第七章 并行IO接口下
第7章 IO口
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第7章 MCS-51单片机常用接口技术
MCS-51对LED的显示 2.动态显示
多个LED共用一个8位I/O口，任何时候各个LED都接 有相同的字形码，但某一时刻只点亮一个LED。究竟哪个 LED被点亮由字位码控制，各个LED轮流被点亮。
MOV E, C ;读取P1.0、P1.1 ANL C,D ;得DE MOV G, C MOV C, E ORL C, D ;得(D+E) ANL C, /G ;得F值 MOV P1.2, C ;用灯显示F SJMP LOOP1 END 20
第7章 MCS-51单片机常用接口技术
（三）作为外部三态门和锁存器接口
2.读端口数据方式（读端口锁存器中数据） 直接以Pn口为源操作数的操作指令。例：
MOV ORL ANL XRL A , P0 R1 , P1 20H , P2 @R0 , P3
返回
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第7章 MCS-51单片机常用接口技术
3.读引脚方式（获取从引脚传送进来的外部数据）
例如，读P1口低4位：
MOV P1 , #0FH MOV A , P1
读P1口
MOV P1,A MOV A, P1 JNB ACC.0, PR0
JNB ACC.1, PR1
……
PR7:…
……
JNB ACC.7, PR7
AJMP DONE
END 各按键对应的处 理子程序 32
判断哪个按键被按下
第7章 MCS-51单片机常用接口技术
2.对行列式非编码键盘的接口
行列式非编码键盘是一种把所有按键排列成行列矩 阵的键盘。 在这种键盘中，行列交叉处为按键，当某一按键被 按下时，相应的行线列线就会接通，否则处于断开状 态。
51单片机并行io口工作原理
51单片机并行io口工作原理51单片机是一种常用的嵌入式系统开发平台，具有强大的并行IO 口功能。
本文将介绍并行IO口的工作原理及其在51单片机中的应用。
我们来了解一下什么是并行IO口。
并行IO口是指可以同时进行多个输入输出操作的接口。
在51单片机中，通过并行IO口可以实现与外部设备的数据交互，如控制LED灯、读取按键状态等。
在51单片机中，有两种类型的IO口：通用IO口和特殊功能IO口。
通用IO口可以进行输入输出操作，而特殊功能IO口则有特定的功能，如串口通信、定时器等。
并行IO口的工作原理是通过对寄存器的写入和读取来控制IO口的状态。
在51单片机中，有4个8位寄存器，分别是P0、P1、P2、P3。
P0口的每一位对应一个IO口，P1、P2、P3口则是通过外部扩展芯片来实现更多的IO口。
通过向寄存器中写入数据，可以控制IO口的输出状态。
例如，向P0寄存器写入0x55，即二进制01010101，可以控制P0口的1、3、5、7位输出高电平，2、4、6、8位输出低电平。
通过读取寄存器中的数据，可以获取IO口当前的输入状态。
例如，读取P1寄存器的值，可以获取P1口每一位的输入状态。
在51单片机中，可以通过对寄存器的位操作来实现对单个IO口的控制。
例如，通过设置P2口的某一位为1，可以将对应的IO口设置为输出模式；通过设置P2口的某一位为0，可以将对应的IO口设置为输入模式。
通过对寄存器的位操作，可以实现对多个IO口的同时控制。
除了通过编程对寄存器进行操作外，51单片机还提供了一些特殊功能IO口，可以直接使用这些IO口来实现一些常见的功能。
例如，P3.0和P3.1口可以作为外部中断输入口，P3.3和P3.4口可以作为定时器输入口，P3.5和P3.6口可以作为串口通信口。
在实际应用中，我们可以根据需要将不同的外部设备连接到51单片机的IO口上，通过对寄存器的编程，控制外部设备的状态。
例如，我们可以将LED灯连接到P0口的某一位上，通过对P0寄存器的位操作，控制LED灯的亮灭；我们也可以将按键连接到P1口的某一位上，通过读取P1寄存器的值，获取按键的状态。
并行IO口
P1口只能作为通用I/O口， 内部结构如图所示，由于 内部有上拉电阻，因此输 出时无需加上拉电阻，但 输入时，同P0口一样，必 须向端口输出‘1’，
P2口既可以作为通用I/O 口，在扩展程序存储器、 外部数据存储器或I/O口时， 也可作为地址总线的高8位。 作为I/O口使用时，用法与 P1口一样。
P0口的基本功能是数据的 输入与输出，此外在扩展 程序存储器、外部数据存 储器或I/O口时，作为数 据总线和低8位地址总线。
是P0口作为输出口使用时 需加上拉电阻, ；P0作为 输入口使用时，必须首先 写端口输出‘1’.
