第七章 单片机IO扩展及应用
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《单片机原理与应用系统设计(第2版)》—07单片机IO 口扩展及应用
单片机原理与应用系统设计7.17.27.3第七章单片机I/O 口扩展及应用I/O 口扩展概述可编程并行I/O 接口芯片8255A 人—机接口技术单片机的I/O 操作单靠单片机本身的口电路是无法实现的。
必须扩展接口电路，对单片机与设备之间的数据传送进行协调和控制。
因此接口电路扩展就成了单片机应用系统设计中十分重要的环节。
通过扩展可以增加I/O 端口，满足系统对端口数量的要求，还可选择配置具有特殊功能的专用接口，进一步强化系统功能，方便系统的软硬件设计。
单片机芯片I/O 口的直接使用对于51 系列单片机，当不需要扩展外部存储器时，P0口、P1口、P2口和P3口均可作为通用I/O 口使用。
由于51 单片机的P0～P3 口输入数据时可以缓冲，输出时能够锁存，并且有一定的带负载能力，所以，在有些场合I/O 口可以直接接外部设备，如开关、LED 发光二极管、BCD 码拨盘和打印机等。
AT89C51 单片机与开关（键）和LED 接口扩展I/O 口的功能速度协调外部设备的工作速度快慢差异很大。
慢速设备如开关、继电器、机械传感器等每秒钟提供不了一个数据；而高速设备如磁盘、显示器等，每秒钟可传送几十位数据。
由于速度上的差异，使得数据的I/O 传送方式只能以异步方式进行，即只能在确认外设已为数据传送做好准备的前提下才能进行I/O 操作。
如要知道外设是否准备好，就需要通过接口电路产生或传送外设的状态信息，以此进行CPU 与外设之间的速度协调。
扩展I/O 口的功能数据锁存数据输出都是通过系统的公用数据通道（即数据总线）进行的，但是由于CPU 的工作速度快，数据在数据总线上保留的时间十分短暂，无法满足慢速输出设备的需要。
为此在接口电路中需设置数据锁存器。
以保存输出数据直至为输出设备所接收。
扩展I/O 口的功能三台缓冲数据输入时，输入设备向CPU 传送的数据也要通过数据总线。
为了维护数据总线上的数据传送的“秩序”，因此只允许当前时刻正在进行数据传送的数据源使用数据总线，其余数据源都必须与数据总线处于隔离状态。
课件：第七章 单片机IO扩展及应用
例：PA口以方式0输入，PB口以方式1输出，PC口高位输出、 PC口低位输入。控制寄存器地址为003AH。
MOV
R0，#3AH
；控制口地址
MOV
A，#10010101B ；写控制字
MOVX
@R0，A
；设工作方式
例：8255的片选 CS 地址为7F00H-7F03H，PA口以方式0输出单
片机片内RAM数据，PB口工作于方式1输入。
ACK ：应答信号，输出，低电平有效。
7.3.3 8255A的工作方式及数据I/O操作
1. 8255A的工作方式 1）方式0：基本输入/输出方式 2）方式1：选通输入/输出方式
3）方式2：双向数据传送方式
输入：
仅A口、C口控制线
C口位线： ACKA IBFA STBA INTRA
输出：
C口位线： OBFA
1）速度协调（异步）。 2）输出数据所存。 3）输入数据三态缓冲。 4）数据转换。
7.1.3 I/O扩展的相关技术 1. 接口与端口（一个接口包含多个端口）。 2. 数据总线隔离技术。 3. 单片机I/O编址计数（独立编址、统一编址）。
7 单片机I/0扩展及应用
7.1 单片机为什么需要I/O扩展
7.1.1 I/O口的直接使用 7.1.2 为什么要扩展I/O口 7.1.3 I/O扩展的相关技术 7.1.4 单片机I/O控制方式 1. 无条件传送方式 2. 查询方式 3. 中断方式
7.4 8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯 片7.4.1 8155基本结构及工作方式
1. 主要接口信号
AD7-AD0 :地址数据复用线 ALE :地址锁存信号
RD :读选通信号 WR :写选通信号
第7章 单片机并行IO扩展
第7章
单片机并行I/O扩展
教学基本要求： （1）、了解单片机I/O扩展的原因； （2）、熟悉单片机I/O的控制方式及编址技术； （3）、熟悉单片机I/O的直接应用及简单扩展的方法； （4）、掌握8255芯片的应用方法； （5）、掌握单片机键盘接口技术； （6）、掌握单片机LED显示器接口技术； 教学重点： （1）、8255与MCS-51单片机的接口方法； （2）、单片机独立式键盘接口技术； （3）、单片机LED显示器动态扫描接口技术； 教学难点： （1）、键盘扫描子程序、LED显示子程序的设计。
脉冲边沿触发 外部中断0允许 总中断允许 等待中断 #OFH； 熄灭发光二极管 A； P1； 输入开关状态 状态取反 #0FH； 屏蔽A的高半字节 A的高低半字节交换 A； 开关状态输出 中断返回
补充内容
1、简单输入口扩展
单片机简单I/O扩展
利用中、小规模集成电路芯片实现的单片机I/O扩展。 简单输入口扩展只用于解决数据输入的缓冲问题，因此，简 单输入接口的扩展就是扩展数据缓冲器。 典型芯片：74LS244，245 2、简单输出口扩展
＋5 V
80C51 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 G1 G2 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
+
WR P2.0 RD
74LS244
+
返回
7.2
可编程并行接口芯片8255
所谓可编程的接口芯片是指其功能可由微处理机的指令来加
返回
/G 1Q 1D 2D 2Q 3Q 3D 4D 4Q GND6Q 6D 5D 5Q CK
3 4 7 8 13 14 17 18
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8
单片机并行I/O扩展
教学基本要求： （1）、了解单片机I/O扩展的原因； （2）、熟悉单片机I/O的控制方式及编址技术； （3）、熟悉单片机I/O的直接应用及简单扩展的方法； （4）、掌握8255芯片的应用方法； （5）、掌握单片机键盘接口技术； （6）、掌握单片机LED显示器接口技术； 教学重点： （1）、8255与MCS-51单片机的接口方法； （2）、单片机独立式键盘接口技术； （3）、单片机LED显示器动态扫描接口技术； 教学难点： （1）、键盘扫描子程序、LED显示子程序的设计。
脉冲边沿触发 外部中断0允许 总中断允许 等待中断 #OFH； 熄灭发光二极管 A； P1； 输入开关状态 状态取反 #0FH； 屏蔽A的高半字节 A的高低半字节交换 A； 开关状态输出 中断返回
补充内容
1、简单输入口扩展
单片机简单I/O扩展
利用中、小规模集成电路芯片实现的单片机I/O扩展。 简单输入口扩展只用于解决数据输入的缓冲问题，因此，简 单输入接口的扩展就是扩展数据缓冲器。 典型芯片：74LS244，245 2、简单输出口扩展
＋5 V
80C51 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 G1 G2 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
+
WR P2.0 RD
74LS244
+
返回
7.2
可编程并行接口芯片8255
所谓可编程的接口芯片是指其功能可由微处理机的指令来加
返回
