基本介紹
描述,原理,套用場合,注意事項,
描述
鎖存器，Latch，是數字電路中的一產品種具有記憶功能的邏輯元件。鎖存，就是把信號暫存以維持某種電平狀態，在數字電路中則可以記錄二進制數位訊號“0”和“1”。
只有在有鎖存信號時輸入的狀態被保存到輸出，直到下一個鎖存信號。通常只有0和1兩個值。
邏輯結構與功能表
累加Latch：
原理
CMOS反相器的功能是可以使輸出獲得跟輸入相反的邏輯值，那如果把兩個反相器的輸入跟輸出連線在一起會出現什麼情況呢？我們來看下圖，假設某個時刻反相器A的輸入是1，那么其輸出會是0；因為A的輸出連線到B的輸入端，即反相器B的輸入為0，那么其輸出會變為1；又因為B的輸出連線到A的輸入端，即B輸出的1反饋回A的輸入，對剛才假設的“A的輸入為1”進行了確認和加強。此時A的輸入確實為1，按A和B的輸入輸出連線關係，又走了一遍剛才的路程，如此循環，結果是反相器A的輸出穩定為0，反相器B的輸出穩定為1。這個結構的電路有兩個穩定的狀態，一般稱之為雙穩態電路。可見類似的雙穩態電路可以穩定地保持其節點中的值（數據），具有記憶功能，這就是鎖存器工作的原理。
鎖存器原理1從上面介紹可看出，首尾相接的兩個反相器構成了互相反饋耦合的形態，這就是鎖存器的基本電路結構。但是這裡是基於一個假設，假設反相器A的輸入為1，那么它的輸出為0，兩個反相器連在一起通過互相反饋加強，則能保持0和1兩個值。如果沒有這個假設，它能保存的值將是不確定的。這類似於“雞生蛋還是蛋生雞”的謎局，要將此電路當鎖存器使用，就必須打破這個“是輸入先有0，還是輸出先反饋回1”的僵局。於是給它加了兩個輸入端，由於反相器只有1個輸入，因此改用或非門來代替。電路結構如下圖，根據或非門“只要有一個輸入為1，其輸出就為0”的特性，當R為1時，雖然有反饋存在，也可以強制輸出Q=0；當S為1時，則強制輸出Q=1。這就是R-S鎖存器，R意為Reset，清零的意思；S意為Set，置1的意思。
鎖存器原理2R-S鎖存器的結構是最基本的鎖存結構，實際套用中一般會進行各種改造和擴展，至少會加一個輸入端作為控制信號，該信號有效時，鎖存器能持續地輸入、輸出數據。其控制信號一般為高電平，因此鎖存器是一種對脈衝電平敏感的存儲單元電路，可以在特定輸入脈衝電平作用下改變狀態。鎖存器的最主要作用是快取，除了特殊用途如異步電路或很簡單的邏輯，其他場合已經很少直接套用鎖存器，因為其結構簡單而且對電平敏感，不適合在主流的對時鐘敏感的積體電路中套用。一般都是使用以鎖存器為基礎的觸發器或暫存器。
套用場合
所謂鎖存器，就是輸出端的狀態不會隨輸入端的狀態變化而變化，僅在有鎖存信號時輸入的狀態才被保存到輸出，直到下一個鎖存信號到來時才改變。
在某些套用中，單片機的I/O 口上需要外接鎖存器。例如，當單片機連線片外存儲器時，要接上鎖存器，這是為了實現地址的復用。假設，MCU連線埠其中的 8 路的 I/O 管腳既要用於地址信號又要用於數據信號，這時就可以用鎖存器先將地址鎖存起來。
8051訪問外部存儲器時P0口和P2口共同做為地址匯流排，P0口常接鎖存器再接存儲器。以防止匯流排間的衝突。而P2口直接接存儲器。因為單片機內部時序只能鎖住P2口的地址，如果用P0口傳輸數據時不用鎖存器的話，地址就改變了。
看看8051單片機匯流排操作的時序圖對我們很有幫助。由於數據匯流排、地址匯流排共用P0口，所以要分時復用。先送地址信息，由ALE使能鎖存器將地址信息鎖存在外設的地址端，然後送數據信息和讀寫使能信號，在指定的地址進行讀寫操作。
注意事項
並不是一定要接鎖存器，要看其地址線和數據線的安排，只有數據和地址線復用的情況下才會需要鎖存器，其目的是防止在傳數據時，地址線被數據所影響！ 這是由單片機數據與地址匯流排復用造成的，接 RAM 時加鎖存器是為了鎖存地址信號。
如果單片機的匯流排接口只作一種用途，不需要接鎖存器；如果單片機的匯流排接口要作兩種用途，就要用兩個鎖存器。例如：一個口要控制兩個 LED，對第一個 LED 送數據時，“打開”第一個鎖存器而“鎖住”第二個鎖存器，使第二個 LED 上的數據不變。對第二個 LED 送數據時，“打開”第二個鎖存器而“鎖住”第一個鎖存器，使第一個 LED 上的數據不變。如果單片機的一個口要做三種用途，則可用三個鎖存器，操作過程相似。然而在實際套用中，我們並不這樣做，只用一個鎖存器就可以了，並用一根 I/O 口線作為對鎖存器的控制之用（接 74373 的LE，而OE可恆接地）。所以，就這一種用法而言，可以把鎖存器視為單片機的 I/O 口的擴展器。
