单片机ppt课件第7章-MCS51单片

存储器类型存储器类型掩膜ROMEPROM：电写入紫外线檫除EEPROM：电写入电檫除NVSRAM：利用锂电池做后备电源Flash Memory：在EPROM和E2ROM基础上发展起来的快檫写存储器FRAM：利用铁电材料的极化方向来存储数据的铁电读写存储器存储器的发展趋势：集成度不断提高、高速存储器的发展、存储器的低工作电压、低功耗化。存储器类型掩膜ROM存储器的发展趋势：集成度不断提高、高速存7.1 单片机扩展及系统结构单片机扩展及系统结构 单片机扩展通常采用总线结构形式，下图就单片机扩展通常采用总线结构形式，下图就是典型的单片机扩展结构。是典型的单片机扩展结构。单单片片机机数据数据存储器存储器程序程序存储器存储器I/O接口接口I/O接口接口地址总线地址总线AB数据总线数据总线DB控制总线控制总线CB7.1 单片机扩展及系统结构 单片机扩展通常采用总线结构形指令输入指令输入PCL输出输出指令输入指令输入PCL输出有效输出有效指令输入指令输入PCL输出有效输出有效指令输入指令输入PCL输出有效输出有效指令输入指令输入PCL输出有效输出有效PCL输出输出PCL输出输出PCL输出输出PCL输出输出PCHPCH输出输出PCHPCH输出输出PCHPCH输出输出PCHPCH输出输出S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 一个机器周期一个机器周期一个机器周期一个机器周期ALEPSENRD/WRP2P07.2 程序存储器程序存储器EPROM的扩展的扩展 不执行MOVX指令输入PCL指令输入PCL输出有效指令输入PCL输出有效指指令输入PCL输出指令输入PCL输出有效PCL输出有效指令输入PCL输出有效Data输 出/输入PCL输出PCL输出PCL输出PCH输出PCH输出S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 周期1周期2ALEPSENRD/WRP2P0DPH或P2输出指令输入PCL指令输入PCL输出有效PCL输出有效指令输入PALEPSENWRP2P0A15 A15 A8 A8地址地址（b）片外数据存储器写时序片外数据存储器写时序指令输入悬浮指令输入悬浮数据输出数据输出A7 A7 A0 A0 ALEPSENWRP2P0A15 A87.3 外部数据存储器的扩展外部数据存储器的扩展 S1P2P2P2P2P2P2P1P1P1P1P1P1S2S3S4S5S6ALEPSENRDP2P0A15 A15 A8 A8地址地址（a）片外数据存储器读时序片外数据存储器读时序指令输入悬浮指令输入悬浮数据输入数据输入A7 A7 A0 A0 悬悬 浮浮悬悬 浮浮7.3 外部数据存储器的扩展 S1P2P2P2P2P2P2P0口做数据总线和低8位地址线P2口做高8位地址线扩展时需外加一个低8位地址锁存器控制线为专用线,直接连接即可.RFBIOUT1IOUT28031P0ALEP2PSEN锁存器低8位地址高8位地址EPROM指令/EEPROMOE地址P0口做数据总线和低8位地址线RFB8031P0锁存器低8位7.2.2 常用地址锁存器常用地址锁存器 通常，地址锁存器可使用带三态缓冲输出的8D锁存器74LS373或8282，也可使用带清除端的8D锁存器74LS273，地址锁存信号为ALE。D0D1D2D3D4D5D6D7Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7347813141718256912151619OEG111P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7A0A1A2A3A4A5A6A7ALE74LS373D0D1D2D3D4D5D6D7Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7123456781918171615141312OESTB911P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7A0A1A2A3A4A5A6A7ALE8282D0D1D2D3D4D5D6D7Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7347813141718256912151619CLRCLK111P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7A0A1A2A3A4A5A6A7ALE74LS273+5V7.2.2 