单片机原理与应用技术：9第6章 IO口扩展new2
io口扩展原理
io口扩展原理I/O口指的是计算机主板上的输入输出接口，通过这些口可以与计算机进行数据交换，对于一些外设例如键盘，鼠标，网卡等都需要通过I/O口连接计算机才能使用。
一般情况下主板的I/O口是固定的，但如果我们需要连接更多的外设，则需要使用I/O口扩展。
I/O口扩展原理可以简单地理解为在原有的I/O口基础上增加一些新的口，实现扩大I/O口的数量，这样就能连接更多的外设了。
下面我们来看一下I/O口扩展的具体步骤：步骤一：选择扩展卡首先，我们需要选择合适的I/O口扩展卡。
由于计算机的I/O口类型繁多，所以不同的I/O口扩展卡也有其特定的功能。
因此，在选择I/O口扩展卡时，需要根据实际需求来选择适合的扩展卡。
例如，如果需要连接USB口，则需要选择一个USB的I/O口扩展卡，如果是需要接RS-232串行接口，则选择串口的I/O口扩展卡。
另外，还需要确定I/O口扩展卡的接口类型，目前常见的有PCI，PCIe和USB接口。
因此，我们需要选择适合自己计算机的接口类型和I/O口类型。
步骤二：插入扩展卡插入I/O口扩展卡时，需要确认计算机已经关闭，并且断开了所有的外接设备和电源线。
然后，找到空闲的扩展槽（PCI，PCIe或USB接口等），放入I/O口扩展卡，确保卡牢固，且接口与主板相对应，顺序不能错。
步骤三：安装驱动程序在安装I/O口扩展卡后，需要安装驱动程序。
驱动程序通常随着I/O口扩展卡一同提供，或者可以在厂商网站上下载。
下载驱动后，按照说明书或提示的步骤安装即可。
有些I/O口扩展卡在安装驱动程序时需要先将主板设置为禁用相应的I/O口，例如禁用串口或并口等。
步骤四：测试扩展卡安装驱动程序后，需要测试I/O口扩展卡是否可用。
首先，确认主板的BIOS设置是否允许I/O口扩展。
其次，在系统开机后，可以通过查看设备管理器中的“声音，视频和游戏控制器”以及“串行端口”等来确认I/O口扩展卡是否已经被识别。
最后，可以通过外接设备来测试I/O口扩展卡是否正常工作。
单片机原理及接口技术第9章 扩展IO
备的前提下才能进行数据传送。而要知道外设是否准备好，就需要I/O接口
电路与外设之间传送状态信息，以实现单片机与外设之间的速度匹配。 2．输出数据锁存
与外设相比，由于单片机的工作速度快，数据在数据总线上保留的时间
十分短暂，无法满足慢速外设的数据接收。所以在扩展的I/O接口电路
3
中应有输出数据锁存器，以保证输出数据能为慢速的接收设备所接收。
2
9.1 I/O接口扩展概述
由第8章可知，扩展I/O接口与扩展存储器一样，都属于系统扩展的内容。 那么AT89S51单片机扩展的I/O接口应该具有哪些功能呢？
9.1.1 扩展的I/O接口功能
AT89S51单片机扩展的I/O接口电路主要应满足以下功能要求。 1．实现和不同外设的速度匹配 大多数外设的速度很慢，无法和µs量级的单片机速度相比。AT89S51 单片机在与外设间进行数据传送时，只有在确认外设已为数据传送做好准
绍AT89S51单片机扩展I/O接口芯片82C55的设计。 9.2 AT89S51扩展I/O接口芯片82C55的设计 本节首先简要介绍可编程并行I/O接口芯片82C55的应用特性，然后介计。 9.2.1 82C55芯片简介 82C55是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，它具有3个8位的并 行I/O口，3种工作方式，可通过编程改变其功能，因而使用灵活方便，可
作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。82C55的引脚及内部
结构如图9-1和图9-2所示。
8
图9-2 82C55的内部结构
图9-1 82C55的引脚
9
1．引脚说明 由图9-1可知，82C55共有40个引脚，采用双列直插式封装，各引脚功能 如下。 D7～D0：三态双向数据线，与单片机的P0口连接，用来与单片机之间
单片机第6章 MCS-51系列单片机的扩展技术课件
74LS273和74LS244的工作受AT89C51的P2.0、RD、WR三条控制线控 制。电路的工作原理如下:
当P2.0=0,WR=0(RD=１)选中写74LS273， AT89C51通过P0口输出数 据到74LS273，；
当P2.0=0,RD=0(WR=1)时选中读74LS244, 某开关按下时则对应位输 入为“0”。
7
2.外部程序存储器的连接方法 三总线分别连接
8
3.外部程序存储器的扩展
（1）常见的EPROM存储器及扩展电路 单片机外部扩展常用程序存储器芯片为EPROM，其掉电后信
息不会丢失，且只有在紫外线的照射下，存储器的单元信息才可 擦除。
用作扩展的EPROM主要是27系列，如2716、2732、2764、 27128、7256等，其中高位数字27表示该芯片是EPROM，低位数字 表明存储容量，如2716表示16K个存储位，亦即字节容量为2K的 EPROM。
