2019年第8章51单片机的IO扩展.ppt
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51单片机课件ppt模板
（2）数据总线（Data Bus，DB）：用于单片机与外部存储 器之间或与I/O接口之间传送数据，数据总线是双向的。
（3）控制总线（Control Bus，CB）：控制总线是单片机发 出的各种控制信号线。
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如何来构造系统的三总线。 1．P0口作为低8位地址/数据总线 AT89S51受引脚数目限制，P0口既用作低8位地址总线， 又用作数据总线（分时复用），因此需增加一个8位地址锁存 器。AT89S51访问外部扩展的存储器单元或I/O接口寄存器时， 先发出低8位地址送地址锁存器锁存，锁存器输出作为系统的 低8位地址（A7~ A0）。随后，P0口又作为数据总线口 （D7~ D0），如图8-2所示。 2．P2口的口线作为高位地址线 P2口用作系统的高8位地址线，再加上地址锁存器提供的 低8位地址，便形成了系统完整的16位地址总线。
若全部高位地址线都参加译码，称为全译码；若仅部分 高位地址线参加译码，称为部分译码。部分译码存在着部 分存储器地址空间相重叠的情况。
第8章 AT89S51单片机 外部存储器的扩展
1
第8章 目录 8.1 系统扩展结构 8.2 地址空间分配和外部地址锁存器
8.2.1 存储器地址空间分配 8.2.2 外部地址锁存器 8.3 程序存储器EPROM的扩展
8.3.1 常用的EPROM芯片 8.3.2 程序存储器的操作时序 8.3.3 AT89S51单片机与EPROM的接口电路设计 8.4 静态数据存储器RAM的扩展 8.4.1 常用的静态RAM（SRAM）芯片 8.4.2 外扩数据存储器的读写操作时序
1．线选法 是直接利用系统的某一高位地址线作为存储器芯片（或I/O
接口芯片）的“片选”控制信号。为此，只需要把用到的 高位地址线与存储器芯片的“片选”端直接连接即可。
（3）控制总线（Control Bus，CB）：控制总线是单片机发 出的各种控制信号线。
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如何来构造系统的三总线。 1．P0口作为低8位地址/数据总线 AT89S51受引脚数目限制，P0口既用作低8位地址总线， 又用作数据总线（分时复用），因此需增加一个8位地址锁存 器。AT89S51访问外部扩展的存储器单元或I/O接口寄存器时， 先发出低8位地址送地址锁存器锁存，锁存器输出作为系统的 低8位地址（A7~ A0）。随后，P0口又作为数据总线口 （D7~ D0），如图8-2所示。 2．P2口的口线作为高位地址线 P2口用作系统的高8位地址线，再加上地址锁存器提供的 低8位地址，便形成了系统完整的16位地址总线。
若全部高位地址线都参加译码，称为全译码；若仅部分 高位地址线参加译码，称为部分译码。部分译码存在着部 分存储器地址空间相重叠的情况。
第8章 AT89S51单片机 外部存储器的扩展
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第8章 目录 8.1 系统扩展结构 8.2 地址空间分配和外部地址锁存器
8.2.1 存储器地址空间分配 8.2.2 外部地址锁存器 8.3 程序存储器EPROM的扩展
8.3.1 常用的EPROM芯片 8.3.2 程序存储器的操作时序 8.3.3 AT89S51单片机与EPROM的接口电路设计 8.4 静态数据存储器RAM的扩展 8.4.1 常用的静态RAM（SRAM）芯片 8.4.2 外扩数据存储器的读写操作时序
1．线选法 是直接利用系统的某一高位地址线作为存储器芯片（或I/O
接口芯片）的“片选”控制信号。为此，只需要把用到的 高位地址线与存储器芯片的“片选”端直接连接即可。
单片机IO口扩展ppt课件
74LS377 /E D7 Q7 D6 Q6 D5 Q5 D4 Q4 D3 Q3 D2 Q2 D1 Q1 D0 Q0 /CP
输出设备
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
11
P0口是数据总线口，作I / O口用时只能分时使用，为此，输出 数据时需要锁存。
74LS377为8D锁存器，八入八出，一时钟CP，一锁存允许/E。 /E = 0时，CP 的上升沿，输入数据并锁存。
/RD —— 读信号线
/WR —— 写信号线 （2）内部逻辑部分
PA
PC7 ~ PC4 A组控制电路 控制8255A工作方式
PB
二者合一成为端口控制寄存器。
PC3 ~ PC0 B组控制电路
26
（3）外设接口部分
可由编程决定三个端口的功能
输入
输出
A口 8位锁存 / 缓冲 8位锁存
B口 8位锁存 / 缓冲 8位缓冲
8951
INT 0
P2.6 RD
1
P0.7
P0.6
P0.5
P0.4
P0.3
P0.2
P0.1
P0.0
74LS373
E
G
Q7
D7
Q6
D6
Q5
D5
Q4
D4
Q3
D3
Q2
D2
Q1
D1
Q0
D0
输入设备
STB
IN7 IN6 IN5 IN4 IN3 IN2 IN1 IN0
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在STB的下降沿,将数据锁存入74LS373 /E控制着74LS373的输出,由P2.6和/RD相或控制,所 以,74LS373的口地址为BFFFH。
