單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)[張毅剛等編著][電子教案]第8章

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1、張 毅 剛 等 編 著 電 子 教 案 第 8章 89C51單 片 機(jī) 擴(kuò) 展 存 儲(chǔ) 器 的 設(shè) 計(jì)8.1 系 統(tǒng) 擴(kuò) 展 結(jié) 構(gòu) 89C51系 統(tǒng) 擴(kuò) 展 結(jié) 構(gòu) 如 圖 8-1所 示 。 圖 8-1 由 圖 8-1可 以 看 出 ， 系 統(tǒng) 擴(kuò) 展 主 要 包 括 存 儲(chǔ) 器 擴(kuò) 展 和 I/O接口 部 件 擴(kuò) 展 。外 部 存 儲(chǔ) 器 擴(kuò) 展 又 包 括 程 序 存 儲(chǔ) 器 擴(kuò) 展 和 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 擴(kuò) 展 。89C51采 用 的 是 哈 佛 結(jié) 構(gòu) 。 擴(kuò) 展 后 ， 系 統(tǒng) 形 成 了 兩 個(gè) 并 行的 外 部 存 儲(chǔ) 器 空 間 。89C51單 片 機(jī) 采 用 并 行 總

2、線(xiàn) 結(jié) 構(gòu) ， 大 大 增 加 了 系 統(tǒng) 的 靈 活 性 ，使 擴(kuò) 展 易 于 實(shí) 現(xiàn) ， 各 擴(kuò) 展 部 件 只 要 符 合 總 線(xiàn) 規(guī) 范 ， 就 能很 方 便 地 接 入 系 統(tǒng) 。由 于 系 統(tǒng) 擴(kuò) 展 是 以 89C51單 片 機(jī) 為 核 心 ， 通 過(guò) 總 線(xiàn) 把 89C51與 各 擴(kuò) 展 部 件 連 接 起 來(lái) 。 因 此 ， 要 進(jìn) 行 系 統(tǒng) 擴(kuò) 展 首 先 要構(gòu) 造 系 統(tǒng) 總 線(xiàn) 。 8.2 系 統(tǒng) 總 線(xiàn) 及 總 線(xiàn) 構(gòu) 造按 功 能 通 常 把 系 統(tǒng) 總 線(xiàn) 分 為 三 組 ， 如 圖 8-1所 示 。 1 地 址 總 線(xiàn) （ Adress Bus， AB）地 址

3、 總 線(xiàn) 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 寄 存 器 選 擇 。 地 址 總 線(xiàn) 是 單 向 傳 輸 的 。2 數(shù) 據(jù) 總 線(xiàn) (Data Bus， DB)數(shù) 據(jù) 總 線(xiàn) 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(xiàn) 是 雙 向 的 ， 可 以 進(jìn) 行 兩 個(gè) 方 向 的 傳 送 。3 控 制 總 線(xiàn) （ Control Bus， CB）控 制 總 線(xiàn) 實(shí) 際 上 就 是 單 片 機(jī) 發(fā) 出 的 各 種 控 制 信 號(hào) 線(xiàn) 。 8.2.1

4、 構(gòu) 造 系 統(tǒng) 總 線(xiàn) 系 統(tǒng) 擴(kuò) 展 的 首 要 問(wèn) 題 : 構(gòu) 造 系 統(tǒng) 總 線(xiàn) 。系 統(tǒng) 總 線(xiàn) 上 “ 掛 ” 存 儲(chǔ) 器 芯 片 或 I/O接 口 芯 片 ， “ 掛 ” 存 儲(chǔ) 器 芯片 就 是 存 儲(chǔ) 器 擴(kuò) 展 ， “ 掛 ” I/O接 口 芯 片 就 是 I/O擴(kuò) 展 。1 以 P0口 作 為 低 8位 地 址 /數(shù) 據(jù) 總 線(xiàn)89C51由 于 受 引 腳 數(shù) 目 的 限 制 ， 數(shù) 據(jù) 線(xiàn) 和 低 8位 地 址 線(xiàn) 復(fù) 用 。為 了 將 它 們 分 離 出 來(lái) ， 需 要 外 加 地 址 鎖 存 器 ， 從 而 構(gòu) 成 與 一 般CPU相 類(lèi) 似 的 片 外 三 總 線(xiàn)

