號(hào)。它接外擴(kuò)擴(kuò)EPROM的的OE*腳。腳。（3）EA*片內(nèi)、片外程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)的控制信號(hào)。片內(nèi)、片外程序

32、存儲(chǔ)器訪問(wèn)的控制信號(hào)。EA*=1時(shí)時(shí)，在單片機(jī)發(fā)出地址小于片內(nèi)程序存儲(chǔ)器最大地址時(shí)，訪問(wèn)片，在單片機(jī)發(fā)出地址小于片內(nèi)程序存儲(chǔ)器最大地址時(shí)，訪問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器；當(dāng)內(nèi)程序存儲(chǔ)器；當(dāng)EA*= 0時(shí)，只訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器。時(shí)，只訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器。 如果指令是從片外如果指令是從片外EPROM中讀取的，除了中讀取的，除了ALE用于低用于低8位位地址鎖存信號(hào)之外，控制信號(hào)還有地址鎖存信號(hào)之外，控制信號(hào)還有PSEN*， PSEN*接外擴(kuò)接外擴(kuò)EPROM的的OE*腳。此外，還要用腳。此外，還要用P0口分時(shí)作低口分時(shí)作低8位地址總線和位地址總線和數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)總線，P2口用作高口用作高8位地址線。位地址線。由于

33、目前各種單片機(jī)片內(nèi)都集成不同容量由于目前各種單片機(jī)片內(nèi)都集成不同容量Flash ROM，擴(kuò)展，擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器的工作可省略。但是作為外部程序存儲(chǔ)器的并外部程序存儲(chǔ)器的工作可省略。但是作為外部程序存儲(chǔ)器的并行擴(kuò)展基本方法，讀者還是需要了解。行擴(kuò)展基本方法，讀者還是需要了解。1AT89S51單片機(jī)與單片單片機(jī)與單片EPROM的硬件接口電路的硬件接口電路由于外擴(kuò)的由于外擴(kuò)的EPROM在正常使用中只讀不寫，故在正常使用中只讀不寫，故EPROM芯片芯片沒(méi)有寫入控制引腳，只有讀出控制引腳沒(méi)有寫入控制引腳，只有讀出控制引腳PSEN* ，該腳與，該腳與AT89S51的相連，地址線、數(shù)據(jù)線分別與的相連，地址線

34、、數(shù)據(jù)線分別與AT89S51地址線、數(shù)地址線、數(shù)據(jù)線相連，可采用線選法或譯碼法對(duì)片選端進(jìn)行控制。據(jù)線相連，可采用線選法或譯碼法對(duì)片選端進(jìn)行控制。 37 下面僅介紹下面僅介紹27128芯片與芯片與AT89S51單片機(jī)的接口。至于更大單片機(jī)的接口。至于更大容量的容量的27256、27512與單片機(jī)連接，差別只是與與單片機(jī)連接，差別只是與AT89S51連連接的地址線數(shù)目不同。接的地址線數(shù)目不同。 圖圖9-11為為AT89S51外擴(kuò)外擴(kuò)16KB的的EPROM 27128的電路，與的電路，與地址無(wú)關(guān)的電路部分未畫(huà)出。由于只擴(kuò)展一片地址無(wú)關(guān)的電路部分未畫(huà)出。由于只擴(kuò)展一片EPROM，片選，片選端端CE*可

35、直接接地，也可接到某一高位地址線上（可直接接地，也可接到某一高位地址線上（A15或或A14）進(jìn)行線選控制。當(dāng)然也可采用譯碼器法，進(jìn)行線選控制。當(dāng)然也可采用譯碼器法，CE*接到某一地址譯接到某一地址譯碼器的輸出端。碼器的輸出端。3839圖圖9-11 AT89S51單片機(jī)與單片機(jī)與27128的接口電路的接口電路2擴(kuò)展多片擴(kuò)展多片EPROM的接口電路的接口電路擴(kuò)展多片擴(kuò)展多片EPROM除片選端需區(qū)分外，其他均與單片擴(kuò)展電除片選端需區(qū)分外，其他均與單片擴(kuò)展電路相同。路相同。圖圖9-12為單片機(jī)擴(kuò)展為單片機(jī)擴(kuò)展4片片27128（共（共64KB）程序存儲(chǔ)）程序存儲(chǔ)器。片選控制信號(hào)器。片選控制信號(hào)CE*由譯