/G 1Q 1D 2D 2Q 3Q 3D 4D 4Q GND6Q 6D 5D 5Q CK
3 4 7 8 13 14 17 18
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8
《单片机原理与应用及上机指导》第7章：80C51单片机系统扩展
表7.4 常用SRAM芯片的主要性能
表7.6 80C51与6264的线路连接
7.2 并行I/O扩展
MCS-51系列单片机共有4个并行I/O口，分别是P0、P1、 P2和P3。其中P0口一般作地址线的低8位和数据线使用； P2口作地址线的高8位使用；P3口是一个双功能口，其第 二功能是一些很重要的控制信号，所以P3一般使用其第二 功能。这样供用户使用的I/O口就只剩下P1口了。另外，这 些I/O口没有状态寄存和命令寄存的功能，所以难以满足复 杂的I/O操作要求。因此，在大部分MCS-5l单片机应用系 统的设计中都不可避免地要进行I/O口的扩展。 7.2.1 并行I/O扩展原理 7.2.2 常用的并行I/O扩展芯片
线选法
若系统只扩展少量的RAM和I/O口芯片，可采用线选法。 线选法是把单片机高位地址分别与要扩展芯片的片选端相连，控制选 择各条线的电路以达到选片目的，其优点是接线简单，适用于扩展芯 片较少的场合，缺点是芯片的地址不连续，地址空间的利用率低。
图7.7 片外RAM的读时序
图7.8 片外RAM的写时序
4．数据存储器芯片及扩展电路
(1) 数据存储器 数据存储器扩展常使用随机存储器芯片，用得较多的是 Intel公司的6116(容量为2KB)和6264(容量为8KB)， 其性能 如表7.4所示。 (2) 数据存储器扩展电路 80C51与6264的连接 如表7.6所示。
全地址译码法
利用译码器对系统地址总线中未被外扩芯片用到的高位地址线进行译 码，以译码器的输出作为外围芯片的片选信号。常用的译码器有 74LS139、74LS138、74LS154等。优点是存储器的每个存储单元只 有唯一的一个系统空间地址，不存在地址重叠现象；对存储空间的使 用是连续的，能有效地利用系统的存储空间。缺点是所需地址译码电 路较多，全地址译码法是单片机应用系统设计中经常采用的方法 。
7章I_O口扩展
O F : 输出缓冲器满信号，低电平有效。用来告诉外设， B
在规定的接口上CPU已输出一个有效的数据，外设可以从该 口取走此数据。
AC ：外设响应信号，低电平有效。用来通知接口外设 K
已经将数据接收，并使 O F =1。 B INTR：中断请求信号，高电平有效。当外设已从接口取 走数据，口的缓冲器变空，且接口允许中断时，INTR有效。 即， K =1O F =1 且允许中断，则INTR=1。 B AC
图7.13 8255工作方式控制字
对工作方式控制字作如下说明： A口可工作在方式0、方式1和方式2，B口可工作在方 式0和方式1 在方式1或方式2下，对C口的定义（输入或输出）不 影响作为控制信号使用的C口各位功能 最高位是标志位，作为方式控制字使用时，其值固定 为1。 2. 置位/复位控制字
在某些情况下，C口用来定义控制信号和状态信号，因 此C口的每一位都可以 进行置位或复位。对C口的置位或复 位是由置位/复位控制字进行的。各位的功能如图7.14所示。 其中，最高位必须固定为“0”。
B口
INTRB IBFB STBB
图7.10 A口和B口作输出口时， C口提供的控制引线
图7.11 A口和B口作输入口时， C口提供的控制引线
各控制信号的含义如下： STB ：输入选通信号，低电平有效。它由外设提供，利用该 信号可以将外设数据锁存于8255的口锁存器中。 IBF：输入缓冲器满信号，高电平有效。当它有效时，表示 已有一个有效的外设数据锁存于8255的口锁存器中。可用此信号 通知外设数据已锁存于接口中，尚未被CPU读走，暂不能向接口 输入数据。 INTR：中断请求信号，高电平有效。当外设将数据锁存于 接口之中，且又允许中断请求发生时，就会产生中断请求。 2. 工作方式2，又称双向输入输出方式I/O操作 只有A口才能工作在方式2。A口工作方式2时要利用C口的5 条线才能实现。此时，B口只能工作在方式0或者方式1下，而C 口剩余的3条线可作为输入线、输出线或B口方式1之下的控制线。 C口提供的控制线如图7.12所示。
内容7_MCS-51单片机IO接口扩展设计及应用
C.为了消除按键的抖动，常用的方法有硬件和软件两种方法；
D. 8031的扩展储存器系统中，P0口要接一个8位锁存器，而P2口却不需要。
17
下面的说法错误的有（）。
A. LED显示器采用动态扫描方法进行显示，任一时刻只有一位显示器被点亮；
B. RS-232C的逻辑电平与通常的TTL和MOS电平兼容，故实现与TTL或MOS电路的连接时无需外加电平转换电路；
（B）RAM式
（C）FLASHROM
（D）EPROM
47
某种存储器芯片是8KB*4/片,那么它的地址线根数是()。
(A)11根
(B)12根
(C)13根
(D)14根
48
若某存储器芯片地址线为12根,那么它的存储容量为()。
(A)1KB
(B)2KB
(C)4KB
(D)8KB
49
下面哪条指令产生信号()。
(A)MOVXA,@DPTR
D．P3
E．P0．7
28
MCS-51单片机的P0口可以作为( )使用。
A．低8位地址总线
B．高8位地址总线
C．数据总线
D．控制总线
E．一般的I/O使用
29
071-0029、ATMEL公司的AT24CXX系列EEPROM是（）。
A．I C接口的EEPROM
B．SPI接口的EEPROM
C．并行接口的EEPROM
A．16D触发器
B．8D触发器
C．32位锁存器
D．16位锁存器
E．8位锁存器
15
071-0001、单片机扩展的内容有（）等。
A．总线扩展
B．程序存储器扩展
C．数据存储器扩展
D．外围扩展
E．I/O口的扩展
D. 8031的扩展储存器系统中，P0口要接一个8位锁存器，而P2口却不需要。
17
下面的说法错误的有（）。
A. LED显示器采用动态扫描方法进行显示，任一时刻只有一位显示器被点亮；
B. RS-232C的逻辑电平与通常的TTL和MOS电平兼容，故实现与TTL或MOS电路的连接时无需外加电平转换电路；
（B）RAM式
（C）FLASHROM
（D）EPROM
47
某种存储器芯片是8KB*4/片,那么它的地址线根数是()。
(A)11根
(B)12根
(C)13根
(D)14根
48
若某存储器芯片地址线为12根,那么它的存储容量为()。
(A)1KB
(B)2KB
(C)4KB
(D)8KB
49
下面哪条指令产生信号()。
(A)MOVXA,@DPTR
D．P3
E．P0．7
28
MCS-51单片机的P0口可以作为( )使用。
A．低8位地址总线
B．高8位地址总线
C．数据总线
D．控制总线
E．一般的I/O使用
29
071-0029、ATMEL公司的AT24CXX系列EEPROM是（）。
A．I C接口的EEPROM
B．SPI接口的EEPROM
C．并行接口的EEPROM
A．16D触发器
B．8D触发器
C．32位锁存器
D．16位锁存器
E．8位锁存器
15
071-0001、单片机扩展的内容有（）等。
A．总线扩展
B．程序存储器扩展
C．数据存储器扩展
D．外围扩展
E．I/O口的扩展
7单片机IO扩展
三态缓冲电路就是具有三种状态输出的门电路。 即：低电平、高电平和高阻抗3种状态。
三态控制信号 1
工作状态 高阻抗 驱动
数据输入 0 1
输出端状态 高阻抗 高阻抗 0 1
0
0 1
