第七章 MCS-51单片机扩展存储器的设计

单片机原理及应用系列课件

第七章

MCS-51单片机扩展存储器 的设计

第一节 概 述

第二节

系统总线及总线构造 第三节 程序存储器EPROM的扩展

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第一节 概 述对于没有内部ROM的单片机或者当程 序较长、片内ROM容量不够时，用户必须 在单片机外部扩展程序存储器。MCS-51单 片机片外有16条地址线，即P0口和P2口， 因此最大寻址范围为64 KB(0000H~ FFFFH)。

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第二节 系统总线及总线构造MCS-51系列单片机片外引脚可以构成如 图7-1所示的三总线结构： 地址总线(AB) 数据总线(DB) 控制总线(CB) 所有外部芯片都通过这三组总线进行扩展。

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图 7-1

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第三节 程序存储器EPROM的扩展扩展程序存储器常用的芯片是EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)型(紫外线可擦除型), 如：2716(2K×8)、2732(4K×8)、 2764(8K×8)、27128(16K×8)、 27256(32K×8)、27512(64K×8)等。 另外，还有+5 V电可擦除EEPROM,如 2816(2K×8)、2864(8K×8)等等。

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紫外线擦除电可编程只读存储器EPROM 是国内用得较多的程序存储器。EPROM芯 片上有一个玻璃窗口，在紫外线照射下， 存储器中的各位信息均变1,即处于擦除状 态。擦除干净的EPROM可以通过编程器将 应用程序固化到芯片中。

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如果程序总量不超过4 KB,一般选用具 有内部ROM的单片机。8051内部ROM只能 由厂家将程序一次性固化，不适合小批量 用户和程序调试时使用，因此选用8751、 8951的用户较多。如果程序超过4 KB,用 户一般不会选用8751、8951,而是直接选 用8031,利用外部扩展存储器来存放程序。

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实例：在8031单片机上扩展4 KB EPROM程序存储器 选择芯片

本例要求选用8031单片机，内部无ROM 区，无论程序长短都必须扩展程序存储器 (目前较少这样使用，但扩展方法比较典 型、实用)。在选择程序存储器芯片时， 首先必须满足程序容量，其次在价格合理 情况下尽量选用容量大的芯片。这样做的 话，使用的芯片少，从而接线简单，芯片 存储容量大，程序调整余量也大。

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如估计程序总长3 KB左右，最好是扩展一片 4 KB的EPROM 2732,而不是选用2片 2716(2 KB)。在单片机应用系统硬件设 计中应注意，尽量减少芯片使用个数，使 得电路结构简单，提高可靠性，这也是 8951比8031使用更加广泛的原因之一。 硬件电路图 8031单片机扩展一片2732程序存储器电 路如图7-2所示。

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31 EA P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0

GND 24 23 22 21 32 33 34 35 36 37 38 39 18 17 14 13 8 7 4 3 D7 Q7 19 D6 Q6 16 D5 Q5 15 D4 Q4 12 D3 Q3 9 D2 Q2 6 D1 Q1 5 D0 G OE Q0 2 11 1 GND 21 19 22 23 1 2 3 4 5 6 7 8 17 16 15 14 13 11 10 9 20

+5 V 24 12 18 VCC GND CE A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 O0 OE/VPP

GND

8031

74LS373

2732 4K× 8

ALE 30 PSEN 29

图 7-2

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芯片说明

①74LS373。74LS373是带三态缓冲输出 的8D锁存器，由于片机的三总线结构中， 数据线与地址线的低8位共用P0口，因此必 须用地址锁存器将地址信号和数据信号区 分开。74LS373的锁存控制端G直接与单片 机的锁存控制信号ALE相连，在ALE的下降 沿锁存低8位地址。

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② EPROM 2732。EPROM 2732的容量为4 K×8 位。4 K表示有4×1024(22×210=212)个存储 单元，8位表示每个单元存储数据的宽度是8位。 前者确定了地址线的位数是12位(A0~A11), 后者确定了数据线的位数是8位(O0~O7)。目 前，除了串行存储器之外，一般情况下，我们使 用的都是8位数据存储器。2732采用单一+5 V供 电，最大静态工作电流为100 mA,维持电流为35 mA,读出时间最大为250 ns。2732的封装形式 为DIP24,管脚如图7-3所示。

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 O0 O1 O2 GND

VCC 2732 A8 A9 A11 OE/VPP A10 CE O7 O6 O5 O4 O3

24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13

图 7 - 3

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其中，A0~A11为地址线；O0~O7为数据线； CE 为片选线；OE/VPP为输出允许/编程高压。 除了12条地址线和8条数据线之外，CE为片选线， 低电平有效。也就是说，只有当CE为低电平时， 2732才被选中，否则，2732不工作。OE/VPP为 双功能管脚，当2732用作程序存储器时，其功能 是允许读数据出来；当对EPROM编程(也称为 固化程序)时，该管脚用于高电压输入，不同生 产厂家的芯片编程电压也有所不同。当我们把它 作为程序存储器使用时，不必关心其编程电压。

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连线说明：

① 地址线。单片机扩展片外存储器时，地 址是由P0和P2口提供的。图6.2中，2732 的12条地址线(A0~A11)中，低8位A0~ A7通过锁存器74LS373与P0口连接，高4 位A8~A11直接与P2口的P2.0~P2.3连接， P2口本身有锁存功能。注意，锁存器的锁 存使能端G必须和单片机的ALE管脚相连。

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② 数据线。2732的8位数据线直接与单 片机的P0口相连。因此，P0口是一个分时 复用的地址/数据线。 ③ 控制线。CPU执行2732中存放的程序 指令时，取指阶段就是对2732进行读操作。 注意，CPU对EPROM只能进行读操作，不 能进行写操作。CPU对2732的读操作控制 都是通过控制线实现的。