36、碼器產(chǎn)生。由譯碼器產(chǎn)生。4片片27128各自所占的地各自所占的地址空間，讀者自己分析。址空間，讀者自己分析。9.2.3 片內(nèi)片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器的編程存儲(chǔ)器的編程如何把已調(diào)試完畢的程序代碼寫入單片機(jī)片內(nèi)如何把已調(diào)試完畢的程序代碼寫入單片機(jī)片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器，即如何對(duì)，即如何對(duì)AT89S51的的Flash存儲(chǔ)器編程。存儲(chǔ)器編程。1. 片內(nèi)片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器的基本特性存儲(chǔ)器的基本特性AT89S51單片機(jī)片內(nèi)單片機(jī)片內(nèi)4KB Flash存儲(chǔ)器基本性能：存儲(chǔ)器基本性能：40圖圖9-12 AT89S51單片機(jī)與單片機(jī)與4片片27128 EPROM128 EPROM的接口電路的接口電路（1）可循

37、環(huán)寫入）可循環(huán)寫入/擦除擦除1 000次；次；（2）存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)保存時(shí)間為）存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)保存時(shí)間為10年；年；（3）具有）具有3級(jí)加密保護(hù)。級(jí)加密保護(hù)。單片機(jī)芯片出廠時(shí)，單片機(jī)芯片出廠時(shí)，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器為存儲(chǔ)器為全空白狀態(tài)（各單元均全空白狀態(tài)（各單元均為為0 xff），），可直接進(jìn)行編程。若可直接進(jìn)行編程。若Flash不全為空白狀態(tài)（單元中不全為空白狀態(tài)（單元中有不是有不是0 xff的），應(yīng)首先將芯片擦除（即各單元均為的），應(yīng)首先將芯片擦除（即各單元均為0 xff）后）后，方可向其寫入調(diào)試通過(guò)的程序代碼。，方可向其寫入調(diào)試通過(guò)的程序代碼。 AT89S51片內(nèi)片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器有存儲(chǔ)器有3個(gè)可編

38、程加密位，定義了個(gè)可編程加密位，定義了3個(gè)加密級(jí)別，用戶只要對(duì)個(gè)加密級(jí)別，用戶只要對(duì)3個(gè)加密位：個(gè)加密位：LB1、LB2、LB3進(jìn)行編進(jìn)行編程即可實(shí)現(xiàn)程即可實(shí)現(xiàn)3個(gè)不同級(jí)別的加密。經(jīng)上述加密處理，使解密個(gè)不同級(jí)別的加密。經(jīng)上述加密處理，使解密42難度加大，但還是可以解密?，F(xiàn)在還有一種非恢復(fù)性加密（難度加大，但還是可以解密?，F(xiàn)在還有一種非恢復(fù)性加密（OTP加密）方法，就是將加密）方法，就是將AT89S51的第的第31腳（腳（EA*腳）燒斷或腳）燒斷或某些數(shù)據(jù)線燒斷，經(jīng)上述處理后芯片仍正常工作，但不再具有讀某些數(shù)據(jù)線燒斷，經(jīng)上述處理后芯片仍正常工作，但不再具有讀取、擦除、重復(fù)燒寫等功能。這是一種較

39、強(qiáng)的加密手段。國(guó)內(nèi)某取、擦除、重復(fù)燒寫等功能。這是一種較強(qiáng)的加密手段。國(guó)內(nèi)某些廠家生產(chǎn)的編程器直接具有此功能（例如些廠家生產(chǎn)的編程器直接具有此功能（例如RF-1800編程器）。編程器）。如何將調(diào)試好程序?qū)懭氲狡瑑?nèi)如何將調(diào)試好程序?qū)懭氲狡瑑?nèi)Flash中，即中，即AT89S51片內(nèi)片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器編程問(wèn)題。存儲(chǔ)器編程問(wèn)題。AT89S51片內(nèi)片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器有低電壓編存儲(chǔ)器有低電壓編程（程（Vpp=5V）和高電壓編程（）和高電壓編程（Vpp=12V）兩類芯片。低電壓編）兩類芯片。低電壓編程可用于在線編程，高電壓編程與一般常用的程可用于在線編程，高電壓編程與一般常用的EPROM編程器兼編程器兼

