存储器扩展电路的设计与制作.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,模块,5,系统扩展与接口技术的应用,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,知识能力：熟悉常见的存储器类型及性能，掌握程序存储器与,CPU,连接的方法,。,技能能力：掌握外部存储器的读写控制方法,了解,Proteus,仿真环境中对外部存储器的仿真方法。,社会能力：训练学生工程意识和良好的劳动纪律观念，培养学生认真做事、用心做事的态度。,知识能力,前导知识,为什么要进行单片机的存储器扩展？,课题引入,子系列,机 型,片内,ROM,片内,RAM,可寻址,ROM,范围,可寻址,RAM,范围,51,子系列,8031,无,128B,64KB,64KB,8051,4KB,128B,64KB,64KB,8751,4KB,128B,64KB,64KB,52,子系列,8032,无,256B,64KB,64KB,8052,8KB,256B,64KB,64KB,实际应用时，如果单片机内部程序存储器的容量不能满足要求时，就需要在其外部进行存储器的扩展。,2026/7/3 周五,4,总线扩展及地址分配,系统总线,总线（,Bus,）：计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线。,数据总线（,Data Bus,，,DB),数据总线用于在单片机与存储器或,I/O,之间传送数据。单片机数据总线的位数与单片机处理数据的字长一致。,地址总线（,Address Bus,，,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,端口的选择。地址总线的数目决定着可直接访问的存储单元的数目。,控制总线（,Control Bus,，,CB,）,控制总线实际上就是一组控制信号线，包括单片机发出的，以及从其他部件传送给单片机的。,知识能力,前导知识,8051,数据,存储器,程序,存储器,I/O,接口,I/O,接口,I/O,设备,I/O,设备,地址总线,数据总线,控制总线,知识能力,前导知识,地址总线是单向的，从单片机发出。,数据总线是双向的。,对于一条控制线，其传送方向是单向的。,总线：,连接系统中各扩展部件的一组公共信号线。,地址总线：,传出单片机送出的地址信号，进行存储单元和,I/O,端口的选择。,数据总线：,单片机和存储单元以及单片机和,I/O,端口之间传输数据。,控制总线：,一组控制信号线的总称。有单片机发出的，也有从其他部件发向单片机的。,注 意,单片机扩展的实现（总线构造）,以,P0,口的,8,位口线作地址,/,数据线（复用线）,;,以,P2,口的,8,位口线作高,8,位地址线。,MCS-51,单片机寻址范围为,64K,，需要,16,根,地址线,:,所谓复用：,既可作地址线（低,8位），又可作数据线。,复用技术：,增加一个,8,位锁存器，通过对锁存器的控制实现对地址（低,8,位）和数据的分离,扩展时常用的控制信号,1,）,ALE,：,地址锁存选通信号（高电平有效）。,2,）,PSEN,：,扩展程序存储器（外部,ROM,）读选通信号（低电平有效）。,3,）,EA,：,内外程序存储器的选择信号。,4,）,RD,和,WR,：,扩展外部数据存储器（,RAM,）的读、写选通信号（低电平有效）。,单片机扩展的实现（总线构造）,单片机扩展的实现（总线构造）,单片机总线扩展结构图,单片机存储器结构,MCS-51,系列单片机存储器有四个部分：,1,）片内,ROM,（部分有，,8031,无片内,ROM,）；,2,）片外,ROM,（可扩展到,64KB,）；,3,）片内,RAM,（,51,系列单片机都有，,256,字节）；,4,）片外,RAM,（可扩展到,64KB,独立）,RAM,、,ROM,都可以扩展至,64K,。,单片机存储器结构,程序存储器映象,数据存储器映象,单片机扩展存储器编址及映像,存储器编址技术：,以系统的高位地址作为存储器的片选信号。,直接将地址线连接到存储芯片片选端。,将地址线进行适当连接，使得存储器中每一个存储单元可唯一地对应一个编址。,1,、线选法,2,、,译码法,能有效地利用存储空间，,最常用的存储器编址方法。,通过译码器对系统的高位地址进行译码，以译码输出作为存储芯片的片选信号。,常用译码器：,74LS139,：双,24,译码器；,74LS138,：,38,译码器,74LS138,作译码器的连接,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,一、程序存储器扩展,掩膜,ROM,可编程,ROM,（,PROM,）：内容只能写一次；,可改写,ROM,（,EPROM,）：紫外线擦除；,可改写,ROM,（,EEPROM,）：电擦除；,快擦写,ROM,：,flashROM,1.,只读存储器（,ROM,）,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,2.,典型只读存储器芯片,2716,INTEL,公司,27,系列产品（加电编程、紫外线擦除,EPROM,），系列产品还有,2716,、,2732,、,2764,、,27128,等。