第11章单片机常用接口

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1
1
0
0
非法状态
D0－D7呈高阻状态
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11.4.2 8255A控制字
• 两个控制字：方式选择控制字（用来设置8255A的工 作方式）和C口置位/复位控制字（设置C口某一位的 状态 ） 。 • 两个控制字的区分标志：控制字的D7位。 当D7位为1，使用的是方式选择控制字; 当D7位为0，使用的是C口置位/复位控制字。
复位电路
晶振电路
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最小系统作为应用的核心，可以为用户扩展提供三总线：
地址总线（AB）：输出,传送单片机要访问的外设或者接 口的地址信息，决定了单片机的最大寻址能力。
如果单片机提供16条地址总线，可以访问的地址空间为216，即64KB。
数据总线（DB）:双向, 用来传送数据信息。通过数据总 线，单片机可以和内存或其它总线器件之间传送数据。数 据总线的宽度决定了一次可以操作的数据位数。 控制总线（CB）:用来传送控制信号。每一个控制线上信 号的传输方向是确定的、单向的，输入或者输出。
• 使用：都是写到控制字端口(A1A0=11)
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1．方式选择控制字
D7 D7=1 标志位 A口工作方式选择 00：方式0 01：方式1 1x：方式2 A口I/O D4=1：输入 D4=0：输出 B口I/O D1=1：输入 D1=0：输出 B口工作方式选择 0：方式0 1：方式1 C口高4位I/O D3=1：输入 D3=0：输出 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 C口低4位I/O D0=1：输入 D0=0：输出
单片机P2.0输出为低电平、/RD 输出低电平，使得74LS244被 选通工作，才能获取按键输入 信号。所以输出地址FEFFH。
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（1）汇编语言程序段： AUXR EQU 8EH 该指令可以使 /RD、 ORL AUXR, #00000010B ；设置EXTRAM=1 ，使用片外RAM P2.0 引脚为低电平 MOV DPTR, #0FEFFH ；地址送 DPTR NEXT: MOVX A, @DPTR ；读74LS244的数据 NOP ；延时，等待74LS244的输出恢复高阻态 NOP 该指令可以使/WR、 NOP P2.0引脚为低电平 NOP MOVX @DPTR,A ；将读入的数据送出，驱动LED NOP NOP NOP NOP SJMP NEXT
AUXR寄存器中EXTRAM位需要置1，使用片外扩展
7148H 7147H ………. 7140H 713FH 次高字节 最高字节 最低字节 次低字节
的SRAM。 该题目要完成的内容： 1. 首先最低位单元内容加1。 2. 如果有进位，并且10个字节没有处理结束，就
要将地址减1，并将该地址单元的内容加1。
OE 引脚为三态输出使能端，低电平有效。
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【例11－1】在片外扩展SRAM IS62C256AL中，从713FH－7148H地
址连续存放一个长度为10字节的无符号数，假设该数据按照低字节 存放在高地址单元、高字节存放在低地址单元的顺序存放，请编写 程序，将该数据读出，对其加1后写回到原位置。
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11.4、8255A可编程IO接口扩展
8255A: Intel公司的通用可编程并行接口芯片。这一类
芯片在正常工作前需要通过编程来设置其工作方式，所
以称为可编程芯片。 作用：单片机的并行口数量比较少，但是需要并行口的 外设比较多，所以经常需要扩展并行口供外设使用。而 8255A可以提供3个并行口。
第11章 单片机常用接口
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主要内容
11.1、单片机最小系统 11.2、数据存储器扩展 11.3、输入输出接口扩展 11.4、8255A可编程I/O接口扩展
11.5、单片机与外部A/D、D/A转换电路的接口
11.6、单片机与键盘的接口 11.7、单片机与LED显示器的接口 11.8、单片机与光电耦合器件的接口 11.9、单片机与继电器的接口