3
(1) 地址总线A0～A15 地址总线的高8位是由P2口提供的，低8位是由P0口提供的。 在访问外部存储器时，由地址锁存信号ALE的下降沿把P0口的低8
位以及P2口的高8位锁存至地址锁存器中，从而构成系统的16位地址 总线。 (2) 数据总线D0～D7
数据总线是由P0口提供的，因为P0口线既用作地址线，又用作数 据线(分时使用)，因此，需要加一个8位锁存器。
单片机一直处于不断的取指令码－执行－取指令码－执行的工 作过程中，在取指令码时和执行MOVC指令时PSEN会变为有效，和其 它信号配合完成从程序存储器读取数据。
6
【例】74LS273输出端接8个LED发光二极管，以显示8个按钮开关 状态，某位低电平时二极管发光。74LS244扩展输入口，接8个按 钮开关。
(单片机原理与应用实验)实验6IO口扩展与定时器T2中断
结果，展示IO口扩展和
展示如何利用IO口扩展
提供一些定时器T2中断
定时器T2中断的效果。
解决实际问题。
的应用案例，展示其广
泛应用的领域。ຫໍສະໝຸດ 五、总结与展望1 实验心得与体会
总结实验过程中的经验 和感悟，分享自己对单 片机IO口扩展和定时器 T2中断的理解。
2 学生思考及分析
引导学生对实验内容进 行深入思考和分析，鼓 励他们从不同角度思考 问题。
3 T2中断编程方法
4 T2中断与IO口扩展的结合应用
提供一套简单的T2中断编程方法和示例代 码，帮助学生快速上手。
展示如何将T2定时器中断与IO口扩展相结 合，实现更复杂的单片机应用。
四、实验结果分析与应用展示
1 实验结果展示
演示实验过程中的实际
2 IO口扩展的应用案例 3 定时器T2中断的应
用案例
(单片机原理与应用实验) 实验6IO口扩展与定时器 T2中断
本实验将介绍单片机IO口扩展与定时器T2中断的原理与应用。了解IO口扩展 的功能及编程方法，以及定时器T2中断的作用和编程方法。
一、实验介绍
1 单片机IO口扩展的概念与意义
2 定时器T2的应用
探索单片机IO口扩展的定义和意义，如何 利用IO口扩展实现更多硬件接口和功能。
3 后续实验的拓展及
未来应用推广
展望未来的拓展方向， 鼓励学生进一步探索和 应用单片机原理与应用 的知识。
六、参考文献
提供相关参考文献和资料，帮助学生深入学习和了解单片机IO口扩展与定时 器T2中断。
讨论如何使用IO口扩展实现更多的数字量 输入和输出功能，扩展单片机系统的应用 范围。
详解如何通过IO口扩展实现矩阵键盘输入 和输出，提供更多的交互方式。
io口扩展原理
io口扩展原理
IO口扩展原理
IO口是计算机中的一种通用输入输出接口，它可以连接各种外部设备，如键盘、鼠标、打印机、显示器等。
但是，计算机的IO口数量是有限的，如果需要连接更多的外部设备，就需要进行IO口扩展。
IO口扩展的原理是通过芯片来实现的。
常见的IO口扩展芯片有74HC595、74HC164、74HC573等。
这些芯片都是串行输入并行输出的芯片，可以将一个串行输入的信号转换成多个并行输出的信号。
以74HC595芯片为例，它有三个引脚：SER、SRCLK、RCLK。
SER 是串行输入端，SRCLK是移位寄存器时钟，RCLK是并行输出寄存器时钟。
当输入一个高电平信号到SER引脚时，芯片内部的移位寄存器就会将这个信号存储起来。
每当SRCLK引脚接收到一个上升沿时，移位寄存器就会将存储的信号向左移动一位，同时将新的输入信号存储到最右边的位置。
当移位寄存器中存储的位数达到8位时，就可以通过RCLK引脚将这8位信号输出到外部设备。
通过多个74HC595芯片的级联，可以实现更多的IO口扩展。
例如，如果需要扩展16个IO口，就可以使用两个74HC595芯片级联，将第一个芯片的并行输出连接到第二个芯片的串行输入，这样就可以实现16位的并行输出。
除了74HC595芯片，还有其他的IO口扩展芯片可以使用。
不同的
芯片有不同的特点和应用场景，需要根据具体的需求进行选择。
IO口扩展是一种常见的硬件扩展方式，可以帮助计算机连接更多的外部设备。
通过了解IO口扩展的原理和使用方法，可以更好地应用这种技术，提高计算机的功能和性能。
单片机原理第9章 单片机系统接口扩展及应用
1、按键识别与处理
由于键盘的机械特性，键盘在按下和松开的过程中
存在抖动过程，为了消除干扰，必须采取措施消除抖
动。
断开
断开
20ms
闭合 稳定期
20ms
（1）硬件电路消除法 通常采用单稳态电路或者采用施密特触发器，对脉
冲进行整形，得到标准脉冲。
（2） 软件延时法 当判定按键按下时，用软件延时10ms－20ms，等
0
0
0
0
1
1
1
1
× × ×× 1 1 0 1
1
0
11
1
1
0
1
键号 特征码 键号 特征码 键号 特征码 键号 特征码 1 0XEE 5 0XED 9 0XEB 13 0XE7 2 0XDE 6 0XDD 10 0XDB 14 0XD7 3 0XBE 7 0EBD 11 0XBB 15 0XB7 4 0X7E 8 0X7D 12 0X7B 16 0X77