在实际应用中，P0口常作为地址/数据总 线口用，即，P0口先输出片外存储器的低8
并行I/O口
I/O端口是单片机实现信息交换和对外控制的重 要通道。
单片机内部有P0、P1、P2、P3 4个8位双向I/O 口，外设与这些端口可以直接相连，无需另外的 接口芯片。P0～P3既可以按字节输入或输出，也 可以按位进行输入输出，共32条口线，其控制十 分灵活方便。各个端口的结构、功能有所不同 。
P2口除了I/O使用外，还可以作为地址端 口使用，当使用外存储器时，与P0口一起 组成16位地址，这是，P2口输出高8位地址 。
注意：P1口输出（）地址。
P3口除了双向输入/输出 口功能外，还具有第二功 能，其内部结构如图所示。 其输入/输出的用法同P1 口。
Ps：P0作输入时不需要上拉电阻，但要先置1。 因为P0口作一般I/导通，永远只能 读到0。 因此在输入前置1，使下拉场效应管截止，端口会 处于高阻浮空状态，才可以正确读入数据。 至于输出时，输出0是正常的，输出1时由于端口 处于浮空状态不能正确输出1，因此才需要接上拉 电阻。
chap07并行IO接口整理版.ppt
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7.3 并行I/O接口芯片
在控制系统中,有时需要利用I/O接口芯片扩展CPU 的并行I/O端口.
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7.3.1 Intel 8255A
8255提供了A,B,C三个8位端口
与 外 设 连 接
与CPU连接: DB,AB,CB
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例: 实验6 定时/计数器实验
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第7章 本章结束!
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P1口仅有数据输入/出功能
P3口除用数据输入/出外,还有第二功能.
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P3口的功能 P3口除用数据输入/出外,还有第二功能.
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内部并行I/O接口的位结构-P0
&
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内部并行I/O接口的位结构-P1
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无条件传送举例(示意图)(典型图，课程设计)
/RD /WR
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2.异步传送,又称条件传送或程序查询传送方式(polling)
在CPU与外设进行数据传送之前，CPU查询一下外 设的状态，当外设准备就绪进行传送；若外设未 准备好，则CPU处于等待状态。
2. 8255的控制字—方式控制字
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C口单一置复位控制字格式
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3.8255工作模式 模式0: 大部分在此方式下工作 模式1 模式2
7-并行I O接口
五、微机与外设的数据传送方式
1、程序传送 （1）无条件传送方式
¶ 在CPU与慢速变化的设备交换数据时，可以认为它们总是处于
“就绪”状态，随时可以进行数据传送，这就是无条件传送， 或称立即传送、同步传送。 ¶ 适合于简单设备，如LED数码管、按键或开关等。 ¶ 无条件传送的接口和操作均十分简单。
数据
读锁存器 2 地址/数据 控制=1 3 4
Q /Q
Vcc
内部 总线
写锁 存器
D CK
引脚P0.X
1 读引脚 =1 控制=1时，此脚作地址/数据复用口： （3）输入数据时，输入指令将使引脚与内部总线直通
51单片微机的P1口
P1.0—P1.7: 准双向I/O口（内置了上拉电阻） 输出时一切照常，仅在作输入口用时要先对其 写“1”。 Vcc
读锁存器 2 地址/数据 控制=1 =0 4 1
D CK Q /Q
3 1
0
Vcc 截 止
=0
内部 总线
写锁 存器
1
导 引脚P0.X 通
1 读引脚 =0 控制=1时，此脚作地址/数据复用口： （1）输出地址/数据 =0 时
51单片微机的P0口
P0.0—P0.7: 双向I/O （内置场效应管上拉） 寻址外部程序存储器时分时作为双向8位数据口 和输出低8位地址复用口；不接外部程序存储器 时可作为8位双向I/O口使用。
