89C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)

第8講89C51單片機(jī)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)4系統(tǒng)總線按功能分為三組，如圖8-1所示?！?〕地址總線〔AdressBus，AB〕地址總線用于傳送單片機(jī)發(fā)出的地址信號(hào)，以便進(jìn)行存儲(chǔ)單元和I/O接口芯片中的存放器選擇。地址總線是單向傳輸?shù)?。?〕數(shù)據(jù)總線(DataBus，DB)數(shù)據(jù)總線用于在單片機(jī)與存儲(chǔ)器之間或與I/O端口之間傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線是雙向的，可以進(jìn)行兩個(gè)方向的傳送?！?〕控制總線〔ControlBus，CB〕控制總線實(shí)際上就是單片機(jī)發(fā)出的各種控制信號(hào)線。下面討論如何構(gòu)造系統(tǒng)三總線51．以P0口作為低8位地址/數(shù)據(jù)總線AT89C51由于受引腳數(shù)目的限制，數(shù)據(jù)線和低8位地址線復(fù)用。為了將它們別離出來(lái)，需要外加地址鎖存器，從而構(gòu)成與一般CPU相類似的片外三總線，見圖8-2。

圖8-262.以P2口的口線作為高位地址線P2口的全部8位口線用作高位地址線，再加上P0口經(jīng)地址鎖存器提供的低8位地址，便形成了完整的16位地址總線〔見圖8-2〕，使尋址范圍到達(dá)64KB。3．控制信號(hào)線除了地址線和數(shù)據(jù)線之外，還要有系統(tǒng)的控制總線。這些信號(hào)有的就是單片機(jī)引腳的第一功能信號(hào)，有的那么是P3口第二功能信號(hào)。其中包括：〔1〕PSEN*信號(hào)作為外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器的讀選通控制信號(hào)。7〔2〕RD*和WR*信號(hào)作為外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/O接口的讀、寫選通控制信號(hào)。〔3〕ALE信號(hào)作為低8位地址的鎖存控制信號(hào)?！?〕EA*信號(hào)作為內(nèi)、外程序存儲(chǔ)器的選擇控制信號(hào)?？煽闯觯M管89C51單片機(jī)有4個(gè)并行的I/O口，共32條口線，但由于系統(tǒng)擴(kuò)展的需要，真正作為數(shù)字I/O使用的，就剩下P1口和P3口的局部口線了。

88.2地址空間分配和外部地址鎖存器8.2.1存儲(chǔ)器地址空間分配在外擴(kuò)的多片存儲(chǔ)器芯片中，AT89C51必須進(jìn)行兩種選擇：一是必須選中該存儲(chǔ)器芯片〔或I/O接口芯片〕，這稱為“片選〞，只有被“選中〞的存儲(chǔ)器芯片才能被AT89C51讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。為了片選的需要，每個(gè)存儲(chǔ)器芯片都有片選信號(hào)引腳;二是在“片選〞的根底上再選擇該芯片的某一單元，稱為“單元選擇〞。9常用的存儲(chǔ)器地址空間分配方法有兩種：線選法和地址譯碼法。1．線選法直接利用系統(tǒng)的高位地址線作為存儲(chǔ)器芯片〔或I/O接口芯片〕的“片選〞控制信號(hào)。為此，只需要把用到的高位地址線與存儲(chǔ)器芯片的“片選〞端直接連接即可。優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，不需要另外增加地址譯碼器硬件電路，體積小，本錢低。缺點(diǎn)是可尋址的芯片數(shù)目受到限制，只適用于外擴(kuò)芯片數(shù)目不多的單片機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器擴(kuò)展。102．譯碼法使用譯碼器對(duì)89C51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)。是最常用的地址空間分配的方法，它能有效地利用存儲(chǔ)器空間，適用于多芯片的存儲(chǔ)器擴(kuò)展。常用的譯碼器芯片有74LS138〔3-8譯碼器〕74LS139〔雙2-4譯碼器〕74LS154〔4-16譯碼器〕。假設(shè)全部高位地址線都參加譯碼，稱為全譯碼；假設(shè)僅局部高位地址線參加譯碼，稱為部分譯碼。11〔1〕74LS13874LS138是3-8譯碼器，有3個(gè)數(shù)據(jù)輸入端,經(jīng)譯碼產(chǎn)生8種狀態(tài)。其引腳如圖8-3所示，真值表如表8-1所示。由表8-1可見，當(dāng)譯碼器的輸入為某一固定編碼時(shí)，其輸出僅有一個(gè)固定的引腳輸出為低電平，其余的為高電平。而輸出為低電平的引腳就作為某一存儲(chǔ)器芯片的片選端的控制信號(hào)。圖8-312

