单片机第9章外部存储器的应用

单片机存储器扩展在单片机的应用中，常常会遇到内部存储器容量不足的情况。

这时候，就需要对单片机的存储器进行扩展，以满足系统对存储容量的需求。

单片机的存储器可以分为程序存储器和数据存储器。

程序存储器用于存储单片机运行的程序代码，而数据存储器则用于存储程序运行过程中的数据。

当单片机内部的存储器无法满足应用需求时，就需要通过外部扩展来增加存储容量。

在进行存储器扩展之前，我们需要了解单片机的存储器寻址方式。

不同的单片机可能有不同的寻址方式，但通常都包括直接寻址、间接寻址和变址寻址等。

了解寻址方式对于正确进行存储器扩展至关重要。

对于程序存储器的扩展，常用的方法是使用外部只读存储器（ROM），如 EPROM（可擦除可编程只读存储器）、EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）等。

扩展时，需要将外部 ROM 与单片机的地址总线、数据总线和控制总线正确连接。

地址总线用于指定存储器的地址，数据总线用于传输数据，控制总线则用于控制存储器的读写操作。

以常见的 8051 单片机为例，它的地址总线为 16 位，可以寻址64KB 的存储空间。

如果要扩展 32KB 的程序存储器，我们可以选用一片容量为 32KB 的 EPROM 芯片，如 27256。

将 EPROM 的地址线 A0A14 与单片机的地址总线 A0 A14 相连，数据线 D0 D7 与单片机的数据总线 D0 D7 相连。

控制总线中的片选信号（CS）通常通过地址译码器来产生，以确保在特定的地址范围内选中该 EPROM 芯片。

在数据存储器的扩展方面，常用的是外部随机存取存储器（RAM），如静态 RAM（SRAM）和动态 RAM（DRAM）。

SRAM 速度较快，但价格相对较高；DRAM 价格较低，但需要不断刷新。

同样以 8051 单片机为例，如果要扩展 8KB 的数据存储器，可以选用一片 6264 SRAM 芯片。

连接方式与程序存储器扩展类似，地址线和数据线分别与单片机的对应总线相连。

第九章复习思考题1. 计算机系统中为什么要设置输入输出接口输入/输出接口电路是CPU与外设进行数据传输的桥梁。

外设输入给CPU的数据，首先由外设传递到输入接口电路，再由CPU从接口获取；而CPU输出到外设的数据，先由CPU 输出到接口电路，然后与接口相接的外设获得数据。

CPU与外设之间的信息交换，实际上是与I/O接口电路之间的信息交换。

2. 简述输入输出接口的作用。

I/O接口电路的作用主要体现在以下几个方面：（1）实现单片机与外设之间的速度匹配；（2）实现输出数据锁存；（3）实现输入数据三态缓冲；（4）实现数据格式转换。

3. 在计算机系统中，CPU与输入输出接口之间传输数据的控制方式有哪几种各有什么特点在计算机系统中，CPU与I/O接口之间传输数据有3种控制方式：无条件方式，条件方式，中断方式，直接存储器存取方式。

在无条件方式下，只要CPU执行输入/输出指令，I/O接口就已经为数据交换做好了准备，也就是在输入数据时，外设传输的数据已经传送至输入接口，数据已经在输入接口端准备好；输出数据时，外设已经把上一次输出的数据取走，输出接口已经准备好接收新的数据。

条件控制方式也称为查询方式。

CPU进行数据传输时，先读接口的状态信息，根据状态信息判断接口是否准备好，如果没有准备就绪，CPU将继续查询接口状态，直到其准备好后才进行数据传输。

在中断控制方式下，当接口准备好数据传输时向CPU提出中断请求，如果满足中断响应条件，CPU则响应，这时CPU才暂时停止执行正在执行的程序，转去执行中断处理程序进行数据传输。

传输完数据后，返回原来的程序继续执行。

直接存储器存取方式即DMA方式，它由硬件完成数据交换，不需要CPU的介入，由DMA 控制器控制，使数据在存储器与外设之间直接传送。

4. 采用74LS273和74LS244为8051单片机扩展8路输入和8路输出接口，设外设8个按钮开关和8个LED，每个按钮控制1个LED，设计接口电路并编制检测控制程序。