3、单片机I/O口编址技术 单片机I/O口编址技术 I/O 在计算机中，凡需要进行读写操作的设备都存在编址问题。在单片 机中有两个需要编址的子系统，一个是存储器，另一个是接口电路。存 储器是对存储单元进行编址，而接口电路则是对其中的寄存器进行编 址。也称为I/O编址。常用的I/O编址共有两种方式：独立编址方式和统 一编址方式。 ①独立编址方式 把I/O和存储器分开进行编址，这样在一个单片机系统中就形成两个 独立的地址空间：存储器地址空间和I/O地址空间，从而使存储器的读写 操作和I/O操作是针对两个不同存储空间的数据操作。 ②统一编址方式 把I/0接口中的寄存器与存储器中的存储单元同等对待，统一进行编 址。采用这种编址方式的计算机只有一个统一的地址空间，该地址空间 既供存储器编址使用，也供I/O编址使用。
1、用74LS244作输入口扩展(2个四位的三态缓冲器） 74LS244作输入口扩展(2个四位的三态缓冲器） 作输入口扩展(2个四位的三态缓冲器
2、多输入口的扩展
Байду номын сангаас
例：一个拨盘可产生一个BCD码形式的十进制数（4位）。现有A、B、 C、D 4个拨盘，要求把它们产生的BCD码数依次输入到通用寄存器R4 （B、A），R5（D、C）中去。 每个BCD码需4条输入线，4个BCD码共需16条输入线，用两74LS244 构成两个8位的输入口。假定以P2.7和P2.6分别作为1#口和2#口的地址选 通线（线选法）。假定其它地址线为“1”，则1#输入口地址7FFFH,2# 输入口地址为0BFFFH。 数据输入程序： MOV DPTR,#7FFFH MOVX A,@DPTR MOV R4,A MOV DPTR,#0BFFFH MOVX A,@DPTR MOV R5,A
7 IO扩展及应用
I/O口地址 I/O口地址 P2P0=00000001 01XXXXXXXX P2P0=00000001XXXXXXXX 其中0100H 0100H其中0100H0105H分配个内部单元 0105H分配个内部单元
微机原理及应用
单片机I/O I/O扩展及应用 第七章 单片机I/O扩展及应用
3. 8279结构原理及应用 8279结构原理及应用
④. 内部定时器/计数器 内部定时器/ 14位为 位为减 计数器, 位确定输出方式,(00) ,(00 低14位为减1计数器,高2位确定输出方式,(00)单 ,(01 ,(10 ,(11 个方波,(01)连续方波,(10)单个脉冲,(11) 个方波,(01)连续方波,(10)单个脉冲,(11)连 续脉冲. 续脉冲. 8155与单片机的连接 2. 8155与单片机的连接
微机原理及应用
单片机I/O I/O扩展及应用 第七章 单片机I/O扩展及应用
1. I/O扩展原因 I/O扩展原因 P0口用于外存扩展的数据 口用于外存扩展的数据/ 位地址,P2用于外存扩展 P0口用于外存扩展的数据/低8位地址,P2用于外存扩展 的高8位地址,P3用于第二功能 I/O资源不足 用于第二功能, 资源不足. 的高8位地址,P3用于第二功能,I/O资源不足. I/O控制方式与扩展技术 2. I/O控制方式与扩展技术 无条件数据传送方式 控制方式 状态查询方式 中断方式 ①.无条件数据传送方式 随时都能进行I/O传送的方式,这样的设备有指示灯, I/O传送的方式 随时都能进行I/O传送的方式,这样的设备有指示灯, 数码管,D/A,机械开关等. 数码管,D/A,机械开关等. ★一般接口逻辑 一般接口逻辑
输入接口
输出接口
微机原理及应用
单片机I/O I/O扩展及应用 第七章 单片机I/O扩展及应用
单片机基础 第七章 单片机IO扩展及应用
单片机基础第七章单片机IO扩展及应用《单片机基础第七章单片机 IO 扩展及应用》在单片机的应用中，IO 端口（Input/Output 端口，输入/输出端口）往往是有限的。
然而，在实际的项目开发中，我们可能需要连接更多的外部设备，这就涉及到单片机 IO 扩展的知识。
单片机的 IO 端口是与外部世界进行交互的重要通道。
通过这些端口，单片机可以接收外部的输入信号，例如按键的按下、传感器的数据等，同时也可以向外输出控制信号，驱动各种执行器，如 LED 灯、电机等。
但当我们需要连接的外部设备数量超过单片机本身所提供的IO 端口数量时，就必须考虑进行 IO 扩展。
IO 扩展的方式多种多样，常见的有并行扩展和串行扩展。
并行扩展是通过增加并行接口芯片来实现的。
并行扩展的优点是数据传输速度快，能够在一个时钟周期内同时传输多个位的数据。
例如，我们可以使用 8255 芯片来扩展并行 IO 端口。
8255 具有三种工作方式，可以根据实际需求灵活配置为输入端口或输出端口。
在进行并行扩展时，需要注意地址线的连接和译码。
通常，我们会使用地址译码器来生成芯片的片选信号，确保单片机能够准确地访问到扩展的 IO 端口。
串行扩展则是通过串行通信的方式来实现 IO 扩展。
相比于并行扩展，串行扩展所需的连线较少，有利于节省电路板的空间和降低成本。
常见的串行扩展方式有SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）和 I2C（InterIntegrated Circuit，集成电路总线）。
SPI 是一种高速的全双工同步串行通信接口，通常需要四根线：时钟线（SCK）、主机输入/从机输出数据线（MISO）、主机输出/从机输入数据线（MOSI）和片选线（CS）。
通过合理地配置这些信号线，我们可以实现多个 SPI 设备的连接和数据传输。
I2C 则是一种两线式串行总线，只需要两根线：串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。
7章I_O口扩展
① I/O接口的功能
I/O接口电路应满足以下要求： （1）实现和不同外设的速度匹配
大多数的外设的速度很慢，无法和µs量级的单片机 速度相比。
单片机只有在确认外设已为数据传送做好准备的前提 下才能进行I/O操作。
想知道外设是否准备好，需I/O接口电路与外设之 间传送状态信息。
（2）输出数据锁存
由于单片机工作速度快，数据在数据总线上保留的时 间十分短暂，无法满足慢速外设的数据接收。I/O电路 应具有数据锁存器，以保证接收设备接收。
双向，由软件决定。 由P软B件0 决~ 定PB。7 ：B口的输入输出信号线。该口是输入还是输出， 线P使C用0 ，~ 由PC软7件：决C口定。信号线。该口可作输入、输出、控制和状态
D0 ~ D7 ：双向数据信号线，用来传送数据和控制字。
RD：读信号线。 WR：写信号线。
PA3 PA2 PA1 PA0
I/O数据传送的几种传送方式是： （1）同步传送（2）异步传送（3）中断传送。
（1）同步传送方式（无条件传送） 当外设速度和单片机的速度相比拟时，常采用同步传
送方式，最典型的同步传送就是单片机和外部数据存储 器之间的数据传送。 （2）查询传送方式（条件传送，异步式传送）
查询外设“准备好”后，再进行数据传送。 优点：通用性好，硬件连线和查询程序十分简单， 缺点：效率不高。
I/O接口：是指单片机与外设间的I/O接口芯片。 一个I/O接口芯片可以有多个I/O端口， （1）数据口（2）命令口（3）状态口
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
单片机原理与应用第7章 单片机的IO接口与存储器扩展
24
（1）UVEPROM存储器
UVEPROM（Ultraviolet Erasable Programmable ROM）是一种用紫外线擦 除的可擦除可编程ROM。
