51单片机总线时序概述


原标题:51单片机总线时序概述
51单片机总线时序是计算机系统中以微处理器为核心,各器件与微处理器相连并协调工作的重要基础。以下是对51单片机总线时序的详细概述:
一、总线概述
在计算机系统中,为了各器件能够与微处理器相连并协调工作,引入了总线的概念。总线允许各器件共同享用,但任何时候只能有一个器件发送数据(可以有多个器件同时接收数据)。计算机的总线主要分为控制总线、地址总线和数据总线三种。其中,数据总线用于传送数据,控制总线用于传送控制信号,而地址总线则用于选择存储单元或外设。
二、51单片机的三总线结构
51系列单片机具有完善的总线接口时序,可以扩展控制对象,其直接寻址能力达到64k(2的16次方)。在总线模式下,不同的对象共享总线,独立编址、分时复用总线,CPU通过地址选择访问的对象,完成与各对象之间的信息传递。
数据总线:51单片机的数据总线为P0口,P0口为双向数据通道,CPU从P0口送出和读回数据。
地址总线:51单片机的地址总线为16位。为了节约芯片引脚,采用P0口复用方式。除了作为数据总线外,在ALE信号时序匹配下,通过外置的数据锁存器,在总线访问前半周期从P0口送出低8位地址,后半周期从P0口送出8位数据。高8位地址则通过P2口送出。
控制总线:51单片机的控制总线包括读控制信号P3.7和写控制信号P3.6等,二者分别作为总线模式下数据读和数据写的使能信号。
三、51单片机总线时序详解
完成一次总线(读写)操作周期为T。P0口分时复用,具体过程如下:
在T0期间,P0口送出低8位地址,在ALE的下降沿完成数据锁存,送出低8位地址信号。
在T1期间,P0口作为数据总线使用,送出或读入数据。数据的读写操作在读、写控制信号的低电平期间完成。
需要注意的是,在控制信号(读、写信号)有效期间,P2口送出高8位地址,配合数据锁存器输出的低8位地址,实现16位地址总线,即64kB范围内的寻址。由于CPU不可能同时执行读和写操作,所以读、写信号不可能同时有效。
四、常见单片机编址电路
简单地址扩展:51单片机的P2口可以直接作为高8位地址总线使用。在一些简单系统电路中,常使用P2口直接编址驱动。
低8位地址锁存:通常的设计电路是使用8D锁存器(如74LS373或74HC573)实现地址锁存。
带译码器的复杂地址接口电路:理论上,高8位地址线可以产生256个有效地址。为了实现地址“扩展”,可以使用地址译码器(如3-8译码器)进行地址译码。
综上所述,51单片机总线时序是设计单片机控制电路时必须掌握的关键技术。通过理解总线的分时复用、地址和数据的传输方式以及控制信号的使能逻辑,可以更有效地进行单片机系统的设计和开发。
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