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* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 信号锁存与缓冲 信号的锁存与缓冲的目的是解决主机高速与外设低速的矛盾，避免因速度不一致而丢失数据。 锁存器的作用是把输入信号锁存起来，等待外设读取； 缓冲器的作用是在需要时通过选通信号来读取外设提供的信息； 常用的锁存器有74LS273，74LS373，74LS374，74LS377等，缓冲器有74LS240，74LS241，74LS244，74LS245，74LS367等。 CPU 锁存器 缓冲器 外设 D D D CLK EN 地址译码 单片机系统中通过并行总线扩展的芯片有多种，同一种芯片也可能有多片，而CPU在同一时间里只能与某一芯片交换信息，这就要借助于接口中的地址译码电路对扩展芯片进行寻址，只有被选中的芯片或单元才能与CPU进行数据交换或通信 译码电路直接确定了每个芯片在单片机访问时的唯一编号(接口地址)； 单片机系统常用译码方式主要有：直接译码、译码器译码。 是指不采用专门的译码电路，直接利用单片机地址总线的高位输出作片选信号的地址译码方式； 直接译码电路的连接较为简单，但许多地址空间因可能使两片以上外设同时被选中而不能使用，存储空间浪费严重； 一般用在需要译码信号不多的场合。 直接译码 8K RAM (1) CS 8K RAM (2) CS 8K RAM (3) CS A12～A0 A15 A14 A13 是指利用译码器进行地址译码的方式； 例如A15～A13经3/8译码器译码，可产生8个地址连续的片选信号。当需要更多的片选信号时，可采用级联扩展技术； 译码器译码可获得几个地址连续、大小一样的片选信号；级联扩展译码则可产生更多片选信号，各级之间片选信号对应地址范围大小不同。 译码器译码 A15 A14 A13 CS0 CS7 C Y0 B A 3/8 译码器 (1) EN Y7 C Y0 B A 3/8 译码器 (2) EN Y7 A12 A11 A10 CS5 CS8 CS15 由于扩展芯片所能提供的状态信号和它所需要的控制信号往往与单片机的总线信号不兼容，所以信号转换不可避免； 信号转换包括CPU信号与外设信号的逻辑关系上、时序配合上、以及电平匹配上的转换； 信号的转换可以通过组合逻辑电路和时序逻辑电路来实现。 信号转换 TTL高电平3.6~5V，低电平0V~2.4V CMOS电平Vcc可达到12V CMOS电路输出高电平约为0.9Vcc，而输出低电平约为 0.1Vcc。 CMOS电路不使用的输入端不能悬空，会造成逻辑混乱。 TTL电路不使用的输入端悬空为高电平  单片机基本系统扩展 在单片机系统中，常用的扩展芯片主要有程序存储器、数据存储器、I/O口，以及其他专用功能芯片如定时/计数器、中断控制器、通信控制器等。 典型单片机基本系统扩展如图所示。该系统中除了包括必需的时钟电路和复位电路以外，还扩充了一片2764作为外部程序存储器，一片6264作为外部数据存储器，一片2864作为掉电保持的外部数据存储器以及用74LS245和74LS273扩展的简单I/O口。 单片机系统通道设计 前向通道是被测对象信号输出到单片机CPU信号输入的通道，其结构形式取决于被测对象的环境和输出信号的类型、数量、大小等； 对于模拟量信号，应将小信号放大到能满足A/D转换、V/F转换要求的输入电压； 对于频率信号和开关信号，能满足TTL电平要求时可直接接入单片机的I/O口、扩展I/O口或中断入口，否则也应通过放大、整形变换成TTL电平的方波信号后再送入单片机系统。 前向通道设计 对于频率量和开关量 单片机系统应留有足够的输入口线，例如用单片机芯片提供的I/O口，或通过缓冲器74LS245、可编程I/O扩展芯片8255、8155等提供扩展I/O口。 对于模拟量 一般考虑用A/D转换器实现模拟量到数字量的转换； 根据应用场合不同，可以准备普通A/D（如ADC0809、ADC0804等），高精度A/D （如AD574、MAX144等），或高速A/D（如AD9224、TLC5510等）。 后向通道设计 后向通道是单片机实施控制运算处理后，对控制对象的输出通道接口； 单片机输出的数字信号形态主要有开关量、二进制数字量和频率量，可直接用于开关量、数字控制系统及频率调制系统； 对于模拟量控制系统，应通过数/模转换输出模拟量控制信号。 开关量、二进制数字量和频率量 单片机系统应留有足够的输出口线，例如用单片机芯片提供的I/O口，或通过锁存器74LS273、可编程I/O扩展芯片8255、8155等