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
39 38 37 36 35 34 33 32
#include "reg51.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar ddseg[12]={0x03,0x9F,0x25,0x0D,0x99,0x49,
单片机中的IO口扩展技术原理及应用案例
单片机中的IO口扩展技术原理及应用案例一、引言单片机是现代电子技术中常用的核心控制器件之一，其功能强大、使用广泛。
然而，单片机的IO口数量通常有限，难以满足复杂系统的扩展需求。
为了解决这一问题，IO口扩展技术应运而生。
本文将介绍单片机中的IO口扩展技术的原理及应用案例，旨在帮助读者更好地理解和应用该技术。
二、原理介绍单片机中的IO口是用于输入和输出数字信号的接口，通常包括输入输出引脚和控制电路。
然而，随着系统需求的增多，单片机的IO口数量往往无法满足实际应用的需求。
为了扩展IO口数量，可采用以下两种原理：1. 级联扩展级联扩展是通过将多个IO口连接在一起，共享控制信号来实现扩展。
其中，一个IO口作为主控制信号输出，控制其他IO口的输入输出。
通过这种方式，可以将多个IO口级联，实现IO口数量的扩展。
2. IO口扩展芯片IO口扩展芯片是一种专门设计的集成电路，用于扩展单片机的IO口数量。
通过与单片机进行通信，扩展芯片可以提供额外的IO口，大大增加了系统的可扩展性。
常用的IO口扩展芯片有74HC595、MCP23017等，它们具有多个IO口、控制电路和通信接口，可方便地与单片机进行连接。
三、应用案例为了更好地理解IO口扩展技术的应用，下面将介绍两个具体的案例。
1. LED灯控制系统假设我们需要控制大量LED灯，而单片机的IO口数量有限。
这时，我们可以使用74HC595芯片进行IO口扩展。
首先，将单片机与74HC595芯片进行连接，通过SPI或者I2C协议进行通信。
然后，通过写入数据到74HC595的寄存器，实现对每个IO口的控制。
通过级联多个74HC595芯片，可以将LED灯的数量扩展到数十甚至上百个。
应用案例中，我们可以设置不同的数据来控制不同的LED灯状态，实现灯光的闪烁、流水等效果。
通过IO口扩展技术，实现了对大量LED灯的控制，提升了系统的可扩展性和灵活性。
2. 外部设备接口扩展在一些工业自动化系统中，需要与多个外部设备进行通信，如传感器、执行器等。
单片机原理与接口技术》第9章MCS51单片机的IO扩展ppt课件
• 正如前面所提到的，扩展I/O口和扩展外部RAM一样，因此访 问外部I/O口就像访问外部 RAM一样，用的是 MOVX类指令。
• 对于图9-4，如果需要实现的功能是按下任意一个按键，对应的 LED发光，则程序如下:
• LOOP: MOV DPTR，#0FEFFH ;数据指针指向扩展I/O 地址
个输出端口、1个时钟输入端 CLK（上升沿有效）和1个允许控制 端OE，其功能见表9-1。(见教材P190页) • 如图9-1所示，OE与P2.7相连，74LS377的地址为7FFFH; • 若与P2.0相连，则地址相应为0EFFH。
图9-1 MCS-51扩展输出口74LS377
• 【例9.1】 若以图9-1为接口电路，将片内RAM地址为50H单元 的数据通过该电路输出。程序清单如下:
• 输入控制信号由P2.0和RD合成，当二者同时为低电平时，或门
• 与74HC244相连的按键开关没有按下时，输入全为1;若按下某 键则所在的线输入为0。
• 可见，输入输出都是在P2.0为0时有效,因此它们的口地址为 0FEFFH,即占用相同的地址空间。但是由于分别用RD和WR信号 控制，因此不会发FFFH ;数据指针指向74LS377
•
MOV A，50H
;输出的50H单元数据送累加器A
•
MOVX @DPTR，A
;P0口将数据通过74LS377输出
• （2）用74LS374扩展并行输出口
• 74LS374是具有三态输出的8D边沿触发器，其功能与 74LS377相似，见表9-2。(见教材P190页)
用相同的指令。
• （2）扩展多片I/O芯片或多个I/O设备时，注意总线的驱动能 力问题;
• （3）扩展I/O口的目的是为了单片机与外部设备进行信息交换 而设置的一个输入输出通道，I/O口最终与外设相连。
单片机串行口IO端口扩展介绍
08
检查串行口IO端 口的电源供应是
否正常
09
检查串行口IO端 口的接地是否正
确
10
检查串行口IO端 口的抗干扰措施
是否正确
串行口IO端口扩展应 用案例
实际应用场景
智能家居：通过串行口IO端口扩展，实现对家电 设备的远程控制和监测。
工业自动化：通过串行口IO端口扩展，实现对工 业设备的远程监控和操作。
