第8讲 89C51单片机扩展存储器的设计知识讲稿.ppt

1 单片机原理与应用 大连理工大学软件学院 嵌入式系统教研室 侯刚 hg.dut@163.com 综合楼413，04112 第8章 89C51单片机扩展存储器的设计 8.1 系统扩展结构 AT89C51系统并行扩展结构如图8-1所示。 图8-1 3 由图8-1可以看出，系统扩展主要包括存储器扩展和I/O接 口部件扩展。 外部存储器扩展又包括程序存储器扩展和数据存储器扩展。 AT89C51采用的是哈佛结构。扩展后，系统形成了两个并行 的外部存储器空间。 89C51单片机采用并行总线结构，大大增加了系统的灵活 性，使扩展易于实现，各扩展部件只要符合总线规范，就 能很方便地接入系统。 由于系统扩展是通过总线把AT89C51与各扩展部件连接起 来。因此，要进行系统扩展首先要构造系统总线。 4 系统总线按功能分为三组，如图8-1所示。 （1）地址总线（Adress Bus，AB） 地址总线用于传送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。 （2）数据总线(Data Bus，DB) 数据总线用于在单片机与存储器之间或与I/O端口之间传送数 据。数据总线是双向的，可以进行两个方向的传送。 （3）控制总线（Control Bus，CB） 控制总线实际上就是单片机发出的各种控制信号线。 下面讨论如何构造系统三总线 5 1．以P0口作为低8位地址/数据总线 AT89C51由于受引脚数目的限制，数据线和低8位地址线复用。 为了将它们分离出来，需要外加地址锁存器，从而构成与一般 CPU相类似的片外三总线，见图8-2。 图8-2 8 8.2 地址空间分配和外部地址锁存器 8.2.1 存储器地址空间分配 在外扩的多片存储器芯片中，AT89C51必须进行两种选择： 一是必须选中该存储器芯片（或I/O接口芯片），这称为“片 选”，只有被“选中”的存储器芯片才能被AT89C51读出或写 入数据。为了片选的需要，每个存储器芯片都有片选信号引脚; 二是在“片选”的基础上再选择该芯片的某一单元，称为“单 元选择”。 9 常用的存储器地址空间分配方法有两种：线选法和地址译 码法。 1．线选法 直接利用系统的高位地址线作为存储器芯片（或I/O接口芯 片）的“片选”控制信号。为此，只需要把用到的高位地 址线与存储器芯片的“片选”端直接连接即可。 优点是电路简单，不需要另外增加地址译码器硬件电路， 体积小，成本低。 缺点是可寻址的芯片数目受到限制，只适用于外扩芯片数 目不多的单片机系统的存储器扩展。 10 2．译码法 使用译码器对89C51的高位地址进行译码，将译码器的译码输 出作为存储器芯片的片选信号。是最常用的地址空间分配的 方法，它能有效地利用存储器空间，适用于多芯片的存储器 扩展。 常用的译码器芯片有74LS138（3-8译码器）74LS139（双2-4 译码器）74LS154（4-16译码器）。若全部高位地址线都参加 译码，称为全译码；若仅部分高位地址线参加译码，称为部 分译码。 11 （1）74LS138 74LS138是3-8译码器，有3个数据输入端,经译码产生8种状 态。其引脚如图8-3所示，真值表如表8-1所示。由表8-1可 见，当译码器的输入为某一固定编码时，其输出仅有一个固 定的引脚输出为低电平，其余的为高电平。而输出为低电平 的引脚就作为某一存储器芯片的片选端的控制信号。 图8-3 12 表8-1 74LS138译码器真值表 输 入 输 出 G1 G2A* G2B* C B A Y7* Y6* Y5* Y4* Y3* Y2* Y1* Y0* 13 （2）74LS139 74LS139是双2-4译码器。两个译码器完全独立，分别有各自的 数据输入端、译码状态输出端以及数据输入允许端。其引脚如 图8-4所示，真值表如表8-2所示（见P138）。 图8-4 表8-2 14 下面以74LS138为例，介绍如何进行地址分配。 例 要扩8片8KB的RAM 6264，如何通过74LS138把64KB空间分配给各个芯片？ 64KB地址空间的分配如图8-5所示。 图8-5 15 8.2.2 外部地址锁存器 地址锁存器芯片: 74LS373、74LS573等。 1. 锁存器74LS373 带有三态门的8D锁存器,其引脚及内部结构如图8-7和图 8-8。 89C51与74LS373的连接如图8-9所示。 图8-7 图8-8 引脚说明如下: D7～D0:8位数据输 入线。 Q7～Q0:8位数据输