QH
51单片机接口的扩展
39 38 37 36 35 34 33 32
R ESET
INT0 INT1 T0 T1
P1. 0
P2. 0
P2. 1
MCS-51
P2. 2 P2. 3
P2. 4
P2. 5
P2. 6
P2. 7
21 22 23 24 25 26 27 28
P1. 1 P1. 2 P1. 3 P1. 4 P1. 5 P1. 6 P1. 7
➢ 8255的状态字 状态字的内容包含8155的I/O口的工作状态标志。
1 2 3 4 5 6 7 8
P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17
P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07
39 38 37 36 35 34 33 32
13 12
INT1 INT0
7 4LS3 2
MCS-51与74LS273的接口电路图
•74LS273是一种8D触发器器。当它的控制端信号有效且触 发端信号有效时，输入D1-D8端的数据被锁存到8D触发器中 并形成输出Q1-Q8。 ❖在上图的电路中，P2.7与WR相或后作为74LS273的锁存 信号，单片机的P0口与74LS273的8位输出端相连，所以 74LS273的地址为：7FFFH。 ❖当单片机从74LS244输出数据是应该为： MOV DPTR，#7FFFH ；将74LS244的口地址送入DPTR
4.3 输入/输出接口扩展
• MCS-51系列单片机内部有4个双向的8位并行I/O端 口：P0、P1、P2和P3口。
• 在实际的应用系统中，P0口分时地作为低8位地址 线和数据线，P2口作为高8位地址线。这时，P0口 和部分或全部的P2口无法再作通用I/O口。
最新课件-单片机原理与应用第8章MCS51单片机系统的扩展技术 精品
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扩展并行输出口
带数据使能端正边沿触发的高速 D触发器 74377
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扩展并行输出口
三态正边沿触发的高速 D触发器 74374
18
19
4.3.3 可编程并行I/O接口
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8255A应用实例
21
8255A各端口的地址 A口：0111 1111 1111 1100B 7FFCH B口：0111 1111 1111 1101B 7FFDH C口：0111 1111 1111 1110B 7FFEH 控制 ：0111 1111 1111 1111B 7FFFH
一、串行扩展特点：
最大程度发挥最小系统的资源功能。 简化连接线路，缩小印板面积。 扩展性好，可简化系统的设计。 串行扩展的缺点: 数据吞吐容量较小，信号传输速度较慢，但 随着CPU芯片工作频率的提高，以及串行扩展芯片 功能的增强，这些缺点将逐步淡化。 ⑴ ⑵ ⑶ ⑷
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4.6 串行扩展总线接口技术
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4.6 串行扩展总线接口技术
4、MCS-51移位寄存器串行扩展 MCS-51的UART(Universal Asynohronous Receiver/Transmitter)有4种工作方式，其中 方式0为同步移位寄存器工作方式，通过移位 寄存方式，可将串行数据并行输出，也可以将 并行数据串行输入。
2
MCS-51单片机的最小应用系统
3
MCS-51单片机的最小应用系统
51系列单片机有很强的外部扩展能力。外部扩展 可分为并行扩展和串行扩展两大形式。
早期的单片机应用系统以采用并行扩展为多，近 期的单片机应用系统以采用串行扩展为多。 外部扩展的器件可以有ROM、RAM、I/O口和其他 一些功能器件，扩展器件大多是一些常规芯片，有典 型的扩展应用电路，可根据规范化电路来构成能满足 要求的应用系统。
51单片机的扩展
（a）程序存储器的扩展
.程序存储器的作用----存放程序代码或常数表格
.扩展时所用芯片----一般用只读型存储器芯片（可以是 EPROM、E2PROM、 FLASH芯片等）。 .扩展电路连接 ---- 用EPROM 2732扩展程序存储器。 .存储器地址分析----究竟单片机输出什么地址值时，可以
一、系统扩展的含义
单片机中虽然已经集成了CPU、I/O口、定时器、 中断系统、存储器等计算机的基本部件（即系统资 源），但是对一些较复杂应用系统来说有时感到以 上资源中的一种或几种不够用，这就需要在单片机 芯片外加相应的芯片、电路，使得有关功能得以扩 充，我们称为系统扩展（即系统资源的扩充）。 需要解决的问题是单片机与相应芯片的接口电 路连接（即地址总线、数据总线、控制总线的连接） 与编程。
指向存储器中的某一单元。
.扩展时所用芯片
2732----4K EPROM
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 O0 O1 O2 GND Vcc A8 A9 A11 OE/Vpp A10 CE O7 O6 O5 O4 O3
2732引脚功能
A0-A11 CE 地址线 选片 输出允许/ 编程电源 数据线
