微控制器系统设计第2讲(存储器扩展).

第7章扩展技术单片机最小应用系统单片机扩展系统单片机最小应用系统MCS–51的系统扩展结构注意：每个芯片均有芯片选择信号，当CPU与某个芯片通信时，必须先选中芯片，即片选信号先有效，再通信。7.2系统总线扩展7.2.1系统总线扩展简介一、什么是总线二、总线扩展方法1、并行总线扩展（三总线结构：AB、DB、CB）2、串行总线扩展（3根或2根线）51系列单片机三总线扩展结构图74LS373是一种带三态门的8D锁存器7.2.2常用扩展器件介绍1.三态数据锁存器锁存器74LS3732.三态数据缓冲器总线驱动器74LS244（单向三态数据缓冲器）总线驱动器74LS245（双向三态数据缓冲器）3.译码器3-8译码器74LS138、74LS139(双2-4译码器)7.3存储器的扩展7.3.1存储器扩展概述在系统程序存储器扩展中，用EPROM作为单片机片外ROM是目前最常用的ROM扩展方法。扩展常用的EPROM芯片有：2716（2KB×8）、2732（4KB×8）、2764（8KB×8）、27128（16KB×8）、27256（32KB×8）、27512（64KB×8）等。例题1给8051单片机的外围扩展一片16K×8位片外程序存储器，画出与单片机相连地址线、数据线和控制线，并注明信号名称。P2.5~P2.0P0ALE74LS373D7~D0A7~A0A13~A8PSENEA8051OEC27C128（16K×8）OCCEGNDVccVppPGM+5V例题2：外扩2KBEPROM选用一片2716的EPROM,电路中选用了一片带三态缓冲输出的8D锁存器，8282作为地址锁存器，它的输入端与P0口连接，输出端与2716的地址线（A0~A7）连接。电路设计如下图：XTAL1XTAL28282或373VccVssSTBOEVccVss+5VP2口P0口ALE/PROGRESET/VPDEA/VppPSEN80512716A7A0D0～D7A8A9A10VppVccCEOE/VppGND+5V12345678P2.0～P2.234扩展多片片外程序存储器方法例题3用2764（8K×8位）给8051单片机的外围扩展16K的片外程序存储器，画出与单片机相连地址线、数据线和控制线，并注明信号名称。方法一：采用空余的高位地址线作为片选线（线选法）方法二：采用译码器输出信号作为片选线（译码法）片外ROM的操作时序数据存储器的扩展数据存储器管脚分析：例题用6264（8K×8位）给8051单片机的外围扩展8K的片外数据存储器，画出与单片机相连地址线、数据线和控制线，并注明信号名称。6264的扩展电路片外RAM读时序片外RAM写时序综合设计举例例题用6264（8K×8位）和2764（8K×8位）给8051单片机的外围扩展24K的片外程序存储器和24K的片外数据存储器，画出与单片机相连地址线、数据线和控制线，并注明信号名称。OECEGA0～A7A8～A12D0～D72764A0～A7D0～D7A0～A7D0～D7A0～A7A0～A7A0～A7D0～D7D0～D7D0～D7A8～A12A8～A12A8～A12A8～A12A8～A12OECEOECECERDWRRDWRRDWRCECE74LS138WRRD～～P2.0P2.4～P0.0P0.7P2.5P2.7ALEPSENEA803188385888588585858585Y0Y1Y76264276462642764626474LS373存储器扩展应考虑的问题1.地址锁存器的选用由访问外存储器的时序可见，ALE信号在下降沿时P0口输出的地址有效。因此，在选择地址锁存器时，还应注意ALE信号与锁存器选通信号的配合，即应选用高电平触发或下降沿触发的锁存器，如74LS373。ALE信号直接加到其使能端G。74LS273或74LS377为上升沿触发，因此ALE信号要经过一个反相器才能加到其时钟端CLK。2．MCS-51对存储容量的要求MCS-51所需要的存储容量由实际单片机应用系统的实时数据和应用程序的数量来决定，且受所选单片机寻址能力的限制。存储器芯片型号决定芯片本身的存储容量，且每个芯片单元的二进制位数不一定是8位。因此，设计系统所需要的存储器芯片数量必须从存储单元数量和位数两方面同时满足系统的要求。例如，某一单片机应用系统需要32KBRAM存器，若采用6264需4块，若采用2116就需要16块。存储器扩展应考虑的问题3．地址线的连接及地址译码方式根据需要选择存储器芯片的型号及数量。用低位地址线连接存储器的片内地址输入端，用其余地址线作为存储器的片选信号。在MCS-51的外部存储器设计中，片内地址线通常直接或经过外部地址锁存器与对应存储器地址线相连的；片选地址线通常和存储器芯片的片选端直接相连或经过地址译码器输出后和它相连，也可以悬空不用。4．工作速度匹配为了使MCS-51和外部存储器同步而可靠地工作，MCS-51的访问时间必须大于所用外部储器的最大存取时间。例如，若8031的主脉沖为6MHz，则它的访存时间至少大于400ns，故所选存储器芯片的最大存取时间必须小于这个数。习题1.填空题(1)MCS-51可以扩展的程序存储器和数据存储器最多可为_______KB。(2)在MCS-51进行程序存储器和数据存储器的扩展后，单片机本能用的输入/输出口线最多只有_________条线。(3)在MCS-51进行扩展应用时，作为扩展总线使用的是_______。(4)ALE信号主要是提供给_______使用的。(5)采用线选法时如果某芯片的地址范围是D000H～DFFFH，说明是_______连到了该芯片的片选端。2.简答题(1)MCS-51扩展存储器系统中，为什么P0口要接一个8位锁存器，而P2口不用？(2)在MCS-51扩展系统中，外部程序存储器和数据存储器共用地址总线和数据总线,为什么两个存储空间不会发生冲突？(3)MCS-51单片机扩展存储器后，请解释P2是否可以作为I/O接口使用。3.设计题(1)用片选法试将MCS-51单片机外接一片EPROM2732和一片RAM6116，画出硬件连接图并指出各存储器的地址范围。(2)用译码法扩展4片2K8位存储器芯片。(3)用74LS138译码器和逻辑门电路设计连接存储器：3组2K8位芯片，4组1K8位芯片。(4)画出MCS-51外接64KB程序存储器的原理图，并说明各连接信号的作用。(5)画出MCS-51外接32KB数据存储器的原理图和写操作各信号的时序图。