常用地址锁存器 通常，地址锁存器可使用带三态缓冲OEG功功 能能01直通（直通（OUTi=Di）00保持（保持（OUTi保持不变）保持不变）1输输 出出 高高 阻阻8 88 88 8OEIN18G/STBG/STBOUT181D8D1Q8Q8D锁存器锁存器三态门三态门74LS373功功能能表表OEG功 能01直通（OUTi=Di）00保持（OU7.2.3 常用地址译码器常用地址译码器存储器编址就是使用系统提供的地址线,通过适当的连接,最终达到一个编址唯一地对应存储器中的一个存储单元的目的。对芯片内部存储单元的选择，就是把存储芯片的地址引线和系统的地址线直接连接即可实现。但芯片的选择却比较复杂。所谓存储器编址，实际上主要是研究芯片的选择问题。芯片的选择共有两种方法：线选法和译码法。对于一单片机系统，必须了解其存储器映像情况，以明确系统中各存储芯片的具体地址范围，才能正确地设计和使用它。7.2.3 常用地址译码器存储器编址就是使用系统提供的地址52134678121516141311109ABCE1E2E3Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0VCCGND521346781215161413111091G1A1B1Y01Y11Y21Y3GND2G2A2B2Y02Y12Y22Y3VCC三三八译码器：八译码器：73LS138二二四译码器：四译码器：73LS13952134678121516141311109ABCE1E27.2.4 典型典型EPROM扩展电路扩展电路 常用的常用的EPROM芯片：芯片：紫外线擦除可编程只读存储器EPROM可作为MCS-51单片机的外部程序存储器，其典型产品是Intel公司的系列芯片2716(2kB8bit)、2732、2764、27128、27256(32kB8bit)和27512等。12346678910111213142827262524232221201918171615VPPA12A7A6A5A4A3A2A1A0O0O1O2GNDVCCPGMNCA8A9A11OEA10CEO7O6O5O4O312346678910111213142827262524232221201918171615VPPA12A7A6A5A4A3A2A1A0O0O1O2GNDVCCA14A13A8A9A11OEA10CEO7O6O5O4O312346678910111213142827262524232221201918171615A15A12A7A6A5A4A3A2A1A0O0O1O2GNDVCCA14A13A8A9A11A10CEO7O6O5O4O3OE/VPP7.2.4 典型EPROM扩展电路 常用的EPROM芯片：2使用单片使用单片EPROM的扩展电路的扩展电路 8031与与27128的接口电路的接口电路 P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q01817141387431916151296522625242322213233343536373839191817161513121134567891026223212425EAEAPSENPSENALEALEOEOEOEOEG G+5V+5V+5V+5VCECEGNDGNDV VCCCCV VPPPPPGMPGM22222020 101020201414282827271 13131292930308031271282使用单片EPROM的扩展电路 8031与27128的接口3扩展多片扩展多片EPROM的扩展电路（线选法）的扩展电路（线选法）A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A01 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16 66 66 68 88 88 88 88 8A A0 0A A7 7A A8 8A A1313A A0 0A A7 7 A A8 8A A1313CE CE CE CE D D0 0D D7 7 OEOED D0 0D D7 7 OE OE Q Q0 0 Q Q7 7 D D0 0 D D7 7 G GP0P0P2P2.0 