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
A8 A9 A10 A11
2732
CE OE
ALE
PSEN 图4.2 扩展电路
8031
2732
数据总线的连接： P0.0-P0.7（数据总线）----------------------------------------O0-O7 地址总线的连接： 经过锁存器373 P0.0-P0.7（地址总线低8位）---------------------------------- A0-A7 P2.0-P2.3（地址总线高8位中的4位）--------------------------- A8-A11 控制总线的连接： PSEN（程序存储器允许，即读指令） -------------------------- OE ALE（地址锁存允许）-------------------------------------接373的使能端 G
第8章 单片机IO扩展及应用
工作方式介绍
（1）方式0 方式0是一种简单的输入/输出方式，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。 方式0的应用场合有两种：一种是同步传送； 一种是查询传送。
工作方式介绍
（2）方式1 方式1是一种选通I/O方式，A口和B口仍作为 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。 而C口则要有6位(分成两个3位)分别作为A口 和B口的应答联络线，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。
8255A的控制字
（1）控制字格式
8255A的控制字
（2）C口的置位/复位功能
实训8：用8255设计交通信号灯管理仿真
1．功能说明 模拟一个十字路口东南西北四个方向，每个方向分 别设置3盏发光二极管（红，绿，黄），要求如下： 东西红灯亮, 南北绿灯亮10秒后；东西黄灯闪5次,南 北绿灯亮；东西绿灯亮,南北红灯亮10秒后;东西绿 灯亮，南北黄灯闪5次。 2．硬件设计 单片机的P0口与8255的数据口D0-D7连接，同时 P0口也作为地址总线通过74HC373与8255的A1,A0 连接，利用8255的PA口和PB口连接发光二极管。
第 8 章 单 片 机 I/O 扩 展 及 应 用
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Single Chip Microcomputer 本章内容 可编程通用并行接口8255 可编程的多功能接口8155 键盘/显示控制寄存器8279 ADC0809与DAC0832的接口技术 单片机控制步进电机接口技术 单片机控制直流电机的接口技术 单片机与字符型LCD显示器的接口技 术
R8
270R
R9
第八章 单片机io扩展及应用
第8章 I/O扩展及应用
8.1 单片机扩展的基础知识 8.2 可编程并行接口芯片8255 8.3 键盘扩展技术 8.4 LED显示器接口技术 8.4 A/D、D/A接口技术
8.1单片机扩展的基础知识
8.1.1 I/O接口电路的功能和特点 8.1.2 I/O接口电路的编址技术 8.1.3 单片机I/O控制方式
（2） 工作方式控制。
A口和C口的高四位合在一起称为A组，通过图中的A组控制 部件控制；B口和C口的低四位合在一起称为B组，通过图中的 B组控制部件控制。这两组控制电路共用一个控制命令寄存器, 用来接收中央处理器发来的控制字。
（3） 总线数据缓冲器 数据总线缓冲器是一个8位双向三态缓冲器，是
8255A与系统总线之间的接口，8255A与CPU之间传送的数据 信息、命令信息、状态信息都通过数据总线缓冲器实现传 送。
二、查询方式：（有条件传送方式）
查询传送又称为条件传送, 即数据的传送是有条件的。 在输入/输出之前, 先要检测外设的状态, 以了解外设是 否已为数据输入输出作好了准备， 只有在确认外设已 “准备好”的情况下, CPU才能执行数据输入/输出操作。
先查询I/O设备当前状态， 若准备就绪，则交换数据，
（1） 方式 0: 基本输入/输出方式。 这种方式不需选通信号。PA,PB和PC中任一端口都
8.2 可编程通用并行接口芯片8255
8.2.1 结构与引脚
一、结构： 1. 3个8位并行I/O接口PA、PB和PC：包含 I/O数据锁存器，控制寄存器和状态寄存器。 2. 2组控制： A组：PA和PC0～3；
B组：PB和PC4～7：
8255A的内部结构图
（1） 端口A、 B、 C。
8255A内部有3个可编程的并行I/O端口：PA口、PB口和PC 口,数据输出/输入可锁存. 其中C口又可分为两个独立的4位端 口：PC0~PC3和PC4~PC7。通常, A口#, B口作为数据输入/ 输出端口, C口作为控制/状态信息端口。
8.1 单片机扩展的基础知识 8.2 可编程并行接口芯片8255 8.3 键盘扩展技术 8.4 LED显示器接口技术 8.4 A/D、D/A接口技术
8.1单片机扩展的基础知识
8.1.1 I/O接口电路的功能和特点 8.1.2 I/O接口电路的编址技术 8.1.3 单片机I/O控制方式
（2） 工作方式控制。
A口和C口的高四位合在一起称为A组，通过图中的A组控制 部件控制；B口和C口的低四位合在一起称为B组，通过图中的 B组控制部件控制。这两组控制电路共用一个控制命令寄存器, 用来接收中央处理器发来的控制字。
（3） 总线数据缓冲器 数据总线缓冲器是一个8位双向三态缓冲器，是
