c51单片机扩展存储器的设计

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1、89C51系列单片机有很强的外部扩展能力。外部扩展可分为并行扩展和串行扩展两大形式。早期的单片机应用系统以采用并行扩展为多，近期的单片机应用系统以采用串行扩展为多。外部扩展的器件可以有ROM、RAM、I/O口和其他一些功能器件，扩展器件大多是一些常规芯片，有典型的扩展应用电路，可根据规范化电路来构成能满足要求的应用系统。第8章89C51单片机扩展存储器的设计8.1系统扩展结构89C51系统扩展结构如下图所示。由图可以看出，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。89C51采用的是哈佛结构。扩展后，系统形成了

2、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。由于系统扩展是以89C51单片机为核心，通过总线把89C51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。8.1.1系统总线及总线构造按功能通常把系统总线分为三组:1．地址总线（AdressBus，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(DataBus，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

3、。数据总线是双向的，可以进行两个方向的传送。3．控制总线（ControlBus，CB）控制总线实际上就是单片机发出的各种控制信号线。8.1.2构造系统总线系统扩展的首要问题,构造系统总线。系统总线上“挂”存储器芯片或I/O接口芯片:“挂”存储器芯片就是存储器扩展“挂”I/O接口芯片就是I/O扩展。1．以P0口作为低8位地址/数据总线89C51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。2.以P2口的口线作为高位地址线P2口的全部8位口线用作高位地址线，再加上P0口经地址锁存器提

4、供的低8位地址，便形成了完整的16位地址总线（见图8-2），使寻址范围达到64KB。3．控制信号线除了地址线和数据线之外，还要有系统的控制总线。这些信号有的就是单片机引脚的第一功能信号，有的则是P3口第二功能信号。其中包括：（1）PSEN*信号作为外扩程序存储器的读选通控制信号。（2）RD*和WR*信号作为外扩数据存储器和I/O接口的读、写选通控制信号。（3）ALE信号作为低8位地址的锁存控制信号。（4）EA*信号作为内、外程序存储器的选择控制信号。可看出，尽管89C51单片机有4个并行的I/O口，共32条口线，但由于系统扩展的需要，真正作为数字I/O使用的，就剩下

5、P1口和P3口的部分口线了。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如何把外部各自的64KB空间分配给各个程序存储器、数据存储器芯片，并且使程序存储器的各个芯片之间，数据存储器各芯片之间，为避免发生数据冲突，一个存储器单元对应一个地址，这就是存储器的地址空间的分配问题。在外扩的多片存储器芯片中，89C51要完成这种功能，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89C51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

6、元，称为“单元选择”。常用的存储器地址空间分配方法有两种：线性选择法（简称线选法）和地址译码法（简称译码法），下面分别介绍。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。线选法的优点是电路简单，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。另外，地址空间不连续，每个存储单元的地址不唯一，不能充分有效地利用存储空间，这会给程序设计带来一些不便，只适用于外扩芯片数目不多的单片机系统的存储器扩展。低位地址线A0～A10实现片内寻

7、址。高位地址线A11～A13实现片选（A11～A13中只允许有一根为低电平，另二根必须为高电平，否则出错）。无关位A14、A15可任取，一般取“1”。高位地址线直接连到存储器芯片的片选端。图中芯片是2K*8位线选法二进制表示16进制表示无关位片外地址线片内地址线A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0芯片Ⅰ1111000000000000F000H................～1111011111111111F7FFH芯片Ⅱ1110100000000000E800H................～111011111111