40、容。在容。在AT89S51芯片的封裝面上都標(biāo)有低電壓編程還是高電壓芯片的封裝面上都標(biāo)有低電壓編程還是高電壓編程的標(biāo)識(shí)。編程的標(biāo)識(shí)。432. Flash存儲(chǔ)器的編程存儲(chǔ)器的編程 目前常用編程方法主要兩種：使用通用編程器編程；另一是目前常用編程方法主要兩種：使用通用編程器編程；另一是使用下載型編程器編程。使用下載型編程器編程。（1）通用編程器編程）通用編程器編程 下載程序時(shí)，編程器只是將下載程序時(shí)，編程器只是將AT89S51看作看作1個(gè)待寫入程序的個(gè)待寫入程序的外部程序存儲(chǔ)器芯片。外部程序存儲(chǔ)器芯片。PC中程序代碼通過(guò)串口或中程序代碼通過(guò)串口或USB口與口與PC連接，并有相應(yīng)服務(wù)程序。在編程器與連

41、接，并有相應(yīng)服務(wù)程序。在編程器與PC連接好后，運(yùn)行連接好后，運(yùn)行44服務(wù)程序，在服務(wù)程序中先選擇所要編程的單片機(jī)型號(hào)，再調(diào)服務(wù)程序，在服務(wù)程序中先選擇所要編程的單片機(jī)型號(hào)，再調(diào)入程序代碼文件，就將調(diào)試通過(guò)的程序代碼燒錄到片內(nèi)入程序代碼文件，就將調(diào)試通過(guò)的程序代碼燒錄到片內(nèi)Flash中。用戶只需在市場(chǎng)上購(gòu)買現(xiàn)編程器即可完成上述工作。以常中。用戶只需在市場(chǎng)上購(gòu)買現(xiàn)編程器即可完成上述工作。以常見(jiàn)燒錄見(jiàn)燒錄Atmel公司的單片機(jī)芯片的公司的單片機(jī)芯片的A51編程器為例，介紹編程編程器為例，介紹編程器基本功能。器基本功能。 AT89S51程序代碼（程序代碼（.hex目標(biāo)文件）在目標(biāo)文件）在PC中與在線仿

42、真器中與在線仿真器以及用戶目標(biāo)板一起調(diào)試通過(guò)后，必須寫入到以及用戶目標(biāo)板一起調(diào)試通過(guò)后，必須寫入到AT89S51片內(nèi)的片內(nèi)的閃爍存儲(chǔ)器中。閃爍存儲(chǔ)器中。 （a）支持燒錄的芯片型號(hào)）支持燒錄的芯片型號(hào) A51編程器可燒錄編程器可燒錄Atmel公司系列單片機(jī)芯片，性能穩(wěn)定，公司系列單片機(jī)芯片，性能穩(wěn)定，燒錄速度快?？蔁浀男酒吞?hào)有：燒錄速度快?？蔁浀男酒吞?hào)有： Atmel(40 PIN) 89C51、89C52、89C55、89S51、89S52、87F51（OTP）、）、89LV52； Atmel(20 PIN) 89C1051、89C2051、89C4051； 華邦華邦8051芯片芯片

43、W78E51、W78E52。（b）A51編程器特性編程器特性 編程器通過(guò)串口與編程器通過(guò)串口與PC機(jī)通訊，芯片型號(hào)自動(dòng)判別，編程過(guò)機(jī)通訊，芯片型號(hào)自動(dòng)判別，編程過(guò)程中的擦除、燒寫、校驗(yàn)等操作完全由編程器上的監(jiān)控芯片程中的擦除、燒寫、校驗(yàn)等操作完全由編程器上的監(jiān)控芯片89C51控制，不受控制，不受PC機(jī)影響，燒寫速度很快且與機(jī)影響，燒寫速度很快且與PC機(jī)檔次無(wú)機(jī)檔次無(wú)關(guān)，燒寫成功率高。關(guān)，燒寫成功率高。46 編程器與編程器與PC機(jī)采用機(jī)采用57600高速波特率進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳送高速波特率進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳送, 燒寫燒寫速度很快，穩(wěn)定，編程速度可與一般并行編程器相媲美，經(jīng)測(cè)試速度很快，穩(wěn)定，編程速度可與