8255A与系统总线之间的接口，8255A与CPU之间传送的数据 信息、命令信息、状态信息都通过数据总线缓冲器实现传 送。
二、查询方式：（有条件传送方式）
查询传送又称为条件传送, 即数据的传送是有条件的。 在输入/输出之前, 先要检测外设的状态, 以了解外设是 否已为数据输入输出作好了准备， 只有在确认外设已 “准备好”的情况下, CPU才能执行数据输入/输出操作。
先查询I/O设备当前状态， 若准备就绪，则交换数据，
（1） 方式 0: 基本输入/输出方式。 这种方式不需选通信号。PA,PB和PC中任一端口都
8.2 可编程通用并行接口芯片8255
8.2.1 结构与引脚
一、结构： 1. 3个8位并行I/O接口PA、PB和PC：包含 I/O数据锁存器，控制寄存器和状态寄存器。 2. 2组控制： A组：PA和PC0～3；
B组：PB和PC4～7：
8255A的内部结构图
（1） 端口A、 B、 C。
8255A内部有3个可编程的并行I/O端口：PA口、PB口和PC 口,数据输出/输入可锁存. 其中C口又可分为两个独立的4位端 口：PC0~PC3和PC4~PC7。通常, A口#, B口作为数据输入/ 输出端口, C口作为控制/状态信息端口。
单片机IO扩展8155(课堂PPT)
至 中断 请 求 输入 线 至 设备 来 自设 备 至 中断 请 求 输入 线 至 设备 来 自设 备
PB
设 备数 据 线
图 8155方式4时的逻辑结构
2020/4/24
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C口的工作方式和各位的关系见表 。
表8.5 C口的工作方式
方式1
方式2
方式3
方式4
PC0
A口中断请求
A口中断请求
PC1 PC2 PC3
定时/计数器的初始值和输出方式由高、低8位寄存器 的内容决定，初始值14位，其余两位定义输出方式。其中， 低8位寄存器存放计数初始值的低8位，高8位寄存器的格 式如下：
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M2 M1
输出方式
计数初始值高6位
1) 定时/计数器的输出方式 定时器的输出方式见表8.6。
2020/4/24
2. 作片外RAM使用
当=0，=0时，8155只能做片外RAM使用，共256 B。
其寻址范围由以及AD0～AD7的接法决定，这和前面讲到
的片外RAM扩展时讨论的完全相同。当系统同时扩展片外
RAM芯片时，要注意二者的统一编址。对这256 B RAM的
2020/4/2操4 作使用片外RAM的读/写指令“MOVX”。
22
表8.6 定时器的输出方式
M2 M1
方式
波形
00 01 10 11
在一个计数周期输出单次 方波
连续方波 在计满回0后输出的单个脉
冲 连续脉冲
2) 定时/计数器的工作
8155对内部定时器的控制是由8155控制字的D7、 D6位决定的（见图8.22），现总结如表8.7所示。
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51单片机总线扩展 io口扩展
三：单片机与Flash的其他扩展方式
1:线选法
如图，由P2.4～P2.0和P0口组成14位地址线，用P2.7和P2.6进行存 储器芯片选择。
2：地址译码法译码法
采用译码器的方法选片，能够扩展多片存储器。
二：单片机与Flash扩展的时序
74LS373是三态8位D透明触发器，当锁存允许端 EN为高电平时，输出 OUT随输入数据 D 而变。当 EN为低电平时，输出被锁存在已建立的输 入数据电平 。 （1）指令读取的时序 在指令读取时，P2口输出16位地址的高8位。P0口首先输出地址的低8 位数据，在ALE有效时（低电平），地址的低8位数据被锁存在74LS373 的输出端，与P2口袋8位数据共同组成了完整的16位地地址，
2：数据总线（DB） 数据总线宽度为8位，由P0口提供。 3：控制总线（CB） 控制总线由第二状态下的P3口和4根独立控制线组 成。 四根控制线为： ——/PSEN : 外部取指控制。在访问外部ROM时， /PSEN信号会自动产生。 ——ALE : ALE是地址锁存允许信号。在访问外部存储 器（RAM或ROM）时，通常用它的下降沿来锁存P0口 送出的低8位地址信号。 ——/EA : /EA是访问外部存储器的控制信号。当/EA 无效（高电平）时，访问内部ROM；当/EA有效（低 电平）时，访问外部ROM。 ——RST ： RST是复位信号输入端。
Flash简介
Flash介绍：
flash闪存是非易失存储器，可以对称为块的存储器单元块进行擦 写和再编程。 Intel于1988年首先开发出NOR Flash 技术，紧接着，1989年，东芝 公司发表了NAND Flash 结构。 NOR Flash 的特点是芯片内执行，这样应用程序可以直接在Flash闪 存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR 的传输效率很高，在 1~4MB的小容量时具有很高的成本效益。NAND的结构能提供极高的 单元密度，可以达到高存储密度。应用NAND的困难在于Flash的管理 和需要特殊的系统接口。通常NOR的速度比NAND稍快一些，而NAND 的写入速度比NOR快很多。闪存只是用来存储少量的代码，这时NOR 闪存更适合一些；而NAND则是高数据存储密度的理想解决方案。 NOR/ NAND Flash 比较 • 1 NOR的读速度比NAND稍快一些。 • 2 NAND的写入速度比NOR快很多。 • 3 NAND擦除速度远比NOR快。 • 4 NOR Flash上数据线和地址线是分开的；NAND Flash上数据线和地址 线是共用的 （所以单片机可以对NOR Flash扩展）。