常用的UVEPROM芯片有2732、 2764、27128、27256、27512等，其技术 特性见表7-1。
25
表7-1 常见UVEPROM芯片的主要技术特性
42
全译码方式说明：
在图7-4中，P2口的P2.4～P2.0引脚分别与 2764的A12～A8引脚连接，余下的3条片选地址线 P2.7～P2.5通过二-四译码器的 Y0 与2764的 CE 连接，只有当P2.7～P2.5为000时，才使 Y0 为0， CE 为0，选中2764工作。 因此，扩展片外ROM的地址范围为0000H～ 1FFFH（即P2.7～P2.5为000时，P2.4～P2.0、P0.7 ～P0.0从全0变到全1）。在全译码方式中，存储器 每个存储单元只有唯一的一个地址，只要单片机发出 这个地址就可选中该存储单元工作，故不存在地址重 叠现象。
3．信号转换
当单片机和外部设备之间的数据传送方式 不相同时，可以通过具有并/串变换或串/并变 换的I/O接口来进行数据传送方式的转换。
通常CPU输入/输出的数据和控制信号是 TTL电平（小于0.6V表示0，大于3.4V表示1） ，而外部设备的信号电平类型较多（如小于 5V表示0，大于24V表示1），当出现这种情况 时，可利用具有电平转换功能的I/O接口进行 自动变换。
18
3．中断传送
采用中断传送方式时，每个I/O设备都具 有请求中断的主动权。外设一旦需要传送数据 服务时，就会主动向CPU发出中断请求， CPU便可中止当前正在执行的程序，转去执行 为该I/O设备服务的中断程序，进行一次数据 传送。中断服务结束，再返回执行原来的程序 。这样，在I/O设备处理数据期间，单片机不 必浪费大量的时间去查询I/O设备的状态。
第七章 单片机IO扩展及应用
LJMP
ORG MAIN: SETB SETB SETB SJMP ORG EXINT0:
+5V 1(0) 0(1) +5V
0050H IT0 EA EX0 $ 0100H P1,#0FFH A,P1 A P1,A LOOP
MOV MOV SWAP MOV SJMP
INT0
1(0)
北京广播学院 信息工程学院
MOV ANL CJNE ADD MOV RL MOV DJNZ SJMP MOV CPL ANL MOVC ADD MOV RET
A,P1 ;读行输入信号 A,#0FH A,#0FH,HD;找到列号 R5,#04H;求列首键值 A,R3 A;列扫描码左移一位 R3,A R2,SCAN DN DPTR,#TAB A;将列号取反 A,#0FH @A+DPTR A,R5 R4,A
北京广播学院 信息工程学院
12
去抖动处理:
原因:闭合或断开瞬间出现电压抖动
方法: 硬件:加入去抖动电路(RS触器或单稳态电路),从根本上消除去抖动电路; 软件:软件延时,躲过抖动时间,一般延时20-30ms,等到线上状态稳定,再进行状态的确认.
北京广播学院 信息工程学院
13
3,键盘控制方式
+5V
S4
S5
S6
P2.7~P2.0 P0.7~P0.0
DPH:A15~A8 DPL:A7~A0
北京广播学院 信息工程学院
DATA OUTPUT: D7~D0
6
2,用锁存器扩展选通输入的8位并行口 74LS373:带有三态门控制输出的(/G)的8D锁存器
主程序初始化: SETB SETB
80C51
INT0 G CE Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 P2.6 RD P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
7 单片机输入输出扩展及应用
课程： 课程：单片机技术
教材： 教材：单片机基础
内容： 单片机I/O I/O扩展及应用 内容：7 单片机I/O扩展及应用
（c）三态缓冲器 三态（ 三态（高、低电平状态，高阻抗状态）输出的门电路，也称 低电平状态，高阻抗状态）输出的门电路， 三态门TSL，具有驱动和隔离两种功能，其工作状态是可控的。 三态门TSL，具有驱动和隔离两种功能，其工作状态是可控的。 TSL 功能 三态缓冲器逻辑符号
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（2）中断方式的数据传送 例：从P1.3～P1.0输入开关状态，再从P1.7～P1.4输出去驱 P1.3～P1.0输入开关状态，再从P1.7～P1.4输出去驱 输入开关状态 P1.7 动发光二极管，使其显示开关的状态。 动发光二极管，使其显示开关的状态。 解：由外电路产生外部中断请求0，脉冲边沿触发 由外电路产生外部中断请求0 电路原理图如图所示： 电路原理图如图所示： 程序流程框图： 程序流程框图： 程序清单： 程序清单： ORG START： START：AJMP ORG AJMP 0000H MAIN； MAIN； 0003H EXTR； EXTR；
0030H IT0； IT0； EX0； EX0； EA； EA； HERE； HERE； 1000H A， A， P1， P1， A， A， A； A； A， A， A； A； P1， P1，
脉冲边沿触发 外部中断0 外部中断0允许 总中断允许 等待中断 #OFH； #OFH； 熄灭发光二极管 A； P1； P1； 输入开关状态 状态取反 #0FH； 屏蔽A #0FH； 屏蔽A的高半字节 A的高低半字节交换 A； 开关状态输出 中断返回
第七章 IO扩展及应用
§7-2 简单I/O口扩展 用 74 系 列 器 件 扩 展 并 行 I/O 口 ， 常 用 并 行 I/O 扩 展 芯 片 ， 如 74LS244、74LS245、273、74LS377等
1、74LS377（输出）
2、74LS244（输入）
3、扩展实例 高位地址组合法，如图所示：
输入：74LS244扩展K0~K7 并 由 P2.0+RD 端 ， 全 0 时 ， 74LS244 选 通 读 入 K0~K7状态。
第七章 单片机I/O扩展及应用
7-1 I/O的扩展
一 、IO直接使用
例：用4个发光二极管对应显示4个开关的开合状态。 如P1.0合则P1.4亮。
1.无条件传送方式：指示灯立即反映开关状态。
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0100H
MAIN：ORL
A，#0FH
MOV P1，A
MOV A，P1
若端口A工作于方式1,则B可工作于方式0；
·
若端口B工作于方式1,则A可工作于方式0或余下的
13位可工作于方式0；
·
若端口A和B同时工作于方式1,端口C余下的两位还
可用于传送数据或控制信号。
3）方式2
也称选通的双向I/O方式，仅适用于端口A， 这时A口的 PA7-PA0作为双向的数据总线， 端口C有5条引脚用作A的握手 信号线和中断请求线，而B口和C口余下的3位仍可工作于方式 0或1。 它可以认为是方式1输出和输入的组合但有以下不同：
可 编 程 外 设 接 口 电 路 （ Programmable Peripheral Interface)简称 PPI，型号为8255（改 进型为8255A及8255A-5），具有24条输入/输出引脚、 可编程的通用并行输入/输出接口电路。
第7章单片机IO扩展及应用2报告
若要使端口C的D3位置位的控制字为
00000111B(即07H),而使D3位复位的控制字为 00000110B(即06H)。
7.1.4 8255A与系统的连接
