【正文】 圖 85 64KB地址空間劃分成 8個(gè) 8KB空間 這里采用 全地址譯碼 方式。這樣就把64KB存儲(chǔ)器空間分成 8個(gè) 8KB空間了。 例如， 要 擴(kuò) 8片 8KB的 RAM 6264，如何通過74LS138把 64KB空間分配給各個(gè)芯片？ 由 74LS138真值表 可知，把 G1接到 +5V， 、 接地， 、 、 （高 3位地址線）分別接74LS138的 C、 B、 A端，由于對(duì)高 3位地址譯碼，這樣譯碼器有 8個(gè)輸出 ～ ，分別接到 8片 6264的 各 “片選”端 ，實(shí)現(xiàn) 8選 1的片選。這兩個(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 84所示 ，真值表見 表 82（只給出其中一組）。輸出為低電平的引腳就作為某一存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)。引腳如 圖 83所示 ，真值表見 表 81。 下面介紹 常用的譯碼器芯片 。 15 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 。這種方法能夠 有效地利用存儲(chǔ)器空間， 適用于 多芯片的存儲(chǔ)器擴(kuò)展 。另外， 地址空間不連續(xù) ，每個(gè)存儲(chǔ)單元的地址不唯一，這會(huì)給程序設(shè)計(jì)帶來(lái)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 。 14 線選法優(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。 1．線選法 是直接利用系統(tǒng)的 某一高位地址線 作為存儲(chǔ)器芯片（或 I/O接口芯片）的“ 片選” 控制信號(hào)。實(shí)際上， 16條地址線中的高、低位地址線的數(shù)目并不是固定的，只是習(xí)慣上把用于 “單元選擇”的地址線，都稱為低位地址線，其余的為高位地址線。 注意， “片選”和“單元選擇”都是單片機(jī)通過地址線一次發(fā)出的地址信號(hào)來(lái)完成選擇 。 為實(shí)現(xiàn)片選，存儲(chǔ)器芯片都有 片選引腳 。 12 AT89S51單片機(jī)發(fā)出的 地址碼 用于選擇某個(gè)存儲(chǔ)器單元，外擴(kuò)多片存儲(chǔ)器芯片中，單片機(jī)必須進(jìn)行 兩種選擇 ：一是 選中該存儲(chǔ)器芯片，這稱為 “片選”， 未被選中的芯片不能被訪問。 存儲(chǔ)器地址空間分配 實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，既需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，又需要擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 如何把片外的兩個(gè) 64KB地址空間分配給各個(gè)程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片， 使 一個(gè)存儲(chǔ)單元只對(duì)應(yīng)一個(gè)地址 ，避免單片機(jī)發(fā)出一個(gè)地址時(shí)，同時(shí)訪問兩個(gè)單元，發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。 可見， AT89S51的 4個(gè)并行 I/O口，由于系統(tǒng)擴(kuò)展的需要，真正作為數(shù)字 I/O用，就剩下 P1和 P3的部分口線 了。 （ 3） ALE作為 P0口發(fā)出的低 8位地址鎖存控制信號(hào)。包括： （ 1） 作為 外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器 的 讀選通 控制信號(hào)。 圖 82 AT89C51單片機(jī)擴(kuò)展的片外三總線 10 3．控制信號(hào)線 除地址線和數(shù)據(jù)線外，還要有系統(tǒng)的控制總線。 2． P2口的口線作為高位地址線 P2口用作系統(tǒng)的 高 8位地址線 ，再加上地址鎖存器提供的低 8位地址，便形成了系統(tǒng)完整的 16位地址總線。 AT89S51訪問外部擴(kuò)展的存儲(chǔ)器單元或 I/O接口寄存器時(shí)，先發(fā)出低 8位地址 送地址鎖存器鎖存，鎖存器輸出作為系統(tǒng)的低 8位地址（ A7~ A0）。 8 如何來(lái)構(gòu)造系統(tǒng)的三總線。 （ 2）數(shù)據(jù)總線 （ Data Bus， DB）：用于單片機(jī)與外部存儲(chǔ)器之間或與 I/O接口之間傳送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)總線是 雙向的 。 系統(tǒng)總線按功能通常分為 3組，如 圖 81所示。 系統(tǒng)擴(kuò)展是以 AT89S51為核心，通過總線把單片機(jī)與各擴(kuò)展部件連接起來(lái)。 AT89S51單片機(jī)采用程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間截然分開的哈佛結(jié)構(gòu)。 圖 81 AT89S51單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu) 6 由 圖 81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 。最后介紹擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的具體設(shè)計(jì)。1 第 8章 AT89S51單片機(jī)外部 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 自動(dòng)化工程系 2 第 8章 目錄 系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu) 地址空間分配和外部地址鎖存器 存儲(chǔ)器地址空間分配 外部地址鎖存器 程序存儲(chǔ)器 EPROM的擴(kuò)展 常用的 EPROM芯片 程序存儲(chǔ)器的操作時(shí)序 AT89S51單片機(jī)與 EPROM的接口電路設(shè)計(jì) 靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM的擴(kuò)展 常用的靜態(tài) RAM（ SRAM）芯片 外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀寫操作時(shí)序 3 AT89S51單片機(jī)與 RAM的接口電路設(shè)計(jì) EPROM和 RAM的綜合擴(kuò)展 綜合擴(kuò)展的硬件接口電路 外擴(kuò)存儲(chǔ)器電路的工作原理及軟件設(shè)計(jì) E2PROM的擴(kuò)展 并行 E2PROM芯片簡(jiǎn)介 E2PROM的工作方式 AT89S51單片機(jī)擴(kuò)展 E2PROM AT2864的設(shè)計(jì) 片內(nèi) Flash存儲(chǔ)器的編程 通用編程器編程 ISP編程 4 內(nèi)容概要 許多情況，片內(nèi)的 存儲(chǔ)器資源還不能滿足需要 ，為此需AT89S51單片機(jī)進(jìn)行外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。 