44、一般并行編程器相媲美，經(jīng)測(cè)試，燒寫一片，燒寫一片4K字節(jié)的字節(jié)的Flash ROM的的AT89C51僅需要僅需要9.5S，而讀，而讀取和校驗(yàn)僅需要取和校驗(yàn)僅需要3.5S。 A51編程器供電部分是采用編程器供電部分是采用USB線直接與線直接與PC機(jī)相連，使用機(jī)相連，使用USB端口端口5V電源，并加入電源，并加入U(xiǎn)SB接口保護(hù)電路，即自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，不怕接口保護(hù)電路，即自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，不怕操作短路。操作短路。 軟件界面友好，全中文操作，提供加密功能。軟件界面友好，全中文操作，提供加密功能。 功能完善，具有編程、讀取、校驗(yàn)、空檢查、擦除、加密等功能完善，具有編程、讀取、校驗(yàn)、空檢查、擦除、加密等系列功能

45、系列功能; A51編程器外形見(jiàn)編程器外形見(jiàn)圖圖9-13，采用，采用40腳和腳和20腳鎖緊插座，可燒腳鎖緊插座，可燒寫寫40腳和腳和20腳單片機(jī)芯片。所有器件全部以第腳單片機(jī)芯片。所有器件全部以第1腳對(duì)齊?？勺詣?dòng)腳對(duì)齊。可自動(dòng)搜索并識(shí)別插座上的器件型號(hào)。采用優(yōu)質(zhì)的萬(wàn)用鎖緊插座，克服搜索并識(shí)別插座上的器件型號(hào)。采用優(yōu)質(zhì)的萬(wàn)用鎖緊插座，克服接觸不良等問(wèn)題。接觸不良等問(wèn)題。 內(nèi)部有自升壓電路，產(chǎn)生精確的內(nèi)部有自升壓電路，產(chǎn)生精確的12V編程電壓；改進(jìn)燒寫深度編程電壓；改進(jìn)燒寫深度確保每一單片機(jī)芯片反復(fù)燒寫達(dá)確保每一單片機(jī)芯片反復(fù)燒寫達(dá)1000次以上，內(nèi)部數(shù)據(jù)至少保次以上，內(nèi)部數(shù)據(jù)至少保存存10年。年。

46、4849圖圖9-13 A51編程器的外形編程器的外形（c）A51編程器的使用編程器的使用 安裝軟件，把相關(guān)軟件拷貝到硬盤中。安裝軟件，把相關(guān)軟件拷貝到硬盤中。 使用串口通訊電纜見(jiàn)使用串口通訊電纜見(jiàn)圖圖9-14（a），），將將PC機(jī)與編程器的串口機(jī)與編程器的串口通訊插座連接好；使用通訊插座連接好；使用USB電纜見(jiàn)電纜見(jiàn)圖圖9-14（b），），把把PC機(jī)機(jī)USB口與編程器口與編程器USB口連好，口連好，50 （a）串口通訊電纜）串口通訊電纜 （b）USB電源線電源線圖圖9-14 編程器與編程器與PC機(jī)連接電纜機(jī)連接電纜編程器直接使用編程器直接使用PC機(jī)機(jī)USB口提供的電源。此時(shí)編程器上口提供的電源

47、。此時(shí)編程器上LED燈亮，表明電源接通。燈亮，表明電源接通。 運(yùn)行軟件啟動(dòng)后，會(huì)自動(dòng)檢測(cè)硬件及連接，狀態(tài)框中顯示運(yùn)行軟件啟動(dòng)后，會(huì)自動(dòng)檢測(cè)硬件及連接，狀態(tài)框中顯示“就緒就緒” ，表示編程器連接及設(shè)置均正常，否則應(yīng)檢查硬件連接，表示編程器連接及設(shè)置均正常，否則應(yīng)檢查硬件連接及其端口設(shè)置。把單片機(jī)芯片正確地插在編程器相應(yīng)插座上，及其端口設(shè)置。把單片機(jī)芯片正確地插在編程器相應(yīng)插座上，芯片缺口要朝把手方向。然后就可進(jìn)行編程操作了，芯片編程芯片缺口要朝把手方向。然后就可進(jìn)行編程操作了，芯片編程操作界面見(jiàn)操作界面見(jiàn)圖圖9-15。51圖圖9-15 編程操作界面編程操作界面編程按以下步驟進(jìn)行：編程按以下步驟進(jìn)

