扩展输入输出-资料.ppt
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数据的输入与输出课件(共22张PPT)-高中信息技术粤教版(2019)必修1
设计算法
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编写程序和调试运行
课后练习： 请同学们用所学知识完成编写
程序和调试运行程序两个环节。
谢谢
数据的输入
练习1： w1 = input( ) w2 = input( '请输入w2的值：' )
input( )函数返回输入的对象，可输入 数字、字符串和其他任意类型对象。
数据的输入
在Python 3.x中，无论输入什么类型的 数据，input( )函数的返回结果都是字符串， 如果需要可将其转换为相应的数据类型再 处理。 常见的类型转换： int( ): 将其他类型的数据转换为整数； float( ):将其他类型的数据转换为实数。
print（[object ,…][ , sep=' ' ][ , end='\n' ]）
方括号中的项是可选的，可以省略的， 如省略则取系统的默认值。
数据的输出
数据的输出可以通过print( )函数来实 现，print( )的一般格式为：
print（[object ,…][ , sep=' ' ][ , end='\n' ]）
4 Python的函数
函数是Python语言程序的基石，是组织好 的、可重复使用的、用来实现单一或相关联功 能的代码段。
Python默认带有一些常用的函数，如求绝 对值函数、求和函数等。
数据的输入与输出
1.数据的输入 2.数据的输出
探究活动
班级成员在某网站获取到如下信息： 笔记本1的单价是3元，笔记本2的单价是5 元，如果两种笔记本同时购买，价格可以 打八折。计算一下，购买笔记本1和笔记 本2各x本，可以优惠多少元？（请用计算 机程序设计语言解决该问题）
输入和输出处理PPT课件
• 1. 生成流对象 • 2. 读入/写出字符
第8页/共23页
FileReader和FileWriter类 由于InputStreamReader和OutputStreamWriter字符流类在创建
流类的对象时必须以一个字节流作为原始的数据流来打开文件。为了能够 直接将一个具体的文件名的文件直接转换为字符流类的对象，在java.io 包中还为程序员提供了InputStreamReader和OutputStreamWriter字 符 流 类 的 两 个 子 类 F i l e Re a d e r 和 F i l e W r i t e r.
第13页/共23页
FileInputStream类
• 下列3种方法可创建FileInputStream对象： FileInputStream(File file) FileInputStream(FileDescription fdObj) FileInputStream（String name） • 在读文件时有几个必要流程如下： 使用文件输入流读取文件夹 处理I/O异常 从输入流中读取字节 关闭流
• 2. 读入和写出字符 • 3. 获取当前编码方式 • 4. 关闭流
第7页/共23页
BufferedReader和BufferedWriter • 为提高字符流的处理效率，可以采用缓冲机制。JDK引入了 BufferedReader和BufferedWriter类，用来对字符流进行成批的处理。 其中的方法readLine()是读出一行字符，而newLine()则是写入一行字符， 由于提供缓冲机制，把任意的输入流或输出流“捆绑”到缓冲流上将获得 性能的提高，同时也可以在创建缓冲流对象进设置缓冲区的大小。
第21页/共23页
串行化的注意事项
第8页/共23页
FileReader和FileWriter类 由于InputStreamReader和OutputStreamWriter字符流类在创建
流类的对象时必须以一个字节流作为原始的数据流来打开文件。为了能够 直接将一个具体的文件名的文件直接转换为字符流类的对象，在java.io 包中还为程序员提供了InputStreamReader和OutputStreamWriter字 符 流 类 的 两 个 子 类 F i l e Re a d e r 和 F i l e W r i t e r.