0P2P2.5 5 P2P2.7 7P2P2.6 6ALEALEPSENPSENEAEA8031803174LS37374LS373271282712827128271288000HBFFFH4000H7FFFH3扩展多片EPROM的扩展电路（线选法）A15A14A1译码法扩展多片译码法扩展多片EPROM电路电路4片片27128的地址范围为：的地址范围为：P2.7和和P2.6分别取分别取00011011四种组合时所对应的地址范围四种组合时所对应的地址范围.Y0Y1Y2Y3ABCE1E26 66 66 66 66 68 88 88 88 88 88 88 8A A0 0 A A7 7 A A8 8A A1313A A0 0 A A7 7 A A8 8A A1313A A0 0 A A7 7 A A8 8A A1313A A0 0 A A7 7 A A8 8A A1313D D0 0D D7 7 OE OE CE CE CE CE CE CE CE CE D D0 0D D7 7 OE OE D D0 0D D7 7 OE OE D D0 0D D7 7 OE OE Q Q0 0Q Q7 7 D D0 0D D7 7 G GP0 P0 P2P2.0 0P2P2.5 5 P2P2.7 7P2P2.6 6ALEALEPSENPSENEA EA 8031803174LS13874LS13874LS37374LS3732712827128271282712827128271282712827128C000HFFFFH8000HBFFFH4000H7FFFH0000H3FFFH译码法扩展多片EPROM电路4片27128的地址范围为：P27.3 外部数据存储器的扩展外部数据存储器的扩展 S1P2P2P2P2P2P2P1P1P1P1P1P1S2S3S4S5S6ALEPSENRDP2P0A15 A15 A8 A8地址地址（a）片外数据存储器读时序片外数据存储器读时序指令输入悬浮指令输入悬浮数据输入数据输入A7 A7 A0 A0 悬悬 浮浮悬悬 浮浮7.3 外部数据存储器的扩展 S1P2P2P2P2P2P2ALEPSENWRP2P0A15 A15 A8 A8地址地址（b）片外数据存储器写时序片外数据存储器写时序指令输入悬浮指令输入悬浮数据输出数据输出A7 A7 A0 A0 ALEPSENWRP2P0A15 A87.3.2 常用的静态常用的静态RAM芯片芯片（a）6116管脚配置管脚配置151234567891011121314161718192021222324SRAMA7A6A5A4A3A2A1A0I/O0I/O1I/O2GNDI/O3I/O6I/O4I/O5 I/O7CEA10OEWEA9A8Vcc6116611615123456789101112131416171819202122232413141619GNDGNDGNDA4A3A2A1A0D0D1D0NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D0NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D0A14A12A7A6A5CEA10OEWEVccD7D6D5D4D3A8A9A11CS1CEA10OEWEVccD7D6D5D4D3A8A9A11A13CEA10OE/RFSHWEVccD7D6D5D4D3A8A9A11A136264SRAM6225662128626462128622566264 62128 62256（b）6264/62128/62256管脚配置管脚配置7.3.2 常用的静态RAM芯片（a）6116管脚配置1请分析每片的地址范围请分析每片的地址范围P2P2.7 7P2P2.6 6P2P2.5 5P2P2.4 4P2P2.0 0 Q Q0 0 Q Q7 7 D D0 0 D D7 7 G G74LS37374LS373A A0 0A A7 7 A A8 8A A1212A A0 0A A7 7 A A8 8A A1212A A0 0A A7 7 A A8 8A A1212D D0 0D D7 7 OE WROE WRCE CE CECECE CE D D0 0D D7 7 OE WROE WRD D0 0D D7 7 OE WROE WR6264626462646264626462648 88 85 58 85 55 58 85 5P0 P0 RDRDWRWRALEALE80318031IC1IC2IC3请分析每片的地址范围P2.7P2.6P2.5P2.4P2.06.3.5 扩展既可读又可写的程序存储器扩展既可读又可写的程序存储器在单片机中，程序存储器和数据存储器是严格分开的，在单片机中，程序存储器和数据存储器是严格分开的，它们使用不同的读选通控制信号，通过不同的读指令它们使用不同的读选通控制信号，通过不同的读指令进行读操作。