第9章89C51扩展IO接口的设计

1 G 1A1 2Y4 1A2 2Y3 1A3 2Y2 1A4 2Y1 GND
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 74LS244
20 19 18 17 16 15 14 13 12 11
VCC
G 2 1Y1
2A4 1Y2 2A3 1Y3 2A3 1Y4 2A1
74LS273各引脚定义如下： D0～D7：输入线。 Q0～Q7：输出线。 CLR：清除控制端， 低电平有效。 CLK：时钟输入端， 上升沿有效。 VCC：工作电源， 接+5V电压。 GND：接地。
三、利用串行口扩展并行口
串行口的工作方式0为同步移位寄存器输入/输出方式， 常用于外接移位寄存器，以扩展并行I/O口。 波特率：fosc/12 发送、接收的数据是8位 不占用片外RAM地址，节省了硬件开销
用74LS165扩展并行输入口
74LS165：并行输入，串行输出移位寄存器
例 从16位扩展口读入5组数据（每组二个字节），并 把它们转存到内部RAM 20H开始的单元中。
练习：用8个开关分别控制8个LED（其中 开关信息通过串行口输入）
用74LS164扩展并行输出口. 74LS164：8位串入并出移位寄存器。
74LS164：串行输入，并行输出移位寄存器
例 编写将内部RAM单元30H、31H的内容经串行口 由74LS164并行输出子程序。
START: MOV R7,#02H ；设臵要发送的字节个数 MOV R0,#30H ；设臵地址指针 MOV SCON,#00H ；设臵串行口为方式0 SEND: MOV A,@R0 MOV SBUF,A ；启动串行口发送过程 WAIT: JNB TI,WAIT ；1帧数据未发完，循环等待 CLR TI INC R0 ；取下一个数 DJNZ R7,SEND ；未完，发完从子程序返回 RET
注：MCS-51使用统一编址的方式
4、常用的扩展方法
简单的I/O口扩展
可编程I/O口芯片

常用I/O口芯片有：82C55、81C55
利用串行口扩展并行口
二、简单I/O口扩展
用并行口扩展I/O口
选择TTL电路或MOS电路即能组成简单的扩展I/O口。 如：用8位三态缓冲器74LS244可扩展输入口； 用8D锁存器74LS273、74LS373、74LS377等可组 成输出口。
I/O的地 址是多 少？
只要 P2.0=0即 可，其它 为0为1都 行。
当P2.0=0；RD=0；WR=1时，选中74LS244，其 输出状态通过P0口被读入89C51
输入程序段： MOV DPTR,#0FEFFH MOVX A,@DPTR 输出程序段： MOV A,#data MOV DPTR,#0FEFFH MOVX @DPTR,A
练习：通过串行口实现流水灯。
Q & A? Thanks!
74LS244各引脚定义如下： 1A1～1A4：第1组4条输入线 1Y1～1Y4：第1组4条输出线 2A1～2A4：第2组4条输入线 2Y1～2Y4：第2组4条输出线 1G：第1组三态门使能端， 低电平有效 2G：第2组三态门使能端， 低电平有效 VCC：工作电源，接+5V电压 GND：接地
MOV R7,#05H ；设臵读入组数 MOV R0,#20H ；设臵内部RAM数据区首址 START: CLR P1.0 ；并行臵入数据，S/L*=0 SETB P1.0 ；允许串行移位，S/L*=1 MOV R1,#02H ；设臵每组字节数，即外扩74LS165的个数 RXDAT: MOV SCON,#10H ；设串口方式0，允许接收，启动 WAIT: JNB RI,WAIT ；未接收完一帧，循环等待 MOV A,SBUF ；读入数据 CLR RI ；清RI标志，准备下次接收 MOV @R0,A ；送至RAM缓冲区 INC R0 ；指向下一个地址 DJNZ R1,RXDATA ；未读完一组数据，继续 DJNZ R7,START ；5组数据未读完重新并行臵入 …… ；对数据进行处理
；I/O地址→DPTR ；RD为低，74LS244口 ；数据读入内部RAM ；数据→A ；I/O地址→DPTR ；WR为低，数据经74LS273口输出
？若想将开关 的状态用发光 二极管显示出 来，如何编程
输入程序段： MOV DPTR,#0FEFFH ；I/O地址→DPTR LOOP：MOVX A,@DPTR ；RD为低，74LS244口数据读入内部RAM MOVX @DPTR,A ；WR为低，数据经74LS273口输出 SJMP LOOP
扩展I/O接口设计
一、概述
51单片机有4组并口P0-P3， 为什么还要扩展I/O口？
MCS-51真正用作 I/O口线的只有P1 口的8位I/O线和 P3口的某些位线。
1、I/O接口的功能：
（1）对单片机输出的数据锁存
锁存数据线上瞬间出现的数据，以解决单片机与I/O设备的速度协调 问题。
（2）对输入设备的三态缓冲
2、 单片机与I/O设备的数据传送方式
（1）无条件传送
适用于对简单的I/O设备（如开关、LED显示器、继电器 等）的操作，或者I/O设备的定时固定或已知的场合。
（2）查询状态传送
查询外设“准备好”后，再进行数据传送。通用性好， 硬件连线和查询程序十分简单效率低。
（3）中断传送方式
外设准备好后，发中断请求，单片机进入与外设数据传 送的中断服务程序，进行数据的传送。中断服务完成后又返 回主程序继续执行。效率大大提高。
外设传送数据时要占用总线，不传送数据时必须对总线呈高阻状态。 利用I/O接口的三态缓冲功能，可以实现I/O设备与数据总线的隔离，便于 其它设备的总线挂接。
（3）信号转换
信号类型（数字与模拟、电流与电压）、信号电平（高与低、正与 负）、信号格式（并行与串行）等的转换。
（4）时序协调
不同的I/O设备定时与控制逻辑是不同的，并与CPU的时序往往是不一 致的，这就需要I/O接口进行时序的协调。
CLR Q0 D0 D1 Q1 Q2 D2 D3 Q3 GND
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 74LS273
20 19 18 17 16 15 14 13 12 11
VCC Q7 D7 D6 Q6 Q5 D5 D4 Q4 CLK
当P2.0=0；RD=0；WR=1时，选中74LS244，其 输出状态通过P0口被读入89C51
（4）直接存储器存取（DMA）方式
适于高速外设以及成组交换数据的场合 。
3、I/O端口编址
（1）独立编址方式
I/O寄存器地址空间和存储器地址空间分开编址，但 需专门读写I/O的指令和控制信号。
（2）统一编址方式
I/O寄存器与数据存储器单元同等对待，统一编址。 不需要专门的I/O指令，直接使用访问数据存储器 的指令进行I/O操作，简单、方便且功能强。