5、 ， 見(jiàn) 圖 8-2。 圖 8-2 2. 以 P2口 的 口 線(xiàn) 作 為 高 位 地 址 線(xiàn)P2口 的 全 部 8位 口 線(xiàn) 用 作 高 位 地 址 線(xiàn) ， 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(xiàn) （ 見(jiàn) 圖8-2） ， 使 尋 址 范 圍 達(dá) 到 64KB。3 控 制 信 號(hào) 線(xiàn)除 了 地 址 線(xiàn) 和 數(shù) 據(jù) 線(xiàn) 之 外 ， 還 要 有 系 統(tǒng) 的 控 制 總 線(xiàn) 。 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 則 是 P3口 第 二 功能 信 號(hào) 。 其 中

6、 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) 。 （ 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(xiě) 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) 。（ 4） EA*信 號(hào) 作 為 內(nèi) 、 外 程 序 存 儲(chǔ) 器 的 選 擇 控 制 信 號(hào) 。可 看 出 ， 盡 管 89C51單 片 機(jī) 有 4個(gè) 并 行 的 I/O口 ， 共 32條 口 線(xiàn) ，但 由 于 系 統(tǒng) 擴(kuò) 展 的 需 要 ， 真 正 作 為 數(shù) 字 I/O使 用

7、的 ， 就 剩下 P1口 和 P3口 的 部 分 口 線(xiàn) 了 。8.2 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 如 何 把 外 部 各 自 的 64KB空 間 分 配 給 各 個(gè) 程 序 存 儲(chǔ) 器 、 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ)器 芯 片 ， 并 且 使 程 序 存 儲(chǔ) 器 的 各 個(gè) 芯 片 之 間 ， 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 各芯 片 之 間 ， 為 避 免 發(fā) 生 數(shù) 據(jù) 沖 突 ， 一 個(gè) 存 儲(chǔ) 器 單 元 對(duì) 應(yīng) 一 個(gè)地 址 ， 這 就 是 存 儲(chǔ) 器 的 地 址 空 間 的 分 配 問(wèn) 題 。在 外 擴(kuò) 的 多 片 存 儲(chǔ) 器 芯

8、 片 中 ， 89C51要 完 成 這 種 功 能 ， 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(chēng) 為 “ 片選 ” ， 只 有 被 “ 選 中 ” 的 存 儲(chǔ) 器 芯 片 才 能 被 89C51讀 出 或 寫(xiě)入 數(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 基 礎(chǔ) 上 再 選 擇 該 芯 片 的 某 一 單 元 ， 稱(chēng) 為 “ 單元 選 擇 ” 。 常 用 的 存 儲(chǔ) 器 地 址 空 間 分 配 方 法 有 兩 種 ： 線(xiàn)

9、 性 選 擇 法 （ 簡(jiǎn)稱(chēng) 線(xiàn) 選 法 ） 和 地 址 譯 碼 法 （ 簡(jiǎn) 稱(chēng) 譯 碼 法 ） ， 下 面 分 別 介紹 。1 線(xiàn) 選 法直 接 利 用 系 統(tǒng) 的 高 位 地 址 線(xiàn) 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(xiàn) 與 存 儲(chǔ) 器 芯 片 的 “ 片 選 ” 端 直 接 連 接 即 可 。線(xiàn) 選 法 的 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 ， 成 本 低 。缺 點(diǎn) 是 可 尋 址 的 芯 片 數(shù)

10、 目 受 到 限 制 。另 外 ， 地 址 空 間 不 連 續(xù) ， 每 個(gè) 存 儲(chǔ) 單 元 的 地 址 不 唯 一 ， 不 能 充 分 有 效 地 利 用 存 儲(chǔ) 空 間 ， 這 會(huì) 給 程 序 設(shè) 計(jì) 帶 來(lái) 一 些 不 便 ，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 。2 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

11、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 ） 。 若 全 部 高 位 地 址 線(xiàn) 都 參加 譯 碼 ， 稱(chēng) 為 全 譯 碼 ； 若 僅 部 分 高 位 地 址 線(xiàn) 參 加 譯 碼 ， 稱(chēng) 為 部 分 譯 碼 。 部 分 譯 碼 存 在 著 部 分 存 儲(chǔ) 器 地 址 空 間 相 重 疊 的情 況 。兩 種 常 用 的 譯 碼 器 芯 片 。（ 1） 74LS13874LS138是 3-8譯 碼 器 ， 有 3個(gè) 數(shù) 據(jù)

