单片机系统标准总线(MPS BUS)的研究及模板设计

案

3．1 标准总线逻辑规范
单片机系统标准总线分为电源总线、数据总线、地址总线、输入输出总线和控制总线五部分。数据总线对应MCS51的PO口；地址总线低8位由MCS51的 PO口扩展而得，高8位与MCS51的P2口相对应；控制总线对应MCS51单片机的P3口及PSEN，ALT。总线引脚的定义如表1所示：
表1 单片机系统标准总线的定义及引脚分配

电源总线（引脚1~8）适应逻辑及模拟电源的配电，逻辑电源为+5V，用于给CPU及数字集成芯片供电，对应的地为数字地GND；模拟电源为+12V和-12V，用于给模拟器件供电，对应的地为AGND。
数据总线（引脚9~16）为8位双向、三态、高电平有效，对应MCS51的PO口，数据总线的方向由现行主CPU控制。
地址总线（引脚17~32）为16位、三态、高电平有效，低8位由MCS51的PO口扩展而得，高8位与MCS51的P2口相对应。
控制总线（引脚33~50）对应MCS51单片机的P3口及PSEN，ALT。P3口含RD：读存储器，WR：写存储器或输出装置，RXD及TXD：串行输入，INT0：外部中断0，INT1：外部中断1，T0定时器0，T1：定时器1。PSEN:此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。ALE：ALE 端以不变的频率周期性的出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。
3．2 机械特性
3．2．1 摸板尺寸
摸板结构尺寸为90*96mm，其厚度为1.600mm。模板上有四个孔用于固定，其内直径为0.3cm,并排两孔的横向距离为8.0000cm，纵向距离为8.5700cm.
模板总线为双列直插50引脚插头及插座，针（孔）距2.54mm。引脚号1位于距模板底端1.02cm、距左端1.52cm的位置，插针的高度为1.1400cm。如图1所示：

图1 单片机系统标准总线摸板尺寸
3．2．2 总线接头
总线接头采用双列直插50引脚孔插座及插头，元件面为孔，焊接面为针。
总线标准中信号定义、电气标准、读写时序和持续时间遵守51系列单片机相关标准。

4、模板的设计

按照标准总线的要求，设计了CPU板、AD和DA转换板、开关量输入输出板、键盘及显示电路等。
CPU板包括数据存储器、键盘、数码显示、液晶显示、看门狗等部分。采用89C5X系列具有内部存储器的单片机，32K/8K扩展外部存储器RAM、8279支持键盘及16位数码显示，支持128*64 LCD夜晶点阵，一个RS232/RS485串行接口，跳线可选。采用X5045作为看门狗，兼做上电复位功能，同时具有内部512字节的俄 EEPROM。采用DS12887作为时钟源，并具128字节带电池保护存储器。
AD和DA转换板具有8通道12位AD输入，光隔，输入0~5V，保护电平+/-30V，转换时间100uS，串行方式，由一片TLC2543实现。2通道12位DA输出，光隔，输出0~5V或4~20MA，串行方式，由两片TLC5618实现。
开关量输入输出板具有16路开关量输入，独立光隔；16路开关量输出，独立光隔。
键盘及显示电路在面板电路实现，含128*64点阵LCD及16键输入。
上述标准总线模板用于两相流量计、皮带秤及管理系统、皮带撕裂检测控制仪等科研项目，大大缩短了开发周期，减少了工作量，保证了开发质量。

5、结论

该单片机系统标准总线体现了MCS51系列单片机的各项功能，按照标准系统总线设计的系统，具有很强的灵活性、集成性和可扩展性。设计者采用单片机系统标准总线，可以利用已有的模板，像搭积木一样组成各种控制系统，从而大大减少软硬件的设计工作量，使设计者可以集中精力解决具体的应用问题，加快产品开发速度，提高产品开发质量。并且可以实现模板的产品化。有利于单片的推广及应用。

参考文献：

[1]何立民。MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术。北京航空航天大学出版社，2001年2月第1版
[2]尤一鸣、傅景义、王俊省。单片机总线扩展技术。北京航空航天大学出版社，1993年 11月第1版
[3]马忠梅、马岩、张凯等。单片机的C语言应用程序设计。北京航空航天大学出版社。1997.1