单片机原理与应用一、引言单片机作为一种高度集成的微型计算机系统，具有体积小、成本低、功能强、可靠性高等优点，广泛应用于工业自动化、智能仪器、消费电子、家用电器等领域。

本文将详细介绍单片机的原理及其在各行各业中的应用。

二、单片机原理1.单片机概述单片机（MicrocontrollerUnit，MCU）是一种将微处理器、存储器、定时器/计数器、输入/输出接口等集成在一块芯片上的微型计算机系统。

它具有处理能力强、体积小、功耗低、成本低等特点，便于应用于各种嵌入式系统。

2.单片机结构单片机主要由中央处理器（CPU）、存储器（包括程序存储器和数据存储器）、输入/输出接口（I/O口）、定时器/计数器、中断系统等组成。

其中，CPU负责执行程序和数据处理，存储器用于存储程序和数据，I/O口负责与外部设备通信，定时器/计数器用于实现定时和计数功能，中断系统用于处理各种中断请求。

3.单片机工作原理单片机的工作原理可以分为取指令、译码、执行、存储等阶段。

在取指令阶段，CPU从程序存储器中读取指令；在译码阶段，CPU对指令进行解码，确定操作类型和操作数；在执行阶段，CPU根据指令执行相应的操作；在存储阶段，CPU将执行结果存储到数据存储器中。

三、单片机应用1.工业控制单片机在工业控制领域具有广泛的应用，如PLC（可编程逻辑控制器）、温度控制器、电机控制器等。

通过编程，单片机可以实现复杂的逻辑控制和运算功能，提高生产效率和产品质量。

2.智能仪器单片机在智能仪器领域中的应用包括数字电压表、数字频率计、示波器等。

利用单片机的处理能力和I/O口功能，可以实现对各种信号的采集、处理、显示和控制。

3.消费电子单片机在消费电子领域中的应用包括方式、电视、洗衣机、空调等。

通过编程，单片机可以实现各种功能，如用户界面控制、信号处理、通信等。

4.家用电器单片机在家用电器领域中的应用包括微波炉、电饭煲、豆浆机等。

利用单片机的控制功能，可以实现温度控制、定时控制、故障检测等功能。

单片机应用系统开发的一般方法单片机应用系统是为完成某项任务而研制开发的用户系统，虽然每个系统都有很强的针对性，结构和功能各异，但其开发过程和方法大致相同。

这里介绍单片机应用系统开发的一般方法和步骤.1.确定任务单片机应用系统的开发过程由确定系统的功能与性能指标开始。

首先要细致分析、研究实际问题，明确各项任务与要求，综合考虑系统的先进性、可靠性、可维护性以及成本、经济效益，拟订出合理可行的技术性能指标。

2.总体设计在对应用系统进行总体设计时，应根据应用系统提出的各项技术性能指标，拟订出性价比最高的一套方案。

总体设计最重要的问题包括以下三个方面：（1）机型选择根据系统的功能目标、复杂程度、可靠性要求、精度和速度要求来选择性能/价格比合理的单片机机型。

目前单片机种类、机型多，有8位、16位、32位机等，片内的集成度各不相同，有的机型在片内集成了WDT、PWM、串行EEPROM 、A/D、比较器等多种功能以及提供UART、I2C、SPI协议的串行接口，最大工作频率也从早期的0~12MHz增至33~40MHz。

在进行机型选择时应考虑：①所选机型性能应符合系统总体要求，且留有余地，以备后期更新。

②开发方便，具有良好的开发工具和开发环境。

③市场货源（包括外部扩展器件）在较长时间内充分。

④设计人员对机型的开发技术熟悉，以利缩短研制周期。

（2）系统配置选定机型后，再选择系统中要用到的其他外围元器件，如传感器、执行器件、人机接口、存储器等。

整个系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配，例如，选用晶振频率较高时，存储器的存取时间就短，应选择存取速度较快的芯片；选择CMOS型单片机构成低功耗系统时，系统中的所有芯片都应该选择低功耗产品。