12、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(jiàn) ， 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 8-3 表 8-1 74LS138譯 碼 器 真 值 表 輸 入 輸 出 G1 G2A* G2B* C B A Y7* Y6* Y5* Y4* Y3* Y2*

13、Y1* Y0* （ 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(jiàn) P138） 。 圖 8-4 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 RAM 6264， 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-

14、5所 示 。 圖 8-5 采 用 全 地 址 譯 碼 方 式 ， 單 片 機(jī) 發(fā) 地 址 碼 時(shí) ， 每 次 只 能 選 中 一 個(gè)存 儲(chǔ) 單 元 。 同 類(lèi) 存 儲(chǔ) 器 間 不 會(huì) 產(chǎn) 生 地 址 重 疊 的 問(wèn) 題 。如 果 用 74LS138把 64K空 間 全 部 劃 分 為 每 塊 4KB， 如 何 劃 分 呢 ？由 于 4KB空 間 需 要 12條 地 址 線(xiàn) 進(jìn) 行 “ 單 元 選 擇 ” ， 而 譯 碼 器的 輸 入 有 3條 地 址 線(xiàn) （ P2.6 P2.4） ， P2.7沒(méi) 有 參 加 譯 碼 ，P2.7發(fā) 出 的 0或 1決 定 了 選 擇 64KB存 儲(chǔ) 器 空 間

15、的 前 32KB還 是 后32KB， 由 于 P2.7沒(méi) 有 參 加 譯 碼 ， 就 不 是 全 譯 碼 方 式 ， 這 樣 前后 兩 個(gè) 32KB空 間 就 重 疊 了 。那 么 ， 這 32KB空 間 利 用 74LS138譯 碼 器 可 劃 分 為 8個(gè) 4KB空 間 。如 果 把 P2.7通 過(guò) 一 個(gè) 非 門(mén) 與 74LS138譯 碼 器 的 G1端 連 接 起 來(lái) ，如 圖 8-6所 示 ， 就 不 會(huì) 發(fā) 生 兩 個(gè) 32KB空 間 重 疊 的 問(wèn) 題 了 。 8.2.2 外 部 地 址 鎖 存 器地 址 鎖 存 器 芯 片 : 74LS373、 8282、 74LS573等 。

16、1. 鎖 存 器 74LS373帶 有 三 態(tài) 門(mén) 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 8-6 引 腳 說(shuō) 明 如 下 :D7 D0: 8位 數(shù) 據(jù) 輸 入 線(xiàn) 。Q7 Q0: 8位 數(shù) 據(jù) 輸 出 線(xiàn) 。G: 數(shù) 據(jù) 輸 入 鎖 存 選 通 信 號(hào) , 圖 8-7 圖 8-8 OE*: 數(shù) 據(jù) 輸 出 允 許 信 號(hào) 圖 8-9 74LS373功 能 如 表 8-3所 示 。表 8-3 74LS373功 能 表OE* G D Q0 1 1 10 1 0 00 0 不 變1

17、高 阻 態(tài) 2 鎖 存 器 74LS573 輸 入 的 D端 和 輸 出 的 Q端 依 次 排 在 芯 片 的 兩 側(cè) ， 為 繪 制 印 刷 電路 板 時(shí) 的 布 線(xiàn) 提 供 了 方 便 。 圖 8-10 74LS573的 各 引 腳 說(shuō) 明 如 下 :D7 D0： 8位 數(shù) 據(jù) 輸 入 線(xiàn) 。Q7 Q0： 8位 數(shù) 據(jù) 輸 出 線(xiàn) 。G ： 數(shù) 據(jù) 輸 入 鎖 存 選 通 信 號(hào) ， 該 引 腳 與 74LS373的 G端 功 能 相同 。OE*： 數(shù) 據(jù) 輸 出 允 許 信 號(hào) ， 低 電 平 有 效 。 當(dāng) 該 信 號(hào) 為 低 電 平 時(shí) ，三 態(tài) 門(mén) 打 開(kāi) ， 鎖 存 器 中 數(shù)

