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6.2、典型小规模数字电路及其应用

6.2 典型的小规模数字电路及其应用一.74HC74: 八路D触发器(边沿触发) / Octal D-Type Flip-Flop With Clear(1)封装:16脚DIP(2)逻辑功能表:从逻辑表中可看出:上升沿翻转,低电平清零和置‘1’。

(3)应用举例:74HC74经常作为中断申请时的锁存信号!Handshaking上升沿向单片机提出中断请求INT1,单片机响应后,发出CLR_INT1清除Q,允许下次中断请求!二.74HC273: 八路D触发器(边沿触发) / Octal D-Type Flip-Flop With Clear(1)封装:20脚DIP(2)逻辑功能表:从逻辑表中可看出:上升沿翻转,低电平清零。

(3)逻辑电路框图(4)应用举例一作为单片机的输出锁存,可驱动一个8位LED数码显示,如下图:1D—8D接51单片机的数据总线D0—D7,CLK接地址线的译码CS和WR信号的组合,CLR接+5V,输出1Q—8Q通过限流电阻接共阴极LED数码管。

指令:MOV DPTR,#273_AddrMOVX @DPTR,A可将ACC中的数据打入到273中锁存。

(5)应用举例二:采用74HC273作为地址锁存器,扩展单片机的地址空间51系列单片机系统中要接入:1片大容量4M位的FLASH(AT29C040A),1片8K字节SRAM(HY6264),1片实时时钟芯片DS12C887,扩展1个串口外接Modem(采用16C550),如何进行单片机的地址空间分配和地址译码?分析设计:单片机的地址线为16根:A0~A15,可直接访问的数据空间为64k,地址编码范围:0000H~FFFFH,必须进行扩展。

AT29C040A为4M位FLASH,即512Kx8位。

共有地址线19根:A0~A18。

HY6264:8KSRAMDS12C887:114字节16C550:几十个字节考虑将AT29C040A分页接入,每页32K,对应地址线为:A0~A14;占用单片机地址空间的低32K:0000H~7FFFH。

采用一片74HC273作为页面地址锁存器, 锁存FLASH的高位地址:A15~A18。

该锁存器也需要占用一部分地址空间,和其它几个芯片共享高32K地址:8000H~FFFFH。

为了译码简单化,设计每个器件都占用8K地址空间。

故采用GAL16V8来地址译码,ABEL语言的逻辑设计为:采用Equations(逻辑表达式地址译码)CS_FLASH = A15; //0000H~7FFFH:地址范围CS_MDM = (! A15)# A14 # A13 //8000H~9FFFHCS_273 = (! A15)# A14 # (!A13) # RD //A000H~BFFFH(只读)CS_RAM = (! A15)# (!A14) # A13 //C000H~DFFFHCS_RTC = (! A15)# (!A14) # (!A13) //E000H~FFFFHTruth_table(真值表方式:地址译码)([RD,WR,A15,A14,A13,RTC_WP]->[CS_FLASH,CS_MDM,CS_273,CS_RAM,CS_RTC])[ x, x, 0, x, x, x ]->[ 0, 1, 1, 1, 1 ];[ x, x, 1, 0, 0, x ]->[ 1, 0, 1, 1, 1 ];[ x, 0, 1, 0, 1, x ]->[ 1, 1, 0, 1, 1 ];[ x, 1, 1, 0, 1, x ]->[ 1, 1, 1, 1, 1 ];[ x, x, 1, 1, 0, x ]->[ 1, 1, 1, 0, 1 ];[ 0, 1, 1, 1, 1, x ]->[ 1, 1, 1, 1, 0 ];[ 1, 0, 1, 1, 1, 1 ]->[ 1, 1, 1, 1, 1 ];[ 1, 0, 1, 1, 1, 0 ]->[ 1, 1, 1, 1, 0 ];实际的地址扩展电路如下。

访问FLASH的过程:MOV DPTR,#273_Addr ;设置页面地址MOV A,#页面数据MOVX A,@DPTR ;写入到页面锁存器(该指令产生CS_273信号!!!)MOV DPTR,#FLASH_Addr ;访问FLASH三.74HC373和74HC573 带三态输出的八路透明锁存器(电平触发)(Octal Transparent Latch with TRI-STATE Outputs Non Inverting)(1)封装:20脚DIP(2)逻辑功能表从逻辑表中可看出:OE(输出使能Output Enable) 低电平有效。