48、行： 程序運(yùn)行，先選擇器件（點(diǎn)擊下選框選擇）；程序運(yùn)行，先選擇器件（點(diǎn)擊下選框選擇）； 用用“打開(kāi)文件打開(kāi)文件”，選擇打開(kāi)要寫入的，選擇打開(kāi)要寫入的.hex文件和文件和.BIN文件；文件； 用用“保存文件保存文件”，可以保存讀出來(lái)的文件；，可以保存讀出來(lái)的文件； 用用“擦除器件擦除器件”，擦除芯片；，擦除芯片； 用用“寫器件寫器件”對(duì)芯片編程；對(duì)芯片編程； 用用“讀器件讀器件”讀取芯片中的程序，加密的讀不出來(lái)；讀取芯片中的程序，加密的讀不出來(lái)； 用用“校驗(yàn)數(shù)據(jù)校驗(yàn)數(shù)據(jù)”檢查編程正確與否；檢查編程正確與否； 用用“自動(dòng)完成自動(dòng)完成”自動(dòng)執(zhí)行以上各步驟；自動(dòng)執(zhí)行以上各步驟； 用用“加密加密”選擇加

49、密的級(jí)別；選擇加密的級(jí)別；（2）ISP編程編程AT89S5x系列支持對(duì)片內(nèi)系列支持對(duì)片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器在線編程（在線編程（ISP）。）。即即在電路板上的被編程的空白器件可直接寫入程序代碼，已編程在電路板上的被編程的空白器件可直接寫入程序代碼，已編程器件也可用器件也可用ISP方式擦除或再編程。方式擦除或再編程。ISP下載編程器可自行制作，也可在電子市場(chǎng)購(gòu)買。下載編程器可自行制作，也可在電子市場(chǎng)購(gòu)買。ISP下載編程器與單片機(jī)一端連接的端口通常采用下載編程器與單片機(jī)一端連接的端口通常采用ATMEL公公司提供的接口標(biāo)準(zhǔn)，即司提供的接口標(biāo)準(zhǔn)，即10引腳的引腳的IDC端口。端口。圖圖9-16為為I

50、DC端口端口實(shí)物圖及端口定義。實(shí)物圖及端口定義。 ISP下載程序時(shí)，用戶板須裝有下載程序時(shí)，用戶板須裝有IDC端口，端口中的信號(hào)線必端口，端口中的信號(hào)線必須與目標(biāo)板上須與目標(biāo)板上AT89S51的對(duì)應(yīng)引腳連接。注意，圖中的的對(duì)應(yīng)引腳連接。注意，圖中的8腳腳P1.4（SS*）端只對(duì)）端只對(duì)AT89LP系列單片機(jī)有效，對(duì)系列單片機(jī)有效，對(duì)AT89S5x54圖圖9-16 IDC端口的實(shí)物圖及端口定義端口的實(shí)物圖及端口定義系列無(wú)效，不用連接即可。系列無(wú)效，不用連接即可。 ISP下載編程器，可自行制作，只需幾個(gè)簡(jiǎn)單元件及連線即下載編程器，可自行制作，只需幾個(gè)簡(jiǎn)單元件及連線即可。也可采用市售的可。也可采用市

51、售的ISP下載型編程器下載型編程器ISPro，購(gòu)買，購(gòu)買ISPro時(shí)，時(shí)，會(huì)隨機(jī)贈(zèng)送安裝光盤。用戶運(yùn)行安裝程序會(huì)隨機(jī)贈(zèng)送安裝光盤。用戶運(yùn)行安裝程序SETUP.exe即可即可,在在桌面上建立一個(gè)桌面上建立一個(gè)“ISPro.exe下載型編程器下載型編程器”圖標(biāo)，雙擊該圖圖標(biāo)，雙擊該圖標(biāo)，即可啟動(dòng)編程軟件。標(biāo)，即可啟動(dòng)編程軟件。ISPro下載型編程器參照使用說(shuō)明書(shū)下載型編程器參照使用說(shuō)明書(shū)操作即可。操作即可。上面介紹兩種程序下載方法，就單片機(jī)發(fā)展方向而言，已趨上面介紹兩種程序下載方法，就單片機(jī)發(fā)展方向而言，已趨向于向于ISP程序下載方式，一方面由于原有不支持程序下載方式，一方面由于原有不支持ISP下