18、據(jù) 輸 出 到 數(shù) 據(jù) 輸 出 線(xiàn) 。 當(dāng) 該 信 號(hào)為 高 電 平 時(shí) ， 輸 出 線(xiàn) 為 高 阻 態(tài) 。 8.3 程 序 存 儲(chǔ) 器 EPROM的 擴(kuò) 展 采 用 只 讀 存 儲(chǔ) 器 ， 非 易 失 性 。（ 1） 掩 膜 ROM在 制 造 過(guò) 程 中 編 程 。 成 本 較 高 ， 因 此 只 適 合 于 大 批 量 生 產(chǎn) 。（ 2） 可 編 程 ROM（ PROM）用 獨(dú) 立 的 編 程 器 寫(xiě) 入 。 但 PROM只 能 寫(xiě) 入 一 次 ， 且 不 能 再 修 改 。（ 3） EPROM電 信 號(hào) 編 程 ， 紫 外 線(xiàn) 擦 除 的 只 讀 存 儲(chǔ) 器 芯 片 。（ 4） E2PR

19、OM（ EEPROM）電 信 號(hào) 編 程 ， 電 信 號(hào) 擦 除 的 ROM芯 片 。 讀 寫(xiě) 操 作 與 RAM幾 乎 沒(méi) 有什 么 差 別 ， 只 是 寫(xiě) 入 的 速 度 慢 一 些 。 但 斷 電 后 能 夠 保 存 信 息 。（ 5） Flash ROM又 稱(chēng) 閃 爍 存 儲(chǔ) 器 ， 簡(jiǎn) 稱(chēng) 閃 存 。 大 有 取 代 E 2PROM的 趨 勢(shì) 。 目 前 許 多 公 司 生 產(chǎn) 的 以 8051為 內(nèi) 核 的 單 片 機(jī) ， 在 芯 片 內(nèi) 部 大多 集 成 了 數(shù) 量 不 等 的 Flash ROM。例 如 ， 美 國(guó) ATMEL公 司 生 產(chǎn) 的 與 51系 列 單 片 機(jī) 兼

20、容 的 產(chǎn) 品89C2051/89C51/89C52/89C55， 片 內(nèi) 分 別 有2KB/4KB/8KB/20KB的 Flash ROM， 來(lái) 作 為 EPROM使 用 。對(duì) 于 這 類(lèi) 單 片 機(jī) ， 在 片 內(nèi) 的 Flash ROM滿(mǎn) 足 要 求 的 情 況 下 ， 擴(kuò)展 外 部 程 序 存 儲(chǔ) 器 的 工 作 就 可 省 去 。 8.3.1 常 用 EPROM芯 片 介 紹典 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

21、數(shù) 字 表 示 其 位 存 儲(chǔ) 容 量 。隨 著 大 規(guī) 模 集 成 電 路 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 大 容 量 存 儲(chǔ) 器 芯 片 的 產(chǎn) 量 劇增 ， 售 價(jià) 不 斷 下 降 ， 其 性 價(jià) 比 明 顯 增 高 ， 而 且 由 于 有 些 廠(chǎng) 家已 停 止 生 產(chǎn) 小 容 量 的 芯 片 ， 使 市 場(chǎng) 上 某 些 小 容 量 芯 片 的 價(jià) 格反 而 比 大 容 量 芯 片 還 貴 。所 以 ， 在 擴(kuò) 展 程 序 存 儲(chǔ) 器 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 應(yīng) 盡 量 采 用 大 容 量 芯 片 。 1.常 用 的 EPROM芯 片27系 列 EPROM芯 片 的 引 腳 如 圖 8-11所 示 ，

22、參 數(shù) 見(jiàn) 表 8-4（ P143，略 ） 。圖 8-11中 的 引 腳 功 能 如 下 ：A0 A15： 地 址 線(xiàn) 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(xiàn) 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 圖 8-11 2. EPROM芯 片 的 工 作 方

23、 式5種 工 作 方 式 如 表 8-5所 示 。（ 1） 讀 出 方 式 片 選 控 制 線(xiàn) 為 低 ,同 時(shí) 輸 出 允 許 控 制 線(xiàn) 為 低 ， Vpp為 +5V，指 定 地 址 單 元 的 內(nèi) 容 從 D7 D0上 讀 出 。 （ 2） 未 選 中 方 式 片 選 控 制 線(xiàn) 為 高 電 平 。（ 3） 編 程 方 式 Vpp端 加 上 規(guī) 定 高 壓 , CE *和 OE*端 加 合 適 電 平 (不 同 的 芯 片要 求 不 同 )， 就 能 將 數(shù) 據(jù) 線(xiàn) 上 的 數(shù) 據(jù) 寫(xiě) 入 到 指 定 的 地 址 單元 。 （ 4） 編 程 校 驗(yàn) 方 式 （ 5） 編 程 禁 止 方

