第五章 半导体存储器及其应用
5-1 随机读写存储器 RAM
5-2 只读存储器 ROM
5-3 存储器的连接一,半导体存储器的分类
DRAM动态 RAM：使用电容作存储元件，需要刷新电路。
集成度高，反应快，功耗低，但需要刷新电路。
5-1 随机读写存储器存储器中的信息可读可写，但失电后会丢失信息。
1.双极型：由 TTL电路组成基本存储单元，存取速度快。
2.MOS型：由 CMOS电路组成基本存储单元，集成度高、功耗低。
SRAM：静态 RAM。存储单元使用双稳态触发器，可带电信息可长期保存。
三．存储器外部信号引线：
D0～ 7数据线：传送存储单元内容。
根数与单元数据位数相同。
A0～ 9地址线：选择芯片内部一个存储单元。
根数由存储器容量决定。
二,存储器结构框图
R/W(OE/WE)读写允许线打开数据通道，决定数据的传送方向和传送时刻。
CS片选线：
选择存储器芯片。
当 CS信号无效，
其他信号线不起作用。
二,存储器结构框图存储器内部为双向地址译码，以节省内部引线和驱动器单向译码需要 1024根译码输出线和驱动器。
如,1K容量存储器，有 10根地址线。
双向译码 X,Y方向各为 32根译码输出线和驱动器，
总共需要 64根译码线和 64个驱动器。
5-1-1 静态 RAM Intel 6116,6264
工作方式 CS OE WE D i
读 0 0 1 D OUT
写 0 1 0 D IN
禁止 1 × × Z
5-2 只读存储器（ ROM）
工作时,ROM中的信息只能读出，要用特殊方式写入
(固化信息 )，失电后可保持信息不丢失。
1.掩膜 ROM,不可改写 ROM
由生产芯片的厂家固化信息。在最后一道工序用掩膜工艺写入信息，用户只可读。
2.PROM,可编程 ROM
用户可进行一次编程。存储单元电路由熔丝相连，当加入写脉冲，某些存储单元熔丝熔断，信息永久写入，
不可再次改写。
5-2 只读存储器（ ROM）
3.EPROM,可擦除 PROM
用户可以多次编程。编程加写脉冲后，某些存储单元的 PN结表面形成浮动栅，阻挡通路，实现信息写入。
用紫外线照射可驱散浮动栅，原有信息全部擦除，便可再次改写。
4.EEPROM,可电擦除 PROM
既可全片擦除也可字节擦除，可在线擦除信息，又能失电保存信息，具备 RAM,ROM的优点。但写入时间较长。
5-2-1 EPROM 2716
5-2-2 EEPROM 2816
4．读写线 OE,WE(R/W)
连接读写控制线 RD,WR。
5-3 存储器的连接存储器与微型机三总线的连接：
DB0～ n
AB0～ N
D0～ n
A0～ N
ABN+1 CS
R/ W R/ W
微型机 存储器
1．数据线 D0～ n
连接数据总线 DB0～ n
2．地址线 A0～ N
连接地址总线低位 AB0～ N。
3.片选线 CS
连接地址总线高位 ABN+1。
5-3-1 存储器芯片的扩充用多片存储器芯片组成微型计算机系统所要求的存储器系统 。
要求扩充后的存储器系统引出线符合微型计算机机的总线结构要求 。
一,扩充存储器位数例 1用 2K× 1位存储器芯片组成 2K× 8位存储器系统 。
例 2用 2K× 8位存储器芯片组成 2K× 16位存储器系统。
例 1用 2K× 1位存储器芯片组成 2K× 8位存储器系统。
当地址、片选和读写信号有效，可并行存取 8位信息例 2用 2K× 8位存储器芯片组成 2K× 16位存储器系统。
CE
D0～ 7
D0～ 7
R/W
R/W
CE
CE
A0～ 10
A0～ 10
D0～ 7
D8～ 15
R/W
A0～ 10
地址、片选和读写引线并联后引出，数据线并列引出二,扩充存储器容量例 用 1K× 4位存储器芯片组成 4K× 8位存储器系统。
片选方法：
1.线选法微型机剩余高位地址总线直接连接各存储器片选线。
2,译码片选法微型机剩余高位地址总线通过地址译码器输出片选信号。
多片存储器芯片组成大容量存储器连接常用片选方法。
二,扩充存储器容量地址线、数据线和读写控制线均并联。
