高阻态、数据锁存、数据缓冲、光耦

1、高阻态

就是输出既不是高电平，也不是低电平，而是高阻抗的状态；在这种状态下，可以

多个芯片并联输出；但是，这些芯片中只能有一个处于非高阻态状态，否则会将芯

片烧毁；
高阻态的概念在RS232和RS422通讯中还可以用到。

高阻态是一个数字电路里常见的述语，指的是电路的一种输出状态，既不是高电平也不是低电平，如果高阻态再输入下一级电路的话，对下级电路无任何影响，和没接一样，如果用万用表测的话有可能是高电平也有可能是低电平，随它后面接的东西定。

高阻态时引脚对地电阻无穷,此时读引脚电平时可以读到真实的电平值.   

高阻态的重要作用就是I/O(输入/输出)口在输入时读入外部电平用.

一般门与其它电路的连接，无非是两种状态，1或者0，在比较复杂的系统中，为了能在一条传输线上传送不同部件的信号，研制了相应的逻辑器件称为三态门三态门，除了有这两种状态以外还有一个高阻态，就是高阻抗（电阻很大，相当于开路）。相当于该门和它连接的电路处于断开的状态。(因为实际电路中你不可能去断开它，所以设置这样一个状态使它处于断开状态)。三态门是一种扩展逻辑功能的输出级，也是一种控制开关。主要是用于总线的连接，因为总线只允许同时只有一个使用者。通常在数据总线上接有多个器件，每个器件通过OE/CE之类的信号选通。如器件没有选通的话它就处于高阻态，相当于没有接在总线上，不影响其它器件的工作。

如果你的设备端口要挂在一个总线上, 必须通过三态缓冲器. 因为在一个总线上同时只能有一个端口作输出, 这时其他端口必须在高阻态, 同时可以输入这个输出端口的数据. 所以你还需要有总线控制管理, 访问到哪个端口, 那个端口的三态缓冲器才可以转入输出状态. 这是典型的三态门应用, 如果在线上没有两个以上的输出设备, 当然用不到三态门, 而线或逻辑又另当别论了.

2、 数据锁存

当输入的数据消失时，在芯片的输出端，数据仍然保持；
这个概念在并行数据扩展中经常使用到。

单片机可以扩展16位的地址线，可以构成64K的寻址空间，寻址范围是0000H～FFFFH。单片机的P0口通过锁存器进行数据和地址总线的分离，分离后的低8位地址线接到RAM62256的A0-A7引脚。

3、数据缓冲

加强驱动能力。74LS244/74LS245/74LS373/74LS573都具备数据缓冲的能力。

OE：output_enable，输出使能；
LE：latch_enable，数据锁存使能，latch是锁存的意思；
Dn：第n路输入数据；
On：第n路输出数据；

再看这个真值表，

Dn   LE   OE   On
H     H      L     H
L      H      L      L
X      L      L    Qo
X     X      H     Z

意思如下：
第四行：当OE＝1是，无论Dn、LE为何，输出端为高阻态；
第三行：当OE＝0、LE＝0时，输出端保持不变；
第二行、第一行：当OE＝0、LE＝1时，输出端数据等于输入端数据；
在实际应用的时候是这样做的：
a． OE＝0；
b． 先将数据从单片机的口线上输出到Dn；
c． 再将LE从0->1->0
d． 这时，你所需要输出的数据就锁存在On上了，输入的数据在变化也影响不到输出的数据了；实际上，单片机现在在忙着干别的事情，串行通信、扫描键盘……单片机的资源有限啊。
在单片机按照RAM方式进行并行数据的扩展时，使用movx @dptr, A这条指令时，这些时序是由单片机来实现的。
对于单片机在12M下的每个指令周期最小是1us的情况下，完全可以实现；如果是你自己来实现这个逻辑，类似的指令如下：

MOV    P0，A      ； 将数据输出到并行数据端口
CLR     LE
SETB LE
CLR   LE

上面三条指令完成LE的波形从0->1->0的变化

74ls573跟74LS373逻辑上完全一样，只不过是管脚定义不一样，数据输入和输出端各在一侧，PCB容易走线；所以大家都喜欢使用这个芯片。

4、 74LS244 – 数据缓冲器

下载地址：
http://www.mcu51.com/download/digitpdf/74xx/74F244.pdf

数据输出能力比较强，输出电流可以到40mA以上；
4个缓冲器分成2组，具有高阻态控制端口

5、 74LS245 – 总线缓冲器

http://www.mcu51.com/download/digitpdf/74xx/74F245.pdf

双向数据接口，通常在ISA板卡上可以看到；
早期的51系统中，为了扩展RAM、eprom、A/D、D/A、I/O等经常可以看到这个片子；
为了增强驱动能力，有时是为了隔离输入和输出，主要是布线方便，象74LS573一样，输入、输出在一侧，经常用到这个片子。

6、光耦

光耦是做什么用的？光耦是用来隔离输入输出的，主要是隔离输入的信号。
在各种应用中，往往有一些远距离的开关量信号需要传送到控制器，如果直接将这些信号接到单片机的I/O上，有以下的问题：

1) 信号不匹配，输入的信号可能是交流信号、高压信号、按键等干接点信号；
2) 比较长的连接线路容易引进干扰、雷击、感应电等，不经过隔离不可靠

所以，需要光耦进行隔离，接入单片机系统。

常见的光耦有：
1) TLP521-1/ TLP521-2/ TLP521-4，分别是1个光耦、2个光耦和4个光耦，HP公司和日本的东芝公司生产。

下载地址：

发光管的工作电流要在10mA时，具有较高的转换速率；
在5V工作时，上拉电阻不小于5K，一般是10K；太小容易损坏光耦；

2) 4N25/4N35，motorola公司生产
下载地址：

隔离电压高达5000V；

3) 6N136，HP公司生产

下载地址：

要想打开6N136，需要比较大的电流，大概在15~20mA左右，才能发挥高速传输数据的作用。
如果对速率要求不高，其实TLP521－1也可以用，实际传输速率可以到19200波特率。

选择光耦看使用场合，tlp521-1是最常用的，也便宜，大概0.7~1元；
要求隔离电压高的，选用4N25/4N35，大概在3元左右；
要求在通讯中高速传输数据的，选用6N136，大概在4元左右