表8-174LS138譯碼器真值表

輸入輸出

G1G2A*G2B*CBAY7*Y6*Y5*Y4*Y3*Y2*Y1*Y0*13〔2〕74LS13974LS139是雙2-4譯碼器。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)輸入允許端。其引腳如圖8-4所示，真值表如表8-2所示〔見P138〕。圖8-4表8-214下面以74LS138為例，介紹如何進(jìn)行地址分配。例要擴(kuò)8片8KB的RAM6264，如何通過(guò)74LS138把64KB空間分配給各個(gè)芯片？64KB地址空間的分配如圖8-5所示。圖8-5158.2.2外部地址鎖存器地址鎖存器芯片:74LS373、74LS573等。1.鎖存器74LS373帶有三態(tài)門的8D鎖存器,其引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-7和圖8-8。89C51與74LS373的連接如圖8-9所示。圖8-7圖8-8引腳說(shuō)明如下:D7～D0:8位數(shù)據(jù)輸入線。Q7～Q0:8位數(shù)據(jù)輸出線。G:數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號(hào)。OE*:數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)

16圖8-974LS373功能如表8-3所示。表8-374LS373功能表OE*

G D Q

0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 ×不變 1 × ×高阻態(tài) 178.3程序存儲(chǔ)器EPROM的擴(kuò)展8.3.1常用EPROM芯片典型芯片是27系列產(chǎn)品，例如，2764〔8KB×8〕、27128〔16KB×8〕、27256〔32KB×8〕、27512〔64KB×8〕。“27〞后面的數(shù)字表示其位存儲(chǔ)容量。181.常用的EPROM芯片27系列EPROM芯片的引腳如圖8-11所示，參數(shù)見表8-4〔P143，略〕。圖8-11中的引腳功能如下：A0～A15：地址線引腳，數(shù)目決定存儲(chǔ)容量來(lái)定，用來(lái)進(jìn)行單元選擇。D7～D0：數(shù)據(jù)線引腳；CE*：片選輸入端；OE*：輸出允許控制端；PGM*：編程時(shí)，加編程脈沖的輸入端；Vpp：編程時(shí)，編程電壓〔+12V或+25V〕輸入端；Vcc：+5V，芯片的工作電壓；GND：數(shù)字地；NC：無(wú)用端；198-4所示為27系列EPROM芯片的技術(shù)參數(shù)，其中VCC是芯片供電電壓，Vpp是編程電壓，Im為最大靜態(tài)電流，Is為維持電流，TRM為最大讀出時(shí)間。203.使用多片EPROM的擴(kuò)展電路AT89C51擴(kuò)展4片27128。圖8-14218.4.1常用的靜態(tài)RAM〔SRAM〕芯片典型型號(hào)有:6116、6264、62128、62256。+5V電源供電，雙列直插封裝，6116為24引腳封裝，6264、62128、62256為28引腳封裝。(P148)各引腳功能:A0～A14：地址輸入線。D0～D7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線。CE*：片選信號(hào)輸入。對(duì)于6264芯片，當(dāng)26腳(CS)為高電平時(shí),且CE*為低電平時(shí)才選中該片。OE*：讀選通信號(hào)輸入線。WE*：寫允許信號(hào)輸入線，低電平有效。228.4.3AT89C51與RAM的接口電路設(shè)計(jì)

圖8-18為線選法擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的電路。(對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)空間表8-7，P150)

圖8-1823譯碼選通法擴(kuò)展,如圖8-19所示。圖8-1924各62128芯片的地址分配見表8-8。

258.5EPROM和RAM的綜合擴(kuò)展8.5.1綜合擴(kuò)展的硬件接口電路例8-2采用線選法擴(kuò)展2片8KB的RAM和2片8KB的EPROM。RAM選6264，EPROM選2764。擴(kuò)展接口電路見圖8-20?！睵152〕圖8-2026〔1〕控制信號(hào)及片選信號(hào)地址線P2.5直接接到IC1和IC3的片選CE*端，P2.6直接接到IC2和IC4的片選CE*端。當(dāng)P2.6=0，P2.5=1時(shí)，IC2和IC4的片選端CE*為低電平；當(dāng)P2.6=1，P2.5=0時(shí)，I