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C51程序： void main( ) { unsigned char i,x; AUXR =AUXR | 0x02; XBYTE[0x7148]=XBYTE[0x7148]+1; //将最低字节数据加1。 x=XBYTE[0x7148];//最低字节暂存至x，可以作为是否有进位的判断条件 for(i=0;i<9;i++) { if (x==0) //当x==0条件成立，一定有进位，否则，无进位。 { XBYTE[0x7147-i]=XBYTE[0x7147-i]+1; // x==0成立，有进位，高字节加1 x= XBYTE[0x7147-i]; //暂存该字节数据，作为下次判断进位的条件 } else break; // x==0条件不成立，说明没有进位，退出循环。 } while(1) ; }
【例11－2】使用74LS244作为输入缓冲接口，74LS273作为输出 锁存接口，请编程实现：当按键KEY1按下，LED1灯点亮，其它 单片机P2.0输出为低电平、 /WR 灯熄灭，同理，当 KEYi按键按下， LEDi灯点亮，其它灯熄灭。
输出低电平，使能74HC273送 出LED驱动信号。地址FEFFH。
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（2）C51程序：
void main( ) { unsigned char temp=0; AUXR=AUXR | 02 ; //设置EXTRAM=1，使用片外RAM while(1) { temp=XBYTE[0xFEFF]; //读入按键状态 _nop_( ); //延时，等待74LS244的输出恢复高阻状态 _nop_( ); _nop_( ); _nop_( ); XBYTE[0xFEFF]= temp ; //送出数据驱动LED _nop_( ); //延时 _nop_( ); _nop_( ); _nop_( ); } }
（4）电源VCC和地GND，使用5V电源供电。
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11.2.2 单片机和SRAM的接口
存储器的三总线分别与系统分离出的三总线对应相连。
74LS373是8位的锁存器芯片。 当LE引脚输入高电平时，D0－D7的数据被传送到输出端Q0－Q7；
当LE引脚引脚变为低电平，输出端的数据被锁存，输入端数据不影响输出。
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2．SRAM芯片的引脚---IS62C256AL
（1）地址线A0－A14：15根地址线，标识 为A0－A14，也就是有32K（215=32K）个 存储单元，即32KB。 （2）数据线D0－D7。 （3）控制线：为输出使能引脚，和单片机 的引脚相连；
/WE是写使能，和单片机的/WR引脚相连； /CS片选引脚，用来选通该芯片工作。
11.10、单片机与蜂鸣器的接口
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11.1 单片机最小系统
概念：单片机最小系统是指能使单片机工作的、由最少器
件构成的系统。
作用：作为核心模块使用在不同的设计中。针对设计的要 求，在最小系统的基础上扩展多种功能单元就可以完成 不同的设计。 构成：一般应该包括单片机、时钟电路、复位电路。
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使用STC12C5A60S2单片机构成的最小系统：
CS
0
0 0 0
端口及操作功能
0
0 1 0
单片机从端口A读取数据
单片机从端口B读取数据 单片机从端口C读取数据 单片机向端口A写数据
0
1 1 ×
1
0 1
1
1 1
0
0 0
0
0 0 1
单片机向端口B写数据
单片机向端口C写数据 单片机向8255A控制寄存器写控制字 D0－D7呈高阻状态
× × ×
1
×
1
×
0
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51单片机的三总线分配：
数据总线： P0口作为8位的数据总线
地址总线： P2口作为高8位地址线， P0口作为低8位地址线
控制总线： ALE、/RD、/WR
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11.2 数据存储器扩展
概念：数据存储器即随机访问存储器 （Random Access Memory，RAM） 特点：可以读出或写入数据，属于易失性存储器，断电后 存储的数据丢失，经常用于存储程序运行过程中产生的 临时数据。
5.
6.