第8章MCS51单片机系统基本扩展技术
;DPTR指向源地址
MOV R0, #60H MOV R1, #8
;R0指向目的地址 ;数据块长度
DATALOOP: MOVX A, @DPTR ;从6264取数据
2020/9/26
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9
8.3.1 外部程序存储器扩展
----程序存储器扩展
2．EPROM程序存储器扩展
(1) EPROM芯片及其主要技术特性
表8-1 常用EPROM存储器的主要技术特性
2020/9/26
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10
8.3.1 外部程序存储器扩展 (2) 常用EPROM芯片的引脚定义
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14
8.3.1 外部程序存储器扩展
3．EEPROM程序存储器扩展
----程序存储器扩展
2020/9/26
2864A写入时序
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8.3.1 外部程序存储器扩展
----程序存储器扩展
图8-10 8301单片机扩展EEPROM存储器2864A的接口电路
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8.3 外部存储器扩展
MCS-51系列单片机对外提供16条地址线，可 扩展的存储空间为64 KB，但51系列单片机还提供 了PSEN、WR和RD信号。操作程序存储器（取指 令及执行MOVC指令）时，PSEN有效；而操作数 据存储器（MOVX）时，RD或WR信号有效。因 而实际可扩展空间为128 KB，即程序存储器可扩展 至64 KB（包括单片机内部程序存储空间），外部 数据存储器也可扩展至64 KB（不包括单片机内部 RAM）。
第八章--IO接口扩展设计及应用
本章主要介绍MCS-51系列单片机接口电路、 系列单片机接口电路、 本章主要介绍 系列单片机接口电路 简单接口和可编程接口8255、8155、8279的结构原 、 简单接口和可编程接口 、 的结构原 理及应用。要求重点掌握 理及应用。要求重点掌握MCS-51系统单片机接口 系统单片机接口 电路、简单电路和可编程接口 电路、简单电路和可编程接口8255、8155内部结构 、 内部结构 及应用方法。 及应用方法。
8 2 5 5 A 芯 片 介 绍
8255A的引脚如图 所示。8255A的结构框图如 的引脚如图8-1所示 的引脚如图 所示。 的结构框图如 所示。 图8-2所示。 所示
它由以下几个部分组成： 它由以下几个部分组成： (1)数据端口 、B、C 数据端口A、 、 数据端口 ①PA口：一个 位数据输出锁存器 口 一个8位数据输出锁存器 和缓冲器；一个8位数据输入锁存器 位数据输入锁存器。 和缓冲器；一个 位数据输入锁存器。 ②PB口：一个 位数据输出锁存器 口 一个8位数据输出锁存器 和缓冲器；一个8位数据输入缓冲器 位数据输入缓冲器。 和缓冲器；一个 位数据输入缓冲器。 位的输出锁存器； ③PC口：一个 位的输出锁存器； 口 一个8位的输出锁存器 一个8位数据输人缓冲器 位数据输人缓冲器。 一个 位数据输人缓冲器。
1．“方式”选择控制字 ． 方式” 8255A的工作方式，它可由 的工作方式， 送出一个控制字到8255A的控制 的工作方式 它可由CPU送出一个控制字到 送出一个控制字到 的控制 字寄存器来选择。 字寄存器来选择。
这个控制字的格式如图8-3所示，可以分别选择端口 和端口 和端口B的工作方 这个控制字的格式如图 所示，可以分别选择端口A和端口 的工作方 所示 端口C分成两部分 上半部分随端口A，下半部随端口B。 分成两部分， 式，端口 分成两部分，上半部分随端口 ，下半部随端口 。 端口A有方式 、 和 三种 而端口B只能工作于方式 三种， 只能工作于方式0和 。最高位D7是 端口 有方式0、1和2三种，而端口 只能工作于方式 和1。最高位 是 有方式 该控制字的标志位，其状态固定为1，用于表明本字节是方式控制字。 该控制字的标志位，其状态固定为 ，用于表明本字节是方式控制字。
第8章-MCS-51单片机系统扩展
28
DAC0832 8253
29
30
31
32
11
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。工作效率高。
常用的I/O接口电路芯片 Intel公司的配套可编程I/O接口芯片的种类齐
全，为扩展I/O接口提供了很大的方便。或者采用 通用的TTL集成电路芯片。
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。
8
I/O端口编址两种方式：独立编址与统一编址 统一编址方式 MCS51采用这种方式
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
25
上图中各片62128地址分配
P2.7 P2.6 译码输出 选中芯片 地址范围 存储容量
0
0
YO*
IC1 0000H-3FFFH 16K
0
1
ห้องสมุดไป่ตู้
Y1*
IC2 4000H-7FFFH 16K
1
0
Y2*
IC3 8000H-BFFFH 16K