读程序存储器时产生进行读操作。读程序存储器时产生PSEN控制信号，控制信号，而访问数据存储器时产生的是而访问数据存储器时产生的是RD信号。由于程序存信号。由于程序存放在放在EPROM中，这就给程序调试带来了困难，因为中，这就给程序调试带来了困难，因为放在程序存储器中的程序只能运行却不能修改，而在放在程序存储器中的程序只能运行却不能修改，而在数据存储器中的内容虽然可以修改，但不能运行程序。数据存储器中的内容虽然可以修改，但不能运行程序。为解决这一矛盾，可把数据存储器芯片经过特殊的连为解决这一矛盾，可把数据存储器芯片经过特殊的连接，充作程序存储器使用，使之既可以运行程序，又接，充作程序存储器使用，使之既可以运行程序，又可以修改程序。可以修改程序。这时的数据存储器可称为仿真的程序这时的数据存储器可称为仿真的程序存储器。存储器。RDPSENOE6.3.5 扩展既可读又可写的程序存储器在单片机中，程序存0000H0FFFH;1000H1FFFH;2000H2FFFH6000H63FFH;6400H67FFH74138 ABCE1E2E3P2.4P2.5P2.6P2.7+5V74138 ABCE1E2E3P2.2P2.3Y62732CEOE2732CEOE2732CEOE4118WEOECE4118WEOECEY0Y1Y2Y0Y1RDWRPSEN0000H0FFFH;1000H1FFFH;2000H超过超过64K64K字节字节SRAMSRAM的扩展的扩展 MCS-51系列单片机64K字节外部RAM空间是由P0口和P2口提供的16根地址线决定的，要想扩大RAM空间，可用增加地址线的办法来解决。每增加一根地址线，空间扩大一倍。增加地址线的方法有以下两种：一种是利用P1口增加地址线，另一种是利用扩展I/O口的方法增加地址线。所谓利用P1口增加地址线的方法就是利用P1口作地址线，这样扩展存储器的地址线可增加到24根。P1口的8根地址线可直接接到存储器响应的地址线上，也可作为译码器的输入信号线，用来选择芯片。具体用法同前面介绍的高8位地址线的用法一样。比如，当选用64K的存储器芯片（62512）时，可用P1口作为每一个64K的片选信号。即可把64K看成一页，而页的选择由P1口控制。利用P1口可选择256个64K的页。利用P1口增加地址线的方法简单，但要占用单片机的I/O资源。超过64K字节SRAM的扩展利用扩展利用扩展I/OI/O口的方法增加地址线需要一口的方法增加地址线需要一个锁存器，并将此锁存器作为外扩个锁存器，并将此锁存器作为外扩RAMRAM的的一个单元，分配一个地址，利用一个单元，分配一个地址，利用MOVXMOVX指指令往锁存器写一个数，则锁存器的输出令往锁存器写一个数，则锁存器的输出可作为新增加的地址线。这样，它就可可作为新增加的地址线。这样，它就可和和MCS-51MCS-51单片机的单片机的1616根地址线及控制线根地址线及控制线配合选中不同的配合选中不同的64K64K字节区。字节区。利用扩展I/O口的方法增加地址线需要一个锁存器，并将此锁存器6.4 E2PROM扩展电路扩展电路NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDGNDRDY/BUSYRDY/BUSYNCA7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDGNDA7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDGNDV VCCCCWENCA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D3V VCCCCA8A9VPPOEA10CED7D6D5D4D3V VCCCCWENCA8A9NCOEA10CED7D6D5D4D31234567891011122423222120191817161514131234567891011121314282726252423222120191817161528162816A28172817A28646.4 E2PROM扩展电路NCRDY/BUSYVCCVC单片机ppt课件第7章-MCS51单片2817A2817A与单片机的接口电路设计与单片机的接口电路设计 Intel2817AIntel2817A是是2kB2kB的的电电擦擦除除可可编编程程只只读读存存储储器器，采采用用单单一一+5V+5V供供电电，最最大大工工作作电电流流为为150mA150mA，维维持持电电流流为为55mA55mA，读读出出时时间间最最大大为为250ns250ns，写写入入时时间间大大约约为为16ms16ms。