24、式 輸 出 呈 高 阻 狀 態(tài) ， 不 寫(xiě) 入 程 序 。8.3.2 程 序 存 儲(chǔ) 器 的 操 作 時(shí) 序1. 訪(fǎng) 問(wèn) 程 序 存 儲(chǔ) 器 的 控 制 信 號(hào)（ 1） ALE （ 2） PSEN*（ 3） EA*如 果 指 令 是 從 片 外 EPROM中 讀 取 ， ALE用 于 低 8位 地 址 鎖 存 ，PSEN *接 外 擴(kuò) EPROM的 OE*腳 。P0口 :分 時(shí) 低 8位 地 址 總 線(xiàn) 和 數(shù) 據(jù) 總 線(xiàn) ， P2口 :高 8位 地 址 線(xiàn) 。 2. 操 作 時(shí) 序 (1) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 中 無(wú) 片 外 RAM 圖 8-12(a) (2) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 中 接 有 片 外

25、 RAM 圖 8-12(b) 由 圖 8-12(b)可 看 出 ：（ 1） 將 ALE用 作 定 時(shí) 脈 沖 輸 出 時(shí) ， 執(zhí) 行 一 次 MOVX指 令 就 會(huì) 丟 失一 個(gè) 脈 沖 。（ 2） 只 有 在 執(zhí) 行 MOVX指 令 時(shí) 的 第 二 個(gè) 機(jī) 器 周 期 期 間 ， 地 址 總 線(xiàn)才 由 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 使 用 。8.3.3 89C51與 EPROM的 接 口 電 路 設(shè) 計(jì) 1. 硬 件 接 口 電 路 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 由 于 EPROM在 正 常 使 用 中 只 能 讀 出 ， 不 能 寫(xiě) 入 ， 故EPROM芯 片 沒(méi) 有 寫(xiě) 入 控 制 腳 ， 只 有 讀 出 控

26、制 腳 ， 記 為 OE*， 它與 89C51單 片 機(jī) 的 PSEN*相 連 ， 地 址 線(xiàn) 、 數(shù) 據(jù) 線(xiàn) 分 別 與 89C51的地 址 線(xiàn) 、 數(shù) 據(jù) 線(xiàn) 相 連 ， 片 選 端 的 控 制 可 采 用 線(xiàn) 選 法 或 譯 碼 法 。 圖 8-13為 外 擴(kuò) 一 片 27128的 接 口 電 路 圖 。 圖 8-13 3. 使 用 多 片 EPROM的 擴(kuò) 展 電 路89C51擴(kuò) 展 4片 27128。 圖 8-14 圖 8-14中 的 片 選 控 制 信 號(hào) 由 譯 碼 器 產(chǎn) 生 。 4片 27128各 自 所 占 的地 址 空 間 ， 請(qǐng) 讀 者 自 己 分 析 。 8.4 靜

27、態(tài) 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 的 擴(kuò) 展在 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 中 ， 外 擴(kuò) 的 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 都 采 用 靜 態(tài) 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ)器 （ SRAM） ， 所 以 只 討 論 SRAM與 89C51的 接 口 。所 擴(kuò) 展 的 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 空 間 地 址 由 P2口 提 供 高 8位 地 址 ， P0口 分 時(shí)提 供 低 8位 地 址 和 8位 雙 向 數(shù) 據(jù) 總 線(xiàn) 。 片 外 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 RAM的 讀和 寫(xiě) 由 89C51的 RD*（ P3.7） 和 WR*（ P3.6） 信 號(hào) 控 制 ， 而 片 外程 序 存 儲(chǔ) 器 EPROM的 輸 出 允 許 端 （ OE*

28、） 由 89C51的 程 序 存 儲(chǔ) 器讀 選 通 信 號(hào) PSEN*控 制 。盡 管 與 EPROM的 地 址 空 間 范 圍 都 是 相 同 的 ， 但 由 于 控 制 信 號(hào) 不 同 ， 故 不 會(huì) 發(fā) 生 總 線(xiàn) 沖 突 。 8.4.1 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 ， 引 腳 如 圖 8-15。各 引 腳 功 能 : A0 A14： 地 址 輸 入

29、線(xiàn) 。 D0 D7： 雙 向 三 態(tài) 數(shù) 據(jù) 線(xiàn) 。 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(xiàn) 。 WE*： 寫(xiě) 允 許 信 號(hào) 輸 入 線(xiàn) ， 低 電 平 有 效 。 圖 8-15 Vcc： 工 作 電 源 +5VGND： 地工 作 方 式 有 讀 出 、 寫(xiě) 入 、 維 持 三 種 ， 這 些 工 作 方 式 的 操 作 控 制如 表 8-6(P148)。8.4.2 外 擴(kuò) 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 的 讀 寫(xiě) 操 作 時(shí) 序1.讀 片

