单片机基本总线装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于单片微型计算机应用技术领域，它包括基本总线、模板、总线连接器、母板和机笼。其特征是基本总线的５６根引线信号功能分别固定，采用８位／１６位兼容的１６位数据／地址复用总线，模板、总线连接器、母板和机笼的机械性能规格化，各模板的信号线、控制线及电源线由总线连接器与母板相连，母板和机笼可按四槽为基本单位任意扩充，从而为单片机的应用提供一种通用性强、易于扩充、开发周期短的规格化装置。（*该技术在2000年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术属于单片微型计算机应用
目前，对单片机的应用，通常采用以下四种方法。1、根据某一专用系统的要求，自己制造所有的硬件和软件。该方法的做法是，从最基本的试验到设计总的系统原理图，工艺上的实现（包括设计制作印刷电路板），硬件的调试、修改和软件的编制以及整机的联调完成，都是按照某一专用系统的要求做的。每制作一个新系统，都得从头做起。这种方法的缺点是工作繁杂，开发周期长，对技术人员的要求比较高，但搞成的系统性能差，灵活性不好，可靠性不高，重复投资现象严重，系统成本高，不利于推广。2、对常用的领域，设计一些典型的系列模板。这种办法的特点是：设计种类较多的模板，每种模板都适用一定的范围，好处是对一些小系统可以省掉一些硬件制作的时间。但这类模板的设计，通常不按任何标准设计，在电气性能、机械特性、信号定义等方面都比较杂乱，因而通用性比较差。又由于每种模板的功能有限，相互之间缺乏有机联系，因而只能适应一些小系统，无法扩展，适用面较小。该方法的另一缺点是无法配上统一的软件，软件的重复开发工作量很大，同样会造成技术人员掌握困难，不易推广。3、把单片机设计成单板机的形式。有的单位，根据单板机（如TP－801）的思路来使用单片机。这种办法的好处是具有了一定功能的软件（监控程序）。该结构的单片机系统，通常只能作为一种简易的学习机，适用性比较差，扩展很困难。往往又是采用大板结构，也不考虑工业应用中的各种特殊要求，不适合用于单片机常用的智能化仪器或工业控制领域。这种办法的另一缺点是有二次开发的过程。4、向标准总线靠。近二年来，由于上述三种方式存在的问题较多，也有人把单片机-->设计成标准STD（Standard）总线的一类模板，希望能利用STD总线的优点，来克服其它办法带来的问题，但由于下述原因，这方面的工作是不成功的，也无法进一步推广。（1）STD总线设计时，主要适用于Z80，8080，8085，8088，6800这一类CPU（中央处理单元），因此，一些其他的单片机，如MCS－51，MCS－96系列，要挂上去，就会化费较大的软、硬件开销；而且，很多STD总线上的I／O（输入／输出）模板无法使用，这就使STD总线固有的优点不能充分发挥。（2）STD总线是8位的微机总线，因此，十六位的单片机，如MCS－96系列就更难靠上去了，化费较大的代价才能挂上。勉强挂上的结果却是使十六位的单片机变成八位功能的单片机，降低了功能。本技术的目的在于以单片机基本总线的形式为单片微型计算机的各种应用提供一种体系结构合理、通用性强、易于扩充、具有较高的可靠性和抗干扰性、开发周期短、维护方便的规格化装置。本技术包括基本总线（BASE  BUS）、模板、总线连接器、母板和机笼等，其特征是：基本总线（BASE总线）共有56根引线，分五个功能组：逻辑电源线：共6根，引脚1到引脚6数据总线：    16根，引脚7到引脚22地址总线：    16根，引脚23到引脚38控制总线：    14根，引脚39到引脚52辅助电源线：4根，引脚53到引脚56基本（BASE）总线引脚分配及信号功能名称见表1。各功能组信号分别说明如下：（一）电源线BASE总线分逻辑电源线（1～6脚）和辅助电源线（53～56脚），分别为数字电路和模拟电路提供电源。两组共有五种不同的电源（＋5V，＋12V，－12V，－5V和电池后备电压）和两种不同的地线（逻辑地和辅助地）。其中引脚5有二种使用情况，在作后备电池供电时，应和主电源隔离，避免电源间短路；引脚6实际上是逻辑电源＋5V的掉电信号，该信号的作用是保证系统的存贮器在开机，关机或掉电的过程中不发-->生误操作。（二）数据总线：十六位、双向三态、高有效。采用十六位数据线，既适用于8位单片机，也适用于16位单片机。数据和地址可分时出现在数据线上。实际上是数据／地址复用总线。数据流的方向由主控机控制，并受读（RD)、写（WR）和取指信号PSEN等的影响。所有的模板在不使用数据总线时，应对总线呈现高阻态，避免产生总线冲突。（三）地址总线：十六位、高有效。地址由主控制机产生，锁存后，供芯片外程序存储器、数据存储器或I／O（输入／输出）设备译码用。在本技术中，I／O设备被看作是数据存贮器的一部分。（四）控制总线。控制信号总线共14根，具体规定如下：1、ALE：允许地址锁存信号。引脚39，高电位有效。在访问外部存贮器时，此信号用来锁存地址／数据总线上的地址信号。