为保证并联数据线上没有信号冲突，必须用片选信号区别不同芯片的地址空间。
例 三片 8KB的存储器芯片组成 24KB 容量的存储器。
确定各存储器芯片的地址空间：
D0～ 7
R/W
CE
A0～ 12
D0～ 7
R/W
CE1
A0～ 12
CE2
D0～ 7
R/W
CE
A0～ 12 D
0～ 7R/W
CE
A0～ 12
CE3
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
设 CE1,CE2,CE3
分别连接微型机的高位地址总线
AB13,AB14,AB15
ABi 15141312 111098 7 6 5 4 3 2 1 0～ 15141312 111098 7 6 5 4 3 2 1 0
Ⅰ,1100 0000 0000 0000～ 1101 1111 1111 1111=C000H～ DFFFH
Ⅱ,1010 0000 0000 0000～ 1011 1111 1111 1111=A000H～ BFFFH
Ⅲ,0110 0000 0000 0000～ 0111 1111 1111 1111=6000H～ 7FFFH
2．译码片选法
3-8 地址译码器,74LS138
2,译码片选法
Y0,Y1,Y2分别连接三片存储器的片选端 CE1,CE2,CE3
AB13
AB14
AB15
+5V
A Y0
B Y1
C Y2
G1 …
G2A.B Y7
74LS138各片存储器芯片分配地址,CE1
CE2
CE3
Ⅰ,0000H～ 1FFFH
Ⅱ,2000H～ 3FFFH
Ⅲ,4000H～ 5FFFH
5-3-1 存储器与单片机的连接存储器与微型机三总线的一般连接方法和存储器读写时序。
1.数据总线与地址总线为两组独立总线。
DB0～ n
AB0～ N
D0～ n
A0～ N
ABN+1 CS
R/ W R/ W
微型机 存储器
DB0～ n
地址输出数据有效数据采样R/W
AB0～ N
5-3-1 存储器与单片机的连接
2.微型机复用总线结构数据与地址分时共用一组总线。
单片机
AD0～ n
ALE
R/W
D0～ n
A0～ n
R/W
存储器
Di Qi
G
地址锁存器
ALE
地址锁存地址锁存地址输出数据有效地址输出数据有效AD0～ n
数据采样 数据采样
R/W
8位 地址锁存器 74LS373,8282
7 4 LS 3 7 3,8282 功能锁存 输出允许 输出
G ( S T B ) OE Qi
1 0 D i
0 不变
× 1 Z
当单片机外接芯片较多,超出总线负载能力,必须加总线驱动器 。
单向驱动器
74LS244用于地址总线驱动双向驱动器
74LS255用于数据总线驱动二,微型机总线扩展驱动
MCS-51用于扩展存储器的外部总线信号：
P0.0～ 0.7,8位数据和低 8位地址信号，复用总线 AD0～ 7。
P2.0～ 2.7,高 8位地址信号 AB8～ 15
ALE,地址锁存允许控制信号
PSEN,片外程序存储器读控制信号
RD,片外数据存储器读控制信号
WR,片外数据存储器写控制信号
EA,程序存储器选择
5-3-3 存储器与单片机的连接实例
5-3-3 存储器与单片机的连接实例一,扩展程序存储器电路：
8031扩展
2KB EPROM
Intel 2716
常用 EPROM芯片,Intel 2716(2K× 8位 ),2732(4KB)、
2764(8KB),27128(16KB),27256(32KB),27512(64KB)。
5-3-3 存储器与单片机的连接实例二,扩展数据存储器电路：
常用 EPROM芯片：
Intel 6116(2KB),6264(8KB),62256(32KB)。
8031扩展
2KB RAM
Intel 6116
四,单片机扩展存储器实用电路单片机连接 8KB EPROM 2764 和 8KB RAM 6264 各一片
EEPROM 既能作为程序存储器又能作数据存储器。
将程序存储器与数据存储器的空间合二为一。
五,单片机外接 EEPROM电路的存储器电路片外存储器读信号