30、 外 RAM操 作 時(shí) 序 圖 8-16 2. 寫(xiě) 片 外 RAM操 作 時(shí) 序 寫(xiě) 是 CPU主 動(dòng) 把 數(shù) 據(jù) 送 上 P0口 總 線(xiàn) 。 故 在 時(shí) 序 上 ， CPU先 向 P0口總 線(xiàn) 上 送 完 8位 地 址 后 ， 在 S3狀 態(tài) 就 將 數(shù) 據(jù) 送 到 P0口 總 線(xiàn) 。 圖 8-17 8.4.3 89C51與 RAM的 接 口 電 路 設(shè) 計(jì) 圖 8-18為 線(xiàn) 選 法 擴(kuò) 展 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 的 電 路 。 圖 8-18 地 址 線(xiàn) 為 A0 A12， 故 8031剩 余 地 址 線(xiàn) 為 三 根 。 用 線(xiàn) 選 法 可 擴(kuò)展 3片 6264。 3片 6264對(duì)

31、應(yīng) 的 存 儲(chǔ) 器 空 間 如 表 8-7。表 8-7 譯 碼 選 通 法 擴(kuò) 展 ,如 圖 8-19所 示 。圖 8-19 各 62128芯 片 的 地 址 分 配 見(jiàn) 表 8-9。 表 8-9 各 片 62128地 址 分 配 P2.6 P2.7 譯 碼 輸 出 選 中 芯 片 地 址 范 圍 存 儲(chǔ) 容 量 0 0 YO* IC1 0000H-3FFFH 16K 0 1 Y1* IC2 4000H-7FFFH 16K 1 0 Y2* IC3 8000H-BFFFH 16K 1 1 Y3* IC4 C000H-FFFFH 16K 例 8-1 編 寫(xiě) 程 序 將 片 外 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器

32、中 5000H 50FFH單 元 全 部清 零 方 法 1：用 DPTR作 為 數(shù) 據(jù) 區(qū) 地 址 指 針 ， 同 時(shí) 使 用 字 節(jié) 計(jì) 數(shù) 器 。 MOV DPTR， #5000H ； 設(shè) 置 數(shù) 據(jù) 塊 指 針 的 初 值 MOV R7， #00H ； 設(shè) 置 塊 長(zhǎng) 度 計(jì) 數(shù) 器 初 值 CLR ALOOP： MOVX DPTR， A ； 把 某 一 單 元 清 零 INC DPTR ； 地 址 指 針 加 1 DJNZ R7， LOOP ； 數(shù) 據(jù) 塊 長(zhǎng) 度 減 1， 若 不 為 ； 0則 繼 續(xù) 清 零HERE： SJMP HERE ； 執(zhí) 行 完 畢 ， 原 地 踏 步 方

33、法 2：用 DPTR作 為 數(shù) 據(jù) 區(qū) 地 址 指 針 ， 但 不 使 用 字 節(jié) 計(jì) 數(shù) 器 ， 而 是 比較 特 征 地 址 。 MOV DPTR， #5000HCLR ALOOP： MOVX DPTR， AINC DPTRMOV R7， DPLCJNE R7， #0， LOOP ； 與 末 地 址 +1比 較HERE： SJMP HERE 8.6 EPROM和 RAM的 綜 合 擴(kuò) 展8.6.1 綜 合 擴(kuò) 展 的 硬 件 接 口 電 路例 8-2 采 用 線(xiàn) 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

34、 口 電 路 見(jiàn) 圖 8-20。 圖 8-20 （ 1） 控 制 信 號(hào) 及 片 選 信 號(hào)IC2和 IC4占 用 地 址 空 間 為 2000H 3FFFH共 8KB。 同 理 IC1、 IC3地 址 范 圍 4000H 5FFFH（ P2.6=1、 P2.5=0、 P2.7=0） 。線(xiàn) 選 法 地 址 不 連 續(xù) ， 地 址 空 間 利 用 不 充 分 。（ 2） 各 芯 片 地 址 空 間 分 配IC2和 IC4占 用 的 地 址 空 間 為 A000H BFFFH共 8KB。同 理 IC1、 IC3的 地 址 范 圍 為 C000H DFFFH。 4片 存 儲(chǔ) 器 各 自 所占 的 地