进行传送的中断服务程序
是预先设计好的。 中断请求是外设随机向 CPU提出的。 CPU对请求的检测是有规
律的：每个机器周期的S5P2
进行检测
当外设准备就绪，向CPU发出中断请求信号。CPU暂停当
前程序，执行I/O操作。当I/O操作结束，CPU仍继续被中断 的工作。
第七章 IO接口_AD_DA技术详解
8155口地址分布
AD0~AD7 选 中 寄 存 器 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
× × × × ×
0
0
0
内部命令寄存器
× × × × ×
0
0
1
通用I/O口A寄存器
× × × × ×01 Nhomakorabea0
通用I/O口B寄存器
× × × × ×
0
1
1
口C：通用I/O口或控制口
× × × × ×
1
0
常用的外围I/O接口芯片有：
（1）8255A：可编程的通用并行接口电路（3个8位
I/O口）。
（2）8155H：可编程的IO/RAM扩展接口电路（2个8 位I/O口,1个6位I/O口, 256个RAM字节单元，1个14 位的减法定时器/计数器）。 可与MCS-51单片机直接连接，接口逻辑十分简单 此外，74LS系列的TTL电路也可以作为MCS-51的扩展 I/O口，如74LS244、 74LS273等。
图 6-12 8155方式4的逻辑结构图
图6-24 8155A状态标志寄存器格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
×
TIMER
INTB
BFB
INTRB
INTEA
BFA
INTRA
5）内部定时器（8155A定时器的格式如下 ）
D7 04H T7 D6 T6 D5 T5 D4 T4 D3 T3 D2 T2 D1 T1 D0 T0
计数长度的低 8 位 05H M2 M1 T13 T12 T11 T10 T9 T8
定时器方式
计数长度的高 6 位
8155A定时器的格式中M2、M1用于设置定时器的输出方式，具体 如图所示。
单片机第7章
P3口： P3口： 准双向口（无三态功能的I/O口） 准双向口（无三态功能的I/O口）
与P1口类似但由于具有第二功能，因此有第二功能控制电 P1口类似但由于具有第二功能，因此有第二功能控制电 路
总结四个口的结构有：
1. 由于四个口在一般使用时功能不同，因此内 部结构略有不同 2. P0口常作外数据/地址低8位总线使用，因此 P0口常作外数据/地址低8 有总线/ 有总线/一般口控制开关并具有三态输出 3. P2口常作外地址高8位总线使用，因此也有总 P2口常作外地址高8 线/一般口控制开关电路 4. P3口由于有第二功能，因此有第二功能控制 P3口由于有第二功能，因此有第二功能控制 电路 5. P0、P1、P2、P3的输入电路结构相同 P0、P1、P2、P3的输入电路结构相同
7.2.2
1
MCS-51内部并行I/O口的应用 MCS-51内部并行I/O口的应用
直接用作一般输入/ 直接用作一般输入/输出端口
1. 读端口数据----得到的是端口锁存器的内容（非端口 读端口数据----得到的是端口锁存器的内容（非端口 线上的状态） 2. 写端口数据----数据将经锁存器输出到端口线上 写端口数据----数据将经锁存器输出到端口线上 3. 读端口线状态---先对端口输出（写）全“1”（控制关 读端口线状态---先对端口输出（写）全“ 断MOS管），后读端口 MOS管），后读端口
P0口： P0口：
标准双向口（具有三态输出功能的I/O口） 标准双向口（具有三态输出功能的I/O口）
当MUX接通上側时作为数据总线及低8位地址输出 MUX接通上側时作为数据总线及低8 当MUX接通下側时作为具有三态输出/输入并行口 MUX接通下側时作为具有三态输出/
P1口： P1口： 准双向口（无三态功能的I/O口） 准双向口（无三态功能的I/O口）
并行IO口及其应用课件
21
高电压光电隔离输入
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I/O口的实例仿真
q 例4.3 报警器的proteus仿真及C语言程序设计
q 设计要求 ：如图4.27所示，用P1.0输出1KHz和500Hz的 音频信号驱动扬声器，作报警信号，要求1KHz信号响 100ms，500Hz信号响200ms,交替进行，P1.7接一开关 进行控制，当开关合上报警信号响，当开关断开报警信 号停止。
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4.3 I/O口应用实例与仿真
I/O口的实例仿真
q 例4.4广告灯（查表方式）的proteus仿真及程序设计
q 设计要求 ：如图4.29所示，利用查表的方法，使端口P1 做单一灯的变化：左移2次，右移2次，闪烁2次（延时 的时间0.2秒）。