1
1
Y3*
IC4 C000H-FFFFH 16K
26
27
6264 8255
• 适用于多片存储器扩展
14
1. 线选法
15
16
17
18
用线选法扩展多片外部数据存储器6264的电路
19
地址线为A0～A12，故剩余地址线为三根。用线选 法可扩展3片6264。3片6264对应的地址空间如下。
DAC0832 8253
29
30
31
32
11
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。工作效率高。
常用的I/O接口电路芯片 Intel公司的配套可编程I/O接口芯片的种类齐
全，为扩展I/O接口提供了很大的方便。或者采用 通用的TTL集成电路芯片。
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。
8
I/O端口编址两种方式：独立编址与统一编址 统一编址方式 MCS51采用这种方式
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
25
上图中各片62128地址分配
P2.7 P2.6 译码输出 选中芯片 地址范围 存储容量
0
0
YO*
IC1 0000H-3FFFH 16K
0
1
ห้องสมุดไป่ตู้
Y1*
IC2 4000H-7FFFH 16K
1
0
Y2*
IC3 8000H-BFFFH 16K
1
1
Y3*
IC4 C000H-FFFFH 16K
26
27
6264 8255
• 适用于多片存储器扩展
14
1. 线选法
15
16
17
18
用线选法扩展多片外部数据存储器6264的电路
19
地址线为A0～A12，故剩余地址线为三根。用线选 法可扩展3片6264。3片6264对应的地址空间如下。
单片机：第八章 51单片机IO接口
第八章
51单片机I/O接口
本章内容
8.1 P0-P3口的功能 （重点） 和内部结构（了解） 8.2 I/O口编程举例 （重点） 8.3 用并行口设计LED数码显示器 （掌握） 8.4 用并行口设计键盘电路 （掌握）
8.1 P0-P3口的功能和内部结构
（1）所谓双向，是既能做输入，又能做输出。
所谓准双向口，是指该端口在用作输入线时，必须先 写入“1”。 （2）内部结构是设计芯片时决定的，如果以后不设计单片 机，那么不必在意。只简单的了解即可。
g
d
(b) e
c
e
f
g
1 2 34 5
com ed c
dp
com
dp
xgf ed cba 0 1 0 1 1 0 1 1 =5bh
8.3 用并行口设计LED数码显示器
8.3 用并行口设计LED数码显示器
• （1）数码管显示方式
静态方式
动态方式
8.3 用并行口设计LED数码显示器
• （2）数码管译码方式
8.2 I/O口编程举例
• 解：4个开关对应4个LED灯，因此适合用字节的方式进行操作。
ORG 0000H
ABC: MOV P1, #0FH 的正确读入
；高四位灭，低四位送“1”，确保开关状态
MOV A, P1
；读P1口引脚开关状态至A
SWAP A
；低四位开关状态转换到高四位
ANL A, #0F0H
8.3 用并行口设计LED数码显示器
• （3）举例 –软件译码
【例8-3】 接有五个共阴极数码管的动态显示接口电路， P1.7接开关，当 开关打向位置“1”（GND）时， 显示“12345”字样，当开关打向 “2”(高电平)时，显示“HELLO”字样，试编写其程序。
51单片机I/O接口
本章内容
8.1 P0-P3口的功能 （重点） 和内部结构（了解） 8.2 I/O口编程举例 （重点） 8.3 用并行口设计LED数码显示器 （掌握） 8.4 用并行口设计键盘电路 （掌握）
8.1 P0-P3口的功能和内部结构
（1）所谓双向，是既能做输入，又能做输出。
所谓准双向口，是指该端口在用作输入线时，必须先 写入“1”。 （2）内部结构是设计芯片时决定的，如果以后不设计单片 机，那么不必在意。只简单的了解即可。
g
d
(b) e
c
e
f
g
1 2 34 5
com ed c
dp
com
dp
xgf ed cba 0 1 0 1 1 0 1 1 =5bh
8.3 用并行口设计LED数码显示器
8.3 用并行口设计LED数码显示器
• （1）数码管显示方式
静态方式
动态方式
8.3 用并行口设计LED数码显示器
• （2）数码管译码方式
8.2 I/O口编程举例
• 解：4个开关对应4个LED灯，因此适合用字节的方式进行操作。
ORG 0000H
ABC: MOV P1, #0FH 的正确读入
；高四位灭，低四位送“1”，确保开关状态
MOV A, P1
；读P1口引脚开关状态至A
SWAP A
；低四位开关状态转换到高四位
ANL A, #0F0H
8.3 用并行口设计LED数码显示器
• （3）举例 –软件译码
【例8-3】 接有五个共阴极数码管的动态显示接口电路， P1.7接开关，当 开关打向位置“1”（GND）时， 显示“12345”字样，当开关打向 “2”(高电平)时，显示“HELLO”字样，试编写其程序。
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• 74LS244和74LS273的工作受AT89S51的P2.0、RD#、WR# 3条控制线控制。 • 74LS244作为扩展输入口，8个输入端分别接8个按钮开关。 • 74LS273是8D锁存器扩展输出口，接8个LED发光二极管，以显示8个按钮开
关状态。 • 当某条输入口线的按钮开关按下时，该输入口线为低电平，读入单片机后
