1、單片機外部RAM擴展模塊圖6 HM628128外部引腳排列圖MCS-51系列單片機外部RAM為64K，在一些特殊場合下，遠不能滿足需要，本文就AT89C51討論MCS-51系列單片機大容量RAM的擴展方法。首先介紹128K隨機讀取RAM HM628128。HM628128是32腳雙列直插式128K靜態隨機讀取RAM，它具有容量大、功耗低、價格便宜、集成度高、速度快、設計和使用方便等特點。如若在系統中加入掉電保護電路，保護數據有很高的可靠性，可以和EEPROM相媲美。技術特性：（1） 最大存取時間為120ns；（2） 典型選通功耗75mW；典型未選通功耗10uW；（3） 使用單一5V電源供電；（

2、4） 全靜態存儲器，不需要時鐘及時序選通信號；（5） 周期時間與存取時間相等；（6） 采用三態輸出電路，數據輸入和輸出端公用；（7） 所有輸入和輸出引腳均與TTL電平直接兼容；（8） 有兩個片選端，適合于低功耗使用，即為了保存信息，用電池作為后備電源。保存信息的最低電源電壓Vcc=2V。引腳安排及功能表：圖6是HM628128的外部引腳排列圖，各引腳名稱及功用分別如下：A0A16是17條地址線；I/O0I/O7是8條雙向數據線；CS1是片選1，低電平有效，CS2是片選2，高電平有效；WR是寫控制線，當CS1為低電平，CS2為高電平時，WR的上升沿將I/O0I/O7上的數據寫到A0A16選中的存

3、儲單元中；OE是讀出允許端，低電平有效。HM628128的功能表如表3所示。表3 HM628128功能表WRCS1CS2OE工作方式XHXX未選中XXLX未選中HLHH輸出禁止HLHL讀LLHH寫其中，H表示高電平，L表示低電平，X表示任意狀態由于AT89C51直接外部RAM容量為64K，地址線為16條，其中低8位地址和數據分時復用，因此需要外部地址鎖存器和ALE鎖存信號來鎖存低8位地址。又由于AT89C51的外部數據和外設地址通用，若擴展外設必然占用數據地址。因此本系統采用P2.7（A15）口來區分數據和外設：當P2.7（A15）口為高電平時，選擇外部數據；P2.7（A15）口為低電平時，則

4、為外設。因此，直接外部數據容量和外設數量都為32K，可用地址線為15條。本系統外部擴展RAM為256K，地址線18條。要達到18條地址線，則必須擴展。理論上可行方法很多，如以P1口的某幾位作為最高位地址輸出、外加鎖存器鎖存高位地址等。本系統采用后者，以保留P1口，況且外設空間充裕。擴展電路如圖7所示：地址總線譯碼器圖7 RAM地址擴展電路當讀寫外部數據時，首先應往高位地址鎖存器中送入高位地址，然后再以DPTR為間接地址訪問外部數據，注意最高位地址應為1，即數據區最低地址為8000H。以下程序段演示了外部數據的讀寫。MOV DPTR，#0020H；0020H為高位地址鎖存器的地址MOV A，#0

5、0H；00H 表示第一個32K空間MOVX DPTR，A；寫入地址數據MOV DPTR，#8000H；8000H 為每個32K的第一個字節地址MOVX A，DPTR；從地址單元讀取數據若最后一句換為:MOVX DPTR，A則為向RAM中寫數據。同時作者還利用HM628128的數據保持特性為其加入了掉電保護電路。當主電源關閉時，備用電源發揮作用，這樣RAM內的數據就不會丟失。其特性如表4所示。表4 低電源電壓數據保持特性名稱符號表示最小值典型值最大值單位實驗條件數據保持的電源電壓VccVOR2.0-VCS1Vcc-0.2V,CS2Vcc-0.2V,或0VCS20.2V,Vin0V數據保持電流-1

6、50uAVcc=3.0V,Vin0V,CS1Vcc-0.2V,CS2Vcc-0.2V,或0VCS20.2V-150uA片選禁止到數據狀態時間tCDR0-ns見波形圖8運行恢復時間tR5-mstRCS1Vcc-0.2VCS20.2VTCDRtRTCDR數據保持方式數據保持方式低電源電壓數據保持時序關系如圖8所示。 4.5V 2.2V Vdri CS1 0V Vcc4.5V CS2 Vdr20.4V 0V圖8 CS2控制數據保持時序根據表4和圖8可知，只要在系統上電或斷電期間保證使HM628128的CS2立即變為低電平（CS20.2V）或WR立即變為高電平就可使其中的數據維持不變，圖9可實現這一功能。圖9掉電保護電路其原理如下：當系統正常時，電流通過D1向HM628128供電，同時向電池BT充電，當系統電源切斷時，將由電池供電。上電時，系統電源對C1充電，在此期間CS2是輸入要經過一定的延時后才能變為高電平，同時，由于U1、U2的電源是由系統電源對C2充電來建立的，這就保證了在上電時HM628128處于寫靜止狀態。在系統掉電瞬間，由于U1、U2由Vs供電，仍處于工作狀態，電源掉電致使U1的輸入立即變低，WR