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51單片機總線時序與編址技術(shù)

作者: 時間:2012-03-28 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

一、總線概述

  計算機的總線分為控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線等三種。而數(shù)據(jù)總線用于傳送數(shù)據(jù),控制總線用于傳送控制信號, 地址總線則用于選擇存儲單元或外設(shè)。

  二、單片機的三總線結(jié)構(gòu)

  51 系列單片機具有完善的總線接口時序,可以擴展控制對象,其直接尋址能力達到64k( 2的16次方) 。在總線模式下,不同的對象共享總線,獨立編址、分時復(fù)用總線,CPU 通過地址選擇訪問的對象,完成與各對象之間的信息傳遞。

  單片機三總線擴展示意如圖1 所示。

    1、數(shù)據(jù)總線

  51 單片機的數(shù)據(jù)總線為P0 口,P0 口為雙向數(shù)據(jù)通道,CPU 從P0 口送出和讀回數(shù)據(jù)。

  2、地址總線

  51 系列單片機的地址總線為16 位。

  為了節(jié)約芯片引腳,采用P0 口復(fù)用方式,除了作為數(shù)據(jù)總線外,在ALE 信號時序匹配下,通過外置的數(shù)據(jù)鎖存器,在總線訪問前半周從P0口送出低8位地址,后半周期從P0 口送出8 位數(shù)據(jù)。

  高8位地址則通過P2 口送出。

  3、控制總線

  51 系列單片機的控制總線包括讀控制信號P3.7 和寫控制信號P3.6 等,二者分別作為總線模式下數(shù)據(jù)讀和數(shù)據(jù)寫的使能信號。

  三、單片機分析

  51 單片機如圖2 所示。

  

  從圖2 中可以看出,完成一次總線( 讀寫) 操作周期為T,P0 口分時復(fù)用,在T0 期間,P0 口送出低8 位地址,在ALE 的下降沿完成數(shù)據(jù)鎖存,送出低8位地址信號。在T1 期間,P0 口作為數(shù)據(jù)總線使用,送出或讀入數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的讀寫操作在讀、寫控制信號的低電平期間完成。

  需要注意的是,在控制信號( 讀、寫信號) 有效期間,P2 口送出高8位地址,配合數(shù)據(jù)鎖存器輸出的低8 位地址,實現(xiàn)16 位地址總線,即64kB 范圍的內(nèi)的尋址。

  由于CPU不可能同時執(zhí)行讀和寫操作,所以讀、寫信號不可能同時有效。

  四、常見單片機編址電路

  1、簡單地址擴展

  51 單片機的P2 口可以直接作為高8位地址總線使用,在一些簡單系統(tǒng)電路中,常使用P2口直接編址驅(qū)動。

  下面以使用數(shù)據(jù)緩沖器74LS273 驅(qū)動數(shù)碼顯示為例,分析P2 口編址驅(qū)動的靜態(tài)數(shù)碼顯示電路的設(shè)計。

  一位LED 數(shù)碼顯示單元電路如圖3 所示。

  

  WR 與A8( P2.0) 相或提供74LS273的時鐘信號,當(dāng)執(zhí)行“MOVX @DPTR,A”指令時,地址信息由DPTR 寄存器確定,會出現(xiàn)有效的寫信號WR,只有當(dāng)?shù)刂稟8 為滿足“0”時,寫信號才可以作為74LS273 的時鐘信號輸入,完成數(shù)據(jù)鎖存。

  P2 口為A8~A15 的8 位地址線,很容易擴展到8 只LED 數(shù)碼管,WR 信號分別與A8~A15 按或關(guān)系連接,每位地址線均為低電平有效,即可實現(xiàn)8 個有效地址。

  該方案電路簡單,但有效地址數(shù)太少,不適用于復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計。



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