51 系列单片机总线时序剖析与编址技能

一、总线概述　　

　　计算机体系是以微处理器为中心的，各器材要与微处理器相连，且有必要和谐作业，所以在微处理机中引入了总线的概念，各器材一起享受总线，任何时分只能有一个器材发送数据(能够有多个器材一起接纳数据) 。　　

　　计算机的总线分为操控总线、地址总线和数据总线等三种。而数据总线用于传送数据，操控总线用于传送操控信号，地址总线则用于挑选存储单元或外设。

二、单片机的三总线结构　　　　

　　51 系列单片机具有完善的总线接口时序，能够扩展操控目标，其直接寻址才能到达64k( 2的16次方) 。在总线形式下，不同的目标同享总线，独立编址、分时复用总线，CPU 经过地址挑选拜访的目标，完结与各目标之间的信息传递。

　　单片机三总线扩展暗示如图1 所示。

　　　　

　　1、数据总线　　

　　51 单片机的数据总线为P0 口，P0 口为双向数据通道，CPU 从P0 口送出和读回数据。

　　2、地址总线　　

　　51 系列单片机的地址总线为16 位。

　　为了节省芯片引脚，选用P0 口复用方法，除了作为数据总线外，在ALE 信号时序匹配下，经过外置的数据锁存器，在总线拜访前半周从P0口送出低8位地址，后半周期从P0 口送出8 位数据。

　　高8位地址则经过P2 口送出。

　　3、操控总线　　

　　51 系列单片机的操控总线包含读操控信号P3.7和写操控信号P3.6等，二者别离作为总线形式下数据读和数据写的使能信号。

三、单片机总线时序剖析　　

　　51 单片机总线时序如图2 所示。

　　　　

　　从图2 中能够看出，完结一次总线( 读写) 操作周期为T，P0 口分时复用，在T0 期间，P0 口送出低8 位地址，在ALE 的下降沿完结数据锁存，送出低8位地址信号。在T1 期间，P0 口作为数据总线运用，送出或读入数据，数据的读写操作在读、写操控信号的低电平期间完结。

　　需求留意的是，在操控信号( 读、写信号) 有用期间，P2 口送出高8位地址，合作数据锁存器输出的低8 位地址，完结16 位地址总线，即64kB 规模的内的寻址。　　

　　

　　因为CPU不可能一起履行读和写操作，所以读、写信号不可能一起有用。

四、常见单片机编址电路

　　1、简略地址扩展　　

　　51 单片机的P2 口能够直接作为高8位地址总线运用，在一些简略体系电路中，常运用P2口直接编址驱动。

　　下面以运用数据缓冲器74LS273 驱动数码显现为例，剖析P2 口编址驱动的静态数码显现电路的规划。

　　一位LED 数码显现单元电路如图3 所示。

　　　　

　　WR 与A8( P2.0)相或供给74LS273的时钟信号，当履行“MOVX @DPTR，A”指令时，地址信息由DPTR 寄存器确认，会出现有用的写信号WR，只要当地址A8 为满意“0”时，写信号才能够作为74LS273 的时钟信号输入，完结数据锁存。

　　P2 口为A8～A15 的8 位地址线，很简略扩展到8 只LED 数码管，WR 信号别离与A8～A15 按或联系衔接，每位地址线均为低电平有用，即可完结8 个有用地址。

　　该计划电路简略，但有用地址数太少，不适用于杂乱体系规划。

　　2、低8 位地址锁存　　

　　一般的规划电路是运用8D 锁存器74LS373完结地址锁存，74HC573 与之逻辑功用相同，仅仅引脚布局不一样，运用74573 布线更简略。

　　74LS373 真值表如图4所示。

　　　　

　　在输出答应OE 为L、操控使能LE 为H 时，输出为跟从状况；

　　OE 为L、LE 为L 时，输出为坚持状况。

　　地址锁存电路如图5 所示。OE 接地，LE 接单片机的ALE脚将发生满意时序的低8 位地址信号。　　

　　履行以下三条指令会得到如图6所示的时序图。

　　
　　MOV DPTR，# 0FF55H；　低8 位地址为55H　　

　　MOV A，# 0AAH；　待发送数据0AAH→A( 55H 取反)　　

　　MOVX，@DPTR，A；　A 中的0AAH送地址为0FF55H 的目标中会。

　　　　

　　从图6 中能够看出，P0 口先送55H，在ALE 下降沿完结地址锁存，随后送出数据0AAH，在WR 有用( 低电平) 期间锁存器输出低8 位地址55H，P0 口送出数据0AAH。

　　3、带译码器的杂乱地址接口电路　　　　

　　理论上高8 位地址线能够发生256 个有用地址，怎么完结地址“扩展”呢?地址扩展精确描绘是地址译码，例如3 根地址线能够译码成8 个地址，4根译码成16 个有用地址。这儿挑选3-8 译码器完结地址译码，电路图以及对应的编址如表1 所示。

　　　　

五、单片机总线编址电路实例　　

　　带总线扩展接口的单片机体系，包含外部32k RAM 扩展、LCD1602 接口、输入输出口。

　　带编址扩展的单片机最小体系电路如图7 所示。

　　　　

　　运用74HC573 锁存低8 位地址；74138 完结8 个地址扩展，74138 的A、B、C 接A8 ～A10，E1 接A15， E2、E3 接地常有用，得到0F8FFH 到0FFFFH8 个地址( 无关位用1 表明) 或许8000H 到8700H( 无关位用0 表明) 。　　

　　32k RAM 接口如图8 所示。

　　　　

　　D0～D7 接数据总线P0 口，地址线A0～A14接单片机地址总线低15 位，单片机地址线A15 接RAM 片选信号，低电平有用，这样RAM 地址分配从0000H 到7FFFH，与74138 译码地址不抵触。　　

　　LCD1602 接口电路如图9 所示。

　　　　

　　RS、RW 别离接A12、A13，使能信号编址为Y7，这样LCD 的四个驱动地址( 数据读写和指令读写) 为0CFFFH 到0FFFFH ( 无关位为1) 或许8700H 到0B700H( 无关位为0) 。　　

　　有些时分单片机引脚不够用，还要进行扩展，输进口扩展电路如图10 所示。

　　　　

　　使用74HC573( 74LS373) 的高阻态功用，将其输出Q0～Q7 接P0 口，在满意总线地址读操作中，能够把输入InPORT的数据读入单片机的累加器，地址为0F8FFH 或8000H。

　　输出口扩展电路如图11 所示。

　　　　

　　使用74LS273 数据锁存功用，在满意总线地址写操作中，能够把单片机累加器里的数据写入273 锁存输出，地址为0F8FFH 或8000H。因为所用操控总线不同，能够和输入共用地址。

六、结束语　　

　　总线扩展是规划单片机操控电路有必要把握的技能，很多的特别功用%&&&&&%都支撑总线接口， 如ADC0809，TLC7528，DDS 器材AD9851 等。

　　总线接口的关键就是在严厉的操控时序下，总线被分时复用，以完结杂乱体系规划。