52、載的芯片下載的芯片逐漸被淘汰（大部分已經(jīng)停產(chǎn)），另一方面逐漸被淘汰（大部分已經(jīng)停產(chǎn)），另一方面ISP使用起來(lái)十分使用起來(lái)十分方便，而不用增加太多成本就可實(shí)現(xiàn)程序下載，所以方便，而不用增加太多成本就可實(shí)現(xiàn)程序下載，所以ISP下載下載方式已經(jīng)逐步成為主流。方式已經(jīng)逐步成為主流。569.3 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的并行擴(kuò)展的并行擴(kuò)展AT89S51片內(nèi)有片內(nèi)有128B RAM，如不能滿足需要，須擴(kuò)展外部，如不能滿足需要，須擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。在單片機(jī)系統(tǒng)中，外擴(kuò)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都采用靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。在單片機(jī)系統(tǒng)中，外擴(kuò)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都采用靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器SRAM。AT89S51對(duì)外部數(shù)據(jù)

53、存儲(chǔ)器訪問(wèn)，由對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器訪問(wèn)，由P2口提供高口提供高8位地址，位地址，P0口分時(shí)提供低口分時(shí)提供低8位地址和位地址和8位雙向數(shù)據(jù)總線。片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器位雙向數(shù)據(jù)總線。片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的讀和寫由的讀和寫由AT89S51的的 RD*（P3.7）和）和WR*（P3.6）信）信號(hào)控制，而片外程序存儲(chǔ)器號(hào)控制，而片外程序存儲(chǔ)器EPROM的輸出端允許（的輸出端允許（OE*）由）由AT89S51單片機(jī)的讀選通信號(hào)單片機(jī)的讀選通信號(hào)PSEN*控制。盡管與控制。盡管與EPROM地地址空間范圍都相同，但由于是兩個(gè)不同空間，控制信號(hào)不同，址空間范圍都相同，但由于是兩個(gè)不同空間，控制信號(hào)不同，故不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖

54、突。故不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。579.3.1 常用的靜態(tài)常用的靜態(tài)RAM（SRAM）芯片）芯片單片機(jī)系統(tǒng)中常用單片機(jī)系統(tǒng)中常用RAM典型芯片有典型芯片有6116（2KB）、）、6264（8KB）、）、62128（16KB）、）、62256（32KB）。）。 都單一都單一+5V電源供電，雙列直插，電源供電，雙列直插，6116為為24引腳，引腳，6264、62128、62256為為28引腳。引腳。RAM芯片引腳見(jiàn)圖芯片引腳見(jiàn)圖9-17。各引腳功能如下。各引腳功能如下。A0A14地址輸入線。地址輸入線。D0D7雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線。雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線。CE*片選信號(hào)輸入線，低電平有效。對(duì)于片選信號(hào)輸入線，低電平有效

55、。對(duì)于6264芯片，當(dāng)芯片，當(dāng)24腳（腳（CS）為高電平且為低電平時(shí)才選中該片。）為高電平且為低電平時(shí)才選中該片。 OE*讀選通信號(hào)輸入線，低電平有效。讀選通信號(hào)輸入線，低電平有效。 WE*寫允許信號(hào)輸入線，低電平有效。寫允許信號(hào)輸入線，低電平有效。 VCC工作電源工作電源+5V。 GND地地5960圖圖9-17 常用常用RAM引腳引腳9.3.2 并行擴(kuò)展并行擴(kuò)展RAM的擴(kuò)展接口的擴(kuò)展接口訪問(wèn)外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，要由訪問(wèn)外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，要由P2口提供高口提供高8位地址，位地址，P0口提口提供低供低8位地址和位地址和8位雙向數(shù)據(jù)總線。位雙向數(shù)據(jù)總線。AT89S51對(duì)片外對(duì)片外RAM的讀的讀和寫由和寫

56、由AT89S51的的RD* 和和WR*信號(hào)控制，片選端信號(hào)控制，片選端CE*由地由地址譯碼器譯碼輸出控制。因此，接口設(shè)計(jì)主要解決地址址譯碼器譯碼輸出控制。因此，接口設(shè)計(jì)主要解決地址RAM存儲(chǔ)器有讀出、寫入、維持存儲(chǔ)器有讀出、寫入、維持3種工作方式，見(jiàn)表種工作方式，見(jiàn)表9-5。61分配、數(shù)據(jù)線和控制信號(hào)線的連接。如讀分配、數(shù)據(jù)線和控制信號(hào)線的連接。如讀/寫速度要求較高，寫速度要求較高，還要考慮單片機(jī)與還要考慮單片機(jī)與RAM的讀的讀/寫速度匹配問(wèn)題。寫速度匹配問(wèn)題。 圖圖9-18為線選法擴(kuò)展外部為線選法擴(kuò)展外部RAM的電路。的電路。 RAM選用選用6264，地，地址線為址線為A0A12，故，故AT