第13页/共23页
FileInputStream类
• 下列3种方法可创建FileInputStream对象： FileInputStream(File file) FileInputStream(FileDescription fdObj) FileInputStream（String name） • 在读文件时有几个必要流程如下： 使用文件输入流读取文件夹 处理I/O异常 从输入流中读取字节 关闭流
• 2. 读入和写出字符 • 3. 获取当前编码方式 • 4. 关闭流
第7页/共23页
BufferedReader和BufferedWriter • 为提高字符流的处理效率，可以采用缓冲机制。JDK引入了 BufferedReader和BufferedWriter类，用来对字符流进行成批的处理。 其中的方法readLine()是读出一行字符，而newLine()则是写入一行字符， 由于提供缓冲机制，把任意的输入流或输出流“捆绑”到缓冲流上将获得 性能的提高，同时也可以在创建缓冲流对象进设置缓冲区的大小。
第21页/共23页
串行化的注意事项
《输入输出系统》PPT课件
端口地址译码电路对地址总线上的外设地址进行译 码，用以决定是否选中设备自身。
供选电路由于接口的功能和结构有很大的区别，因 此各接口电路中可能选择使用中断控制逻辑、定时 器、计数器、移位器等器件。
h
17
第8章 输入输出系统
二、I/O接口的组成
I/O接口组成框图
数据总 线
CPU
WR RD M/IO INTR
2、外设的分类
3 、外设的编址方式
h
3
1、外设的特点
第8章 输入输出系统
外设具有工作速度差异大、结构原理差异大、 时序独立、异步性明显等特点，处理的信息从 数据格式到逻辑时序一般不可能直接与CPU兼 容。
计算机与I/O设备间的连接与信息交换不能直 接进行，而必须设计一个“接口电路”作为两 者之间的桥梁，使CPU和外设协调工作，这种 I/O接口电路又叫“I/O适配器”（I/O Adapter）。
h
11
第8章 输入输出系统
二、外设与CPU的连接
外设接口通过总线与CPU连接。
CPU
接口
……
接口
DB AB CB
主存
外设
外设
CPU访问外设的实质是访问外设接口中的寄存器(端口)。
相比存储器的访问，CPU访问外设的过程是完全等同的， 不同的是所发送的读写信号有区别。
h
12
三、I/O指令格式
第8章 输入输出系统
第8章 输入输出系统
h
15
第8章 输入输出系统
一、I/O接口的功能
I/O接口的功能如下：
实现数据缓冲 执行CPU的命令 返回外设的状态 设备选择。 实现数据格式的转换 实现信号的转换 中断管理功能
h
16
供选电路由于接口的功能和结构有很大的区别，因 此各接口电路中可能选择使用中断控制逻辑、定时 器、计数器、移位器等器件。
h
17
第8章 输入输出系统
二、I/O接口的组成
I/O接口组成框图
数据总 线
CPU
WR RD M/IO INTR
2、外设的分类
3 、外设的编址方式
h
3
1、外设的特点
第8章 输入输出系统
外设具有工作速度差异大、结构原理差异大、 时序独立、异步性明显等特点，处理的信息从 数据格式到逻辑时序一般不可能直接与CPU兼 容。
计算机与I/O设备间的连接与信息交换不能直 接进行，而必须设计一个“接口电路”作为两 者之间的桥梁，使CPU和外设协调工作，这种 I/O接口电路又叫“I/O适配器”（I/O Adapter）。
h
11
第8章 输入输出系统
二、外设与CPU的连接
外设接口通过总线与CPU连接。
CPU
接口
……
接口
DB AB CB
主存
外设
外设
CPU访问外设的实质是访问外设接口中的寄存器(端口)。
相比存储器的访问，CPU访问外设的过程是完全等同的， 不同的是所发送的读写信号有区别。
h
12
三、I/O指令格式
第8章 输入输出系统
第8章 输入输出系统
h
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第8章 输入输出系统
一、I/O接口的功能
I/O接口的功能如下：
实现数据缓冲 执行CPU的命令 返回外设的状态 设备选择。 实现数据格式的转换 实现信号的转换 中断管理功能
h
16
第6章输入输出技术ppt课件
据
出 端
线
口
地址译码
(WR,IO/M ) IOW
2021/4/22
21
6.3 I/O的基本方式
( Direct Memory Access )
2021/4/22
22
▪ 无条件传送（CPU与外设同步工作）：外部控制 过程各种动作时间是固定的，而且是已知的。
无条件传送：输出
输 出 设 备
锁存器
DQ G
2021/4/22
锁 存 DB（D7~D0） 器
AB 地址译码器 IOW(WR,IO/M)
28
例：如图示，外设为8个发光二极管，与其相连的 I/O端口地址80H，欲使发光二极管全亮，执行指令：
MOV AL, 0
OUT 80H, AL
CPU
DB AB CB
4
6.1 概述
输入输出(I/O)设备是计算机系统的重要组 成部分，计算机通过它们与外界进行数据交换。 因I/O设备种类繁多，CPU并不与I/O设备直接 进行信息交流，而是通过I/O接口进行。I/O接 口是连接CPU和I/O设备之间的桥梁。
输入设备和输出设备统称为外设。 I/O接口电路：即I/O适配器。
2021/4/22
5
2、接口传递的信息
接口传递的基本信息是数据信息，除此之外，还 传递状态信息和控制信息。不同的信息用不同的I/O 端口区分。 数据信息：CPU与I/O设备传递的基本信息，包括数 字量、模拟量、开关量和脉冲量。
状态信息：反映I/O设备当前工作状态的信息，如输 出设备是否空闲，输入设备是否数据准备好等。
2021/4/22
24
输入接口设计
完成如下任务： 当开关接通时，CPU 执行程序段ON; 当开关断开时，CPU 执行程序段OFF;
输入-输出模型与传递函数PPT课件
合系统.