2、PSEN：外部程序存贮器的读选通信号。引脚40，低电位有效。注意有些单片机没有此信号，如MCS－96系列单片机，只是在INST为高时出现的RD信号相当于此信号。3、WR：写存储器或输出，引脚41，低电位有效。此信号表示数据总线上已有数据，作用是把读数据写入到指定的存储单元或输出到外设。4、RD：读存储器或输入，引脚42，低电位有效。当CPU要从存贮器或输入设备输入指令或数据时，通过该信号把被选中的存贮单元或输入设备的内容送到总线上。5、＊BHE／WRH：总线高位允许信号或写高位字节信号，引脚43。该信号适用于MCS－96系列单片机。当选择BHE功能时，若BHE＝0，选择连接在数据总线上的高位字节的存贮器块；若存贮器地址的最低位A0＝0，则选择低位字节的存贮器块。这样，当访问由2个8位存贮-->器块构成的16位存贮块时，若A0＝0，BHE＝1，选通低位字节存贮器块；而A0＝1，BHE＝0，选通高位字节存贮器块；而AO＝0，BHE＝0，同时选通2个存贮器块，即访问16位数据。选择WRH功能时，在对奇数地址（高位字节）的存贮单元进行写操作时，此引脚为低电位。6、BUSWIDTH＊：外部数据总线宽度控制信号，引脚44。此信号是输入信号，用于在运行中动态地选择总线的位数。以MCS－96系列单片机为例，在芯片组态寄存器CCR.1＝1时，若BUSWIDTH＝1，总线为16位；BUSWIDTH＝0时，总线为8位。7、EXTINT：外部中断请求，引脚45。本信号表示一个或若干个从属的功能请求处理机中断当前的任务。对这类中断，处理机可以通过程序指令开放，也可以屏蔽掉而不响应。处理机对这类信号的响应，可由电平激活，也可由边沿激活。8、CLOCK：来自处理器的时钟。引脚46。用来作为系统同步或标准时钟源。不同的处理器和不同的晶振产生不同的时钟。以MCS－96处理器为例，它的时钟输出（CLKOUT）为晶振频率的三分之一，占空比为33％。9、BUSRQ：总线请求信号，引脚47。10、BUSAK：总线响应信号，引脚48。11、WAITRQ等待请求信号，引脚49。可由任何模板产生，要求当前的操作挂起，并保持当时的操作状态。该信号用于在处理器中插入等待状态或适当的等待时间，如低速存贮器操作等。如MCS－96就可利用READY信号在访问存贮器周期中插入适当的等待时间，以和低速的存贮器连用或工作于DMA方式。12、IOEX：外设空间扩展信号，引脚50，低电位有效。本技术约定，BASE系统的外设除了单片机固有的I／O口外，还占用一个4K存储空间，该空间所在位置可根据各类处理器或各系统自行确定，一般定在最后4K，但不强行规定。具体通过外设空间扩展信号IOEX实现，本信号由主机模板产生。13、SY本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于单片微型计算机应用开发的规格化装置，包括基本总线、模板、总线连接器、母板和机笼，其特征是基本总线的５６根引线信号功能按以下表格分别固定：基本总线插脚分配表＊＊＊带＊的信号，应根据不同的处理器确定，本表以ＭＣＳ－９６系列 为例确定；本装置的各模板信号线和电源线由设置在模板上的总线连接器通过母板上的总线插座和母板上的总线相连，并由此实现各模板之间总线的连接，模板与母板置于机笼之内；模板长１００（±０．２）ｍｍ，高１５０（－０．２）ｍｍ；厚１．５８ｍｍ；总线 连接器由位于模板一侧的５６个引脚构成，总线连接器的长度为９１．７（±０．２）ｍｍ，各引脚之间中心相距３．１８（±０．０５）ｍｍ；母板宽１２１（±０．５）ｍｍ，厚２ｍｍ，长度可按４槽为基本单位扩充，４槽的母板长１１６（±０．５）ｍｍ，每扩展４槽，长度增加１００ｍｍ；机笼高度为１６８（±０．５）ｍｍ（包括二边８ｍｍ垫脚），机笼宽度为１２５（±０．５）ｍｍ，相邻二槽间距为２５（±０．１）ｍｍ，机笼长度可按４槽为基本单位扩充，４槽机笼长１４０（±０．５）ｍｍ，具有４ｎ（ｎ为自然数）个槽的机笼长度为２５×（４ｎ－１）＋３２．５×２［ｍｍ］。...

【技术特征摘要】
一种适用于单片微型计算机应用开发的规格化装置，包括基本总线、模板、总线连接器、母板和机笼，其特征是基本总线的56根引线信号功能按以下表格分别固定：                    基本总线插脚分配表带＊的信号，应根据不同的处理器确定，本表以MCS-96系列为例确定；本装置的各模板信号线和电源线由设置在模板上的总线连接器通过母板上的总线插座和母板上的总线相连，并由此实现各模板之间总线的连接，模板与母板置于机笼之内；模板长100(±0.2)mm，高150(-0.2)mm；厚1.58mm；总线连接器由位于模板一侧的56个引脚构...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐祥康，俞士娣，蒋燕君，
申请(专利权)人：复旦大学科教仪器厂，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]