由于8255A是Intel公司专为其主机配套设计制造的 标准化外围接口芯片,因此它与MCS-51单片机的连接是 比较简单方便的。 一般来说 ,MCS-51 单片机扩展的 I/O 接口均与片外 RAM统一编址。由于单片机系统片外RAM的实际容量 一般均不太大,远远达不到64KB的范围,因此I/O接口芯 片大多采用部分译码的方法,而用得比较多的则是直接
用程序来指定数据的传送方向是输入还是输出,而且也 可以对它们实现置位照上述情况工作。
图7―6 方式1下的输出时序
3. 方式2
8255A 只有 A 口具有这种双向输入输出工作方式 , 实际上是在方式1下A口输入输出的结合。在这种方式 下,A口为8位双向传输口,C口的PC7~PC3用来作为输入/ 输出的同步控制信号。在这种情况下 ,B 口和 PC2~PC0 只能编程为方式0或方式1工作,而C口剩下的3条线可作 为输入或输出线使用或用作B口方式1之下的控制线。
RD ：读信号,低电平有效。当 RD 有效时,CPU可以 从8255A中读取输入数据。
WR ：写信号,低电平有效。当 WR 有效时,CPU可以 往8255A中写入控制字或数据。
A1、A0：端口选择信号。8255A内部有3个数据端 口和1个控制端口,当A1A0=00时选中端口A;A1A0=01时 选中端口 B;A1A0=10 时选中端口 C;A1A0=11 时选中控 制口。 A1、A0和 RD 、 WR 及 CS 组合所实现的各种功能 如表7-2所示。
图7―5 方式1下的输入时序
2) 方式1下A口、B口均为输出
第七章(一)单片机IO口扩展
• 74LS244是一种8位的三态缓冲器。当它的控制端1G（2G） 为低电平时，输出等于输入；当它的控制端1G（2G）为高 电平时，输出呈高阻态。 在上图的电路中，P2.7与RD相或后作为244的使能信 号，单片机的P0口与74LS244的8位输出端相连，所以 74LS244的地址为：7FFFH（P2.7=0即A15=0，A14..A0为 任意，这里取1，得到7fffh，当然，0000h~7fffh中任一地 址均可）。 当单片机从74LS244读取数据时应该为： MOV DPTR，#7FFFH ；将74LS244的口地址送入DPTR MOVX A，@DPTR ； 74LS244的端口读取数据到ACC ；执行时，RD有效，p2.7=0,选通 了74ls244。 注意： MOVX A，@DPTR; 读操作，产生 RD 低电平 信号
I/O 设 备
2.CPU与I/O之间接口信号：
每个I/O接口分配有对应的I/O地址。 1）数据信息：
微型机与外设交换的数据， 经接口数据缓冲器传送。
DB AB RD WR INT 微型机 DIO AIO D S D
Ready
STB I/O设备
RDIO C
2）状态信息：
反映外设工作状态的信号。 3）控制信息：
利用TTL芯片、COMS锁存器、三态门等接口芯片把P0接 口扩展，常选用74LS273、74LS373、74LS244等芯片。
7.2 串行口扩展I／O接口
1.使用移位寄存器作为锁存或输入信号的接口，可以方便 地扩展并行输入、输出口。这种方法不占用片外RAM 地址 2.串行口扩展并行输入口
3.串行口扩展并行输出口
1 Y1 1 Y2 1 Y3 1 Y4
18 16 14 12
7 单片机输入输出扩展及应用-86页PPT资料
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（a）独立编址方式 所谓独立编址，就是把I/O和存储器分开进行编址。 优点：I/O和存储器地址空间相互独立。 缺点：除存储器读/写指令外，还要设置一套I/O指令及控制
信号。 （b）统一编址方式
所谓统一编址，就是把系统中的I/O和存储器统一进行编址。 优点：无需专门I/O指令，I/O地址范围不受限制。 缺点：使存储器地址空间缩小，地址译码复杂。 MCS-51单片机采用统一编址方式。因此接口电路中I/O地址 与存储单元地址长度相同（16位二进制数）。
而无状态寄存和命令寄存功能，难以满足复杂的I/O操作要求； （b）MCS-51单片机口线有限。
（2）单片机控制应用中的复杂接口要求 在单片机系统中，存在两类数据传送操作，一类是单片机与
存储器之间的数据读写操作；另一类则是单片机与其它设备之间 的数据输入/输出（I/O）操作。前者的连接较为简单，而后者的 数据输入/输出（I/O）操作却十分复杂，表现在以下几个方面：
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7 Байду номын сангаас片机I/O扩展及应用
教学基本要求： （1）了解单片机I/O扩展的原因； （2）熟悉单片机I/O的控制方式及编址技术； （3）熟悉单片机I/O的直接应用及简单扩展的方法；
教学重点： （1）8255与MCS-51单片机的接口方法； （2）单片机矩阵式键盘接口技术； （3）单片机LED显示器动态扫描接口技术；
无条件传送的接口电路如图所示： （2）查询方式
即数据传送是有条件的，单片机在传送数据之前，需测试外 设的状态（查询），它是一种软硬件结合的数据传送方式。
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第七章单片机IO口扩展
先设好开关状态，然后发出中断请求信号，改变指示灯亮灭。 先设好开关状态，然后发出中断请求信号，改变指示灯亮灭。 ORG AJMP ORG AJMP ORG MAIN： SETB SETB SETB HERE：SJMP ORG IOINT：MOV MOV MOV SWAP MOV RETI 0000H MAIN 0003H IOINT 0100H IT0 ；脉冲边沿触发 EX0 ；外部中断0允许 EA ；总中断允许 HERE ；等待中断 0500H A，#0FFH ；中断程序 P1，A ；熄发光二极管 A，P1 ；输入开关状态 A P1，A ；开关状态输出
锁存器扩展输出口
• 利用74LS273进行输出口的扩展
1 11 3 4 7 8 13 14 17 18 CLR CLK 1Q 2Q 1D 3Q 2D 4Q 3D 5Q 4D 6Q 5D 7Q 6D 8Q 7D 8D
31 EA/VP X1 X2 RESET INT0 INT1 T0 T1 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 VCC 1 11 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 17 16 29 30 11 10 3 4 7 8 13 14 17 18 CLR CLK 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D 74F273 2 5 6 9 12 15 16 19 1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q
2）查询方式（有条件传送方式）
DB
先查询I/O设备当前状态， 若准备就绪，则交换数据， 否则循环查询状态。
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。
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OBF
INTRA ACRB
:输出缓冲器满信号,输出至外设,低电平有效. 输出缓冲器满信号,输出至外设,低电平有效.