.
14
由于
Z ( s ) G 1 ( s ) U ( s )Y , ( s ) G 2 ( s ) Z ( s ),
Y ( s ) G 2 ( s ) G 1 ( s ) U ( s ) G ( s ) U ( s )
因此，组合系统的传递函数为
G (s) G 2 (s)G 1 (s)
G(s) Gf (s) 1Gf (s)Gb(s)
.
17
Example
U(s)
Gf (s)
Y(s)
如图,
Gf
(s)
4 s(s5)
求此反馈系统的:
1) 脉冲响应; 2) 阶跃响应;
3) u (t) (t) (t 1 )的响应.
.
18
解:
1)
脉冲响应
g(t) L
-1[ G f (s) ]= L
-1[ 4 ]
但m=1时，（1）式的解与 u(t) 的 初值无关，否则，必须有上述 u(t) 的初值为零作为(2)式成立的保证。
9
阶跃响应
即系统(1)由静止开始,由单位价跃 输入相对应的输出响应，记为 h(t)
由于 u(t)(t), L -1[ (t)]=1/s
当系统（1）中m=1,有：
H(s) G(s)1
或
s
.
10
Example
设一系统的输入—输出微分方程为 y'' y' 2y u ' 3 u
1） 求其脉冲响应 g (t) ; 2） 当 u(t)si2 nt时，求与之对应的输出 y(t) 。 解 1) 系统的传递函数为：G(s)s2ss32
所以 g(t) L -1[G(s)]= L -1 13s52s21
.
14
由于
Z ( s ) G 1 ( s ) U ( s )Y , ( s ) G 2 ( s ) Z ( s ),
Y ( s ) G 2 ( s ) G 1 ( s ) U ( s ) G ( s ) U ( s )
因此，组合系统的传递函数为
G (s) G 2 (s)G 1 (s)
G(s) Gf (s) 1Gf (s)Gb(s)
.
17
Example
U(s)
Gf (s)
Y(s)
如图,
Gf
(s)
4 s(s5)
求此反馈系统的:
1) 脉冲响应; 2) 阶跃响应;
3) u (t) (t) (t 1 )的响应.
.
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解:
1)
脉冲响应
g(t) L
-1[ G f (s) ]= L
-1[ 4 ]
但m=1时，（1）式的解与 u(t) 的 初值无关，否则，必须有上述 u(t) 的初值为零作为(2)式成立的保证。
9
阶跃响应
即系统(1)由静止开始,由单位价跃 输入相对应的输出响应，记为 h(t)
由于 u(t)(t), L -1[ (t)]=1/s
当系统（1）中m=1,有：
H(s) G(s)1
或
s
.
