基于51單片機(jī)P0口的片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展

隨著單片機(jī)運(yùn)算速度和處理能力的不斷提高，其在各個(gè)領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。然而。隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大及集成化的不斷提高，其內(nèi)部資源已不能滿足實(shí)際需求，往往需要對(duì)其內(nèi)部資源進(jìn)行擴(kuò)展。經(jīng)典的擴(kuò)展方法主要是通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線即P0、P2口，以及控制線ALE、*****等來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)或程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展，最大尋址空間可達(dá)64KB，但這種方法占用端口較多，在有些情況下不能滿足需求。這里以MCS-8051系列單片機(jī)為例，介紹一種新的片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展方法，僅用單片機(jī)的P0口、P1．6及P1．7共10個(gè)端口便可實(shí)現(xiàn)256 KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。

1 總體設(shè)計(jì)思路
MCS-8051單片機(jī)片內(nèi)部存儲(chǔ)空間為256 B，有P0、P1、P2、P3 4個(gè)I／O端口。實(shí)際應(yīng)用中，其內(nèi)部存儲(chǔ)空間往往不能滿足需求，常常會(huì)在片外進(jìn)行擴(kuò)展。有別于經(jīng)典的擴(kuò)展方法，這里并沒(méi)有用到P2口，僅用P0口和各個(gè)存儲(chǔ)器的地址線、數(shù)據(jù)線連接，組成地址總線和數(shù)據(jù)總線。同時(shí)將PO口的P0．0、P0．1和P0．2這3個(gè)端口引到譯碼器件的輸入端，譯碼后作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件的片選擇控制線，與單片機(jī)的其他控制端口一起形成控制總線。從而通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線這3個(gè)總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)片外256 KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。
單片機(jī)的PO口具備地址總線、數(shù)據(jù)總線及控制線的功能。由軟件來(lái)分時(shí)傳送地址信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和片選擇控制信號(hào)。

2 硬件接口電路設(shè)計(jì)
MCS-805l單片機(jī)與多片62256數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路主要由8片62256型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、3片74IS373鎖存器和1片74LS138譯碼器件組成。62 256數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為32 KB靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，為片選信號(hào)輸入線，為寫選通信號(hào)輸入線，為讀選通信號(hào)輸人線，A0～A14為地址輸入線，D0～D7為雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線。該存儲(chǔ)器件在不同操作方式下控制引腳電平的狀態(tài)如表1所示。74LS373是帶三態(tài)緩沖輸出的8D觸發(fā)器，OE為使能端，G為控制端。其功能如表2所示。

圖l是MCS-8051單片機(jī)與多片62256數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的硬件連接電路。單片機(jī)的P0口與譯碼器741S138、鎖存器74LS373-0和74LS373-l的輸入端口相連，用來(lái)傳輸?shù)刂沸畔⒑涂刂菩畔?。同時(shí)，P0口還與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線相連接，用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)信息。P1．6接到鎖存器74LS373-2的控制端G，P1．7接到鎖存器74LS373-1的控制端G，ALE接到鎖存器74LS373-0的控制端上。由此，在P1．6、P1．7和ALE 3個(gè)端口共同作用下，使可實(shí)現(xiàn)地址信息和數(shù)據(jù)信息的分時(shí)傳送。T0～T7是8片62256數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，組成片外256 KB存儲(chǔ)空間。

3 軟件設(shè)計(jì)
3．1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展的軟件設(shè)計(jì)
MCS-8051單片機(jī)片外256 KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展，其軟件設(shè)計(jì)的主要思路是如何在MCS-805l單片機(jī)與要訪問(wèn)的片外存儲(chǔ)單元之間建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)兩者的信息傳遞。MOVX指令執(zhí)行時(shí)，將地址信息同時(shí)進(jìn)行鎖存，然后開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)，其讀、寫周期很短，但占用端口較多。為了節(jié)約端口資源，可將地址信息分時(shí)傳送，圖2是單片機(jī)讀、寫片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的過(guò)程。與MOVX指令不同，單片機(jī)在訪問(wèn)片外存儲(chǔ)單元時(shí)，首先是分時(shí)將片外存儲(chǔ)單元的地址信息送入鎖存器并鎖存起來(lái)，然后再對(duì)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀、寫操作，這是2個(gè)完全獨(dú)立的過(guò)程，這一特點(diǎn)大大節(jié)約了端口資源，但讀、寫周期較長(zhǎng)。