INTR :中断请求信号,输出,高电平有效. 中断请求信号,输出,高电平有效.
ACK :应答信号,输入,低电平有效. 应答信号,输入,低电平有效.
7.3.3 8255A的工作方式及数据 的工作方式及数据I/O操作 的工作方式及数据 操作 1. 8255A的工作方式 8255A的工作方式 方式0 基本输入/ 1)方式0:基本输入/输出方式 方式1 选通输入/ 2)方式1:选通输入/输出方式 方式2 3)方式2:双向数据传送方式 口有此方式, 仅A口有此方式,C口为控制线 输入: 输入: C口位线: 口位线: 输出: 输出: C口位线: OBFA ACKA 口位线:
;控制口地址 ;写控制字 ;设工作方式 PA数据口地址 ;PA数据口地址 RAM的数据 ;取RAM的数据 PA口输出 ;由PA口输出
7
7.1 7.2
单片机I/0 单片机I/0扩展及应用 I/0扩展及应用
单片机为什么需要I/O扩展 扩展 单片机为什么需要 单片机简单I/O扩展 单片机简单 扩展
7.3 8255A可编程通用并行接口芯片 8255A可编程通用并行接口芯片 7.4 8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片 8155带RAM和定时器 和定时器/ 8155=8255A+RAM+定时器 计数器 定时器/计数器 定时器 7.4.1 8155基本结构及工作方式 基本结构及工作方式
2. I/O口及其工作方式 口及其工作方式 PA(8位), (8位)口:数据输入,输出控制方式 数据输入, ( 位),PB( 位 PC(6位)口:数据输入(ALT1),输出(ALT2), ( 位 数据输入(ALT1),输出(ALT2), (ALT2) PA口控制端口方式(ALT3), 口控制端口方式(ALT3) PA口控制端口方式(ALT3), PA和PB口控制端口方式 口控制端口方式( PA和PB口控制端口方式(ALT4)
INTRA IBFA STBA INTRA
7.3 7.3.4
8255A可编程通用并行接口芯片 8255A可编程通用并行接口芯片 8255A控制字及初始化编程 控制字及初始化编程
1. 8255A的控制字 8255A的控制字 1)工作方式控制字: 工作方式控制字:
D7: 工作方式控制字标志. 工作方式控制字标志. D6,D5: A组方式选择.00(方式 ,01(方式 ,1X(方式 组方式选择. 方式0), 方式1), 方式2) 组方式选择 方式 方式 方式 D4: 口A方向. 1(输入), (输出) 方向. (输入), ),0(输出) 方向 D3: 口C高四位方向. 1(输入), (输出) 高四位方向. (输入), ),0(输出) 高四位方向 D2: B组方式选择. 1(方式 ), (方式 ) 组方式选择. (方式1), ),0(方式0) 组方式选择 D1: 口B方向. 1(输入), (输出) 方向. (输入), ),0(输出) 方向 D0: 口C低四位方向. 1(输入), (输出) 低四位方向. (输入), ),0(输出) 低四位方向
7
7.1
单片机I/0 单片机I/0扩展及应用 I/0扩展及应用
单片机为什么需要I/O扩展 扩展 单片机为什么需要
7.1.1 I/O口的直接使用 口的直接使用 7.1.2 为什么要扩展 为什么要扩展I/O口 口 7.1.3 I/O扩展的相关技术 扩展的相关技术 7.1.4 单片机 单片机I/O控制方式 控制方式 1. 无条件传送方式 2. 查询方式 3. 中断方式 7.2 单片机简单 单片机简单I/O扩展 扩展 7.2.1 简单输入口扩展 使用74LS244(三态缓冲器) (三态缓冲器) 使用 7.2.2 简单输出口扩展 使用74LS377(D触发器 锁存器) 触发器-锁存器 使用 ( 触发器 锁存器)
STB :选通信号,输入,低电平有效. 选通信号,输入,低电平有效. IBF :输入缓冲器满信号,输出至单片机,高电平有效. 输入缓冲器满信号,输出至单片机,高电平有效. INTR :中断请求信号,输出至单片机,高电平有效. 中断请求信号,输出至单片机,高电平有效.
7.3.3 8255A的工作方式及数据 的工作方式及数据I/O操作 的工作方式及数据 操作 1. 8255A的工作方式 8255A的工作方式 方式0 基本输入/ 1)方式0:基本输入/输出方式 方式1 选通输入/ 2)方式1:选通输入/输出方式 输入: 输入: 口位线: C口位线: IBFA STBA INTRA STBB IBFB 输出: 输出: C口位线: OBFA ACKA 口位线:
7.4
8155带RAM和定时器/ 8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片 和定时器
7.4.1 8155基本结构及工作方式 基本结构及工作方式 1. 主要接口信号
AD7-AD0 :地址数据复用线 ALE :地址锁存信号 RD :读选通信号 W :写选通信号 R CE :片选信号 IO/ M :接口与存储器选择信号 RESET :复位信号
7.4
8155带RAM和定时器/ 8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片 和定时器
7.4.1 8155基本结构及工作方式 基本结构及工作方式 1. 主要接口信号 2. I/O口及其工作方式 口及其工作方式 1) 无条件传送:PA,PB,PC口数据输入 输出 无条件传送: , , 口数据输入 口数据输入/输出 2) 中断方式传送:PA,PB口数据输入 输出 中断方式传送: , 口数据输入 口数据输入/输出 PC口控制信号 口控制信号 INTR:中断请求信号. :中断请求信号. BF:缓冲器满信号. :缓冲器满信号. STB :选通信号. 选通信号.
