单片机应用系统的接口设计
74LS373是常用的地址锁存器芯片,共有20个引 脚。它实质是一个是带三态缓冲输出的8D触发器, 在单片机系统中为了扩展外部存储器,通常需要一 块74ls373芯片。
表3.2 74LS373的真值表
表中:H为高电平,L为低电平,Q0为原状态,Z为高阻抗,×为任意值。 Dn为输入端; On为输出端;
▪ 单片机在启动时都需要复位,以使CPU及系 统各部件处于确定的初始状态,并从初态开 始工作。当系统处于正常工作状态时,且振 荡器稳定后,从单片机的复位引脚RST输入 一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周 期)以上,则CPU就可以响应并将系统复位。
▪ 单片机系统基本的复位方式有:上电复位和 手动按钮复位
D7~D0为三态门输入端; O7~O0为三态门输出端; GND为接地端;Vcc为电源 端;OE 为三态门使能端, OE =0,三态门正常输出, OE =1,三态门输出高阻态; LE为8位锁存器的控制端, 当LE=1,则输出跟随输入
(即锁存器透明),当 LE=0,则输出保持不变, 即将D7~D0的状态存入 O7~O0。
H
L
L
H
L
H
L
L
×
×
H
×
输出
L H Q0 Z
H为高电平,L为低电平,Q0为原状态,Z为高阻抗,×为任意值。 输出允许有效低电平:LE为高时输出随输入;LE为低时,输出不变;
74LS373锁存器主要用于锁存信息。 常用的锁存器还有74LS374,573,574,Intel 8282和8283等
图3.5 74LS373
▪ 按照计算机所传输的信息种类,计算机的总 线可以划分为数据总线DB、地址总线AB和 控制总线CB,分别用来传输数据、数据地址 和控制信号。
图3.3 MCS51单片机总线引脚结构
3.2.2总线接口常用芯片
74LS138 3-8 译码器
74LS373锁存器
8D锁存器 8输入:1D~8D 8输出:1O~8O
(a)上电复位
(b)手动按钮复位
图3.2 复位电路
说明:复位电路中的器件取值可以根据所使用的时钟电路 频率,满足高电平大于两个机器周期(24个振荡周期)。 图上给出的值是在6MHz晶振状态下,单片机复位电路的 典型值。
3.1.2时钟、振荡电路
单片机时钟电路的作用是什么?
▪ 单片机时钟电路是用来配合外部晶振产生单片机工 作所需的时钟信号。该电路为单片机提供运行时钟, 是控制单片机运行速度的节拍。如果运行时钟为0 脉冲, 则单片机不工作;若超出单片机的正常工作 频率则会使单片机超负荷运行,直至导致芯片发烫、 烧毁。
▪ 单片机时钟电路有内部时钟和外部时钟电路两种 。
3.2总线及接口扩展
▪ 计算机总线是什么? ▪ 总线(Bus)是计算机各种功能部件之间传送
信息的公共通信干线,它是由导线组成的传输 线束。
▪ 计算机总线传输的信号是电压还是电流信号? ▪ 一般情况下传输的信号是以电压形式出现的。
3.2.1三总线概念
锁存器:除具有缓冲功能外还有数据锁存记忆功能。
图3.4 74LS138管脚图
74LS138真值表
CB A
L L L L L L L L
74138 功能简表
E1 /E2 /E3
输出
X HX LXX XX H HL L
全高,不译码 译码,输出低有效
74LS373的真值表
使能LE 输出允许OE(1) 输入 (11)
图3.1 MCS-51最小系统
3.1.1复位电路
系统为什么要用复位电路?
▪ 单片机系统是由硬件和软件构成的,软 件是由程序组成的。程序则由系列指令 构成,正常情况下,希望系统运行时是 从程序的固定位置(入口处)开始执行, 复位的目的就是保证程序从入口处运行, 若不能保证复位要求,程序则很可能不 从规定处执行,会造成意想不到的问题, 如“死机”、“跑飞”。
二极管或单片机,所以该电阻也称为“限流电阻”。 限流电阻的选择: 假设电源电压为VCC,发光二极管的导通压降为VDD,导通时流过二极管的电
单片机应用系统的接口设计
学习目标
▪ 掌握单片机最小系统设计 ▪ 掌握单片机外扩存储器方法 ▪ 掌握单片机接口技术 ▪ 掌握单片机中断及定时器应用 ▪ 了解模数、串口通信
主要内容
▪ 3.1最小系统 ▪ 3.2总线及接口扩展 ▪ 3.3内存扩展设计技术 ▪ 3.4 LED、数码显示设计 ▪ 3.5 键盘接口技术 ▪ 3.6 中断、定时接口技术 ▪ 3.7数模(D/A)转换接口设计 ▪ 3.8模数(A/D)转换接口设计 ▪ 3.9串行通信接口设计 ▪ 3.10 常见问题
发光二极管
发光二极管:单向导电性,通过5mA左右电流即可发光,电流越大,亮度越强, 但若电流过大会烧毁二极管,一般控制在3~20mA。
工作电压: 红色发光二极管1.7-2.5V
绿色发光二极管2.0-2.4V 黄色发光二极管1.9-2.4V 蓝/白色发光二极管3.0-3.8V
限流电阻 二极管串联电阻的目的是为了防止发光二极管和P1.7引脚流过的电流过大,烧毁
74LS373 电平触发,锁存缓冲 74LS374 上升沿触发 74LS273 无三态门,用于不需三态场合
输入允许端:OE (1)
输出预选端:G (11)
74LS244 8路单向数据缓冲器
74LS245 8路双向数据缓冲器
缓冲器:无锁存功能,在外设和CPU之间起缓冲
驱动和隔离作用。总线缓冲器具有三态功能。
LE为8位锁存器的控制端, 当LE=1,则输出跟随输入(即锁存器透明); 当LE=0,则输出保持不变
▪ 74LS245是常用双向三态总线缓冲、驱动器,可 双向传输数据,共有20个引脚 。图3.6
表3.3 74LS245真值表/ຫໍສະໝຸດ EDIR操作0
0
B 数据到 A
0
1
A 数据到B
1
ⅹ
高阻
允许端/OE与方向端DIR 共同控制8路A1~A8和8路B1~ B8满足表1.3 逻辑。
3.1最小系统
▪ 什么是单片机最小系统? ▪ 最小系统是指单片机运行的最基本的硬件,
是单片机正常工作的基本保障。
▪ 为什么要做最小系统? ▪ 最小系统主要用来判断系统是否可完成正
常的启动与运行。
▪ MCS51单片机最小系统电路除电源外,主要由三大块组成: 复位电路、时钟电路和单片机,如图3.1所示。