表8-5 74LS245真值表
8.2.2 简单I/O口扩展
1. 简单输入口扩展
图8-10 74LS244扩展输入接口电路
2. 简单输出口扩展
图8-11 74LS377扩展输出接口电路
3. 简单并行口扩展应用举例
图8-12 74LS系列扩展输入/输出接口电路
3. 简单并行口扩展应用举例
【例8-1】 如图8-12所示为一个利用74LS244和74LS273芯片 ，将P0口扩展成简单的输入/输出口的电路。
输入端 三态允许端(低电平有效) 输出端
表8-4 74LS244真值表
真值表: （见表8-4）
（4）74LS245
74LS245: 8位双向3态缓冲电路，主要用在数据的双向缓冲 内部结构逻辑见图8-9
图8-9 74LS245引脚功能图
（4）74LS245（续）
74LS245的真值表见表8-5
;其中，DPTR、RI中装I/O对应的地址
6. 单片机I/O控制方式
（1）无条件传送方式
无条件传送也称为同步程序传送。 只有那些能一直为数据I/O传送作好准备的设备，才能使用
无条件传送方式。因为在进行I/O操作时，不测试设备的状 态，可以根据需要随时进行数据传送操作。 该方式适用于两类设备的数据输入／输出：
为了实现查询方式的数据传送，需 要由接口电路提供设备状态，并以 软件方法进行状态测试。这是一种 软硬件方法结合的数据传送方式。
程序查询方式，电路简单，查询软 件也不复杂，而且通用性强。
图8-2 查询传送流程
（3）中断方式
中断方式又称程序中断方式、它与查询方式的主要区别在于 知何知道设备是否为数据传送作好了准备，查询方式是单片 机的主动形式，而中断方式则是单片机等待通知（中断请求 ）的被动形式。
① 具有常驻的数据信号 ② 变化缓慢的数据信号的设备。
无条件传送接口逻辑示于图8-1
图8-1 无条件传送的接口逻辑
（2）查询方式（有条件传送方式）
在I/O操作之前，要先检浏设备的 状态，以了解设备是否已为数据 I/O作好了准备；
只有在确认设备已“准备好”的情 况下，单片机才能执行数据I/O操 作。操作流程见图8-2
表8-3 74LS373真值表 图8-6 74LS373内部结构图
图8-7 74LS373引脚功能图
（3）74LS244
74LS244是三态八缓冲器/线驱动器/线接收器(3S，两组控 制)
内部结构逻辑图（见图8-8）:
图8-8 74LS244引脚功能图
（3）74LS244（续）
引出端符号: • 1A1~1A4，2A1~2A4： • 1G#, 2G#： • 1Y1~1Y4，2Y1~2Y4：
常用编址方法有：独立编址和统一编址。 MCS－51单片机采用与外部RAM统一编址方法，即每一个
扩展的I/O口相当于一个扩展的RAM单元； 访问外部I/O口的指令同访问外部数据存储器指令。
例如： MOVX @DPTR , A MOVX A,@DPTR MOVX @RI,A MOVX A,@RI
第8章 单片机的I/O 扩展
本章内容
系统扩展的含义 I/O口的扩展 利用I/O接口芯片：82C51、81C51的I/O口扩展
8.1 单片机的系统扩展概述
1. 系统扩展的含义
在单片机芯片外加相应的芯片、电路，使得有关功能得以扩 充，称为系统扩展。
系统扩展包括：外部存储器扩展，I/O接口扩展，总线扩展 等
采用中断方式进行数据传送时，当设备为数据传送作好准备 之后，就向单片机发出中断请பைடு நூலகம்；
单片机接收到中断请求之后，即作出响应，暂停正在执行的 原程序，而转去为设备的数据输入／输出服务
待服务完成之后，程序返回，单片机再继续执行被中断的原 程序。中断传送逻辑见图8-3。
图8-3 中断方式数据传送逻辑
8.2.1 简单接口常用锁存器、缓冲器芯片
74LS377、74LS273、74LS244、74LS245
1. 8位数据/地址锁存器74LS273/373
（1）74LS273
74LS273是一种带清除功能的8D触发器 其内部结构如图8-4所示 引脚分布如图8-5所示 真值表见表8-2所示
2. 系统扩展分类
单一功能的扩展 综合功能的扩展
8.1 单片机I/O扩展概述
3. 为什么要扩展I/O口
单片机本身接口功能有限 单片机控制应用中的复杂接口要求
4. 扩展I/O接口电路的功能：
速度协调 输出数据锁存 输入数据三态缓冲 数据转换
5. 51单片机扩展I/O接口编址方法
7. I/O扩展的分类
利用锁存器、缓冲器进行并行口简单扩展 用可编程并行接口芯片进行扩展I/O接口扩展常用芯片 51单片机常用I/O扩展芯片示于表8-1。
表8-1 MCS-51单片机I/O扩展常用芯片
8.2 简单I/O口扩展
I/O口的简单扩展 输出口----利用锁存器扩展 输入口----利用缓冲器扩展
，其相应位为“0”，然后再将口线的状态经74LS273输出，某位低电平时 二极管发光，从而显示出按下的按钮开关的位置。
• 1D～8D为数据输入端 • 1Q～8Q为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作8位地址锁存器
。
图8.4 74LS273内部结构图 表8-2 74LS273真值表
图8-5 74LS273封装图
（2）74LS373
74LS373是一种带有三态输出门的8D触发器 其内部结构如图8-6所示 引脚分布如图8-7所示 • 数据输入由允许端G控制 • 数据输出由数据输出控制端控制 • 各触发器仅输出单一状态 • D1～D8为数据输入端 • Q1～Q8为数据输出端 触发器的功能如表8-3所示 常用作数据/地址锁存器