=1,输出为高阻态;=0,输出为‘0’或‘1’态。

LE(锁存使能Latch Enable) =1,为透明态,输出跟随输入变化;=0,为锁存态,输出保持原态不变。

(3)逻辑电路框图(4)应用举例(地址锁存器分离地址和数据总线)微型计算机大多数CPU外部都有单独的地址总线,数据总线和控制总线,而MCS-51单片机由于受管脚的限制,数据线和地址线是复用的,而且用I/O口线兼用。

为了将它们分离出来.以便同单片机之外的芯片正确地连结,常常在单片机外部要增加地址锁存器,构成与一般CPU相类似的三总线,如下图所示。

根据单片机时序分析,有效的地址信号是在ALE信号变高的同时出现的,因此可在ALE信号由高变低时,将出现在P0口的地址信号锁存到外部地址锁存器中,直到下一次ALE变高时,地址才发生变化。

用作单片机地址锁存器的芯片一般有两类:一类是8D触发器,如74LS273.74LS377等;另一类是8位锁存器,如74LS373等。

1D—8D接51单片机的地址数据总线AD0—AD7,OE接地,LE接单片机的ALE 地址锁存脚,输出1Q—8Q作为地址线的低八位。

单片机的每个取指周期,总线AD0—AD7上先出现地址信号,同时ALE为高电平,573的输出跟踪地址A0—A7的变化。

在ALE变低的下降沿,573将稳定的地址锁存在输出上。

总线AD0—AD7上出现数据信号,或读或写。

四.74HC244: 八缓冲器/驱动器(三态同相输出) / Octal Bus Buffer/Drivers With NON-Invertered 3 State Output(1)封装:20脚DIP(2).逻辑功能表:OE(输出使能Output Enable) 低电平有效。

=1,输出为高阻态;=0,输出Y=A。

(3)逻辑电路框图(4)应用举例(采用DIP开关设定现场总线中节点的地址)单片机与低速的DIP开关相连。

若AT89C51单片机的引脚够用,则直接将DIP开关与CPU相连,如下图:若单片机引脚不够,则必须通过244将键盘挂到总线上去。

如下图:51单片机的数据总线AD0—AD7接1Y1-1Y4和2Y1-2Y4,OE接地址线的译码CS和RD信号的组合,输入:1A1-1A3接DIP开关输入。

程序指令:MOV DPTR,#244_AddrMOVX A,@DPTRANL A,#7可将74HC244的数据读入ACC中。

前面74HC273的单片机例子中需要再增加一片74HC244读入DIP开关设置信号,如何分配地址?如何GAL16V8的逻辑如何改变?解:GAL16V8增加一个输出脚CS_244,如下图。

采用Equations(逻辑表达式地址译码)CS_FLASH = A15; //0000H~7FFFH:地址范围CS_MDM = ! A15)# A14 # A13 //8000H~9FFFHCS_273 = (! A15)# A14 # (!A13) # RD //A000H~BFFFH(只读)CS_244 = (! A15)# A14 # (!A13) # WR //A000H~BFFFH(只写)CS_RAM = (! A15)# (!A14) # A13 //C000H~DFFFHCS_RTC = (! A15)# (!A14) # (!A13) //E000H~FFFFH注:273和244占用相同的地址空间,一个只读,一个只写!五.74HC245: 八总线收发器(三态同相输出) / Octal Bus Transceiver With NON-Invertering 3 State Output(1)封装:20脚DIP(3)逻辑功能表:OE(输出使能Output Enable) 低电平有效。

=1,输出为高阻态;=0,输出Y=A。

DIR(方向控制)。

=0,B=>A; =1,A=>B。

(3)逻辑电路框图(4)应用举例GPS同步数据采集系统中,采集的数据通过244写入SRAM,PC机通过245可以将数据写入或读出SRAM。

采集系统的工作方式(‘采集存储’或‘读写’)决定244或245是否工作。

在‘读写’方式下,PC机的RD和WR决定245的方向。

如下图。

六.74HC374:八上升沿D触发器(三态同相输出)/ Octal Positive-Edge-Triggered D-Type Flip Flop with 3 State Output 374 = 273 + 244(1)封装:20脚DIP(2).逻辑功能表:OE(输出使能Output Enable) 低电平有效。

=1,输出为高阻态;=0,输出Y=A。

CLK的上升沿有效。

(3)逻辑电路框图(4)应用举例:两个CPU之间进行数据交换的方式有串行方式或并行方式。

并行方式:双口RAM方案,FIFO方案和采用374方案。

374方案:该方案适合智能板卡上的低速单片机与高速的CPU(如:PC机)之间进行低速,小批量的数据交换。

如下图:374作为数据锁存和缓冲。

74作为标志位。

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