,存储容量：,2k,8(,位,),、,4k 8(,位,),、,8k,8(,位,),、,16k,8(,位,),芯片引脚：,A10A0,：,11,位地址；,O,7,O,0,：数据线；,：片选,/,编程控制信号；正常使用片选（低电平有效），编程时，引入编程脉冲；,：输出允许信号，低电平有效。,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,5,种工作方式：,1,）读方式：均为低电平，被寻址单元内容经数据线读出；,2,）未选中方式：为高电平，数据线输出呈高阻状态；,3,）编程方式：,Vpp,加,25V,电压，加,TTL,高电平。进行数据重新写入4,）程序检验方式：,Vpp=25V,，均为低电平,5,）编程禁止,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,3.,程序存储器扩展示例,1,）线选法编址扩展示例,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,74LS373,是一种输出带有三态门的,8D,锁存器,1D,8D,1Q,8Q,G,E,1Q,8Q,（,a,）,74LS373,结构原理图,输入控制端,输出允许端,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,E,1Q,1D,2D,2Q,3Q,3D,4D,GND,4Q,74LS373,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,14,16,17,18,19,15,13,12,11,20,8Q,8D7D,7Q,6Q,6D,5D,G,5Q,V,CC,（,b,）,74LS373,引脚图,A,0,A,7,P,0,.,0,P,0,.,7,ALE,1D,8D,1Q,8Q,G,E,（,c,）,74LS373,电路连接图,74LS,373,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,74LS373,的功能表,E G,功 能,0 1,直通（,Qi=Di,）,0 0,保持（,Qi,保持不变）,1,输 出 高 阻,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,2716,是,2K,8,（位）,EPROM,，,11,根地址线,示例中，2716的地址范围是：,最低地址,：,A,15,A,14,A,13,A,12,A,11,A,10,A,9,A,8,A,7,A,6,A,5,A,4,A,3,A,2,A,1,A,0,1,000,，,0,000,，,0000,，,0000,（,8000H,）,最高地址,：,A,15,A,14,A,13,A,12,A,11,A,10,A,9,A,8,A,7,A,6,A,5,A,4,A,3,A,2,A,1,A,0,1,000,，,0,111,，,1111,，,1111,（,87FFH,）,A,14,A,13,A,12,A,11,（,P2.6P2.3),的状态与芯片寻址无关，,A,14,A,13,A,12,A,11,的所有,16,种,组合（,00001111,）都不会影响该芯片的寻址，即,1,，,000,，,0000,，,0000,1,，,111,，,1111,，,1111,因此，,8000H87FFH,、,88008FFFH,、,、,F800HFFFFH,都是该芯片的寻址范围。该,2716,有,16,个地址映像区,，在这些地址范围内都能访问该芯片。,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,2,）多芯片存储器扩展,当,P,2.7,=0,时，选中,1,片，地址为：,当,P,2.7,=1,时，选中,2,片，地址为：,1,2764,2,2764,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,3,）译码法编址示例,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,74LS138,：,3-8,译码器,使能控制,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,2764,0,地址范围：,0000H1FFFH,000,0,0000,0000,0000,000,1,1111,1111,1111,2764,1,地址范围,：,2000H3FFFH,001,0,0000,0000,0000,001,1,1111,1111,1111,2764,2,地址范围,：,4000H5FFFH,010,0,0000,0000,0000,010,1,1111,1111,1111,2764,7,地址范围,：,E000HFFFFH,111,0,0000,0000,0000,111,1,1111,1111,1111,.,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,二、数据存储器扩展,静态,RAM,（,SRAM,）：,加电即可保存信息；,动态,RAM,（,DRAM,）：,加电，不断进行周期性刷新（再生），才可保存信息。