57、89S51剩余地址線為剩余地址線為3條。用線選法可條。用線選法可擴(kuò)展擴(kuò)展3片片6264，3片片6264的存儲(chǔ)器空間如表的存儲(chǔ)器空間如表9-6所示。所示。62圖圖9-18 線選法擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器電路圖線選法擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器電路圖64用譯碼法擴(kuò)展外部用譯碼法擴(kuò)展外部RAMRAM接口電路見(jiàn)接口電路見(jiàn)圖圖9-19。圖中。圖中RAM選用選用62128，該芯片地址線為，該芯片地址線為A0 0A13，這樣，這樣，AT89S51剩余地址線剩余地址線為兩條，采用為兩條，采用2- -4譯碼器可擴(kuò)展譯碼器可擴(kuò)展4片片62128。各。各62128芯片地址范圍芯片地址范圍見(jiàn)表見(jiàn)表9-7。圖圖9-19 譯碼法擴(kuò)展外部

58、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器電路圖譯碼法擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器電路圖66表表9-7各各62128芯片的地址空間分配芯片的地址空間分配【例例9-1】編寫程序?qū)⑵鈹?shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的編寫程序?qū)⑵鈹?shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的0 x50000 x50000 x50FF0 x50FF的的256個(gè)單元全部清個(gè)單元全部清“0”。參考程序：。參考程序：xdata unsigned char databuf256 _at_0 x5000;void main(void) unsigned char i;for(i=0;i256;i+) databufi=0 9.4 AT89S51擴(kuò)展并行擴(kuò)展并行I/O芯片芯片82C55的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì) AT89S51本身

59、有本身有4個(gè)通用的并行個(gè)通用的并行I/O口口P0P3，但真正用作，但真正用作通用通用I/O口線的只有口線的只有P1口和口和P3口某些位線。當(dāng)口某些位線。當(dāng)AT89S51本身本身4個(gè)并行個(gè)并行I/O口不夠用時(shí)，需進(jìn)行外部口不夠用時(shí)，需進(jìn)行外部I/O接口擴(kuò)展。本節(jié)介紹接口擴(kuò)展。本節(jié)介紹AT89S51單片機(jī)擴(kuò)展可編程并行單片機(jī)擴(kuò)展可編程并行I/O接口芯片接口芯片82C55的設(shè)計(jì)。此的設(shè)計(jì)。此外還介紹使用廉價(jià)的外還介紹使用廉價(jià)的74LSTTL芯片擴(kuò)展并行芯片擴(kuò)展并行I/O接口以及使用接口以及使用AT89S51串行口來(lái)擴(kuò)展并行串行口來(lái)擴(kuò)展并行I/O口的設(shè)計(jì)?？诘脑O(shè)計(jì)。9.4.1 I/O接口擴(kuò)展概述接口擴(kuò)

60、展概述 由本章前面介紹可知，擴(kuò)展由本章前面介紹可知，擴(kuò)展I/O接口與擴(kuò)展存儲(chǔ)器一樣，都接口與擴(kuò)展存儲(chǔ)器一樣，都屬于系統(tǒng)擴(kuò)展屬于系統(tǒng)擴(kuò)展67的內(nèi)容。擴(kuò)展的的內(nèi)容。擴(kuò)展的I/O接口作為單片機(jī)與外設(shè)交換信息的橋梁，應(yīng)接口作為單片機(jī)與外設(shè)交換信息的橋梁，應(yīng)滿足以下功能要求。滿足以下功能要求。（1）實(shí)現(xiàn)和不同外設(shè)的速度匹配）實(shí)現(xiàn)和不同外設(shè)的速度匹配 多數(shù)外設(shè)速度慢，無(wú)法和多數(shù)外設(shè)速度慢，無(wú)法和s級(jí)單片機(jī)比。單片機(jī)只有在確認(rèn)級(jí)單片機(jī)比。單片機(jī)只有在確認(rèn)外設(shè)已為數(shù)據(jù)傳送做好準(zhǔn)備前提下才進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。要知道外外設(shè)已為數(shù)據(jù)傳送做好準(zhǔn)備前提下才進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。要知道外設(shè)是否準(zhǔn)備好，就需設(shè)是否準(zhǔn)備好，就需I/O接口電