RESET是复位信号输入引脚，高电平有效。8255A在正常工作之前 需要进行一次复位。 22 两位地址线A1、A0选择四个端口：A口、B口、C口、控制端口
8255A 的内部结构
微 处 理 器
外
设
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8255A 端口地址表
A1 A0 RD WR 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0
动态RAM（Dynamic RAM，DRAM） 分类：
功耗低、价格相对便宜， 但是需要定时刷新才能维持信息不变
静态RAM（Static RAM，SRAM）
造价比DRAM高，但是不需要动态刷新， 信息一经写定就不会变化，和单片机的连接简单， 8 无需添加辅助电路，比较常用
11.2.1 SRAM芯片
1．存储器容量的描述方法： （1）如果数据线有8条，每个存储单元为8位，存储容量可用字 节数表示。
常用的输出接口：锁存器74LS373、74LS273、74HC573
74LS273是带有清零端的8D触发器，常用作8位地址锁存器。 当清零端 CLR 输入低电平时，输出端Q的数据清零。当 CLR 保持 高电平时，正常工作，在CLK引脚信号的上升沿将输入端1D－ 8D的数据传送并锁存至输出端1Q－8Q。 74LS373是一个带三态缓冲输出的8D触发器，也是常用的地址 锁存器芯片。数据从D0－D7引脚输入，从Q0-Q7引脚输出。 OE 为输出使能信号 LE为锁存使能端，低电平锁存有效 17
存储容量为128KB：表示该芯片有8条数据线，128K个 存储单元，每个存储单元可以存储8位二进制数据。
（2）存储容量=存储单元的个数×每个存储单元存储的二进制 数据位数=2M×N，其中M表示该芯片的地址线条数，N表示 数据线条数。
容量1K×4 的存储器，有1K个存储单元，每个存储单元 保存4位二进制数据，所以地址线条数为10条（210=1K）， 数据线有4条。
11.3.1 I/O接口电路的功能
① 实现通信速度的匹配。
② ③ ⑤ 实现电平匹配。 增强驱动能力。 ……
④ 进行数模转换、模数转换。
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11.3.2 简单的I/O口扩展举例
常用的输入接口可以使用三态缓冲器74LS244、74LS245
74LS244为单向、三态的数据缓冲器，常用作总线驱动器。内 部有8个三态驱动器，分成两组、4位，分别由 1G 和 2G 控制， 输入为A端，输出为Y端。 74LS245为双向、三态、8位数据缓冲器。DIR为方向控制端， 当DIR为高电平时，A端输入的数据从B端输出。 16
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而使用C51编写该程序时，首先将最低字节数据加1， 之后对高的九个字节进行处理。如果较低字节的数值 加1后变为0，那么一定会有进位，较高字节需要加1。 如果较低字节的数值加1后不为0，较高字节不需要加1。
11.3 输入输出接口扩展
作用：对单片机I/O口的信号和外部设备的信号进行协调
概念：I/O接口电路就是处在单片机I/O口和外部设备之间的电路。
MOVX
MOV DEC
@DPTR ，A
R2,#9 DPL
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;回写
;循环次数9次，将高的9个字节加进位位
LOOP: MOVX
ADDC MOVX DEC DJNZ
A,@DPTR
A，#00H @DPTR,A DPL R2,LOOP
;将内容读出
;加进位位 ;将修改后的内容写回原地址 ;修改地址指针 ;判断循环是否结束
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11.4.1 8255A内部结构和引脚功能
数据线D0－D7，负责传输数据信息、状 态信息和控制字，与单片机的P0.0－P0.7 引脚连接。 2. 有三个8位并行I/O口，A口、B口、C口。 分别对应引脚PA0－PA7、PB0－PB7、 PC0－PC7。这些引脚通常和外设相连。 3、RD 、 WR 两个引脚和单片机的同名引脚相连， 单片机通过这两个引脚控制数据从8255A 中读取或写入8255A。 4、CS 是片选信号，低电平有效。只有当该引 脚为低电平时，单片机与8255A之间才能 通信。 1.
3. 重复第2步。
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使用汇编语言编程时，低字节加1后可能会产生进位，影响Cy标志位， 需要使用ADDC指令将Cy标志位加入到较高字节的求和运算中。
汇编语言程序段： AUXR EQU ORL MOV MOVX ADD 8EH AUXR,#00000010B;设置EXTRAM=1，使用片外RAM DPTR,#7148H ;最低字节地址7148H送DPTR寄存器 A,@DPTR A , #01 ;将最低字节内容读出 ;最低字节加1，并形成Cy标志位