q 广告灯的仿真电路原理图 （见教材图4.29 ） q 元器件选取
q 灌电流和拉电流反应了管脚的带负载能力，灌电流比拉 电流大，因此灌电流带负载能力强。
q 限流电阻的选择要根据灌电流、拉电流的大小进行选择。
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大功率负载驱动
q 当驱动大电流负载，或驱动高电压负载时，需要采用以 下的电路形式。
q 当驱动强电电路时，弱电电源与强电电源需要隔离，此 时需要使用光电隔离器件。
q 报警器的仿真电路原理图 （见教材图4.27） q 元器件选取
• ①AT89C52：单片机；②RES：电阻；③CRYSTAL：晶振； ④CAP、CAP-ELEC：电容、电解电容；⑤SPEAKER：扬 声器；⑥SW-SPDT:单刀双掷开关；⑦9012:PNP三极管
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4.3 I/O口应用实例与仿真
I/O口的实例仿真
• 汇编语言步骤如下：①把控制码建成一个表TABLE；②利用 MOV DPTR,＃TABLE指令来使数据指针寄存器指到表的开 头；③利用MOVC A,＠A＋DPTR的指令，根据累加器的值 再加上DPTR的值，就可以使程序计数器PC指到表格内所要 取出的数据。
IO接口电路
T1不能使用方式3工作
第十二页，共三十八页。
5.计算(jì suàn)时间常数X(计算(jì suàn)初值) 计数功能：X= 2n -计数值(shùzí) n：8/13/16
AJMP IOINT
ORG 0100H MAIN：SETB IT0
SETB EX0
SETB EA HERE：SJMP HERE
ORG 0500H
IOINT：MOV A，#0FFH
MOV P1，A
MOV A，P1
SWAP A
MOV P1，A
RETI
MCS-51
P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 INT0
1
16 位
2
8 位自动重装
3
T0 为两个 8 位
=1，门控方式(外部启动)：TRx=1且引脚INTx=1才启动。
确定定时器工作方式指令：MOV TMOD，#方式字 例：设T0用方式2非门控定时，T1用方式1门控计数。
MOV TMOD，#
第八页，共三十八页。
2.TCON定时器控制(kòngzhì)/状态寄存器
SWAP A
MOV P1，A
SJMP MAIN
MCS-51
P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0
第五页，共三十八页。
2.中断传送方式(fāngshì)：
先设好开关状态，然后发出中断请P MAIN
ORG 0003H
5=.1恢，复计初数值功方能式，（计自数动引重脚装/T软0(件T1重)输装入）的负脉冲。
第7章MCS-51单片机的并行IO接口及扩展
2. P1口一个位的结构
读锁存器 Vcc
*
上拉电阻 P1.x
内部总线 写
D Q CP Q T2
读引脚
P1口的作用特点： 1）内部具备上拉电阻，执行输出功能是，无须连接外部上拉电阻。 2）若要执行输入功能，必须先输出高电平（1）才能读取该口所 连接的外部数据。
• 例7-2-1 试编出模拟图7-2-5中电路的程序。
• 在51系列的C语言中对四个I/O端口进行编程，必 须要利用8051的C语言头文件，其中给出P0~P3 标号的定义。并且可以使用Px^y格式对P0~P3端 口的单个位进行表示，其中x是端口0、1、2或3， y是该端口的位0~7，例如P1^7指示P1.7。
8255A的内部结构如图7-4-2所示，由三部分电路组成： 与CPU的接口电路、内部控制逻辑电路和与外设连接的输 入/输出接口电路。 （1）与CPU的接口电路 （2）内部控制逻辑电路 （3）输入/输出接口电路
图7-4-2 8255A的内部结构
表7-4-1 8255A的端口分配及读/写功能
7.4.2 8255A的工作方式及其初始化编程
地址 控制
Vcc * 上拉电阻 P2.x
D Q CP Q
MUX
T2
4 . P3口 P3口一个位的结构
选择输出功能 读锁存器 Vcc * 上拉电阻 P3.x 内部总线 写 D Q CP Q T2
读引脚
第二输入功能
P3口的第二功能
P3引脚 P3.0 P3.1 P3.2 兼用功能 串行通讯输入（RXD） 串行通讯输出（TXD） 外部中断0（INT0）
7.3 用TTL芯片扩展简单的I/O接口
第7章单片机并行IO口的扩展
7.3.4 8255A的控制字 8255A有三种工作方式： (1) 方式0：基本输入输出； (2) 方式1：选通输入输出； (3) 方式2：双向传送（仅A口有）。 1.工作方式选择控制字
三种工作方式由方式控制字来决定。 控制字格式如下。