A1 A0 0 0 1 1 0 1 0 1 端 A口 B口 C口 控制寄存器 口
3)控制逻辑电路
7.3
8255A可编程通用并行接口芯片 8255A可编程通用并行接口芯片
7.3.1 可编程 可编程I/O接口扩展概述 接口扩展概述 7.3.2 8255A的逻辑结构和信号引脚 的逻辑结构和信号引脚 7.3.3 8255A的工作方式及数据 的工作方式及数据I/O操作 的工作方式及数据 操作 1. 8255A的工作方式 8255A的工作方式 方式0 基本输入/ 1)方式0:基本输入/输出方式 输出锁存,输入三态,不用联络信号. 输出锁存,输入三态,不用联络信号. 2)方式1:选通输入/输出方式 方式1 选通输入/ 输入/输出均锁存, 口用于传送联络信号, 输入/输出均锁存,C口用于传送联络信号, 口可了解外设当前状态. 读C口可了解外设当前状态. 输入: 输入: 口位线: C口位线: IBFA STBA INTRA STBB IBFB INTRB
7.3.2 8255A的逻辑结构和信号引脚 的逻辑结构和信号引脚 1. 口电路 2. 总线接口电路 总线接口电路 1)数据总线缓冲器:8位,三态 数据总线缓冲器: 2)读,写控制逻辑 CS :片选信号(低电平有效) 片选信号(低电平有效) RD :读信号 (低电平有效) 低电平有效) WR :写信号 (低电平有效) 低电平有效) A1 ,A0:端口选择信号
1)速度协调(异步). )速度协调(异步). 2)输出数据锁存. )输出数据锁存. 3)输入数据三态缓冲. )输入数据三态缓冲. 4)数据转换. )数据转换.
7.1.3 I/O扩展的相关技术 扩展的相关技术 1. 接口与端口(一个接口包含多个端口). 接口与端口(一个接口包含多个端口). 2. 数据总线隔离技术. 数据总线隔离技术. 3. 单片机 单片机I/O编址计数(独立编址,统一编址). 编址计数( 编址计数 独立编址,统一编址).
7.3.2 8255A的逻辑结构和信号引脚 的逻辑结构和信号引脚 1. 口电路
位并行I/O接口A I/O接口 数据口), ),B 数据口) 1)3个8位并行I/O接口A口(数据口),B口(数据口)和C口 数据口,控制口). (数据口,控制口). PA和PC0～ PB和PC4～ 2)2组控制 A组:PA和PC0～3,B组:PB和PC4～7 .
7.3.4
8255A控制字及初始化编程 控制字及初始化编程
1. 8255A的控制字 8255A的控制字 2. 8255A的初始化编程 8255A的初始化编程 例:PA口以方式0输入,PB口以方式1输出,PC口高位输出, PA口以方式0输入,PB口以方式 输出 PC口高位输出 口以方式 口以方式 输出, 口高位输出, PC口低位输入 控制寄存器地址为003AH 口低位输入. 003AH. PC口低位输入.控制寄存器地址为003AH.
MOV MOV MOVX
R0, R0,#3AH A,#10010101B @R0, @R0,A
;控制口地址 ;写控制字 ;设工作方式
地址为7F00H 7F03H,PA口以方式 7F00H口以方式0 例:8255的片选 CS 地址为7F00H-7F03H,PA口以方式0输出单 8255的片选 片机片内RAM数据,PB口工作于方式 输入. RAM数据 口工作于方式1 片机片内RAM数据,PB口工作于方式1输入.
7
7.1
单片机I/0 单片机I/0扩展及应用 I/0扩展及应用
单片机为什么需要I/O扩展 扩展 单片机为什么需要
7.1.1 I/O口的直接使用 口的直接使用 口的 1. 数据的无条件传送 2. 中断方式的条件传送 7.1.2 为什么要扩展I/O口 口 为什么要扩展 1.单片机本身接口功能有限 单片机本身接口功能有限
7
7.1 7.2
单片机I/0 单片机I/0扩展及应用 I/0扩展及应用
单片机为什么需要I/O扩展 扩展 单片机为什么需要 单片机简单I/O扩展 单片机简单 扩展
7.3 8255A可编程通用并行接口芯片 8255A可编程通用并行接口芯片 7.3.1 可编程 可编程I/O接口扩展概述 接口扩展概述
INTRA ACRB
:输出缓冲器满信号,输出至外设,低电平有效. 输出缓冲器满信号,输出至外设,低电平有效.
INTR :中断请求信号,输出,高电平有效. 中断请求信号,输出,高电平有效.
ACK :应答信号,输入,低电平有效. 应答信号,输入,低电平有效.
7.3.3 8255A的工作方式及数据 的工作方式及数据I/O操作 的工作方式及数据 操作 1. 8255A的工作方式 8255A的工作方式 方式0 基本输入/ 1)方式0:基本输入/输出方式 方式1 选通输入/ 2)方式1:选通输入/输出方式 方式2 3)方式2:双向数据传送方式 口有此方式, 仅A口有此方式,C口为控制线 输入: 输入: C口位线: 口位线: 输出: 输出: C口位线: OBFA ACKA 口位线:
;控制口地址 ;写控制字 ;设工作方式 PA数据口地址 ;PA数据口地址 RAM的数据 ;取RAM的数据 PA口输出 ;由PA口输出
7
7.1 7.2
单片机I/0 单片机I/0扩展及应用 I/0扩展及应用
单片机为什么需要I/O扩展 扩展 单片机为什么需要 单片机简单I/O扩展 单片机简单 扩展
7.3 8255A可编程通用并行接口芯片 8255A可编程通用并行接口芯片 7.4 8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片 8155带RAM和定时器 和定时器/ 8155=8255A+RAM+定时器 计数器 定时器/计数器 定时器 7.4.1 8155基本结构及工作方式 基本结构及工作方式
2. I/O口及其工作方式 口及其工作方式 PA(8位), (8位)口:数据输入,输出控制方式 数据输入, ( 位),PB( 位 PC(6位)口:数据输入(ALT1),输出(ALT2), ( 位 数据输入(ALT1),输出(ALT2), (ALT2) PA口控制端口方式(ALT3), 口控制端口方式(ALT3) PA口控制端口方式(ALT3), PA和PB口控制端口方式 口控制端口方式( PA和PB口控制端口方式(ALT4)
INTRA IBFA STBA INTRA
7.3 7.3.4
8255A可编程通用并行接口芯片 8255A可编程通用并行接口芯片 8255A控制字及初始化编程 控制字及初始化编程
1. 8255A的控制字 8255A的控制字 1)工作方式控制字: 工作方式控制字:
D7: 工作方式控制字标志. 工作方式控制字标志. D6,D5: A组方式选择.00(方式 ,01(方式 ,1X(方式 组方式选择. 方式0), 方式1), 方式2) 组方式选择 方式 方式 方式 D4: 口A方向. 1(输入), (输出) 方向. (输入), ),0(输出) 方向 D3: 口C高四位方向. 1(输入), (输出) 高四位方向. (输入), ),0(输出) 高四位方向 D2: B组方式选择. 1(方式 ), (方式 ) 组方式选择. (方式1), ),0(方式0) 组方式选择 D1: 口B方向. 1(输入), (输出) 方向. (输入), ),0(输出) 方向 D0: 口C低四位方向. 1(输入), (输出) 低四位方向. (输入), ),0(输出) 低四位方向
7
7.1
单片机I/0 单片机I/0扩展及应用 I/0扩展及应用
单片机为什么需要I/O扩展 扩展 单片机为什么需要
7.1.1 I/O口的直接使用 口的直接使用 7.1.2 为什么要扩展 为什么要扩展I/O口 口 7.1.3 I/O扩展的相关技术 扩展的相关技术 7.1.4 单片机 单片机I/O控制方式 控制方式 1. 无条件传送方式 2. 查询方式 3. 中断方式 7.2 单片机简单 单片机简单I/O扩展 扩展 7.2.1 简单输入口扩展 使用74LS244(三态缓冲器) (三态缓冲器) 使用 7.2.2 简单输出口扩展 使用74LS377(D触发器 锁存器) 触发器-锁存器 使用 ( 触发器 锁存器)
STB :选通信号,输入,低电平有效. 选通信号,输入,低电平有效. IBF :输入缓冲器满信号,输出至单片机,高电平有效. 输入缓冲器满信号,输出至单片机,高电平有效. INTR :中断请求信号,输出至单片机,高电平有效. 中断请求信号,输出至单片机,高电平有效.