片片内内设设有有编编程程所所需需的的高高压压脉脉冲冲产产生生电电路路，无无需需外外加加编编程程电电源源和和写写入入脉脉冲冲即即可可工工作作。2817A2817A在在写写入入一一个个字字节节的的指指令令码码或或数数据据之之前前，自自动动擦擦除除要要写写入入的的单元，因而无需进行专门的擦除操作。单元，因而无需进行专门的擦除操作。2817A与单片机的接口电路设计单片机ppt课件第7章-MCS51单片E2PROM 2864A Intel2864A是8K8位电擦除可编程只读存储器，单一+5 V供电，最大工作电流160mA，最大维持电流60nA，典型读出时间250ns。由于芯片内部设有“页缓冲器”，因而允许对其快速写入。2864A内部可提供编程所需的全部定时，编程结束可给出查询标志。2864A管脚与6264A完全兼容，为28线双列直插式封装。2864A有四种工作方式:1.维持和读出方式 2864A的维持和读出方式与普通的EPROM或SRAM完全相同。维持方式时,输出线呈高阻状态；读方式时，内部的数据缓冲器打开，数据送上总线。E2PROM 2864A2.2.写入方式写入方式 2864A 2864A提供了两种数据写入操作方式。字节写入和页面写入。提供了两种数据写入操作方式。字节写入和页面写入。(1)(1)字字节节写写入入 2864A2864A的的字字节节写写入入特特性性与与前前面面介介绍绍的的2817A2817A字节写入特性完全相同。字节写入特性完全相同。(2)(2)页页面面写写入入 为为了了提提高高写写入入速速度度，2864A2864A片片内内设设置置了了1616字字节节的的“页页缓缓冲冲器器”并并将将整整个个存存储储器器阵阵列列划划分分成成512512页页，每每页页1616字字节节。因因此此，页页的的区区分分可可由由地地址址的的高高9 9位位(A4(A4A12)A12)确确定定。地地址址线线的的低低四四位位(Ao(AoA3)A3)用用以以选选择择页页缓缓冲冲器器中中的的1616个个地地址址单单元元之之一一。把把数数据据写写入入2864A2864A的的存存储储单单元元可可分分成成两两步步来来完完成成：首首先先，在在软软件件控控制制下下把把数数据据写写入入页页缓缓冲冲器器，此此过过程程称称为为“页页加加载载”；第第二二步步，2864A2864A在在内内部部定定时时电电路路控控制制下下，在在最最后后一一个个字字节节（即即第第1616个个字字节节）写写入入到到页页缓缓冲冲器器后后20ns20ns自自动动开开始始，把把页页缓缓冲冲器器的的内内容容送送到到地地址址指指定定的的E E2 2PROMPROM单单元元内内，此此过过程程即即为为“页存储页存储”周期。周期。2.写入方式3.3.数据查询方式数据查询方式 数数据据查查询询是是指指用用软软件件来来检检测测写写操操作作中中的的“页页存存储储”周周期期是是否否完成。完成。在在“页页存存储储”期期间间，如如对对2864A2864A执执行行读读操操作作，那那么么读读出出的的是是最最后后写写入入的的字字节节。若若芯芯片片的的转转储储工工作作未未完完成成，则则读读出出数数据据的的最最高高位位是是原原来来写写入入字字节节最最高高位位的的反反码码。据据此此，CPUCPU可可判判断断芯芯片片的的编编程程是是否否结结束束。如如果果CPUCPU读读出出的的数数据据与与写写入入的的数数据据相相同同，表示芯片已完成编程，表示芯片已完成编程，CPUCPU可继续向芯片加载下一页数据。可继续向芯片加载下一页数据。2864A2864A与与单单片片机机的的接接口口电电路路与与2817A2817A的的接接口口非非常常相相似似，只只是是地地址址线线多多两两根根。由由于于查查询询“存存储储是是否否完完成成”的的方方式式有有所所不不同同，因此，因此，2864A2864A芯片不需要芯片不需要RDY/BUSYRDY/BUSY信号线。信号线。3.数据查询方式