C口上半部分（PC7～PC4）随A口称为A组， C口下半部分（PC3～PC0）随B口称为B组。 其中A口可工作于方式0、1、和2，而B口只能工作在 方式0和1。
• 分析：由图7-8可知，P2.7=0才选中该片8255，A1 A0(P2.1 P2.0)为00 01对应PA口和PB口、为11时对应控制 口。其余地址写1，A口、B口、控制口地址分别为7CFFH、 7DFFH、7FFFH。设定PA口方式0输出, B口方式0输入，控
7.1.3 I/O端口的编址方式 I/O端口编址是给所有I/O接口中的寄存器编址。
I/O端口编址两种方式：独立编址与统一编址。 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。
（2）任一个端口都可以设定为输入或输出，各端口 的输入、输出可构成16种组合。
（3）数据输出锁存，输入不锁存。
例 假设8255A的控制字寄存器地址为FF7FH，则令A口 和C口的高4位工作在方式0输出， B口和C口的低4位 工作于方式0输入，初始化程序：
MOV DPTR，#0FF7FH ；控制字寄存器地址送DPTR
2.I/O口接口的作用
CPU与I/O设备交换信息情况较为复杂，所以通常 I/O设备并不直接与CPU进行信息交换，而是通过相应 的输入/输出接口（称为I/O接口）来进行的。I/O接 口是CPU和I/O设备之间进行信息交换的中间环节，其 主要功能如下： （1）对输入输出数据进行缓冲、隔离和锁存，实现 速度匹配。 （2）完成信息格式的变换，如串并转换。 （3）实现电气特性的匹配。 （4）选择设备或地址译码等。
并行io口的工作原理
并行io口的工作原理咱们今天来聊聊并行 I/O 口这个有趣的玩意儿。
并行 I/O 口就像是一个多面手，能同时处理好多事情。
想象一下，它就像是一个有好多只手的小超人，可以一下子抓住好多东西。
比如说，它可以同时接收好几个数据，就像一只手抓一个苹果，另一只手抓一个香蕉，还有的手抓着橙子、草莓啥的。
这可太厉害了，一下子就能处理好多信息，速度那叫一个快！那它是怎么做到的呢？其实啊，并行 I/O 口里面有好多小通道，就像是一条条小路。
这些小路可以让数据同时通过，就像好多辆车在不同的车道上一起跑。
当我们要给并行 I/O 口发送数据的时候，就像是给它送礼物。
这些数据会排好队，一个一个地走进对应的小通道，然后一下子就都到了并行 I/O 口那里。
反过来，如果并行 I/O 口要把数据送出去，那就像是它把自己的宝贝分享给大家。
数据们也会整整齐齐地通过那些小通道，快速地跑出去。
而且哦，并行 I/O 口还很聪明呢。
它能知道哪些数据是重要的，哪些可以先放一放。
就像它能分辨出哪个是最甜的水果，先尝尝那个。
比如说，如果有紧急的数据需要处理，它会优先照顾这些数据，让它们快点通过。
还有啊，并行 I/O 口还得和其他小伙伴好好配合。
比如说，和处理器呀、内存呀等等。
它们就像是一个团队，一起完成各种各样的任务。
有时候，并行 I/O 口可能会有点忙不过来，就像一个人手里拿了太多东西，有点手忙脚乱。
这时候，就得靠其他小伙伴来帮帮忙，一起把事情搞定。
总的来说，并行 I/O 口就像是我们生活中的超级小能手，能快速又高效地处理好多数据，让我们的电子设备变得更加聪明和厉害！怎么样，是不是觉得并行 I/O 口很有趣呀？。
第7章 并行IO接口
第7章并行I/O接口7.1概述图7-1微型机和外设的接口示意图2电子商务基础教程(第二版) 7.1.1 I/O接口的作用1. 实现与不同外设的速度匹配2. 改变数据传送方式3. 改变信号的性质和电平7.1.2外部设备的编址1. 外设端口的单独编址图7-2外设端口的编址方式示意图网络工程技术与实验教程 32. 外设端口和存储器统一编址7.1.3 I/O数据的四种传送方式1. 同步传送图7-3 CPU和开关电路的接口2. 异步传送图7-4 I/O数据的异步传送示意图3. 中断传送图7-5 I/O数据的中断传送示意图4电子商务基础教程(第二版)4. DMA传送图7-6 DMA控制器工作框图网络工程技术与实验教程 5 7.1.4 I/O接口的类型1. 串行I/O接口2. 并行I/O接口7.2 MCS-51内部并行I/O端口及其应用7.2.1 MCS-51内部并行I/O端口6电子商务基础教程(第二版)图7-7 MCS-51各通道某位的结构网络工程技术与实验教程7 7.2.2 MCS-51内部并行I/O端口的应用1. I/O口直接用于输入/输出图7-8例7-1附图2. 8位I/O端口改装为非8位端口3. MCS-51 对外部三态门和锁存器的接口图7-10 8031和74LS244的接口图7-11 8031和74LS373的接口8电子商务基础教程(第二版) 7.3并行I/O接口芯片7.3.1Intel 8255A1. 内部结构和引脚功能图7-12 8255A内部结构网络工程技术与实验教程9 2. 