并行扩展方法概述-基于汇编与C语言的单片机原理及应用

时间：2023-10-23 理论教育版权反馈

【摘要】：图7-4地址锁存器74LS373的内部结构及与MCS-51单片机的连接引脚示意图4.并行扩展三总线的驱动在单片机应用系统中，扩展的三总线上挂接很多负载，如存储器、并行接口、A/D接口、显示接口等，但总线接口的负载能力有限，因此常常需要通过连接总线驱动器进行总线驱动。

1.MCS-51单片机的最小应用系统

MCS-51单片机的特点就是体积小，功能全，系统结构紧凑，硬件设计灵活。对于简单的应用，最小应用系统（简称最小系统）即能满足要求。所谓最小系统是指在最少的外部电路条件下，形成一个可独立工作的单片机应用系统。无ROM的单片机芯片（如8031）至少必须扩展ROM，复位、晶振电路才能构成最小系统，外接ROM后，P0口、P2口被占用，剩下P1、P3口作I/O口用，其功能不变；而带ROM单片机芯片（如8051、8751等）可能不必扩展ROM和RAM，只要有复位、晶振电路等就能构成最小系统。图7-1为MCS-51单片机最小系统示意图。

2.MCS-51单片机并行扩展的三总线结构

图7-2为MCS-51单片机的三总线结构形式。并行扩展三总线分别为地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB。其中：

（1）地址总线AB由P0口提供低8位A7～A0、P2口提供高8位A15～A8，共16位，可寻址范围达216=64K。由于P0口是数据、地址分时复用，所以P0口输出的低8位地址必须采用地址锁存器进行锁存，地址锁存器一般选用带三态缓冲器输出的8D锁存器74LS373。

图7-1　MCS-51单片机最小系统

图7-2　MCS-51单片机的三总线结构形式

（2）数据总线DB，P0口提供8位的D7～D0，共8位。

（3）控制总线CB包括等信号组成，它们用于读/写控制、地址锁存控制和片内、片外ROM选择。

3.三总线结构中的地址锁存器

在单片机扩展三总线结构中需要采用地址锁存器，常用的地址锁存器有74LS273、Intel 8282和74LS373，它们的引脚如图7-3所示。

（1）74LS273是具有异步清零的TTL上升沿锁存器。每一位都是一个D触发器，8个D触发器的控制端连接在一起。由于此芯片内部无三态锁存器，因此其输出只有高、低两种状态。

图7-3　常用3种地址锁存器的引脚结构

（2）Intel 8282是带有三态输出的TTL电平锁存器。它的内部除了具有类似74LS273的8个D触发器外，还集成了8位的三态门，为三态门的输出允许引脚，当时三态门打开，允许输出，否则三态门禁止输出，因此其每一位都是一个三态锁存器。8个三态锁存器的控制端STB连在一起，当电平锁存引脚STB=1时，锁存器的数据输出端Q的状态与数据输入端D相同；而当STB=0时，输入端的数据就被锁存在锁存器中，数据输入端D的变化不再影响Q端输出。

（3）74LS373也是带有三态输出的TTL电平锁存器。74LS373与Intel 8282功能完全一样，它们仅是引脚分布位置不同而已。G为电平锁存引脚，为输出允许引脚。当G为高电平时，锁存器的数据输出端Q的状态与数据输入端D相同。当G端从高电平返回到低电平时（下降沿后），输入端的数据就被锁存在锁存器中，数据输入端D的变化不再影响Q端输出。图7-4为地址锁存器74LS373的内部结构及与MCS-51单片机的连接引脚示意图。(www.xing528.com)

图7-4　地址锁存器74LS373的内部结构及与MCS-51单片机的连接引脚示意图

4.并行扩展三总线的驱动

在单片机应用系统中，扩展的三总线上挂接很多负载，如存储器、并行接口、A/D接口、显示接口等，但总线接口的负载能力有限，因此常常需要通过连接总线驱动器进行总线驱动。总线驱动器对于单片机的I/O口只相当于增加了一个TTL或CMOS负载，因此驱动器除了对后级电路驱动外，还能对负载的波动变化起隔离作用。

当P0口总线负载达到或超出P0口最大负载能力8个TTL门时，必须接入总线驱动器。因P0口传送数据是双向的，因此要扩展的数据总线驱动器也必须具有双向三态功能。除双向数据总线外，单片机有可能扩展的还有、ALE等控制总线和P2口高8位地址总线，它们属于单向总线。当这些引脚的总线负载达到或超出它们的最大负载能力3～4个TTL门时，也必须接入总线驱动器。

在对TTL负载驱动时，只需考虑驱动电流的大小；在对MOS负载驱动时，MOS负载的输入电流很小，更多地要考虑电平的兼容和分布电容的电流。一般TTL电平和CMOS电平是不兼容的，CMOS电路能驱动TTL电路，而TTL电路一般不能驱动CMOS电路，在TTL电路和CMOS电路混用的系统中，应特别注意。

（1）常用的总线驱动器。系统中的数据总线是双向的，其驱动器也要选用双向的，如74LS245。74LS245 74245是8同相三态双向总线收发器，可双向传输，有一个方向控制端DIR。当为1时，Y为高阻；当，DIR=1时，A→B；当，DIR=0时，B→A。图7-5为74LS245引脚图、逻辑图和功能表。

系统总线中地址总线和控制总线是单向的，因此驱动器可以选用单向的，如74LS244。74244是8同相三态缓冲/驱动器，片内有两组三态缓冲器，每组4个，分别由一个门控端控制。即第1组的输入1A1～1A4，输出1Y1_～_1Y4；门控端1；第2组的输入2A1～2A4，输出2Y1～2Y4，门控端2。门控端为低电平（有效）时，输入端信号A从输出端Y输出，即Y=A，而门控端高电平（无效）时，输出端Y呈高阻态。图7-6为74LS244引脚图、逻辑图和功能表。

图7-5　双向驱动器74LS245的引脚、逻辑图和功能表

图7-6　单向驱动器74LS244的引脚图、逻辑图和功能表

（2）典型的三总线驱动电路。图7-7为74LS245与MCS-51单片机连接的典型应用电路。控制_DIR可用，片选端直接接地，始终有效。图7-7（a）用控制DIR，A0～A7接P0口，B0～B7接外RAM或外设。当有效时，DIR=0，数据从B到A；无效时，DIR=1，数据从A_到B；图7-7（b）用控制DIR，B0～B7接P0口，A0～A7接外RAM或外设。当有效时，DIR=0，数据从B到A；无效时，DIR=1，数据从A到B。