由于有時(shí)需要擴(kuò)展多片芯片，首先介紹 AT89S51單片機(jī)的兩個(gè)外部存儲(chǔ)器空間的地址分配的 兩種方法 ，即 線選法 和 譯碼法 。 5 系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu) AT89S51單片機(jī)采用總線結(jié)構(gòu)，使擴(kuò)展易于實(shí)現(xiàn)，AT89S51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)如 圖 81所示。 AT89S51單片機(jī)的存儲(chǔ)器擴(kuò)展即包括 程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展又包括 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展 。擴(kuò)展后，系統(tǒng)形成了 兩個(gè)并行的外部存儲(chǔ)器空間 。因此，要進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展 首先要構(gòu)造系統(tǒng)總線 。 7 （ 1）地址總線 （ Address Bus， AB）：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單元的選擇。 （ 3）控制總線 （ Control Bus， CB）：控制總線是單片機(jī)發(fā)出的各種控制信號(hào)線。 1． P0口作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)總線 AT89S51受引腳數(shù)目限制， P0口 既用作低 8位地址總線，又用作數(shù)據(jù)總線（分時(shí)復(fù)用），因此需 增加一個(gè) 8位地址鎖存器 。隨后， P0口 又作為數(shù)據(jù)總線口（ D7~ D0），如 圖 82所示 。 9 使單片機(jī)系統(tǒng)的尋址范圍達(dá)到 64KB。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)。 （ 2） 和 為 外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 和 I/O的讀、寫選通控制信號(hào)。 （ 4） 為片內(nèi)、片外程序存儲(chǔ)器的選擇控制信號(hào)。 PSENRD WREA11 地址空間分配和外部地址鎖存器 本節(jié)討論 如何進(jìn)行存儲(chǔ)器空間的 地址分配 ，并介紹用于輸出低 8位地址的常用的 地址鎖存器 。這就是存儲(chǔ)器 地址空間分配問題 。 二是 在“片選”的基礎(chǔ)上再根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的地址碼來(lái)對(duì)“選中” 芯片的某一單元進(jìn)行訪問，即“單元選擇”。同時(shí)也都有多條 地址線引腳 ，以便進(jìn)行單元選擇。 通常把單片機(jī)系統(tǒng)的地址線籠統(tǒng)地分為 低位地址線 和 高 13 位地址線 ，“片選” 都是使用 高位地址線 。 常用的存儲(chǔ)器地址空間 分配方法有 兩種 ： 線性選擇法 （簡(jiǎn)稱線選法）和 地址譯碼法 （簡(jiǎn)稱譯碼法），下面介紹。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。 缺點(diǎn) 是可尋址的 芯片數(shù)目受到限制 。 2．譯碼法 使用譯碼器對(duì) AT89S51單片機(jī)的 高位地址進(jìn)行譯碼 ，譯碼輸出 作為存儲(chǔ)器芯片的 片選信號(hào) 。 常用的譯碼器芯片 有 74LS138（ 3線 8線 譯碼器）、 74LS139（雙 2線 4線 譯碼器）和 74LS154（ 4線 16線 譯碼器）。部分譯碼存在著部分存儲(chǔ)器地址空間相重疊的情況。 （ 1） 74LS138 3線 8線 譯碼器，有 3個(gè)數(shù)據(jù)輸入端 ，經(jīng) 譯碼產(chǎn)生 8種狀態(tài) 。由 表 81可 見，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 。 16 G2ABY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y017 （ 2） 74LS139 雙 2線 4線 譯碼器 。 圖 83 74LS138引腳圖 圖 84 74LS139引腳圖 18 19 以 74LS138為例 ，如何進(jìn)行地址分配。 低 13位地址 （ ～ ， ～ ）完成對(duì)選中的 6264芯片中的各個(gè)存儲(chǔ)單元的 “單元選擇” 。 G2AG2BY7 Y020 64KB地址空間分配 如 圖 85所示 。因此， AT89S51發(fā)出 16位地址時(shí)，每次只能選中某一芯片及該芯片的一個(gè)存儲(chǔ)單元 21 如何用 74LS138把 64KB空間全部劃分為 4KB的塊 呢？4KB空間需 12條地址線，而譯碼器輸入只有 3條地址線（ ～ ）， ， 0或 1決定選擇 64KB存儲(chǔ)器空間的 前 32KB還是 后 32KB，由于 ，就 不是全譯碼方式 ，前后兩個(gè) 32KB空間就重疊了。 如果把 74LS138譯碼器 G1端連接起來(lái)，如 圖 86所示 ，就不會(huì)發(fā)生兩個(gè) 32KB空間重疊的問題了。如果去掉圖 86中的非門，地址范圍為 8000H～ FFFFH?！?， ～ “單元選擇”， ～ 74LS138譯碼實(shí)現(xiàn)對(duì)各存儲(chǔ)器芯片的片選。 23 圖 86 存儲(chǔ)器空間被劃分成每塊 4KB 24 外部地址鎖存器 受引腳數(shù)的限制， P0口兼用數(shù)據(jù)線和低 8位地址線，為了將它們分離出來(lái)，需在單片機(jī)外部增加地址鎖存器。 1．鎖存器 74LS373 是一種 帶三態(tài)門 的 8D鎖存器 ，其引腳如 圖 87所示 ，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 圖 88所示 。 25 圖 87 鎖存器 74LS373的引腳 26 圖 88 74LS373的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 27 圖 89 AT89S51單片機(jī)