MCS-51单片机外部总线扩展与信号转换解析

本文主要介绍了51单片机在系统扩展中的信号转换和时序协调，以及MCS-51单片机的三总线结构，包括地址总线、数据总线和控制总线，并详细讨论了总线锁存器74273和74373的应用。 在单片机系统扩展中，信号转换是一个关键环节。信号转换涉及不同类型的信号，如数字信号与模拟信号、电流信号与电压信号、并行信号与串行信号之间的转换。这些转换对于确保不同设备间的数据准确传输至关重要。例如，当单片机需要与模拟设备通信时，可能需要ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）来实现数字和模拟信号的相互转换。此外，信号电平的转换也很常见，例如将TTL电平转换为CMOS电平，以便不同标准的组件能够协同工作。 时序协调是单片机扩展的另一个核心问题。由于不同的I/O设备可能有不同的定时和控制逻辑，这些设备与CPU的时序可能存在差异。此时，I/O接口的作用是协调这些设备的时序，确保数据在正确的时间被正确地读取和写入。例如，当CPU访问外部存储器时，需要通过控制总线上的信号（如RD、WR、PSEN等）来同步操作，确保数据传输的准确无误。 MCS-51单片机的三总线结构包括地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线（CB）。地址总线用于传输地址信号，16位地址总线中，低8位由P0口通过锁存器提供，高8位由P2口提供。数据总线由P0口提供，宽度为8位，用于数据的输入输出。控制总线则包含一系列控制信号，如读写信号、地址锁存信号等，它们用于控制数据的读写和设备的操作。 在扩展过程中，总线锁存器扮演着重要角色。例如，74273是一种8D锁存器，用于在CP上升沿时锁存P0口的低8位地址，而74373是8D三态同相锁存器，具有输出允许（OE）端，可以在G=1且OE=0时将数据锁存并输出。这些锁存器确保了地址信号的稳定和有效传输，防止在CPU与外部设备交互时出现数据混乱。 总结来说，51单片机的系统扩展涉及信号转换以适应不同类型的信号，以及时序协调以确保各个设备间的同步操作。通过理解三总线结构和使用适当的总线锁存器，我们可以有效地扩展单片机的功能，使其能与各种外部设备通信。