单片机原理及应用技术项目化项目6单片机存储器的扩展设计.ppt

　　【项目导入】　　虽然51系列单片机具有较强的功能，单片机的芯片内集成了计算机的功能部件，但片内ROM、RAM的容量有限，在大多数实际应用场合中，ROM和RAM需要扩展才能实现程序的执行。本项目通过扩展一片存储器来讲述单片机存储器的扩展技术。 　　【项目目标】　　1. 知识目标　　(1) 理解单片机的总线概念；　　(2) 掌握程序存储器的扩展方法；　　(3) 掌握数据存储器的扩展方法。　　2. 能力目标　　(1) 能根据功能要求，对程序存储器进行扩展； 　　(2) 能对单片机的存储器进行扩展。 　　　　　　6.1 项 目 描 述　　51单片机的片内程序存储器为4 KB，片内数据存储器仅为256 B，二者容量都较小，在稍微复杂的程序和大量的数据运算中就显得力不从心。本项目使用一片6264(8 KB)来扩展单片机的数据存储器，通过该项目的设计让大家学习并掌握单片机存储器的扩展技术。 　　　　6.2 项目目的与要求　　本项目使用一片6264来扩展8 KB的数据存储器，扩展时要注意6264与51单片机的地址线、数据线和控制线的连接。扩展完成后，会分析存储器芯片的地址范围。为了验证6264的地址范围，在本次设计中通过向6264写入整数1～200，然后将其逆向复制到0x0100处。为了表示复制完毕，本项目用一个LED灯点亮来作为数据复制结束的标志。 　　要完成本项目，必须掌握以下知识点：　　(1) 单片机的外部扩展总线；　　(2) 常用的程序存储器与数据存储器的芯片功能；　　(3) 程序存储器与单片机的接口电路；　　(4) 数据存储器与单片机的接口电路。 　　　6.3 项目支撑知识链接6.3.1 存储器扩展概述　　从实际的存储介质来看，89C51单片机有四个存储空间，它们是片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器(含特殊功能寄存器)、片外数据存储器。当内部数据存储器和程序存储器的容量不能满足要求时，就必须通过外接存储器芯片对单片机存储系统进行扩展。 　　1．扩展总线　　用单片机组成应用系统时，首先要考虑单片机所具有的各种功能是否能满足应用系统的需要。如果能满足需要，则称这样的系统为最小系统；若不满足就必须进行扩展。在对系统进行扩展时，首先面对的是单片机如何与外围芯片的连接。由于51系列单片机受引脚条数的限制，没有独立的外部三总线，因此要想进行扩展，就必须利用地址锁存器将单片机形成三总线结构。扩展的总线分别是：地址总线(Address Bus，AB)、数据总线(Data Bus，DB)和控制总线(Control Bus，CB)。 　　1) 三总线构成　　51系列单片机利用P0口、P2口和P3口的部分口线的第二功能形成三总线结构。数据传输由数据总线DB(D0～D7)实现。单元寻址由地址总线AB(A0～A15)、控制总线CB　(　　　、　　、　　、　　、ALE)实现，如图6-1所示。 图6-1 三总线片外扩展示意图 　　(1) 地址总线(AB)。地址总线用于传输单片机发出的地址信号，以便进行存储单元和I/O接口芯片中的寄存器选择。地址总线是单向传输的。地址总线由P0口提供的低8位地址线A0～A7和P2口提供的高8位地址线A8～A15组成。其中，低8位地址线通过地址锁存器锁存后输出，因为P0口还要分时传送数据信号，所以无法形成稳定的低8位地址。ALE信号(下降沿)用于控制锁存器锁存低8位地址，经锁存器锁存后从Q0～Q7输出，与P2口输出的高8位地址组成16位地址总线A0～A15。16位地址线的寻址范围为216=65536 = 64 KB。 　　(2) 数据总线(DB)。数据总线用于单片机与存储器之间或与I/O端口之间的数据传输。数据总线是双向的，可以进行两个方向的传输。数据总线由P0口提供，其宽度为8位。P0口为三态双向I/O口，是89C51单片机中使用最频繁的总线通道，所有并行扩展外围器件与89C51之间传送的信息均要通过P0口，因此所有并行扩展外围器件均挂在P0口上，但是在某一瞬时只能有一个器件一种信息在P0口传送，否则就要“撞车”。P0口是利用分时传送并通过控制线交互握手的方法来解决这一问题的。 　　这就要求所有挂接在P0口总线上的并行扩展器件其数据总线具有三态结构，在与89C51传送信息时，开启其数据I/O口，其他时间则呈“高阻”态。　　(3) 控制总线(CB)。控制总线主要负责对芯片的选通以及读/写等控制。　　ALE：锁存信号，用于进行P0口地址线和数据线的隔离。 　　　　：程序存储器读选通控制信号。　　　　：程序存储器的访问控制信号，当它为低电平时，对程序存储器的访问仅限于外部存储器；当它为高电平时，对程序存储器的访问从单片机的内部存储器开始延至外部存储器。