第七章 单片机存储器的扩展

7.1 MCS-51单片机扩展及系统结构

三总线 数据总线 单片机和存储单元，以及单片机和I/O端口之间传输数据。 双向传输。 数据总线宽度为8位，由P0口提供。

地址总线 是单片机送出的地址信号，进行存储单元和I/O端口的选择。 地址总线是单向的，从单片机发出。 8051单片机16位地址总线，可寻址范围为216，即64K。高8位A15~A8由P2口提供，低8位A7~A0由P0口提供。 P0口是数据、地址分时复用，故P0口输出的低8位地址线必须用地址锁存器进行锁存。地址锁存器一般选用带三态缓冲输出的8D锁存器 74LS373。

控制总线 一组控制信号的总称。有单片机发出的，也有从其它部件发向单片机的。 对于某一特定的控制线，其传输方向是单向的。 控制总线包括： ALE—— 地址锁存允许信号（下降沿锁存地址）； RD、 WR —— 片外RAM读、写控制(低电平有效)； PSEN ——片外ROM选通控制(低电平有效)； EA——片内、片外ROM选择信号(低电平有效)。

锁存器 典型芯片 74LS273 带复位功能的8D触发器。 MR CLK DX QX X 1 ↑

锁存器 典型芯片 74LS373 带三态缓冲输出的8D触发器。 OE LE DX QX 1 X Q0 高阻

锁存器与单片机接口连接电路 单片机P0口与锁存器输入端D0~D7相连； 锁存器输出端Q0~Q7与外存储器的低8位地址线相连； 单片机ALE引脚与74LS373的LE引脚相连； 当ALE高电平时74LS373直通； 当ALE下降沿时，锁存低8位地址信息，P0口的数据变化不会影响Q端； 74LS373的OE端接地。

7.2 MCS-51单片机存储器扩展编址技术 7.2.1 MCS-51单片机存储器系统

程序存储器ROM的结构 数据存储器RAM的结构 0000H 0FFFH 1000H FFFFH EA=1 EA=0 0000H 007FH 内部 0000H 0FFFH 1000H FFFFH EA=1 外部ROM EA=0 内部ROM 0000H 007FH 0080H 00FFH 内部RAM 特殊功能寄存器 FFFFH 外部RAM (64k) 0100H

7.2.2 单片机存储器扩展编址及映像

3 1

7.3 MCS-51单片机程序存储器扩展 7.3.1 ROM的发展 ROM (Read Only Memory，只读存储器) PROM (Programmable ROM，可编程ROM) EPROM (Erasable Programmable ROM，可擦除可编程ROM) E2PROM (Electrically Erasable Programmable ROM，电可擦除可编程ROM) Flash ROM 闪存

存储器容量(Q)与地址线数目(N)满足关系式： 7.3.2 扩展ROM的芯片 2716、2732、2764、27128、27256、27512等； Intel 公司27系列产品； EPROM —— 加电编程，紫外线可擦除； 存储容量：2K、4K、8K、 16K、32K、64K； 分别需要11、12、13、14、15、16根地址线; 存储器容量(Q)与地址线数目(N)满足关系式： Q=2N

2716芯片引脚 D D

D

7.3.3 扩展ROM的接口电路 P0 D D

访问片外ROM的时序 ： CPU在访问片外ROM的一个机器周期内，信号ALE出现两次（正脉冲），ROM选通信号也两次有效，这说明在一个机器周期内，CPU两次访问片外ROM，也即在一个机器周期内可以处理两个字节的指令代码，所以在51系列单片机指令系统中有很多单周期双字节指令。

P0 D D

D D

ALE G D

…

7.4 MCS-51单片机数据存储器扩展 7.4.1 随机存储器概述 7.4.1 随机存储器概述 随机存储器（Random Access Memory），可以进行读写两种操作。 随机存储器(RAM)，分为静态(SRAM)和动态(DRAM)两种。 SRAM： 加电即可保存信息； DRAM：加电，不断进行周期性刷新，才可保存信息。

存储器容量(Q)与地址线数目(N)满足关系式： 7.4.2 扩展SRAM的芯片 6116、6264、62256等； Intel 公司61(62)系列产品； SRAM —— 加电保存，掉电后信息消失； 存储容量：2K、8K、32K； 分别需要11、13、15根地址线; 存储器容量(Q)与地址线数目(N)满足关系式： Q=2N

6116芯片引脚

6264芯片引脚 12 CE：片选信号

6264工作方式 状态 /CE CS /OE /WE D7~D0 未选中 1 × 高阻 读出 输出 写入 输入

7.4.3 扩展RAM的接口电路

6264寻址范围 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 × × × 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 × × × 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 其8个重叠的地址范围为如下： 0000000000000000~0001111111111111，即0000H~1FFFH； 0010000000000000~0011111111111111，即2000H~3FFFH； 0100000000000000~0101111111111111，即4000H~5FFFH； 0110000000000000~0111111111111111，即6000H~7FFFH； 1000000000000000~1001111111111111，即8000H~9FFFH； 1010000000000000~1011111111111111，即A000H~BFFFH； 1100000000000000~1101111111111111，即C000H~DFFFH； 1110000000000000~1111111111111111，即E000H~FFFFH。

外部RAM写时序图

外部RAM读时序图

线选法扩展两片6264 Q D LE

6264寻址范围 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 × × × 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1000H~17FFH P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 × × × 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0800H~0FFFH

6264寻址范围 0000H~1FFFH 地址唯一 2000H~3FFFH地址唯一 4000H~5FFFH地址唯一 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0000H~1FFFH 地址唯一 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2000H~3FFFH地址唯一 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4000H~5FFFH地址唯一

7.5 存储器综合扩展 7.5.1 同时扩展ROM和RAM D Q LE

线选法地址范围： 2764(ROM)片选接P2.6 地址为：0000H~1FFFH 6264(RAM)片选接P2.7 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 × 0 × 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 地址为：0000H~1FFFH 6264(RAM)片选接P2.7 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 × × 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 地址为：0000H~1FFFH

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