如果系统中相关器件性能差异很大，系统综合性能将降低，甚至不能正常工作。

（3）软硬件分工在总体方案设计过程中，对软件和硬件进行分工是一个首要的环节。

原则上，能够由软件来完成的任务就尽可能用软件来实现，以降低硬件成本，简化硬件结构，提高可靠性，但是可能会降低系统的工作速度。

单片机与外部存储器的数据交互在单片机系统中，外部存储器的数据交互是非常重要的。

单片机通常具有内部存储器，但其容量有限，不足以存储大量数据。

因此，需要与外部存储器进行数据交互，以扩展系统的存储容量。

一、单片机系统中的外部存储器外部存储器是指单片机系统中除了内部存储器之外的存储器设备，包括闪存、EEPROM、SD卡等。

这些外部存储器具有较大的容量，并可以长期保存数据。

在单片机系统中，外部存储器对于实现数据存储和读取起着重要的作用。

二、数据存储与读取的基本流程在单片机系统中，数据存储与读取的基本流程如下：1. 初始化外部存储器：首先，需要对外部存储器进行初始化设置，包括设置存储器的通信接口、地址线和数据线的连接方式等。

2. 写入数据：接下来，单片机将需要存储的数据通过数据线发送给外部存储器，同时发送相应的地址信息，以确定数据写入的位置。

外部存储器将数据存储后，发送写入完成的信号给单片机。

3. 读取数据：当需要读取外部存储器中的数据时，单片机通过发送相应的地址信息，并请求读取数据。

外部存储器将数据通过数据线发送给单片机，完成数据的读取过程。

三、数据交互的通信方式单片机与外部存储器之间的数据交互可以通过多种通信方式进行，例如SPI、I2C、USART等。

下面以SPI通信方式为例进行介绍。

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行外围设备接口，主要用于单片机与外部设备之间的通信。

它使用四根信号线进行数据交互，包括时钟线、数据线、主片选线和从片选线。

在SPI通信中，单片机作为主设备，外部存储器作为从设备。

主设备通过时钟线控制数据传输的时序，通过数据线发送数据。

从设备在接收到主设备的请求后，通过数据线将数据发送给主设备。

主设备和从设备通过片选线来选择通信的对象。

四、外部存储器的读写操作在单片机中，与外部存储器的数据交互主要包括读写操作。

下面分别介绍外部存储器的写操作和读操作。

1. 外部存储器的写操作：（1）设置片选线：首先，单片机需要将需要进行数据交互的外部存储器的片选线拉低，以选择通信的对象。

单片机存储的原理及应用1. 介绍单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）是一种集成了微处理器、内存、输入输出设备和时钟等功能于一体的集成电路芯片。

在单片机中，存储器是其核心组成部分之一，它用于存储程序代码、数据和临时结果。

本文将介绍单片机存储的原理及应用。

2. 单片机存储的原理在单片机中，存储器主要分为两种类型：程序存储器和数据存储器。

2.1 程序存储器程序存储器，也称为只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM），用于存储程序代码。

ROM中存储的程序代码是在制造过程中被固化在芯片中的，无法被修改。

常见的ROM类型包括：•ROM：只读存储器，程序代码在制造过程中被固化，无法修改。

•PROM：可编程只读存储器，程序代码在制造过程后，使用特殊设备进行编程，一次性写入。

•EPROM：可擦写可编程只读存储器，通过紫外线照射来擦除存储的数据，然后使用特殊设备进行编程。

•EEPROM：可擦写可编程电可修改只读存储器，擦写和编程可以通过电气方式进行。

2.2 数据存储器数据存储器用于存储程序中使用的变量、常量和临时结果等数据。

数据存储器通常包括随机存储器（Random-Access Memory，简称RAM）和非易失性存储器（Non-Volatile Memory，简称NVM）两种类型。

•RAM：随机存储器，数据可以随机读写，但是断电后会丢失。

RAM 分为静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）两种类型。

•NVM：非易失性存储器，数据断电后不会丢失。

NVM包括闪存（Flash）、磁盘等多种形式。

3. 单片机存储的应用单片机存储器在各个领域都有广泛的应用，下面列举了一些常见的应用场景：3.1 嵌入式系统单片机广泛应用于嵌入式系统中。

嵌入式系统通常需要处理实时任务，如控制器、仪表盘、自动化设备等。

单片机通过程序存储器存储系统的控制程序，通过数据存储器存储实时数据，实现系统的功能。