微机系统存储器讲义.docx

第一节最小系统与程序存储器的扩展MCS－51系列单片机有很强的扩展功能，采用常用的电路芯片，按照典型的电路连接，就能方便地构成各种不同扩展的应用系统。进行系统扩展时，单片机的引脚构成三总线结构：地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总统（CB），各种扩展电路的外接芯片都通过该三总线与单片机连接MSC—51系列扩展时常用的芯片：地址锁存器——74LS373；总线驱动器——74LS244（单向）、74LS245（双向）。P0口要复用为数据总线，加用的总线驱动器应该是双向的，可用74LS245。P2口如加用总线驱动器，可用单项的74LS244。一、最小系统对于国内使用较多的8031机型来说，片内不含程序存储器，必须添用片外程序存储器，再用到地址锁存器，才能构成一台完整的计算机。因此严格说，它称不上是“单片”机。8031本身、片外程序存储器与地址锁存器组成了一个真正可用的、未曾扩展的最小系统。1、工作时序51系列单片机在设计时为最小系统规定了工作时序：P2口送出PCH信息；P0口送出PCL信息和输入指令；在每个机器周期中，ALE脉冲两次有效，它的频率是2HMz；/PSEN脉冲也是两次有效。ALE第一次有效发生在S1P2和D2P1期间，而当S2状态周期、它处于下降沿时P0口上低8位地址信心PCL被锁存到地址锁存器；然后在S4状态周期、/PSEN处上升沿时将指令读入单片机。ALE第二次有效发生在S4P2和S5P1期间，在S5状态周期、ALE处下降沿时P0口上新的PCL值又被锁存到地址所存器，以待下一机器周期的S1状态、/PSEN处上升沿时读入新的PC值所指地址中的指令。这样，在每个机器周期的S1状态周期已取有该机器周期要执行的指令信息，而在S1P2期间将开始执行。2、EPROM芯片图4-6所示是常用的EPROM芯片的引脚图。24个引脚的EPROM芯片有：2716（2K*8）、2732（4K*8），28个引脚的芯片有：2764（8K*8）、27128（16K*8）、27256（32K*8）、27512（64K*8）。EPROM芯片2716的引脚在不同的工作方式下的电压见下图：3、地址锁存器74LS373片内是8个输出带三态门的D锁存器。当使能端G呈高电平时锁存器中的内容可更新，而在返回低电平瞬间实现锁存。如此时芯片的输出控制端/OE为低，也即输出三态门打开，锁存器中的地址信息可经由三态门输出。除74LS373外，74LS273、8282、8212等芯片也可用作地址锁存器，但使用时接法稍有不同，它们的引脚以及连接方法见下面两图二、用EPROM的程序存储器的扩展1、用单片EPROM的扩展电路在既有片内程序存储器、又扩展片外程序存储器的情形下，两部分存储器的编址须按一定规律：它们不重叠而连续，片外地址紧接在片内地址的后面。而/EA一般应接高电平。2、用多片EPROM的扩展电路片外程序存储器也可以由多片EPROM组成，如图4-11是应用两片2764的扩展电路，系统的程序存储器的容量为16K单元。图4-12以及图4-13是应用4片2732扩展的电路，容量也是16K个单元。区别是：图4-12中，用I/O口的4个引脚来对4片EPROM进行片选，即采用的线选法；图4-13中，只有P2口的2个未用引脚，但加用一个2-4译码器来解决片选，即译码法。译码法占用I/O接口线稍，然而多硬件；线选法少用硬件，接线简单，但担心I/O接口线不够用。随着EPROM容量的逐渐增大，线选法的优点更趋突出。三、用EEPROM的程序存储器扩展1、EEPROM芯片EEPROM——电可擦除EPROM，可以在线改写，而断电时也可保存数据。常多见的EEPROM芯片有2816、2817、2816A、2817A，它们都是2Kx8位，2817A的引脚图见图4-12。2816、2816A与2716的引脚兼容。2816A、2817A在各种不工作方式下引脚的电压值不同。它不需要单独的擦除操作，在写入过程中可自动将原存内容擦除，但时间稍长，约需10ms左右。2、用EEPROM的扩展电路图4-13是用2817AEEPROM的扩展电路，2817A有“擦、写完毕”联络信号可供利用，因此多了一条由8031P1.0到2817ARDY/BUSY的连线。这里通过P1.0来查询有否“擦、写完毕”的接法。如改用完成后进入中断的方法，则2817A的RDY/BUSY端可接8031的INT0或INT1，以便擦、写完毕后申请中断。