单片机与网络设备通信：通过串行口扩展IO端口，实现 单片机与网络设备的通信，实现网络控制和数据传输。
串行口IO端口扩展硬 件设计
硬件结构设计
单片机串行口IO端口 扩展硬件主要包括单 片机、串行口、IO端 口扩展芯片等部分。
IO端口扩展芯片负责 将单片机的IO端口进 行扩展，增加硬件的
IO端口数量。
利用单片机的IO 端口进行扩展
使用串行口扩展 板进行扩展
扩展应用实例
单片机与传感器通信：通过串行口扩展IO端口，实现单 片机与各种传感器的通信。
单片机与显示屏通信：通过串行口扩展IO端口，实现单 片机与显示屏的通信，显示各种信息。
单片机与无线模块通信：通过串行口扩展IO端口，实现 单片机与无线模块的通信，实现无线数据传输。
端口扩展程序
1 端口扫描：检测可用端口并进行编号 2 端口配置：设置端口参数，如波特率、数据位、停止位等 3 数据收发：实现数据的接收和发送 4 错误处理：检测并处理通信错误，如超时、数据丢失等 5 端口管理：实现端口的添加、删除、修改等操作 6 用户界面：提供友好的用户界面，方便用户操作和查看端口状态
校验方式等
串行通信接口：用于连 接串行设备的物理接口
串行通信波特率：数据 传输的速率，单位为bps
单片机IO口扩展(一)2024
单片机IO口扩展（一）引言概述：在嵌入式系统设计中，单片机的IO口数量通常是有限的，这限制了我们对外部设备的连接和控制。
为了解决这一问题，我们可以通过扩展单片机的IO口数量来满足实际应用需求。
本文将介绍单片机IO口扩展的第一部分，包括外部设备选择、驱动芯片选型和IO 口扩展电路设计等方面。
正文：1. 外部设备选择- 根据实际需求确定需要连接和控制的外部设备，如LED灯、按键、数码管等。
- 考虑外部设备的电压、电流、接口类型等因素，选择合适的外部设备。
2. 驱动芯片选型- 根据外部设备的特性和单片机的IO口电流输出能力，选择合适的驱动芯片。
- 考虑驱动芯片的工作电压、电流、IO口数量等因素，以及其与单片机之间的通信接口，如I2C、SPI等。
3. IO口扩展电路设计- 根据选定的驱动芯片和外部设备的接口类型，设计IO口扩展电路。
- 确定IO口扩展的连接方式，如并行连接、串行连接等。
- 根据电路的功能需求，设计合适的电路板布局和元件连接方式。
4. IO口扩展程序设计- 根据扩展IO口的功能需求，编写相应的程序代码。
- 设置单片机的IO口模式和功能，以及与驱动芯片之间的通信方式。
- 实现与外部设备的数据传输和控制。
5. IO口扩展的测试与调试- 对已完成的IO口扩展电路进行测试，检查电路连接是否正常、IO口控制是否准确。
- 对程序进行测试，确保IO口扩展功能能够正常工作。
- 如有问题，进行调试和优化，直至IO口扩展功能正常工作。
总结：本文介绍了单片机IO口扩展的相关内容，包括外部设备选择、驱动芯片选型、IO口扩展电路设计、程序设计和测试与调试等方面。
通过扩展IO口数量，我们可以实现更多的外部设备连接和控制，满足实际应用需求。
在实际应用中，我们还需根据具体情况进行系统的需求分析和设计，以及进一步优化和调试，以确保IO口扩展功能的稳定性和可靠性。
单片机课件9单片机IO接口技术
利用IO口和液晶屏，实现文字、图像等内容的 显示。
蜂鸣器发声
使用IO口和定时器模块控制蜂鸣器发声，创建 音频效果。
物联网项目实现
将IO口与传感器、通信模块等组合使用，实现 物联网项目的功能。
总结
IO接口技术应用优势
探索IO接口技术在嵌入式系统 和物联网等领域中的优势，如 可扩展性和灵活性。
单片机课件9单片机IO接 口技术
学习单片机IO接口技术的概述，包括IO接口的分类、应用场景，以及在实战 项中的应用。
IO接口概述
IO接口概念
了解什么是IO接口以及它在单片机系统中的作用。
IO接口分类
探索不同类型的IO接口，如单向IO口、双向IO口、开漏输出IO口和模拟输入输出IO口。
IO接口应用场景
串行通信接口
1 USART串口
2 SPI串口
学习USART串口的工作原 理和使用方法，了解其在 数据通信中的应用。
深入研究SPI串口的特点 和功能，探索其在外部设 备之间的通信中的作用。
3 I2C串口
了解I2C串口的工作原理 和通信协议，探索其在多 个设备之间进行通信时的 应用。
IO口编程
1
IO口寄存器
了解IO接口在各种应用场景中的应用，如物联网、嵌入式系统等。
单片机IO接口
单向IO口
双向IO口
学习如何配置和使用单向IO口，了解其特点和应用。
深入研究如何设置和操作双向IO口，以实现数据输 入和输出。
开漏输出IO口
探索开漏输出IO口的工作原理和应用场景。
模拟输入输出IO口
了解如何配置和使用模拟输入输出IO口，实现模拟 信号的输入和输出。
IO接口技术应用瓶颈
讨论IO接口技术面临的挑战， 如资源消耗和兼容性问题。
(9)IO口扩展
+5V
R 8
WR P2.0 RD
1
Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 G
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7
74LS244
程序如下：
ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN： MOV DPTR，#0FEFFH；数据指针指向I/O口地址 MOVX A，@DPTR ；从244读入数据，检测按键 MOVX @DPTR，A ；向273输出数据，驱动LED AJMP MAIN END
同时，段选线上输出相应位要显示字符的字型码， 这样同一时刻，4位LED中只有选通的那一位 显示出字符，而其它三位则是熄灭的。
同样，在下一时刻，只让下一位的位选线处于选 通状态，而其它各位的位选线处于关闭状态时， 在段选线上输出相应位将要显示字符的字型码， 则同一时刻，只有选通位显示出相应的字符， 而其它各位则是熄灭的。如此循环下去，就可 以使各位显示出将要显示的字符， 虽然这些字符是在不同时刻出现的，而且同一时 刻，只有一位显示，其它各位熄灭，但由于人 眼有视觉暂留现象， 只要每位显示间隔足够短便可造成多位同时亮的 假象，达到显示的目的。
// a b c d e f g h // Msb.......................................Lsb Const uchar table[10]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6} Const uchar counttable[4]={0x00,0x10,0x20,0x30} uchar Dispbuf[4]; uchar DispCount=0; /********************************************************** *原型：void Display(void) *功能：显示缓冲区的数值。 *参数：无 *返回：无 **********************************************************/ void Display(void) { LedPort = LedPort&0x0f; //先将为选择信号置为零 LedPort = LedPort | counttable[DispCount]; //输出下一位数码管的为选择信号 PORTA = Dispbuf[DispCount]; //输出对应缓冲区的段信号 DispCount ++; if( DispCount == 4 ) { DispCount=0; } }
单片机原理与应用第6章
三、系统扩展及总线结构
80C51
图5.2
P0口分时复用
D0～n ～ P0 ALE R/W 单片机 ALE
锁 存 地 址 地址 采 样 数 据 采 样 数 据 Di Qi G 地址锁存器
A0～n ～
R/W 存储器
锁 存 地 址
P0
地址
R/W
三、系统扩展及总线结构
地址锁存器
MCS-51单片机的P0口是地址线/数据线分时复用的，实现 这一功能需要引入地址锁存器。常用的地址锁存器的芯片一 般有两类：一类是8D触发器，如74LS273、7474LS377等，另 一类是位锁存器，如74LS373、8282等。
74LS373
8031
6264的地址分配表
P2.7 P2.6 1 1 0 1 0 1
P2.5 0 1 1
选中芯片 6264(1) 6264(2) 6264(3)
地 址 范 围 C000--DFFFH A000--BFFFH 6000--7FFFH
存储容量 8K 8K 8K
例3：某微机系统用62128构成64K存储系统，试将其与 8051进行连接
第6章 单片机系统扩展
6-1 系统扩展及总线结构 6-2 数据存储器扩展 6-3 程序存储器扩展 6-4 I/O扩展 I/O扩展
6-1 系统扩展及总线结构 一、单片机内部资源
8位CPU； 位 ； 4KB字节掩膜 字节掩膜ROM程序存贮器（8031无）； 程序存贮器（ 字节掩膜 程序存贮器 无 128字节内部 字节内部RAM数据存贮器； 数据存贮器； 字节内部 数据存贮器 21个特殊功能寄存器 个特殊功能寄存器(SFR)； 个特殊功能寄存器 ； 2个16位的定时器 计数器； 位的定时器/计数器 个 位的定时器 计数器； 1个全双工的异步串行口 个全双工的异步串行口; 个全双工的异步串行口 4个8位并行 口； 位并行I/O口 个 位并行 5个中断源、2级中断优先级的中断控制器； 个中断源、 级中断优先级的中断控制器 级中断优先级的中断控制器； 个中断源
单片机 第9章IO接口的扩展方法
三、I/O端口的编址
