来源：现代电子技术   作者：杜小平 赵继广

摘 要介绍了以MCS－51单片机为内部控制器的程控仪表的接口设计思想，详细描述了MCS－51系列单片机和MC68488接口芯片之间的时序配合、控制信号转换和中断信号调整的实现方法。

关键 词  MCS－51程控接口  

1 概 述  
智能仪器程控接口电路的设计，首先是根据仪器的功能确定该仪器的接口功能。文中所涉及的仪器是以MCS－51系列单片机作为内部控制器的高速数据采集装置，由于A／D转换器既要向计算机输送采集结果，又要接受计算机对其工作条件的控制，因此，在程控接口电路设计时，设置了六种接口功能：源挂钩功能（选用SH1功能子集）、受者挂钩功能（选用 AH1功能子集）、讲功能（选用T5功能子集）、听功能（选用L4功能子集）、远地／本地功能（选用RL功能子集）和器件触发功能（选用DT1功能子集）。

2  接口功能（IF）设计

如图1所示是该仪器的原理框图，其中接口功能电路由时序转换与信号控制电路、MC68488和四片MC3448构成，由于MCS－51单片机的时序和MC68488的时序不同，因此时序转换与信号控制电路是接口功能电路设计的关键。

2．1  MCS－51单片机和MC68488的时序 图　　

系统采用8031作为智能仪器（高速数据采集系统）的内部控制器，通过对MC68488的编程实现对A／D转换的控制。系统的外部程序存储器及数据存储器的片选信号通过P2．3～P2．5三根地址线经3—8译码器74LS123产生。二者扩展地址分别为0000H～07FFH、0800H～1000H。图 2所示为单片机8031和MC68488的时序对应关系图。

2．2时序及信号转换电路
MCS－51系列单片机和MC68488来自不同的厂家，控制方法及工作速度等均有很
大差异，因此要实现二者的相互连接必须着重解决以下几个问题：

（1）时序配合；

（2）控制信号转换；

（3）中断信号调整。

2．2． 1时序配合

MCS—51系列单片机工作时钟频率为1．2～12 MHz，若只考虑与高速数据采集系
统的配合问题，似乎应选择12 MHz的时钟频率，但单片机的工作性能在最高频率时不稳定，故选择了6 MHz的工作时钟。MC68488的工作时钟频率为1 MHz，与单片机在时序上不匹配。因为MCS－51没有等待或准备好引脚，为了既能实现与单片机在时序上的匹配，又能保证单片机的工作效率，就需要对单片机的PSEN、WR、RD、ALE和MC68488的E信号进行综合考虑。8031CPU的程序、数据的读写时序及MC68488的有关时序如图 2所示。

通过分析8031及MC68488的时序可知，在8031对外部数据寄存器进行读写时，PSEN始终为高电平。但在每进行一次读写前，8031必须先进行取指操作。因此，每个机器周期中，有效一次，且其频率为1MHz。从波形图上看，只需将PSEN、WR、RD进行如下运算即可得到与MC68488工作时钟E信号一致的波形。

而且从高低电平的维持时间来看，组合信号高电平维持时间≥450ns，低电平维持时间≥450ns，完全满足E信号对电平维持时间的要求。具体实现的硬件电路如图3所示。

也可用单稳触发器的脉冲宽度调整功能改变有关信号电平宽度的方法来满足E信号的要求。但由于通过调单稳触发器的外接电阻Rext和电容Cext很难调出准确的脉冲宽度，所以，该方法尽管理论上可行，实际难以实现。2.2.2  读写控制信号信号(R／W)转换

 8031 CPU的读写信号是WR、RD两根信号线,而MC68488所需的读写控制线是R／W一根。为了使8031 CPU能够对MC68488进行正确的读写控制，需对其读写信号进行一定的转换。WR、RD和R／W三者的关系