7.3.3 8255A的工作方式及数据 的工作方式及数据I/O操作 的工作方式及数据 操作 1. 8255A的工作方式 8255A的工作方式 方式0 基本输入/ 1)方式0:基本输入/输出方式 方式1 选通输入/ 2)方式1:选通输入/输出方式 输入: 输入: 口位线: C口位线: IBFA STBA INTRA STBB IBFB 输出: 输出: C口位线: OBFA ACKA 口位线:
7.4
8155带RAM和定时器/ 8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片 和定时器
7.4.1 8155基本结构及工作方式 基本结构及工作方式 1. 主要接口信号
AD7-AD0 :地址数据复用线 ALE :地址锁存信号 RD :读选通信号 W :写选通信号 R CE :片选信号 IO/ M :接口与存储器选择信号 RESET :复位信号
7.4
8155带RAM和定时器/ 8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片 和定时器
7.4.1 8155基本结构及工作方式 基本结构及工作方式 1. 主要接口信号 2. I/O口及其工作方式 口及其工作方式 1) 无条件传送:PA,PB,PC口数据输入 输出 无条件传送: , , 口数据输入 口数据输入/输出 2) 中断方式传送:PA,PB口数据输入 输出 中断方式传送: , 口数据输入 口数据输入/输出 PC口控制信号 口控制信号 INTR:中断请求信号. :中断请求信号. BF:缓冲器满信号. :缓冲器满信号. STB :选通信号. 选通信号.
A1 A0 0 0 1 1 0 1 0 1 端 A口 B口 C口 控制寄存器 口
3)控制逻辑电路
7.3
8255A可编程通用并行接口芯片 8255A可编程通用并行接口芯片
7.3.1 可编程 可编程I/O接口扩展概述 接口扩展概述 7.3.2 8255A的逻辑结构和信号引脚 的逻辑结构和信号引脚 7.3.3 8255A的工作方式及数据 的工作方式及数据I/O操作 的工作方式及数据 操作 1. 8255A的工作方式 8255A的工作方式 方式0 基本输入/ 1)方式0:基本输入/输出方式 输出锁存,输入三态,不用联络信号. 输出锁存,输入三态,不用联络信号. 2)方式1:选通输入/输出方式 方式1 选通输入/ 输入/输出均锁存, 口用于传送联络信号, 输入/输出均锁存,C口用于传送联络信号, 口可了解外设当前状态. 读C口可了解外设当前状态. 输入: 输入: 口位线: C口位线: IBFA STBA INTRA STBB IBFB INTRB
7.3.2 8255A的逻辑结构和信号引脚 的逻辑结构和信号引脚 1. 口电路 2. 总线接口电路 总线接口电路 1)数据总线缓冲器:8位,三态 数据总线缓冲器: 2)读,写控制逻辑 CS :片选信号(低电平有效) 片选信号(低电平有效) RD :读信号 (低电平有效) 低电平有效) WR :写信号 (低电平有效) 低电平有效) A1 ,A0:端口选择信号
1)速度协调(异步). )速度协调(异步). 2)输出数据锁存. )输出数据锁存. 3)输入数据三态缓冲. )输入数据三态缓冲. 4)数据转换. )数据转换.
7.1.3 I/O扩展的相关技术 扩展的相关技术 1. 接口与端口(一个接口包含多个端口). 接口与端口(一个接口包含多个端口). 2. 数据总线隔离技术. 数据总线隔离技术. 3. 单片机 单片机I/O编址计数(独立编址,统一编址). 编址计数( 编址计数 独立编址,统一编址).
7.3.2 8255A的逻辑结构和信号引脚 的逻辑结构和信号引脚 1. 口电路
位并行I/O接口A I/O接口 数据口), ),B 数据口) 1)3个8位并行I/O接口A口(数据口),B口(数据口)和C口 数据口,控制口). (数据口,控制口). PA和PC0～ PB和PC4～ 2)2组控制 A组:PA和PC0～3,B组:PB和PC4～7 .
7.3.4
8255A控制字及初始化编程 控制字及初始化编程
1. 8255A的控制字 8255A的控制字 2. 8255A的初始化编程 8255A的初始化编程 例:PA口以方式0输入,PB口以方式1输出,PC口高位输出, PA口以方式0输入,PB口以方式 输出 PC口高位输出 口以方式 口以方式 输出, 口高位输出, PC口低位输入 控制寄存器地址为003AH 口低位输入. 003AH. PC口低位输入.控制寄存器地址为003AH.
MOV MOV MOVX
R0, R0,#3AH A,#10010101B @R0, @R0,A
;控制口地址 ;写控制字 ;设工作方式
地址为7F00H 7F03H,PA口以方式 7F00H口以方式0 例:8255的片选 CS 地址为7F00H-7F03H,PA口以方式0输出单 8255的片选 片机片内RAM数据,PB口工作于方式 输入. RAM数据 口工作于方式1 片机片内RAM数据,PB口工作于方式1输入.
7
7.1
单片机I/0 单片机I/0扩展及应用 I/0扩展及应用
单片机为什么需要I/O扩展 扩展 单片机为什么需要
7.1.1 I/O口的直接使用 口的直接使用 口的 1. 数据的无条件传送 2. 中断方式的条件传送 7.1.2 为什么要扩展I/O口 口 为什么要扩展 1.单片机本身接口功能有限 单片机本身接口功能有限
7
7.1 7.2
单片机I/0 单片机I/0扩展及应用 I/0扩展及应用
单片机为什么需要I/O扩展 扩展 单片机为什么需要 单片机简单I/O扩展 单片机简单 扩展
7.3 8255A可编程通用并行接口芯片 8255A可编程通用并行接口芯片 7.3.1 可编程 可编程I/O接口扩展概述 接口扩展概述