1、在计算机中，凡需进行读写操作的设备都存在着编址的问题。 2、有两种需要编址的部件 （1）存储器：存储单元进行编址 （2）接口电路：接口电路则是对其中的端口进行编址。 3、I/O编址方式 ⑴ 独立编址方式 优点是I/O地址空间和存储器地址空间相互独立，但需要专门 设置一套I/O指令和控制信号，从而增加了系统的开销。 (2) 统一编址方式 统一编址就是把系统中的 I/O和存储器统一进行编址。在这种 编址方式中，把接口中的寄存器（端口）与存储器中的存储单元 同等对待。为此也把这种编址称之为存储器映像编址。
口的高5位PC7-PC3用来作为指定A口输入/输出的控制联络线。
8255A的C口联络控制信号线
PA7~PA0
A口的方式1选通输入方式
INTE A：由PC6的置位/复位控制
B口的方式1选通输出方式
INTE B：由PC2的置位/复位控制
四、8255A与MCS-51的接口设计
8255A 接口工作状态选择表
1、速度协调 由于CPU与外设速度上的差异，使得数据的I/O传送只能在 确认外设已为数据传送作好准备的前提下才能进行I/O操作。 2、数据锁存 单片机的工作速度快，数据在数据总线上保留的时间短， 无法满足慢速外设的数据接收。因此数据锁存就成为接口电路 的一项重要功能。 3、输入数据三态缓冲 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， 其它数据源都必须与数据总线处于隔离状态。为此要求接口电 路能为数据输入提供三态缓冲功能。 4、数据转换 需要使用接口电路进行数据信号的转换。其中包括： D/A 转换、A/D转换、串 / 并转换和并/ 串转换等。
PA
二、I/O数据传送方式
1、无条件传送方式 在进行I/O操作时，不需要测试外部设备的状态，可以根 据需要随时进行数据传送操作。一般用于具有常驻的或变化 缓慢的数据信号的外部设备如机械开关、指示灯、发光二极 管、数码管等，以及工作速度非常快，足以和 CPU 同步工作 的外部设备如外部数据存储器，数/模转换器。 2、程序查询方式 为了实现查询方式的数据输入输出传送，需要由接口电 路提供外设状态，并以软件方法进行状态测试。 3 、程序中断方式 采用中断方式进行数据传送时，当外设为数据传送作好 准备之后，就向CPU发出中断请求。CPU响应中断后，再继续 执行被中断的原程序。
单片机课件9单片机IO接口技术
用于接收外部设备的数字信号。常见的数 字输入接口有光电耦合器、施密特触发器 等。
开关量输入接口
串行输入接口
用于接收开关量信号，如按钮、传感器等 。常见的开关量输入接口有光电开关、限 位开关等。
用于接收串行数据，如RS-232、RS-485等 通信协议。
输出接口
模拟输出接口
用于将单片机的数字信号转换 为模拟信号，常见的模拟输出 接口有DAC和PWM（脉宽调制
SPI接口
是一种同步串行总线，常 用于连接微控制器和各种 外围设备，如RFID读写器 、GPS模块等。
UART接口
是一种异步串行总线，常 用于微控制器和其他设备 之间的通信，如调试器和 计算机之间的通信。
04
单片机IO接口技术的应 用实例
LED显示控制
总结词
通过单片机IO接口技术，可以实现对 LED显示器的控制，实现各种显示效 果和动态显示。
单片机课件9单片 机io接口技术
目录
• 单片机简介 • 单片机IO接口技术基础 • 单片机IO接口技术详解 • 单片机IO接口技术的应用实例 • 单片机IO接口技术的扩展与展望
01
单片机简介
单片机的定义
总结词
单片机是一种集成电路芯片，集成了微处理器、存储器、输入输出接口等功能 ，具有独立的计算机系统。
详细描述
单片机是一种集成电路芯片，它集成了微处理器、存储器、输入输出接口等功 能，具有独立的计算机系统。它可以通过编程实现特定的控制功能，广泛应用 于工业控制、智能家居、智能仪表等领域。
单片机的历史与发展
总结词
单片机的发展经历了多个阶段，从最早的4位单片机到现在的 32位单片机，其性能和功能不断得到提升。
。
单片机IO口扩展技术
单片机IO 口扩展技术口扩展技术在单片机家族的众多成员中，MCS-51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术、高可靠性和高性价比,占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，并成为国内单片机应用领域中的主流机型。
MCS-51单片机的并行口有P0、P1、P2和P3，由于P0口是地址／数据总线口，P2口是高8位地址线，P3口具有第二功能，这样，真正可以作为双向I／O 口应用的就只有P1口了。
这在大多数应用中是不够的，因此，大部分MCS-51单片机应用系统设计都不可避免的需要对P0口进行扩展。
由于MCS-51单片机的外部RAM 和I／O 口是统一编址的，因此，可以把单片机外部64K 字节RAM 空间的一部分作为扩展外围I／O 口的地址空间。
这样，单片机就可以像访问外部RAM 存储器单元那样访问外部的P0口接口芯片，以对P0口进行读／写操作。
用于P0口扩展的专用芯片很多。