,1.,随机存储器概述,随机存储器,RAM,（,Random Access Memory,），可以进行读、写两种操作，分为静态（,SRAM,）和动态（,DRAM,）两种。,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,访问,ROM/EPROM,的读数指令为,MOVC A,，,A+PC,或,MOVC A,，,A+DPTR,如读取,EPROM,地址为,1000H,单元内容的指令为：,MOV DPTR,，,#1000H,MOV A,#00H,MOVC A,，,A+DPTR,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,2.,典型随机存储器芯片,6116(2KB),A,10,A,0,：地址线,D,7,D,0,：数据线,：片选信号,：数据输出允许信号,：写选通信号,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,6116,工作方式,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,3.,线选法,RAM,扩展举例,任务,5.1,存储器扩展电路的设计与制作,可寻址,256B,外部数据存储器,可寻址,64KB,外部数据存储器,访问外部,RAM,用专门指令,MOVX,，共,4,条,指令符号,说 明,MOVX A,，,Ri,MOVX,Ri,，,A,MOVX A,，,DPTR,MOVX,DPTR,，,A,单片机扩展,2732 EPROM,电路,编码结果,扩展一片,27128A,。单片机扩展,16 KB,外部程序存储器一般选用,27128A EPROM,芯片，硬件电路如图所示。,单片机扩展,27128 EPROM,电路,用译码法扩展一片,2764,。,单片机扩展,2764 EPROM,电路,技能能力,工作任务描述,1),根据给出的参考图，在,Proteus,中画出电路图，并编写程序进行外部数据的读取及写入，利用读取的外部数据存储器中的数据控制,8,个发光二极管循环点亮。,2),利用,Proteus,的仿真功能对其进行仿真测试，观察,LED,的状态和外部数据存储器窗口。,数据存储器扩展图,4),程序范例：,功能：对片外,RAM,写入数据并输出，控制,P1,口的亮灭状态。,声明写在程序的前面。,ORG 0000H,LJMP MAIN,ORG 30H,MAIN:MOV R0,#0,DJNZ R0,$;,延迟一会儿，等待电源电压稳定、外设正常工作。,MOV SP,#50H ;,设置堆栈指针初值,MOV DPTR,#1000H;,指向片外,RAM,的首地址,MOV A,#0FEH ;,设置第一个要送入的数据,MOV R1,#08H ;,设循环次数,WRITE:MOVX DPTR,A ;,向,RAM,中写入数据,INC DPTR ;,片外,RAM,地址加,1,CLR CY,RL A ;,更新数据,DJNZ R1,WRITE ;8,次未送完，继续写入，否则顺序执行下一条指令,START:MOV R1,#08H ;,再次设置循环次数,MOV DPTR,#1000H;,指向第一个数据单元,1000H,READ:MOVX A,DPTR ;,读出数据到,A,累加器,MOV P1,A ;,送,P1,口点亮发光二极管,LCALL DELAY ;,延时一段时间,INC DPTR ;,更新地址,DJNZ R1,READ ;,连续读出,8,个数据，送,P1,口显示,SJMP START ;8,个数据读完，继续从第一个数据单元开始。DELAY:;,延迟子程序,MOVR6,#00H,L1:MOVR7,#00H,L2:NOP,DJNZR7,L2,DJNZR6,L1,RET,END,操作步骤,1.,软件仿真实验,1),查阅原理图及芯片手册，初步认识,51,系列单片机扩展片外,RAM,所使用的芯片,6264,的管脚排列，以及与单片机的连接关系。,2),在,Proteus,中画出电路图，画出程序流程图并编写程序进行外部数据的读取及写入，利用读取的外部数据存储器中的数据控制,8,个发光二极管循环点亮,(,可参考程序范例,),。,3),在,Proteus,编辑窗口中输入程序，编译、链接并生成相应的,HEX,格式的机器代码文件，利用,Proteus,的仿真功能对其进行仿真测试，观察,LED,的状态和外部数据存储器窗口。,谢谢,