单片机控制技术及应用：程序存储器扩展

程序存储器采用只读存储器，因为这种存储器在电源关断后，仍能保存程序（我们称此特性为非易失性的），在系统上电后，CPU可取出这些指令重新执行。

1.锁存器

受引脚数的限制，P0口兼用作数据线和低8位地址线，为了将它们分离出来，需在单片机外部增加地址锁存器。目前，常用的地址锁存器芯片有74LS373、74LS573等。

（1）锁存器74LS373

它是一种带三态门的8D锁存器，其引脚排列如图7-7所示，内部结构如图7-8所示。MCS-51与74LS373锁存器的连接电路如图7-9所示。

图7-7 锁存器74LS373的引脚排列

图7-8 74LS373的内部结构

图7-9 MCS-51单片机P0口与74LS373的连接电路

引脚说明：

◆D7～D0：8位数据输入线，

◆Q7～Q0：8位数据输出线。

◆G：数据输入锁存选通信号。当加到该引脚的信号为高电平时，外部数据选通到内部锁存器，负跳变时，数据锁存到锁存器中。：数据输出允许信号，低电平有效。当该信号为低电平时，三态门打开，锁存器中数据输出到数据输出线。当该信号为高电平时，输出线为高阻态。

74LS373锁存器功能见表7-1。

表7-1 74LS373锁存器功能表

（2）锁存器74LS573

它也是一种带有三态门的8位锁存器，功能及内部结构与74LS373完全一样，只是其引脚排列与74LS373不同。图7-10所示为74LS573的引脚排列。

如图7-10所示，与74LS373相比，74LS573的输入D端和输出Q端依次排列在芯片两侧，为绘制印制电路板提供了方便。

引脚说明：

◆D7～D0：8位数据输入线。

◆Q7～Q0：8位数据输出线。

◆G：数据输入锁存选通信号，该引脚与74LS373的G端功能相同。◆：数据输出允许信号，低电平有效。当该信号为低电平时，三态门打开，锁存器中数据输出到数据输出线。当该信号为高电平时，输出线为高阻态。

2.程序存储器扩展

（1）2716芯片介绍

下面以过去常用的最简单的2716芯片为例进行原理说明。2716的引脚排列如图7-11所示。(www.xing528.com)

图7-10 74LS573的引脚

图7-11 2716的引脚排列

1）主要引脚功能

A10～A0：11位地址，它的数目由芯片的存储容量决定，用于进行单元选择。O7～O0：数据读出。/PGM：双重功能控制线，当使用时，它为片选信号，低电平有效；当芯片编程时，它为编程控制信号PGM，用于引入编程脉冲。：输出允许信号，当=0时，输出缓冲器打开，被寻址单元的内容可以被读出。

V_PP：编程电源。当芯片编程时，该端加+25V编程电压；当使用时，该端加+5V电源。

2）2716的工作方式（见表7-2）

表7-2 2716的工作方式表

①读出方式

CPU从EPROM中读取代码，为单片机应用系统的工作方式。此时、均为低电平，V_PP端加+5V。

②维持方式即未选中状态，此时为高电平，数据输出为高阻状态，功耗下降75%，处于低功率维持状态。

③编程方式把程序代码固化到EPROM中。V_PP端加+25V电压，高电平。每当E/PGM端出现脉冲时，写入一个存储单元信息。

④编程校验方式即检查编程写入的信息是否正确，通常紧跟编程之后。V_PP端加+25V，及为低电平。

⑤编程禁止方式

2716不但可单片编程，也允许多片同时编程，好把同样信息并行写入多片2716中。多片编程时，若要写入各片的数据不尽相同，可使某片或某几片芯片处于编程状态或编程禁止状态，当/PGM信号加低电平时，该芯片处于编程禁止状态，不写入数据。

（2）存储器扩展的主要内容

单片程序存储器扩展是只扩展一片ROM芯片，这是最简单的程序存储器扩展。下面以扩展2716芯片为例进行说明，其扩展连接图如图7-12所示。

图7-12 扩展连接图

存储器扩展的主要内容是地址线、数据线和控制线的连接。低位地址线的连接与存储芯片的容量有关。2716的存储容量为2KB，需11位地址（A10～A0）进行存储单元编址。为此先把芯片的A7～A0引脚与地址锁存器的8位地址输出对应连接，再把A10～A8引脚与P2口的P2.2～P2.0相连。这样，2716芯片内存储单元的寻址问题就解决了。由于这是一个小规模存储器扩展系统，采用线选法进行片选，只需在剩下的高位地址线中取一位P2.7与2716的端相连即可。数据线的连接比较简单，只要把存储芯片的数据输出引脚与单片机P0口对应连接就可以了。对于控制信号，程序存储器的扩展只涉及（外部程序存储器读选通），把该信号连接到2716的引脚，用于存储器读出选通。

存储器单元地址分析：

上述三总线的连接过程中，地址总线只需11根（A0～A10），占据了P0口的8根口线（P0.0～0.7）和P2口的3根口线（P2.0～2.2），片选线占据了P2口的1根口线（P2.7）。因此，P2口还剩4根口线（P2.3～2.6）没有用，一般来说其状态是任意的。为了便于分析，通常假设没有用到的高位地址线A11～A14（P2.3～2.6）处于一种确定状态（如全部为“0”状态），则扩展的程序存储器芯片Intel 2716的地址范围分析见表7-3。

表7-3 存储器单元地址表

由于P2.6～P2.3的状态与2716芯片的寻址无关，所以在该芯片被寻址，P2.6～P2.3可以为任意状态，即从0000～1111共有16种状态组合。表明2716芯片对应着16个地址区间，即8000H～87FFH、8800H～8FFFH、9000H～97FFH、9800H～9FFFH、A000H～A7FFH、A800H～AFFFH…。在这些地址区间内都能访问到2716，这就是线选法存在的地址区间重叠问题。