8255A控制字和状态字图7-13 8255A方式控制字格式图7-14 C口单一置复位控制字格式10电子商务基础教程(第二版)图7-15模式1下的状态字格式3. 8255A工作模式图7-16模式2下的状态字格式图7-17 A口模式1选通输入方式下工作示意图图7-18 B口模式1选通输出方式下工作示意图图7-19 A口在模式2方式下的工作示意图7.3.2 Intel 81551. 内部结构和引脚功能图7-20 8155内部结构图7-21 8155命令字格式2. CPU对8155 I/O口的控制图7-22 8155状态字格式3. 8155工作方式图7-23选通I/O数据输入示意图图7-24选通I/O数据输出示意图4. 8155内部定时器及使用图7-25 8155定时器长度字格式及T/OUT输出波形7.4 MCS-51并行I/O端口的扩展7.4.1借用外部RAM地址扩展I/O端口图7-26 8031与打印机的接口7.4.2采用8255A扩展I/O端口图7-27 8031通过8255A与打印机的接口7.4.3采用8155扩展I/O端口1. 8位地址的全译码法图7-28 8031和8155的接口2. 8位地址的线选法3. 16位地址的线选法7.5 MCS-51对LED/LCD/键盘的接口7.5.1 MCS-51对LED的接口1. LED数码显示管显示原理图7-29八段LED数码显示管原理和结构2. MCS-51 对LED的显示图7-30 8031通过8155对LED的接口图7-31例7.7的显示缓冲区7.5.2 MCS-51对LCD的接口1. LCD显示器的基本结构和原理图7-32七段LCD液晶显示器原理和结构2. LCD显示器的驱动原理图7-33 LCD驱动和显示电路3. LCD显示器的主要参数4. MCS-51对字段式LCD的接口图7-34 TSC7211AM原理框图图7-35 YXY4501引脚分配图7-37 412位LCD显示程序框图7.5.3 MCS-51对非编码键盘的接口1. MCS-51对独立式非编码键盘的接口图7-38 8031对独立式键盘的接口2. MCS-51对行列式非编码键盘的接口图7-39 8031对键盘/LED的接口图7-40键盘按键排布图图7-41 SCAN程序流程图7.5.4键盘/显示系统图7-42键盘/显示系统主程序流程图7.6 MCS-51 内部定时器/计数器7.6.1 MCS-51对内部定时器/计数器的控制1. 定时器控制寄存器TCON图7-43定时器控制寄存器TCON各位定义2. 定时器方式寄存器TMOD图7-44定时器方式控制寄存器TMOD格式图7-45定时器/计数器T0方式控制逻辑7.6.2工作方式图7-46定时器/计数器的TH和TL分配3. 方式24. 方式37.6.3 MCS-51对内部定时器/计数器的初始化1. 初始化步骤2. 计数器初值的计算3. 定时器初值的计算7.6.4应用举例图7-47例7-11附图习题与思考题7.1什么叫I/O接口?I/O接口的作用是什么?7.2外设端口有哪两种编址方法?各有什么特点?7.3 I/O数据有哪四种传送方式?各在什么场合下使用?7.4结合图7-6说明DMA传送的工作过程。
第七章 接口与并行通信
第一讲:第七章接口与并行通信回顾：微机系统结构及控制信号的名称和作用。
本讲重点：I/O接口概述，CPU与I/O接口，I/O接口与系统的连接。
讲授内容：7.1 CPU与外设之间的数据传输一．CPU与I/O接口接口电路按功能可分为两类：①是使微处理器正常工作所需要的辅助电路：时钟信号或中断请求等；②是输入/输出接口电路：CPU与外部设备信息的传送（接收、发送）。
最常用的外部设备：如键盘、显示装置、打印机、磁盘机等都是通过输入/输出接口和总线相连的，完成检测和控制的仪表装置也属于外部设备之列，也是通过接口电路和主机相连。
1．为什么要用接口电路：需要分析一下外部设备的输入/输出操作和存储器读/写操作的不同之处:存储器都是用来保存信息的，功能单一，传送方式单一（一次必定是传送1个字节或者1个字），品种很有限(只有只读类型和可读/可写类型)，存取速度基本上和CPU的工作速度匹配.。
外部设备的功能多种多样的（输入设备，输出设备，输入设备/输出设备），信息多样（数字式的，模拟式的），信息传输的方式（并行的，串行的），外设的工作速度通常比CPU的速度低得多，而且各种外设的工作速度互不相同，这也要求通过接口电路对输入/输出过程起一个缓冲和联络的作用。
注：接口电路完成相应的信号转换、速度匹配、数据缓冲等功能2．接口的功能（8种）：⑴寻址能力：对送来的片选信号进行识别。
⑵输入/输出功能：根据读/写信号决定当前进行的是输入操作还是输出操作。
⑶数据转换功能：并行数据向串行数据的转换或串行数据向并行数据的转换。
⑷联络功能：就绪信号，忙信号等。
⑸中断管理：发出中斯请求信号、接收中断响应信号、发送中断类型码的功能。
并具有优先级管理功能。
⑹复位：接收复位信号，从而使接口本身以及所连的外设进行重新启动。