如8255可编程并行P0口扩展芯片、8155可编程并行P0口扩展芯片等。
本文重点介绍采用具有三态缓冲的74HC244芯片和输出带锁存的74HC377芯片对P0口进行的并行扩展的具体方法。
1 1 输入接口的扩展输入接口的扩展输入接口的扩展 MCS-51单片机的数据总线是一种公用总线，不能被独占使用，这就要求接在上面的芯片必须具备“三态”功能，因此扩展输入接口实际上就是要找一个能够用于控制且具备三态输出的芯片。
以便在输入设备被选通时，它能使输入设备的数据线和单片机的数据总线直接接通；而当输入设备没有被选通时，它又能隔离数据源和数据总线(即三态缓冲器为高阻抗状态)。
1.1 74HC2244芯片的功能如果输入的数据可以保持比较长的时间(比如键盘)，简单输入接口扩展通常使用的典型芯片为74HC244，由该芯片可构成三态数据缓冲器。
74HC244芯片的引脚排列如图1所示。
74HC244芯片内部共有两个四位三态缓冲器，使用时可分别以1C 和2G 作为它们的选通工作信号。
单片机中的IO口扩展原理及应用
单片机中的IO口扩展原理及应用单片机是一种在微处理器中集成了中央处理器、内存、输入/输出控制和时钟等功能的微型计算机。
在实际应用中，单片机的使用每況愈下，并逐渐被更高级的处理器所取代。
然而，在一些特殊应用领域，如嵌入式系统和物联网设备中，单片机仍然扮演着重要的角色。
在单片机中，IO口的扩展是一项关键的技术，用来增加单片机的输入和输出接口数量。
本文将探讨单片机中的IO口扩展原理及其应用。
一、单片机IO口扩展原理在单片机中，IO口（Input/Output Port）用于连接外部电路和其他设备，扮演着数据输入和输出的桥梁角色。
然而，通常单片机内部只有有限的IO口数量。
为了满足复杂的应用需求，需要通过扩展技术来增加IO口的数量。
1. 并行IO口扩展其中一种常见的IO口扩展技术是通过并行IO口扩展芯片来增加IO口数量。
该芯片通常由一个并行输入/输出移位寄存器和控制逻辑组成。
通过串行通信协议，单片机可以控制并行IO口扩展芯片，以实现扩展IO口的输入和输出功能。
这种方式适用于需要大量IO口的应用，如工业控制和自动化设备。
不过需要注意的是，并行IO口扩展芯片策略相对复杂，需要额外的引脚和电路设计，并且使用的软件协议需要单片机和外部芯片之间的高速通信支持。
2. 串行IO口扩展另一种常见的IO口扩展技术是通过串行IO口扩展芯片来增加IO口数量。
串行IO口扩展芯片通常采用常用的串行通信协议，如I2C（Inter-Integrated Circuit）或SPI（Serial Peripheral Interface），通过少量的引脚连接到单片机。
通过控制寄存器和数据寄存器，单片机可以发送指令和数据来控制扩展IO口的输入和输出。
这种方式相对于并行IO口扩展芯片来说，引脚数量较少，实现简单，适用于需要较少IO口数量的应用。
同时，由于使用串行通信协议，可以通过级联多个串行IO口扩展芯片，进一步增加IO口数量。
二、单片机IO口扩展应用单片机IO口扩展技术在各种嵌入式系统和物联网设备中都有广泛的应用。
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A1 A0 RD* WR* CS*
工作状态
0 0 0 1 0 读端口A：A口数据→数据总线 0 1 0 1 0 读端口B：B口数据→数据总线 1 0 0 1 0 读端口C：C口数据→数据总线
0010 0110 1010 1110 ×××× 1101 ×× 1 1
0 写端口A：总线数据→A口 0 写端口B：总线数据→B口 0 写端口C：总线数据→C口 0 写控制字：总线数据→控制字寄存器 1 数据总线为三态 0 非法状态（不能读控制字寄存器） 0 数据总线为三态
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。
3
6.1.1 I/O接口的功能
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。
(3) 数据总线缓冲器线
三态双向，作为8255与单片机数据线之间接口，传送数据、 指令、控制命令及外部状态信息。
(4) 读/写控制逻辑电路线
该电路接收CPU发来的控制信号、RESET、地址信号A1、 A0等。对端口进行读写。
13
6.2.1 8255芯片介绍
各端口的工作状态与控制信号的关系如表所示。
入缓冲器。 PC口： 1个8位数据输出缓冲器； 1个8位数据输入缓冲器。
PC口可在软件的控制下，分为两个4位端口，作为PA口、 PB口选通方式操作时的状态控制信号。
12
6.2.1 8255芯片介绍
(2) A组和B组控制电路 A组：PA口和PC口的上半部(PC7～PC4)； B组：PB口和PC口的下半部(PC3～PC0)。 可根据“命令字”对PC口按位“置1”或“清0”。
8
6.2 MCS-51与可编程并行I/O芯片8255的接口
