侯进旺
（佛山职业技术学院，广东 佛山 528000） 高阻态是数字电路接口器件一个重要的状态，在接口电路的硬件设计中容易忽视，本文分析研究了在某机床控制中74LS373接口芯片在单片机总线技术扩展I/O口时出现的总线冲突的时序仿真，使用接口芯片的高阻态可以有效解决多芯片I/O扩展时的总线冲突。
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在基于单片机的工业产品控制电路设计中，通常更关注信号传输中的高、低电平，对高阻态关注较少，如果硬件设计对芯片的高阻态处理不当，可能会造成控制电路中接口芯片的短路烧毁，本文旨在针对基于AT89S51单片机总线技术进行I/O扩展时，接口芯片74LS373高阻态的时序进行仿真分析研究。
硬件设计：

1. 基本扩展电路：
   接口芯片74LS373是一个三态8D锁存器，通常用于单片机的输入输出接口，当其OE端为低电平，控制端LE为高电平时，输入D端的数据传送到输出端Q，当OE和LE同为低电平时，输出端Q保持原态，当OE为高电平时，输出端保持高阻态。
   图1展示了74LS373的原理图和功能表。
   图2展示了基于单片机AT89S51总线技术和两片接口芯片74LS373进行I/O口扩展的电路。
   在仿真时，设置输入开关的数据为01110110（76H），执行相关指令时，发现数据总线P0口的数据信号出现短路现象。
2. 输入接口的扩展电路错误原因分析：
   从74LS373的功能表可以看出，当OE端保持在低电平，且LE同时为低时，其输出保持原态，由于图2电路中U3的OE端常接地，使得总线始终被U3占领，当U3的LE为高时，外部输入的开关信号送到芯片输出；当U3的LE为低时，U2输出的数据状态被保持锁存，这意味着数据总线P0口被U3保持在输入开关决定的数据。
   在AT89S51单片机通过MOVX指令访问U2和U3时，由于地址和数据冲突，导致访问出错。
   解决方法：
   为了避免数据冲突，应确保单片机不访问U3时或U3被访问但在寻址阶段时，其输出端保持高阻态，修改后的U3控制电路如图4所示，通过控制OE信号来实现这一点，仿真结果如图5所示，输入输出结果正确。
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   时序仿真分析是查找硬件电路错误的有效方法，在硬件电路设计中，防止总线上数据冲突是重要的问题，正确使用接口芯片的高阻态是解决总线数据冲突的有效方法，若接口芯片没有高阻态控制，则不能用于输入接口扩展，在使用单片机总线技术扩展I/O口时，硬件设计必须确保总线不被某个芯片长时间占据。
   参考文献：
   ［1］ 余永权.Atmel89 系列单片机应用技术［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2002.
   ［2］ 高玉琴.单片机原理与应用及C51编程技术［M］.北京：机械工业出版社，2011.
   ［3］ 张靖武，周灵彬.单片机系统的PROTEUS设计与仿真［M］.北京：电子工业出版社,2007.

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