= PSEN ·RD
5-1 随机读写存储器 RAM
5-2 只读存储器 ROM
5-3 存储器的连接一,半导体存储器的分类
DRAM动态 RAM：使用电容作存储元件，需要刷新电路。
集成度高，反应快，功耗低，但需要刷新电路。
5-1 随机读写存储器存储器中的信息可读可写，但失电后会丢失信息。
1.双极型：由 TTL电路组成基本存储单元，存取速度快。
2.MOS型：由 CMOS电路组成基本存储单元，集成度高、功耗低。
SRAM：静态 RAM。存储单元使用双稳态触发器，可带电信息可长期保存。
三．存储器外部信号引线：
D0～ 7数据线：传送存储单元内容。
根数与单元数据位数相同。
A0～ 9地址线：选择芯片内部一个存储单元。
根数由存储器容量决定。
二,存储器结构框图
R/W(OE/WE)读写允许线打开数据通道，决定数据的传送方向和传送时刻。
CS片选线：
选择存储器芯片。
当 CS信号无效，
其他信号线不起作用。
二,存储器结构框图存储器内部为双向地址译码，以节省内部引线和驱动器单向译码需要 1024根译码输出线和驱动器。
如,1K容量存储器，有 10根地址线。
双向译码 X,Y方向各为 32根译码输出线和驱动器，
总共需要 64根译码线和 64个驱动器。
5-1-1 静态 RAM Intel 6116,6264
工作方式 CS OE WE D i
读 0 0 1 D OUT
写 0 1 0 D IN
禁止 1 × × Z
5-2 只读存储器（ ROM）
工作时,ROM中的信息只能读出，要用特殊方式写入
(固化信息 )，失电后可保持信息不丢失。
1.掩膜 ROM,不可改写 ROM
由生产芯片的厂家固化信息。在最后一道工序用掩膜工艺写入信息，用户只可读。
2.PROM,可编程 ROM
用户可进行一次编程。存储单元电路由熔丝相连，当加入写脉冲，某些存储单元熔丝熔断，信息永久写入，
不可再次改写。
5-2 只读存储器（ ROM）
3.EPROM,可擦除 PROM
用户可以多次编程。编程加写脉冲后，某些存储单元的 PN结表面形成浮动栅，阻挡通路，实现信息写入。
用紫外线照射可驱散浮动栅，原有信息全部擦除，便可再次改写。
4.EEPROM,可电擦除 PROM
既可全片擦除也可字节擦除，可在线擦除信息，又能失电保存信息，具备 RAM,ROM的优点。但写入时间较长。
5-2-1 EPROM 2716
5-2-2 EEPROM 2816
4．读写线 OE,WE(R/W)
连接读写控制线 RD,WR。
5-3 存储器的连接存储器与微型机三总线的连接：
DB0～ n
AB0～ N
D0～ n
A0～ N
ABN+1 CS
R/ W R/ W
微型机 存储器
1．数据线 D0～ n
连接数据总线 DB0～ n
2．地址线 A0～ N
连接地址总线低位 AB0～ N。
3.片选线 CS
连接地址总线高位 ABN+1。
5-3-1 存储器芯片的扩充用多片存储器芯片组成微型计算机系统所要求的存储器系统 。
要求扩充后的存储器系统引出线符合微型计算机机的总线结构要求 。
一,扩充存储器位数例 1用 2K× 1位存储器芯片组成 2K× 8位存储器系统 。
例 2用 2K× 8位存储器芯片组成 2K× 16位存储器系统。
例 1用 2K× 1位存储器芯片组成 2K× 8位存储器系统。
当地址、片选和读写信号有效，可并行存取 8位信息例 2用 2K× 8位存储器芯片组成 2K× 16位存储器系统。
CE
D0～ 7
D0～ 7
R/W
R/W
CE
CE
A0～ 10
A0～ 10
D0～ 7
D8～ 15
R/W
A0～ 10
地址、片选和读写引线并联后引出，数据线并列引出二,扩充存储器容量例 用 1K× 4位存储器芯片组成 4K× 8位存储器系统。
片选方法：
1.线选法微型机剩余高位地址总线直接连接各存储器片选线。
2,译码片选法微型机剩余高位地址总线通过地址译码器输出片选信号。
多片存储器芯片组成大容量存储器连接常用片选方法。
二,扩充存储器容量地址线、数据线和读写控制线均并联。
为保证并联数据线上没有信号冲突，必须用片选信号区别不同芯片的地址空间。