6.2.1 8255芯片介绍
8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片， ➢具有3个8位的并行I/O口， ➢有3种工作方式， ➢可通过编程改变其功能，
因而使用灵活方便，通用性强。 1. 引脚说明 40只引脚，双列直插式封装，引脚功能如下：
WR*：写入信号线，控制 向8255数据的写入。
Vcc： +5V电源。
10
6.2.1 8255芯片介绍
2. 内部结构
11
6.2.1 8255芯片介绍
(1)端口A、B、C
功能和结构上有些差异 PA口：1个8位数据输出锁存器和缓冲器； 1个8位数据输
入缓冲器。 PB口： 1个8位数据输出锁存器和缓冲器； 1个8位数据输
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，但需一 套专门的读写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。
MCS-51使用统一编址的方式
每一接口芯片中的一个功能寄存器(端口)的地址就相当于一 个RAM单元。
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6.1.3 I/O接口电路
如何实现I/O接口的扩展。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。
•常用的外围I/O接口芯片有： (1) 8255：可编程的通用并行接口电路(3个8位I/O口)。 (2) 8155：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)。
I/O端口：简称I/O口，指具有端口地址的寄存器或缓冲器。 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。
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6.1.2 I/O端口的编址
第6章 MCS-51扩展I/O接口的设计
6.1 I/O接口扩展概述 6.2 MCS-51与可编程并行I/O芯片8255的接口设计 6.3 MCS-51与可编程RAM/IO芯片8155的接口 6.4 用74LS TTL电路扩展并行I/O口 6.5 用MCS-51的串行口扩展并行口
1
6.1 I/O接口扩展概述
3. 输入数据三态缓冲
输入设备向单片机输入数据时，但数据总线上面可能 “挂”有多个数据源，为不发生冲突，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，其余的数据 源应处于隔离状态。
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6.1.2 I/O端口的编址
首先清楚I/O接口 (Interface) 和I/O端口 (Port) 的概念。
•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。
•利用串行口来扩展并行I/O口。
7
第6章 MCS-51扩展I/O接口的设计
6.1 I/O接口扩展概述 6.2 MCS-51与可编程并行I/O芯片8255的接口设计 6.3 MCS-51与可编程RAM/IO芯片8155的接口 6.4 用74LS TTL电路扩展并行I/O口 6.5 用MCS-51的串行口扩展并行口
I/O (输入/输出)接口是MCS-51与外设交换数字信息的桥梁。 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。 在多数应用系统中，MCS-51单片机都需要外扩I/O接口电路。
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6.1.1 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
大多数外设的速度很慢，无法和µs量级的单片机速度相比。
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6.2.1 8255芯片介绍
D7～D0：三态双向数据线，பைடு நூலகம்与单片机数据总线连接。
PA7～PA0： A口输入/输出线。 PB7～PB0： B口输入/输出线。
PC7～PC0： C口输入/输出线。
A1、A0：地址线，用来选择 8255内部的4个端口。
CS*：片选信号线，低电平有效.
RD*：读出信号线，控制 8255中数据的读出。
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6.2.2 工作方式选择控制字及C口置位/复位控制字
➢8255控制字有2个：
工作方式选择控制字 C口置位/复位控制字