MCS-51单片机外部存储器扩展

1.系统总线构造

存储器的扩展实际上就是单片机和片外存储器之间地址总线、数据总线和控制总线的具体连接。由于受引脚数目的限制。MCS-51系列单片机没有专用的对外地址总线和数据总线。其P0接口是通用的I/O接口，同时还是双向数据总线和低8位的地址总线，P2接口则是高8位的地址总线，结合相应的控制线就可以进行存储器的扩展。图8-10所示是MCS-51系列单片机扩展总线构造图。

P0接口是数据总线和低8位地址总线分时复用接口，输出地址时ALE变为高电平有效，输出数据时ALE无效。扩展时需外接地址锁存器把地址和数据分开。常用的地址锁存器有74LS373等。74LS373是带三态输出的8位锁存器，当三态端为有效低电平，使能端G为高电平时，输出跟随输入变化；当G端由高变低时，输出端8位信息被锁存，直到G端再次有效。所以选用74LS373做地址锁存器时，可以直接将AT89S51的ALE接它们的使能端，而将锁存器的三态控制端接地。

图8-10 MCS-51系列单片机扩展总线构造图

2.扩展存储器编址技术

存储器编址就是使用系统提供的地址线，通过适当的连接，使系统的每一个存储单元都有一个唯一的地址。当扩展有多个存储器芯片时，涉及芯片的选择问题，由于存储器芯片都有片选信号引脚，因此存储器编址实质上就是如何产生芯片的片选信号。通常有两种编址方法：线选法和译码法。

（1）线选法 直接用地址位作为存储芯片的片选信号，即将地址线直接与存储芯片的片选端相连接。这种编址方式的特点是连接简单，不需外加电路，但对存储空间的使用是断续的，不能充分利用存储空间，扩展的存储容量受到一定限制，只适用于小规模单片机系统的存储器扩展。

（2）译码法 用译码器对系统的高位地址进行译码，把译码器的输出信号作为存储芯片的片选信号。这是一种常用的存储器编址方法，能有效地利用存储空间地址，适合于大容量多芯片存储器扩展。常用的译码器芯片有74LS138（3线—8线译码器）、74LS139（双2线—4线译码器）和74LS154（4线—16线译码器）。译码法扩展法如图8-11所示。

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图8-11 译码法扩展法

3.片外存储器的扩展

MCS-51系列单片机具有很强的系统扩展能力，可以扩展64KB的程序存储器和64KB的数据存储器，使得应用系统的设计更灵活，对用户要求的适应性更强。

MCS-51系列单片机的P0接口和P2接口通常用作扩展总线使用，进行系统扩展。P2接口作为外部存储器的高8位地址（A8～A15）输出口，P0接口作为外部存储器的低8位地址（A0～A7）输出口。片外数据存储器是用和作为读/写选通信号，而片外程序存储器是用作为读选通信号。MCS-51系列单片机在访问片外数据存储器时，或R有效而无效；反之，有效而、无效。这样，MCS-51系列单片机不会同时访问程序存储器和数据存储器空间，因此MCS-51系列单片机可以同时扩展数据存储器和程序存储器。

图8-12 MCS-51系列单片机与片外程序存储器的一种接口逻辑

（1）程序存储器扩展 由于MCS-51系列单片机在扩展存储器时，P0接口既作为数据总线D0～D7的信号线，又作为地址总线A0～A7的信号线，因此需外加一个锁存器以把数据线和地址线隔离。程序存储器的片选引脚可以接P2的某一位或者用地址译码法，应根据系统扩展存储器容量和芯片数量来设计。图8-12所示是MCS-51系列单片机与片外程序存储器的一种接口逻辑。

（2）数据存储器扩展 图8-13所示是MCS-51系列单片机与片外数据存储器的一种接口逻辑。图中，片外数据存储器的地址高8位A8～A15接P2接口，低8位地址线A0～A7接地址锁存器（74LS373）输出端。读/写控制信号分别连MCS-51系列单片机的、。片选引脚的连接同程序存储器扩展。