单片机外部存储器扩展问题及设计技巧

　　随着单片机运算速度和处理能力的不断提高，其在各个领域得到更广泛的应用。然而，随着其应用领域的不断扩大及集成化的不断提高，其内部资源已不能满足实际需求，往往需要对其内部资源进行扩展。今天就来说说单片机外部存储器扩展问题以及它的设计技巧。

　　51单片机外部存储器的系统扩展：

　　当输出允许信号（/OE）为高电平时，输出端Qn为高阻状态，正常工作时，/OE接地；LE为锁存允许信号，当其为高电平时，信号可以从D端传输至Q端，即Q端的信号会随着D端信号的变化而变化；当LE从高电平跳变到低电平时，跳变时D端的信号就被锁存到Q端，以后只要LE为低电平，不论D端的信号如何改变，Q端的电平都不会发生变化。单片机系统中，通常将ALE信号接到LE端，由图5.3（程序存储器的读时序）可知，每当ALE由高变低时，P0口的信息正好是PCL（非MOVX指令时）或有效的地址（MOVX指令时），这样就可以利用ALE信号把通过SN74LS373把P0口的址址信息锁存下来，形成地址总线的低8位，实现地址/数据分离。

　　SN74LS373的真值表如表所示：

　　SN74LS573的功能与SN74LS373完全一样，但两者的引脚分布不同。SN74LS373的输入端D和输出端O分布在芯片两侧，而SN74LS573的引脚分布如下图所示，所有输入端D位于同一侧，而输出端O位于芯片的另一侧，这样绘制PCB印制电路板图时，连线会更方便。实际应用系统中，还可以用SN74HC373或SN74HC573，HC系列的芯片速度比LS系列要快。

　　4.2单片机系统程序存储器（EPROM/E2PROM/Flash）扩展 AT89S51单片机内部有4KB Flash，当程序大于4KB时，就需要扩展程序存储器。由于AT89S51是基于总线的单片机，因此，作为程序存储器的芯片首先必须是并行接口的芯片，其次，程序存储器还须具有系统掉电后信息不会丢失的特性，所以，前面讨论的并行接口EPROM、EEPROM、Flash芯片都可以作为程序存储器。单片机系统中最常见的程序存储器是用紫外线擦除的27系列EPROM芯片，如27C64（8KB）、27C128（16KB）、27C256（32KB）以及27C512（64KB）等。27系列芯片上一般都有一个小窗口，用于擦除其中的信息，当写入调试好的程序后，一定要将小窗口用不透明的胶纸帖上，否则，阳光中的紫外线可能会破坏其中的信息；在一些特殊的场合，可能需要系统有在线编程功能，这时就只能用EEPROM和Flash作为程序存储器。很多厂商都生产E2PROM和Flash芯片，如ATMEL 公司的AT28C64（8KB E2PROM）、AT28C256（32KB E2PROM）以及AT29C256（32KB Flash）、AT29C512（64KB Flash）等。程序存储器的“片选（/CE）”信号一般都是直接接地，不存在译码的问题。单片机系统最多可扩展64KB的外部程序存储器。

　　单片机扩展程序存储器，/EA引脚必须接地；由P2口和锁存器共同组成16位的地址总线；P0为数据总线；/PSEN为控制总线。27C256是一个容量为32KB EPROM芯片，引脚定义如图5.8（b）所示，它共有28个引脚，分别是：电源（VCC）、数字地（GND）、地址引脚（A14~A0）、数据引脚（O7~O0）、/片选信号（/CE）、输出允许（/OE）和编程电源Vpp。27C256作为程序存储器时，其地址引脚A14~A0分别接地址总线的A14~A0；数据引脚D7~D0分别接数据总线的D7~D0；片选信号/CE接地；输出允许（/OE）接程序选通允许/PSEN。VCC接+5V

　　电源；GND接数字地；Vpp接+5V电源。

单片机外数据存储器扩展设计技巧

　　1、总体设计思路

　　MCS-8051片内部存储空间为256 B，有P0、P1、P2、P3 4个I/O端口。实际应用中，其内部存储空间往往不能满足需求，常常会在片外进行扩展。有别于经典的扩展方法，这里并没有用到P2口，仅用P0口和各个存储器的地址线、数据线连接，组成地址总线和数据总线。同时将PO口的P0.0、P0.1和P0.2这3个端口引到译码器件的输入端，译码后作为数据存储器件的片选择控制线，与的其他控制端口一起形成控制总线。从而通过数据总线、地址总线和控制总线这3个总线实现单片机片外256 KB数据存储器的扩展。 单片机的PO口具备地址总线、数据总线及控制线的功能。由软件来分时传送地址信号、数据信号和片选择控制信号。

　　2、硬件接口电路设计

　　MCS-805l与多片62256数据存储器的扩展电路主要由8片62256型数据存储器、3片74IS373锁存器和1片74LS138译码器件组成。62 256数据存储器为32 KB静态随机存取存储器，为片选信号输入线，为写选通信号输入线，为读选通信号输人线，A0～A14为地址输入线，D0～D7为双向三态数据线。该存储器件在不同操作方式下控制引脚电平的状态如表1所示。

        74LS373是带三态缓冲输出的8D触发器，OE为使能端，G为控制端。其功能如表2所示。

　　机与多片62256数据存储器的硬件连接电路。单片机的P0口与译码器741S138、锁存器74LS373-0和 74LS373-l的输入端口相连，用来传输地址信息和控制信息。同时，P0口还与数据存储器的数据线相连接，用来传输数据信息。P1.6接到锁存器 74LS373-2的控制端G，P1.7接到锁存器74LS373-1的控制端G，ALE接到锁存器74LS373-0的控制端上。由此，在P1.6、 P1.7和ALE 3个端口共同作用下，使可实现地址信息和数据信息的分时传送。T0～T7是8片62256数据存储器，组成片外256 KB存储空间。