单片机外部ram扩展.doc

单片机外部单片机外部 RAMRAM 扩展模块扩展模块MCS-51 系列单片机外部 RAM 为 64K，在一些特殊场合下，远不能满足需要， 本文就 AT89C51 讨论 MCS-51 系列单片机大容量 RAM 的 扩展方法 首先介绍 128K 随机读取 RAM HM628128HM628128 是 32 脚双列直插式 128K 静态随机读取 RAM，它具有容 量大、功耗低、价格便宜、集成度高、速度快、设计和 使用方便等特点如若在系统中加入掉电保护电路，保 护数据有很高的可靠性，可以和 EEPROM 相媲美 技术特性：技术特性： （1） 最大存取时间为 120ns； （2） 典型选通功耗 75mW；典型未选通功耗 10uW； （3） 使用单一 5V 电源供电； （4） 全静态存储器，不需要时钟及时序选通信号；（5） 周期时间与存取时间相等； （6） 采用三态输出电路，数据输入和输出端公用； （7） 所有输入和输出引脚均与 TTL 电平直接兼容； （8） 有两个片选端，适合于低功耗使用，即为了保存信息，用电池作为 后备电源保存信息的最低电源电压 Vcc=2V 引脚安排及功能表：引脚安排及功能表： 图 6 是 HM628128 的外部引脚排列图，各引脚名称及功用分别如下： A0～A16 是 17 条地址线；I/O0～I/O7 是 8 条双向数据线；CS1 是片选 1， 低电平有效，CS2 是片选 2，高电平有效；WR 是写控制线，当 CS1 为低电平， CS2 为高电平时，WR 的上升沿将 I/O0～I/O7 上的数据写到 A0～A16 选中的存储 单元中；OE 是读出允许端，低电平有效。

HM628128 的功能表如表 3 所示 表表 3 3 HM628128HM628128 功能表功能表 WRCS1CS2OE工作方式 XHXX未选中 XXLX未选中 HLHH输出禁止 HLHL读 LLHH写 其中，H 表示高电平，L 表示低电平，X 表示任意状态 由于 AT89C51 直接外部 RAM 容量为 64K，地址线为 16 条，其中低 8 位地址 和数据分时复用，因此需要外部地址锁存器和 ALE 锁存信号来锁存低 8 位地址 又由于 AT89C51 的外部数据和外设地址通用，若扩展外设必然占用数据地址图 6 HM628128 外部引 脚排列图因此本系统采用 P2.7（A15）口来区分数据和外设：当 P2.7（A15）口为高电平 时，选择外部数据；P2.7（A15）口为低电平时，则为外设因此，直接外部数 据容量和外设数量都为 32K，可用地址线为 15 条本系统外部扩展 RAM 为 256K，地址线 18 条要达到 18 条地址线，则必须扩展理论上可行方法很多， 如以 P1 口的某几位作为最高位地址输出、外加锁存器锁存高位地址等本系统 采用后者，以保留 P1 口，况且外设空间充裕。

扩展电路如图 7 所示：图 7 RAM 地址扩展电路当读写外部数据时，首先应往高位地址锁存器中送入高位地址，然后再以 DPTR 为间接地址访问外部数据，注意最高位地址应为 1，即数据区最低地址为 8000H 以下程序段演示了外部数据的读写 …… MOV DPTR，#0020H；0020H 为高位地址锁存器的地址 MOV A，#00H；00H 表示第一个 32K 空间 MOVX @DPTR，A；写入地址数据 MOV DPTR，#8000H；8000H 为每个 32K 的第一个字节地址 MOVX A，@DPTR；从地址单元读取数据 …… 若最后一句换为: MOVX @DPTR，A 则为向 RAM 中写数据 同时作者还利用 HM628128 的数据保持特性为其加入了掉电保护电路当主 电源关闭时，备用电源发挥作用，这样 RAM 内的数据就不会丢失其特性如表 4 4 所示译码器地址总线表表 4 4 低电源电压数据保持特性低电源电压数据保持特性名称符号 表示最小 值典型 值最大 值单 位实验条件数据保持的电 源电压 VccVOR2.0--VCS1≥Vcc-0.2V, CS2≥Vcc-0.2V, 或 0V≤CS2≤0.2V,Vin≥0V-150uA 数据保持电流 -150uAVcc=3.0V,Vin≥0V, CS1≥Vcc-0.2V, CS2≥Vcc-0.2V, 或 0V≤CS2≤0.2V 片选禁止到数 据状态时间tCDR0--ns运行恢复时间tR5--ms见波形图 8低电源电压数据保持时序关系如图 8 所示。

4.5V2.2VVdriCS10VVcc 4.5VCS2 Vdr2 0.4V0V 图 8 CS2 控制数据保持时序 根据表 4 和图 8 可知，只要在系统上电或断电期间保证使 HM628128 的 CS2 立即变为低电平（CS2≤0.2V）或 WR 立即变为高电平就可使其中的数据维持不 变，图 9 可实现这一功能tRCS1≥Vcc-0.2VCS2≤0.2VTCDRtRTCDR数据保持方式数据保持方式图 9 掉电保护电路 其原理如下：当系统正常时，电流通过 D1 向 HM628128 供电，同时向电池 BT 充电，当系统电源切断时，将由电池供电 上电时，系统电源对 C1 充电，在此期间 CS2 是输入要经过一定的延时后才 能变为高电平，同时，由于 U1、U2 的电源是由系统电源对 C2 充电来建立的， 这就保证了在上电时 HM628128 处于写静止状态 在系统掉电瞬间，由于 U1、U2 由 Vs 供电，仍处于工作状态，电源掉电致 使 U1 的输入立即变低，WR 端变为低电平，从而禁止对 HM628128 的写入同时 C1 也通过 D2 和 R2 放电，从而使 CS2 变为低电平因此在掉电瞬间和掉电后， HM628128 也处于写禁止状态。

经实践证明，本电路工作可靠，RAM 中数据保存完整。