⑺可编程：用软件来决定其工作方式，用软件来设置有关的控制信号。
⑻错误检测：一类是传输错误。
另—类是覆盖错误。
注：一些接口还可根据具体情况设置其它的检测信息。
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用于中断控制方式。
方式2工作时的控制信号和状态信号
PA7~PA0
INTE1
外设响应信号 表示外设已经接收到数据 ACKA OBFA STBA IBFA INTRA
2
PC6
PC7
INTE2 PC4
WR
输出缓冲器满信号 表示CPU已经输出了数据
数据选通信号输入端 表示外设已经准备好数据 输入缓冲器满信号输出端 表示A口已经接收数据 中断请求信号输出端
通过同名管脚上所加电平的高 低来控制发光二极管是否点亮 从而显示不同字形。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
dp g
f
e
d
c
b
a
如共阴极时，管脚分别加上 0 1 1 1 1 1 1 1 即 7FH时， 显示“8”
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1 D0
dp g
f
e
d
c
b
a
如共阳极时，管脚分别加上 1 1 1 1 1 000 即 F8H时， 显示“7”
1．方式0
常用于连接简单外设（适于无条件或查询方式） 没有规定固定的应答联络信号，可用A，B，C三个 口的任一位充当查询信号，其余I/O口仍可作为独 立的端口和外设相连。 无条件传送不需要应答信号；查询传输需要应答 信号，常将A端口和B端口作为数据的输入或输出 口，使C口的某些位作状态输入。
7.5 MCS-51对LED/LCD/键盘的接口 LED显示器中的发光二极管共有两种连接方法，一种 是共阴极连接，另一种共阳极连接。 共阳极：正极均连接在一起，作为公共阳极与电源正 极相连。共阴极：各发光二极管的负极均连接在一起， 作为公共阴极与电源负极相连。
1. LED数码显示管显示原理 为了显示数字或字符，必 须对数字或字符进行编码。 七段数码管加上一个小数 点，共计8段。因此为 LED显示器提供的编码正 好是一个字节
2．方式1
也叫选通的输入输出方式。 端口A和端口B仍作为两个独立的8位I/O数据通道， 可单独连接外设，通过编程分别设置它们为输入 或输出。 利用一组选通控制信号控制端口A和端口B的数据 输入输出，C口的部分位用作选通控制信号。 方式1适用于中断方式下的输入输出。
2．方式1
如果端口A、B都工作在方式1，端口C则要有6位(分 成两个3位)分别作为A口和B口的应答联络线，数位 和信号之间的对应关系是固定的，程序员无法改变。 其余2位仍可工作在方式0，可通过编程设置为输入 或输出。 A口、B口在作为输入和输出时的选通信号不同。
P250~254
8255A的工作方式
8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置 方式0：基本输入输出方式 方式1：选通输入输出方式 方式2：双向选通传送方式
8255A在不同的工作方式下，其输入/输出操作以 及外设的连接方法也不同。
1．方式0
也称为基本输入输出方式。 相当于三个独立的8位简单接口。每个端口都可 以提供基本的输入输出操作。各端口既可设置为 输入口，也可设置为输出口，但不能同时实现输 入及输出,各端口之间没有规定必然的关系。 C端口可以是一个8位的简单接口，也可以分为两 个独立的4位端口，高4位为一个端口，低4位为 一个端口。
8255A送往CPU的中断请求信号，要求CPU读取外设数据。 INTR置位的条件是STB为高，且IBF为高，中断允许信号INTE为 高。
方式1中断控制
INTE ——中断允许信号
置位允许中断，复位禁止中断 对INTE的操作通过写入端口C的对应位实现。 INTE对应端口C的作应答联络信号的输入信号的那一位， 只要对该位置位/复位就可以控制INTE 端口A的INTEA对应PC4置位来实现 对PC4置1，使A端口处于中断允许状态； 对PC4置0，使A端口处于中断屏蔽状态 端口B的INTEB对应PC2置位来实现 对PC2置1，使B端口处于中断允许状态； 对PC2置0，使B端口处于中断屏蔽状态
4. 8155 内部定时器及使用
③ MCS-51单片机的定时器计数器有两种计数脉冲。 定时功能时，以机器周期为计数脉冲；计数功能时， 从芯片外部引入计数脉冲。但8155的定时器/计数器， 不论是定时功能还是计数功能都是由外部提供计数脉 冲，其信号引脚是TIMERIN。 ④ MCS-51单片机的定时器/计数器，计数溢出时， 自动置位TCON寄存器的计数溢出标志位（TF）,供 用户查询或中断方式使用；但8155的定时器/计数器， 计数溢出时向芯片外部输出一个信号 （TIMEROUT）。而且这一信号还有脉冲和方波两 种形式，可由用户进行选择。
I/O P255 过程