35、 址 空 間 如 表 8-9所 示 。 例 8-3 采 用 譯 碼 器 法 擴(kuò) 展 2片 8KB EPROM， 2片 8KB RAM。 EPROM選用 2764， RAM選 用 6264。 共 擴(kuò) 展 4片 芯 片 。 擴(kuò) 展 接 口 電 路 見(jiàn) 圖8-21。 圖 8-21 各 存 儲(chǔ) 器 地 址 范 圍 如 下 ： 表 8-9可 見(jiàn) 譯 碼 法 進(jìn) 行 地 址 分 配 ， 各 芯 片 地 址 空 間 是 連 續(xù) 的 。 8.5.2 外 擴(kuò) 存 儲(chǔ) 器 電 路 的 工 作 原 理 及 軟 件 設(shè) 計(jì) 1. 單 片 機(jī) 片 外 程 序 區(qū) 讀 指 令 過(guò) 程 2. 單 片 機(jī) 片 外 數(shù) 據(jù) 區(qū)

36、 讀 /寫(xiě) 數(shù) 據(jù) 過(guò) 程 例 如 ， 把 片 外 6000H單 元 的 數(shù) 送 到 片 內(nèi) RAM 50H單 元 ， 程 序 如 下 ：MOV DPTR， #6000HMOVX A， DPTRMOV 50H， A 例 如 ， 把 片 內(nèi) 50H單 元 的 數(shù) 據(jù) 送 到 片 外 4000H單 元 中 ， 程 序 如 下 ：MOV A,50H MOV DPTR,#4000HMOVX DPTR,A89C51單 片 機(jī) 讀 寫(xiě) 片 外 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 中 的 內(nèi) 容 ， 除 用 MOVX A,DPTR和 MOVX DPTR,A外 ， 還 可 使 用 MOVX A,Ri和 MOVX Ri,A。

37、這 時(shí) 通 過(guò) P0口 輸 出 Ri中 的 內(nèi) 容 （ 低 8位 地 址 ） ， 而 把P2口 原 有 的 內(nèi) 容 作 為 高 8位 地 址 輸 出 。例 8-4 將 程 序 存 儲(chǔ) 器 中 以 TAB為 首 址 的 32個(gè) 單 元 的 內(nèi) 容 依 次 傳送 到 外 部 RAM以 7000H為 首 地 址 的 區(qū) 域 去 。 DPTR指 向 標(biāo) 號(hào) TAB的 首 地 址 。 R0既 指 示 外 部 RAM的 地 址 ， 又 表 示數(shù) 據(jù) 標(biāo) 號(hào) TAB的 位 移 量 。 本 程 序 的 循 環(huán) 次 數(shù) 為 32， R0的 值 ：0 31， R0的 值 達(dá) 到 32就 結(jié) 束 循 環(huán) 。 程 序

38、 如 下 ：MOV P2,#70HMOV DPTR,#TABMOV R0,#0AGIN: MOV A,R0MOVC A,A+DPTRMOVX R0,AINC R0CJNE R0,#32,AGINHERE: SJMP HERE TAB: DB 8.6 ATMEL89C51/89C55單 片 機(jī) 的 片 內(nèi) 閃 爍 存 儲(chǔ) 器 AT89C51/89C52/89C55是 低 功 耗 、 高 性 能 的 片 內(nèi) 含 有4KB/8KB/20KB閃 爍 可 編 程 /擦 除 只 讀 存 儲(chǔ) 器 ， 芯 片 內(nèi) 的 閃 存允 許 在 線(xiàn) 編 程 或 采 用 通 用 的 編 程 器 對(duì) 其 重 復(fù) 編 程 。

39、8.6.1 89C51的 性 能 及 片 內(nèi) 閃 爍 存 儲(chǔ) 器 89C51的 主 要 性 能（ 1） 與 MCS-51微 控 制 器 系 列 產(chǎn) 品 兼 容 。（ 2） 片 內(nèi) 有 4KB可 在 線(xiàn) 重 復(fù) 編 程 的 閃 爍 存 儲(chǔ) 器（ Flash Memory）（ 3） 存 儲(chǔ) 器 可 循 環(huán) 寫(xiě) 入 /擦 除 10000次 。（ 4） 存 儲(chǔ) 器 數(shù) 據(jù) 保 存 時(shí) 間 為 10年 。（ 5） 寬 工 作 電 壓 范 圍 ： Vcc可 為 +2.7 6V。 （ 6） 全 靜 態(tài) 工 作 ： 可 從 0Hz 16MHz。（ 7） 程 序 存 儲(chǔ) 器 具 有 3級(jí) 加 密 保 護(hù) 。（

