第7章 并行IO接口电路扩展设计

中南大学交通运输工程学院中南大学是一所学科齐全、工学和医学见长、具有优良办学传统的教育部直属全国重点大学，
是首批进入国家“211工程”重点建设的高校，
也是国家“985工程”部省重点共建的高水平大学。

2000年4月29日，经国务院批准，由湖南医科大学、长沙铁道学院与中南工业大学合并组建而成。

2004年列为中管高校。

7.1 概述
单片机本身集成了I/O口。

89C51：P0~P3口均可作I/O (若不扩展外部并行接口)。

8031：P1、P3口可作I/O。

若在应用中I/O口线或片内资源不够，则需外接芯片进行扩展。

扩I/O接口的功能是：
1.对单片机输出的数据锁存
锁存数据线上瞬间出现的数据，以解决单片机与I/O设备的速度协调问题。

2.对输入设备的三态缓冲
外设传送数据时要占用总线，不传送数据时必须对总线呈高阻状态。

利用I/O接口的三态缓冲功能，可以实现I/O设备与数据总线的隔离，便于其它设备的总线挂接。

4.时序协调
不同的I/O设备定时与控制逻辑是不同的，并与CPU的时序往往是不一致的，这就需要I/O接口进行时序的协调。

7.2可编程并行I/O接口芯片8255A
可编程是指可由用户编程定义接口
的功能，如输入、输出、位控等。

7.2.1 8255A的结构
1. 概述
8255A是Intel公司生产的标准外围
8255A
接口电路。

＋5V电源供电,
40Pin，DIP封装。

它有PA、PB、
PC 3个端口共24条I/O线，可以通
过编程的方法来设定端口的各种
I/O功能。

7.2.1 8255A 的结构(续1)
(1)与外设相连接的有：PA7~PA0：A 口I/O 线PB7~PB0：B 口I/O 线PC7~PC0：C 口I/O 线(2)与单片机相连接的有：
D0~D7 数据总线
RESET ：复位信号,高有效。

当RESET 有效时, 3个端口被设为输入方式。

：片选信号,低有效。

只有当 有效时,
才选中芯片,允许8255A 与CPU 交换信息。

：读信号,低有效。

当
有效时,CPU 可以从8255A 中读取输入数据。

：写信号,低有效。

当 有效时,CPU 可以往8255A 中写入控制字或数据
CS CS RD RD WR WR
2. 8255A的结构
7.2.2 8255A的操作说明
在使用前需进行初始化，即要编程定义各口的工作方式。

1.工作方式选择
有3种工作方式：方式0、方式1和方式2。

这些工作方式可编程来指定。

方式0：基本输入/输出方式，3个口都可以通过方式控制字设定为输入或输出。

主要掌握此种工作方式。

方式1：选通输入/输出方式
方式2：带选通双向传送方式(仅A口有)
(1)方式选择控制字
向8255的控制寄存器写入代码(方式选择控制字)用于确定各口的工作方式及数据传送方向,其格式如图所示。

A1
A0 5V
89C51
使用头文件absacc.h absacc.h
中定义的宏来访问绝对地址。

用 XBYTE 宏来定义访问外部RAM 的地址。

例7-2（功能同例7-1）
#include <reg51.h>
#include <#include <absacc.h absacc.h absacc.h>
>#define PA XBYTE[0x0000] //定义PA 为外部RAM 地址为0x0000的单元#define PB XBYTE[0x0001] //定义B 口#define PC XBYTE[0x0002] //定义C 口#define CON XBYTE[0x0003] //定义控制口Main()
{ char { char xA xA xA;
; CON=0x91; //A 口入，C 口L 入，B 口出，C 口H 出 PB=0xaa; //B PB=0xaa; //B 口的PB1,3,5,7为"1",PB0,2,4,6为"0"0““ PC=0; //C 口的PC4,5,6,7为"0" CON=0x09; //PC4=1(对C 口进行位控 xA xA xA=PA; //=PA; //=PA; //xA xA 中为A 口引脚的状态 ……………… }
(b)A口、B口均为输出时(a)A口、B口均为输入时； (b)A
)A1A0
复位电路
89C51
5V
7.3 可编程RAM/IO接口8155/8156
它含有1个256字节的RAM、1个14位定时/计数器以及3个并行I/O 口,其中A口、B口均为8位,C口为6位。

A口、B口既可作为基本I/O 口,也可作为选通I/O口；
C口除可作为基本I/O
口外,还可用作A口、
B口的应答控制联络信
号线。

此外,8155内部
还有一个控制寄存器
组,用来存放控制命令
字。

其余略
74LS377的地址： 0xxx 0xxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx
xxxxB 0x7FFF 可作为该口地址。

对该口的输出操作如下：
char x1, char x1, char x1, xdata xdata xdata *ptr ptr;
; ptr=0x7FFF; //ptr指向74LS377输出口
1 x x
0 1 0/1 =Di 0 1 0/1 = 0 0 x =
89C51
(a)
(b)
串行扩展概述
串行扩展特点：占用口线少，充分发挥单片机的I/O的资源；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: 信号传输速度较之并行慢，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.
1.一线制
典型代表为Dallas公司推出的单总线（1-wire）。

二线制的典型代表为philips公司推出的I2C总线（Intel
Integrated Circuit BUS）。

目前I2C总线的芯片很多，如存储器RAM,EEPROM，时钟,AD转换，DA转换，显示键盘接口，I/O接口等
三线制（不包括片选线）主要有两种：
⑴ 由Motorala公司推出的SPI（Serial peripheral
Interface），
⑵ 由NS公司推出的Micro wire /PLUS。

三线制的芯片也很多，如存储器RAM,EEPROM，时钟,AD转换，DA转换，显示键盘接口，I/O接口等。

中南大学交通运输工程学院中南大学是一所学科齐全、工学和医学见长、具有优良办学传统的教育部直属全国重点大学，
是首批进入国家“211工程”重点建设的高校，
也是国家“985工程”部省重点共建的高水平大学。

2000年4月29日，经国务院批准，由湖南医科大学、长沙铁道学院与中南工业大学合并组建而成。

2004年列为中管高校。