7.3.2 Intel 8155
1. 内部结构和引脚
1. 内部结构和引脚
1. 内部结构和引脚
1. 内部结构和引脚
1. 内部结构和引脚
2. CPU对8155 I/O口的控制
8155端口地址 8155有A口、B口、C口和定时器/计数器低8位以及 定时器/计数器高8位五个端口，另外8155内部还有 一个命令/状态寄存器，所以8155内部共有6个端口。 对它们只需要使用 AD0~AD3即可实现编址。
A端口方式1输入控制信号
数据选通信号输入端 表示外设已经准备好数据 STBA IBFA 输入缓冲器满信号输出端 表示A口已经接收数据 PC3
PC6 、PC7
2
PA7~PA0
INTEA
PC4
PC5
RD
INTRA
I/O 中断请求信号输出端 请求CPU接收数据
中断允许信号 控制中断允许或中断屏蔽
B端口方式1输入控制信号
PC5
RD
PC3 PC2~PC0
I/O
方式2工作时的控制信号和状态信号
PA7~PA0
INTE1
PC6
ACKA OBFA STBA IBFA INTRA
2
PC7
INTE2 PC4
WR
用PC6设置INTE1（输出） 用PC4设置INTE2（输入） 输入和输出中断通过 或门输出INTRA信号
PC5
RD
PC3 PC2~PC0
A端口方式1输出控制信号
WR
PA7~PA0 INTEA
外设响应信号 表示外设已经接收到数据 ACKA OBFA 输出缓冲器满信号 表示CPU已经输出了数据
PC6
PC7
PC3 PC4 、PC5 中断允许信号
2
INTRA
I/O 中断请求信号 请求CPU再次输出数据
B端口方式1输出控制信号
WR
PB7~PB0
由外设提供给8255A的输入信号，当其有效时，8255A接收外设送 来的1个8位数据，输入缓冲器得到一个新的数据。
IBF(Input Buffer Full)——输入缓冲器满信号，高电 平有效
8255A输出的状态信号。当其有效时，表示当前已有一个新的数据 在输入缓冲器中。
INTR(Interrupt request)——中断请求信号，高电平 有效
本章内容
7端口及应用 并行I/O接口芯片 8255A 8251 MCS-51并行I/O端口的扩展 MCS-51对LED/LCD/键盘的接口 MCS-51内部定时/计数器
并行接口电路8255A
8255A是Intel公司生产的通用 可编程并行I/O接口芯片。40引 脚、双列直插封装 有三个并行I/O口，又可通过编 程设置多种工作方式，价格低廉， 使用方便，可以直接与Intel系列 的芯片连接使用，在中小系统中 有着广泛的应用。
ACK(acknowledge)——响应信号，低有效
外设的响应信号，指示8255A的端口数据已由外设接收
INTR——中断请求信号，高有效
当输出设备已接收数据后，8255A输出此信号向CPU提 出中断请求，要求CPU继续提供数据
端口A的INTEA对应PC6 端口B的INTEB对应PC2
8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置
2. MCS-51对LED的显示
1
9
9
5
.
6
RAM区建显示缓冲区： 用于存放相应LED显示 管欲显示字符在字形码 表中的地址偏移量。
p271
7.5.3 MCS-51对非编码键盘的接口
键盘可分为独立联接式和行列式两类。 每一类又可根据对按键的译码方法不同分为编码键 盘和非编码键盘两种。 编码键盘 通过硬件电路产生被按按键的键码和一个选通脉冲， 选通脉冲常作CPU的中断请求信号。 非编码键盘 ： 每个按键的作用只是使相应接点接通或断开，每个 按键的键码并非硬件产生，而是由相应扫描处理程 序对它扫描形成的。硬件电路简单，在微机中得到 广泛应用。
INTEB
外设响应信号 表示外设已经接收到数据 ACKB OBFB INTRB 输出缓冲器满信号 表示CPU已经输出了数据
PC2
PC1
PC0 中断允许信号
中断请求信号 请求CPU再次输出数据
方式1输出联络信号
OBF(output buffer full)——输出缓冲器满信 号，低有效
8255A输出给外设的一个控制信号，当其有效时，表示 CPU已把数据输出给指定的端口，外设可以取走。
8155的命令字格式
2. CPU对8155 I/O口的控制
8155的状态字 状态字只能读不能写，所以8155的命令字和状态字共 用一个地址。状态字用于寄存各端口及定时器/计数器 的工作状态。
3. 8155工作方式
3. 8155 工作方式
C口可以设置成四种工作方式中的一种 即：输入、输出、 A口控制、A和B口控制
也叫双向传输方式-------可以既作为输入口，又作 为输出口。 只有端口A可以工作于方式2，需要利用端口C的5 个数位作控制信号和状态信号。 当A口工作于方式2时，B口可工作于方式1（此时C 口的所有位都用作选通控制信号的输入输出），也 可工作于方式0（此时C口的剩余位也可工作于方式 0）。