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 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 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 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 。 8.2 系 統(tǒng) 總 線 及 總 線 構(gòu) 造按 功 能 通 常 把 系 統(tǒng) 總 線 分 為 三 組 , 如 圖 8-1所 示 。 1 地 址 總 線 ( Adress Bus, AB)地 址
3、 總 線 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 是 單 向 傳 輸 的 。2 數(shù) 據(jù) 總 線 (Data Bus, DB)數(shù) 據(jù) 總 線 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 是 雙 向 的 , 可 以 進(jìn) 行 兩 個(gè) 方 向 的 傳 送 。3 控 制 總 線 ( Control Bus, CB)控 制 總 線 實(shí) 際 上 就 是 單 片 機(jī) 發(fā) 出 的 各 種 控 制 信 號(hào) 線 。 8.2.1
4、 構(gòu) 造 系 統(tǒng) 總 線 系 統(tǒng) 擴(kuò) 展 的 首 要 問(wèn) 題 : 構(gòu) 造 系 統(tǒng) 總 線 。系 統(tǒng) 總 線 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89C51由 于 受 引 腳 數(shù) 目 的 限 制 , 數(shù) 據(jù) 線 和 低 8位 地 址 線 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
5、 , 見(jiàn) 圖 8-2。 圖 8-2 2. 以 P2口 的 口 線 作 為 高 位 地 址 線P2口 的 全 部 8位 口 線 用 作 高 位 地 址 線 , 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 ( 見(jiàn) 圖8-2) , 使 尋 址 范 圍 達(dá) 到 64KB。3 控 制 信 號(hào) 線除 了 地 址 線 和 數(shù) 據(jù) 線 之 外 , 還 要 有 系 統(tǒng) 的 控 制 總 線 。 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) ???看 出 , 盡 管 89C51單 片 機(jī) 有 4個(gè) 并 行 的 I/O口 , 共 32條 口 線 ,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 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 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 為 “ 單元 選 擇 ” 。 常 用 的 存 儲(chǔ) 器 地 址 空 間 分 配 方 法 有 兩 種 : 線
9、 性 選 擇 法 ( 簡(jiǎn)稱 線 選 法 ) 和 地 址 譯 碼 法 ( 簡(jiǎn) 稱 譯 碼 法 ) , 下 面 分 別 介紹 。1 線 選 法直 接 利 用 系 統(tǒng) 的 高 位 地 址 線 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 與 存 儲(chǔ) 器 芯 片 的 “ 片 選 ” 端 直 接 連 接 即 可 。線 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 都 參加 譯 碼 , 稱 為 全 譯 碼 ; 若 僅 部 分 高 位 地 址 線 參 加 譯 碼 , 稱 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 進(jìn) 行 “ 單 元 選 擇 ” , 而 譯 碼 器的 輸 入 有 3條 地 址 線 ( 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 。Q7 Q0: 8位 數(shù) 據(jù) 輸 出 線 。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 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 。Q7 Q0: 8位 數(shù) 據(jù) 輸 出 線 。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 。 當(dāng) 該 信 號(hào)為 高 電 平 時(shí) , 輸 出 線 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 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 閃 爍 存 儲(chǔ) 器 , 簡(jiǎn) 稱 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 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 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 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 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 為 低 ,同 時(shí) 輸 出 允 許 控 制 線 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 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 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 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 和 數(shù) 據(jù) 總 線 , P2口 :高 8位 地 址 線 。 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 、 數(shù) 據(jù) 線 分 別 與 89C51的地 址 線 、 數(shù) 據(jù) 線 相 連 , 片 選 端 的 控 制 可 采 用 線 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 。 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 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 。 D0 D7: 雙 向 三 態(tài) 數(shù) 據(jù) 線 。 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 。 WE*: 寫(xiě) 允 許 信 號(hào) 輸 入 線 , 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 。 故 在 時(shí) 序 上 , CPU先 向 P0口總 線 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 。 圖 8-17 8.4.3 89C51與 RAM的 接 口 電 路 設(shè) 計(jì) 圖 8-18為 線 選 法 擴(kuò) 展 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 的 電 路 。 圖 8-18 地 址 線 為 A0 A12, 故 8031剩 余 地 址 線 為 三 根 。 用 線 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 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 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 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 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
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