例 三片 8KB的存储器芯片组成 24KB 容量的存储器。
确定各存储器芯片的地址空间：
D0～ 7
R/W
CE
A0～ 12
D0～ 7
R/W
CE1
A0～ 12
CE2
D0～ 7
R/W
CE
A0～ 12 D
0～ 7R/W
CE
A0～ 12
CE3
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
设 CE1,CE2,CE3
分别连接微型机的高位地址总线
AB13,AB14,AB15
ABi 15141312 111098 7 6 5 4 3 2 1 0～ 15141312 111098 7 6 5 4 3 2 1 0
Ⅰ,1100 0000 0000 0000～ 1101 1111 1111 1111=C000H～ DFFFH
Ⅱ,1010 0000 0000 0000～ 1011 1111 1111 1111=A000H～ BFFFH
Ⅲ,0110 0000 0000 0000～ 0111 1111 1111 1111=6000H～ 7FFFH
2．译码片选法
3-8 地址译码器,74LS138
2,译码片选法
Y0,Y1,Y2分别连接三片存储器的片选端 CE1,CE2,CE3
AB13
AB14
AB15
+5V
A Y0
B Y1
C Y2
G1 …
G2A.B Y7
74LS138各片存储器芯片分配地址,CE1
CE2
CE3
Ⅰ,0000H～ 1FFFH
Ⅱ,2000H～ 3FFFH
Ⅲ,4000H～ 5FFFH
5-3-1 存储器与单片机的连接存储器与微型机三总线的一般连接方法和存储器读写时序。
1.数据总线与地址总线为两组独立总线。
DB0～ n
AB0～ N
D0～ n
A0～ N
ABN+1 CS
R/ W R/ W
微型机 存储器
DB0～ n
地址输出数据有效数据采样R/W
AB0～ N
5-3-1 存储器与单片机的连接
2.微型机复用总线结构数据与地址分时共用一组总线。
单片机
AD0～ n
ALE
R/W
D0～ n
A0～ n
R/W
存储器
Di Qi
G
地址锁存器
ALE
地址锁存地址锁存地址输出数据有效地址输出数据有效AD0～ n
数据采样 数据采样
R/W
8位 地址锁存器 74LS373,8282
7 4 LS 3 7 3,8282 功能锁存 输出允许 输出
G ( S T B ) OE Qi
1 0 D i
0 不变
× 1 Z
当单片机外接芯片较多,超出总线负载能力,必须加总线驱动器 。
单向驱动器
74LS244用于地址总线驱动双向驱动器
74LS255用于数据总线驱动二,微型机总线扩展驱动
MCS-51用于扩展存储器的外部总线信号：
P0.0～ 0.7,8位数据和低 8位地址信号，复用总线 AD0～ 7。
P2.0～ 2.7,高 8位地址信号 AB8～ 15
ALE,地址锁存允许控制信号
PSEN,片外程序存储器读控制信号
RD,片外数据存储器读控制信号
WR,片外数据存储器写控制信号
EA,程序存储器选择
5-3-3 存储器与单片机的连接实例
5-3-3 存储器与单片机的连接实例一,扩展程序存储器电路：
8031扩展
2KB EPROM
Intel 2716
常用 EPROM芯片,Intel 2716(2K× 8位 ),2732(4KB)、
2764(8KB),27128(16KB),27256(32KB),27512(64KB)。
5-3-3 存储器与单片机的连接实例二,扩展数据存储器电路：
常用 EPROM芯片：
Intel 6116(2KB),6264(8KB),62256(32KB)。
8031扩展
2KB RAM
Intel 6116
四,单片机扩展存储器实用电路单片机连接 8KB EPROM 2764 和 8KB RAM 6264 各一片
EEPROM 既能作为程序存储器又能作数据存储器。
将程序存储器与数据存储器的空间合二为一。
五,单片机外接 EEPROM电路的存储器电路片外存储器读信号
= PSEN ·RD