关状态。 • 当某条输入口线的按钮开关按下时，该输入口线为低电平，读入单片机后
表8-5 74LS245真值表
8.2.2 简单I/O口扩展
1. 简单输入口扩展
图8-10 74LS244扩展输入接口电路
2. 简单输出口扩展
图8-11 74LS377扩展输出接口电路
3. 简单并行口扩展应用举例
图8-12 74LS系列扩展输入/输出接口电路
3. 简单并行口扩展应用举例
【例8-1】 如图8-12所示为一个利用74LS244和74LS273芯片 ，将P0口扩展成简单的输入/输出口的电路。
输入端 三态允许端(低电平有效) 输出端
表8-4 74LS244真值表
真值表: （见表8-4）
（4）74LS245
74LS245: 8位双向3态缓冲电路，主要用在数据的双向缓冲 内部结构逻辑见图8-9
图8-9 74LS245引脚功能图
（4）74LS245（续）
74LS245的真值表见表8-5
;其中，DPTR、RI中装I/O对应的地址
6. 单片机I/O控制方式
（1）无条件传送方式
无条件传送也称为同步程序传送。 只有那些能一直为数据I/O传送作好准备的设备，才能使用
无条件传送方式。因为在进行I/O操作时，不测试设备的状 态，可以根据需要随时进行数据传送操作。 该方式适用于两类设备的数据输入／输出：
为了实现查询方式的数据传送，需 要由接口电路提供设备状态，并以 软件方法进行状态测试。这是一种 软硬件方法结合的数据传送方式。
程序查询方式，电路简单，查询软 件也不复杂，而且通用性强。
图8-2 查询传送流程
（3）中断方式
中断方式又称程序中断方式、它与查询方式的主要区别在于 知何知道设备是否为数据传送作好了准备，查询方式是单片 机的主动形式，而中断方式则是单片机等待通知（中断请求 ）的被动形式。
① 具有常驻的数据信号 ② 变化缓慢的数据信号的设备。
无条件传送接口逻辑示于图8-1
图8-1 无条件传送的接口逻辑
（2）查询方式（有条件传送方式）
在I/O操作之前，要先检浏设备的 状态，以了解设备是否已为数据 I/O作好了准备；
只有在确认设备已“准备好”的情 况下，单片机才能执行数据I/O操 作。操作流程见图8-2
表8-3 74LS373真值表 图8-6 74LS373内部结构图
图8-7 74LS373引脚功能图
（3）74LS244
74LS244是三态八缓冲器/线驱动器/线接收器(3S，两组控 制)
内部结构逻辑图（见图8-8）:
图8-8 74LS244引脚功能图
（3）74LS244（续）
引出端符号: • 1A1~1A4，2A1~2A4： • 1G#, 2G#： • 1Y1~1Y4，2Y1~2Y4：
常用编址方法有：独立编址和统一编址。 MCS－51单片机采用与外部RAM统一编址方法，即每一个
扩展的I/O口相当于一个扩展的RAM单元； 访问外部I/O口的指令同访问外部数据存储器指令。
例如： MOVX @DPTR , A MOVX A,@DPTR MOVX @RI,A MOVX A,@RI
第8章 单片机的I/O 扩展
本章内容
系统扩展的含义 I/O口的扩展 利用I/O接口芯片：82C51、81C51的I/O口扩展
8.1 单片机的系统扩展概述
1. 系统扩展的含义
在单片机芯片外加相应的芯片、电路，使得有关功能得以扩 充，称为系统扩展。
系统扩展包括：外部存储器扩展，I/O接口扩展，总线扩展 等
采用中断方式进行数据传送时，当设备为数据传送作好准备 之后，就向单片机发出中断请பைடு நூலகம்；
单片机接收到中断请求之后，即作出响应，暂停正在执行的 原程序，而转去为设备的数据输入／输出服务
待服务完成之后，程序返回，单片机再继续执行被中断的原 程序。中断传送逻辑见图8-3。
图8-3 中断方式数据传送逻辑
8.2.1 简单接口常用锁存器、缓冲器芯片
74LS377、74LS273、74LS244、74LS245
1. 8位数据/地址锁存器74LS273/373
（1）74LS273
74LS273是一种带清除功能的8D触发器 其内部结构如图8-4所示 引脚分布如图8-5所示 真值表见表8-2所示
2. 系统扩展分类
单一功能的扩展 综合功能的扩展
8.1 单片机I/O扩展概述
3. 为什么要扩展I/O口
单片机本身接口功能有限 单片机控制应用中的复杂接口要求
4. 扩展I/O接口电路的功能：
速度协调 输出数据锁存 输入数据三态缓冲 数据转换
5. 51单片机扩展I/O接口编址方法
7. I/O扩展的分类
利用锁存器、缓冲器进行并行口简单扩展 用可编程并行接口芯片进行扩展I/O接口扩展常用芯片 51单片机常用I/O扩展芯片示于表8-1。
表8-1 MCS-51单片机I/O扩展常用芯片
8.2 简单I/O口扩展
I/O口的简单扩展 输出口----利用锁存器扩展 输入口----利用缓冲器扩展
，其相应位为“0”，然后再将口线的状态经74LS273输出，某位低电平时 二极管发光，从而显示出按下的按钮开关的位置。
• 1D～8D为数据输入端 • 1Q～8Q为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作8位地址锁存器
。
图8.4 74LS273内部结构图 表8-2 74LS273真值表
图8-5 74LS273封装图
（2）74LS373
74LS373是一种带有三态输出门的8D触发器 其内部结构如图8-6所示 引脚分布如图8-7所示 • 数据输入由允许端G控制 • 数据输出由数据输出控制端控制 • 各触发器仅输出单一状态 • D1～D8为数据输入端 • Q1～Q8为数据输出端 触发器的功能如表8-3所示 常用作数据/地址锁存器