40、8） 空 閑 狀 態(tài) 維 持 低 功 耗 和 掉 電 狀 態(tài) 保 存 存 儲(chǔ) 器 內(nèi) 容 。 2. 片 內(nèi) 閃 爍 存 儲(chǔ) 器 (Flash Memory) 目 前 ， 美 國(guó) ATMEL公 司 生 產(chǎn) 的 帶 有 片 內(nèi) Flash存 儲(chǔ) 器 的AT89C51/89C52/89C55單 片 機(jī) ， 由 于 價(jià) 格 便 宜 ， 且 與 MCS-51系 列 單 片 機(jī) 兼 容 ， 受 到 了 我 國(guó) 廣 大 工 程 技 術(shù) 人 員 的 歡 迎 。使 用 該 系 列 單 片 機(jī) ， 可 省 去 外 擴(kuò) 程 序 存 儲(chǔ) 器 的 工 作 ， 設(shè) 計(jì) 者 只需 了 解 片 內(nèi) 閃 爍 存 儲(chǔ) 器 的 特

41、 性 以 及 如 何 對(duì) 其 編 程 。 8.6.2 片 內(nèi) 閃 爍 存 儲(chǔ) 器 的 編 程89C51的 I/O口 P0、 P1、 P2和 P3除 具 有 與 8031相 同 的 一 些 性 能 和用 途 外 ， 在 對(duì) Flash編 程 時(shí) ， P0口 還 可 接 收 代 碼 字 節(jié) ， 但 在程 序 校 驗(yàn) 時(shí) 需 要 外 加 上 拉 負(fù) 載 電 阻 。在 Flash編 程 和 程 序 校 驗(yàn) 期 間 ， P1口 接 收 低 位 地 址 字 節(jié) ， P2口 接收 高 位 地 址 位 和 一 些 控 制 信 號(hào) ， P3口 也 接 收 Flash編 程 和 校驗(yàn) 用 的 控 制 信 號(hào) 。

42、此 時(shí) ， ALE/PROG*引 腳 是 編 程 脈 沖 輸 入（ PROG* ） 端 。 該 芯 片 內(nèi) 有 三 個(gè) 加 密 位 ， 其 狀 態(tài) 可 以 是 編 程 （ P） 或 不 編 程（ U） ， 各 狀 態(tài) 提 供 的 功 能 見(jiàn) 表 8-11。如 果 加 密 位 LB1被 編 程 ， 則 EA*腳 的 電 平 在 復(fù) 位 時(shí) 被 采 樣 并 鎖 存 。若 器 件 在 加 電 時(shí) 不 進(jìn) 行 復(fù) 位 ， 那 么 該 鎖 存 器 初 始 化 為 一 隨 機(jī)值 ， 并 在 復(fù) 位 有 效 前 始 終 保 持 該 值 。為 使 器 件 工 作 正 常 ， EA*的 鎖 存 值 必 須 與

43、引 腳 的 當(dāng) 前 邏 輯 電 平一 致 。89C51的 三 個(gè) 加 密 位 可 以 不 被 編 程 （ U） 或 被 編 程 （ P） ， 以 獲得 表 8-11所 示 的 特 性 。 表 8-11對(duì) 89C51片 內(nèi) 的 Flash存 儲(chǔ) 器 編 程 ， 設(shè) 計(jì) 者 只 需 在 市 場(chǎng) 上 購(gòu) 買(mǎi) 相應(yīng) 的 編 程 器 。 一 種 是 購(gòu) 買(mǎi) 單 片 機(jī) 仿 真 開(kāi) 發(fā) 系 統(tǒng) 時(shí) 就 帶 有 編程 器 ， 另 一 種 是 單 獨(dú) 購(gòu) 買(mǎi) 編 程 器 。開(kāi) 發(fā) 者 可 按 照 編 程 器 的 說(shuō) 明 進(jìn) 行 操 作 ， 如 想 對(duì) 寫(xiě) 入 的 內(nèi) 容 加 密 ，只 需 按 照 編 程 器 的 菜 單 ， 選 擇 加 密 功 能 選 項(xiàng) 即 可 。 編 程 器