10
Example
设一系统的输入—输出微分方程为 y'' y' 2y u ' 3 u
1） 求其脉冲响应 g (t) ; 2） 当 u(t)si2 nt时，求与之对应的输出 y(t) 。 解 1) 系统的传递函数为：G(s)s2ss32
所以 g(t) L -1[G(s)]= L -1 13s52s21
多输入多输出(全).ppt
（1） 用 MATLAB 建立传递函数模型
1．有理函数模型 线性系统的传递函数模型可一般地表示为：
b1 s m b2 s m1 bm s bm1 G( s) n s a1 s n1 an1 s an
(1)
nm
将系统的分子和分母多项式的系数按降幂的方式以向量的形式输入给两个变量 num和 den ，就可以轻易地将传递函数模型输入到 MATLAB 环境中。命令格式为：
；
2019/3/24
12
运行结果: Zero/pole/gain: 6 (s+1.929) (s^2 + 0.0706s + 0.8637) ---------------------------------------------(s^2 - 0.0866s + 0.413) (s^2 + 1.913s + 2.421) 注意：对于单变量系统，其零极点均是用列向量来表示的，故 Z、P 向量中各项 均用分号（;）隔开。
2019/3/24
13
[num,den]=series(num1,den1,num2,den2);
G1 ( s )
G2 (s)
2019/3/24
14
G1 ( s )
＋ ＋
G2 (s)
[num,den]=parallel(num1,den1,num2,den2);
2019/3/24
15
3. 反馈系统结构图模型 设反馈系统结构图如图 5 所示。
图5
反馈系统结构图
控制系统工具箱中提供了 feedback()函数， 用来求取反馈连接下总的系统模型， 该函数调用格式如下： G=feedback(G1,G2,sign); （10）
微型计算机课件 第9章 输入输出方法及常用的接口电路
(3) 数据缓冲电路：接口电路输入/输出的数据、控制及状 态信息都是通过此缓冲电路传送的，它和系统的数据总线相连， 能起隔离、缓冲作用。
并不是所有接口都具备上述全部功能的。接口需要哪些功 能取决于I/O设备的特点，有的还需要专用的I/O接口电路。
I/O接口电路按不同方式分类主要有以下几种： (1) 按数据传送方式分类，可分为并行接口和串行接口； (2) 按功能选择的灵活性分类，可分为可编程接口和不可 编程接口； (3) 按通用性分类，可分为通用接口和专用接口； (4) 按数据控制方式分类，可分为程序型接口和 DMA(Direct Memory Access)型接口。程序型接口一般都可采 用程序中断的方式实现主机与I/O设备间的信息交换。DMA型 接口用于连接高速的I/O设备如磁盘、光盘等大信息量的传输。
9.1.3 I/O接口的其他功能 1．对信号的形式和数据格式进行交换与匹配 CPU只能处理数字信号，信号的电平一般在0～5 V之间，
而且提供的功率很小。而外部设备的信号形式是多种多样的， 有数字量、模拟量(电压、电流、频率、相位)、开关量等。所 以，在输入输出时，必须将信号转变为适合对方需要的形式。 如将电压信号变为电流信号，弱电信号变为强电信号，数字信 号变为模拟信号，并行数据变为串行数据。
2．提供信息相互交换的应答联络信号 计算机执行指令时所完成的各种操作都是在规定的时钟信 号下完成的，并有一定的时序。而外部设备也有自己的定时与 逻辑控制，通常与CPU的时序是不相同的。外设接口就需将外 设的工作状态(如“忙”、“就绪”、“中断请求”)等信号及 时通知CPU，CPU根据外设的工作状态经接口发出各种控制信 号、命令及传递数据，接口不仅控制CPU送给外设的信息，也 能缓存外设送给CPU的信息，以实现CPU与外设间信息符合时 序的要求，并协调地工作。
《输入输出技术》PPT课件 (2)
COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY
吉林大学 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY
8088专用I/O指令
• 对于采用直接寻址方式，其指令格式为： 输入指令：IN AL，n和IN AX，n 输出指令：OUT n，AL和OUT n，AX
• 对于采用间接寻址方式，其指令格式为： 输入指令：IN AL，DX和IN AX，DX 输出指令：0UT DX，AL和OUT DX，AX
（2）对外设的访问和对存储器的访问一样，必须对全部地址线译码，因而 地址译码电路比较复杂。
（3）存储器操作指令字节长，需要较长的执行时间，降低了I/O操作速度。 （4）用存储器指令来处理输入/输出，在程序清单中不易区别，给程序的设
计，分析和调试带来一定的困难。
COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY
COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY
吉林大学 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY
门电路组合法
• 常见的端口地址选择方法有三种：门电路组合法、译码器译码法、 比较器比较法。
• 门电路组合法是最简单的一种端口地址选择方法，它采用常见的 逻辑门电路，比如与门、或门、非门等作为基本的组合元件。
• 这种方法简单、直观，适合于单个端口，常用的基本门电路有 7400（2输入4与非门）、7408（2输入4与门）、7420（4输 入双与非门）、7430（8输入与非门）、7402（2输入4或非 门）、7432（2输入4或门）、7404（六反相器）等等。
COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY
译码器译码法
吉林大学 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY
吉林大学 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY
8088专用I/O指令
• 对于采用直接寻址方式，其指令格式为： 输入指令：IN AL，n和IN AX，n 输出指令：OUT n，AL和OUT n，AX
• 对于采用间接寻址方式，其指令格式为： 输入指令：IN AL，DX和IN AX，DX 输出指令：0UT DX，AL和OUT DX，AX
（2）对外设的访问和对存储器的访问一样，必须对全部地址线译码，因而 地址译码电路比较复杂。
（3）存储器操作指令字节长，需要较长的执行时间，降低了I/O操作速度。 （4）用存储器指令来处理输入/输出，在程序清单中不易区别，给程序的设
计，分析和调试带来一定的困难。
COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY
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吉林大学 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY
门电路组合法
• 常见的端口地址选择方法有三种：门电路组合法、译码器译码法、 比较器比较法。
• 门电路组合法是最简单的一种端口地址选择方法，它采用常见的 逻辑门电路，比如与门、或门、非门等作为基本的组合元件。
• 这种方法简单、直观，适合于单个端口，常用的基本门电路有 7400（2输入4与非门）、7408（2输入4与门）、7420（4输 入双与非门）、7430（8输入与非门）、7402（2输入4或非 门）、7432（2输入4或门）、7404（六反相器）等等。
COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY
译码器译码法
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十一章扩展模块ppt课件
/R 64000.0, AC0
//累加器中的标准化值
+R 0.5, AC0
//加上偏置，使其在0.0~1.0之间
MOVR AC0, VD100 //标准化的值存入回路表
回路输出值转换成刻度整数值
1. 使用下面给出的公式，将回路输出转换成一个标定的实数值
RScal = （Mn －Offset） * Span 其中： RScal 回路输出的刻度实数值
EM221 8输入24VDC
EM222 8继电器输出
EM223 4输入24VDC/4继电器输出
8输入/8输出24VDC
【例题2】利用数字量输入输出扩展模块实现电动机的Y－△启 动控制。主机采用CPU224，扩展模块使用EM221 8输入 24VDC和EM222 8继电器输出。指示灯在启动过程中亮，启动 结束时灭。如果发生电动机过载，停机并且灯光报警。
【例题5】假设模拟量输出量程设定为±10V，应用仿真法 将数字量2 000，4 000，8 000，16 000，32 000转换为对 应的模拟电压值。
数字量 模拟电压（V）
2 000 0.61
4 000 1.22
8 000 2.44
16 000 4.88
32 000 9.76
11.5 PID调节及PID指令
87
60
87
60
20
70
11.1.3 扩展模块的寻址和编号
1. 数字量I/O的地址以字节为单位，一个字节由8个数字量I/O 点组成。既使某些I/O点未被使用，这些字节中的位也被保留， 在I/O链中不能分配给后来的模块。
2. 模拟量扩展模块是按偶数分配地址的，同样，未使用的地 址也被保留。
3. 每种CPU模块所提供的本机I/O地址是固定的。扩展模块 的地址编码按照由左至右的顺序依次排序。
相关主题
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7
1．独立编址 I/O端口地址空间和存储器地址空间分开编址。优点是 I/O地址空间和存储器地址空间相互独立，界限分明。但 需要设置一套专门的读写I/O端口的指令和控制信号。 2．统一编址 把I/O端口与数据存储器单元同等对待。I/O端口和外部 数据存储器RAM统一编址。因此外部数据存储器空间也包 括I/O端口在内。 优点是不需专门的I/O指令。缺点是需要把数据存储器 单元地址与I/O端口的地址划分清楚，避免数据冲突。
2
9.3 AT89S51扩展I/O接口芯片81C55的设计 9.3.1 81C55芯片介绍 9.3.2 81C55的工作方式 9.3.3 AT89S51单片机与81C55的接口设计及软件编程
9.4 利用74LSTTL电路扩展并行I/O口 9.5 用AT89S51单片机的串行口扩展并行口
9.5.1 用74LS165扩展并行输入口 9.5.2 用74LS164扩展并行输出口 9.6 用I/O口控制的声音报警接口 9.6.1 蜂鸣音报警接口 9.6.2 音乐报警接口
11
图9-1 82C55的引脚图
图9-2 82C55的内部结构
12
1．引脚说明 共40个引脚，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 来与单片机之间传送数据信息。 C S ：片选信号线，低有效，表示本芯片被选中。 R D ：读信号线，低有效，读82C55端口数据的控制 信号。 W R ：写信号线，低电平有效，用来向82C55写入端 口数据的控制信号。 VCC：+5V电源。
2．查询传送 又称有条件传送（也称异步式传送）。通过查询外设 “准备好”后，再进行数据传送。优点是通用性好，硬件 连线和查询程序简单，但工作效率不高。
9
3．中断传送 为了提高单片机对外设的工作效率，通常采用中断传送 方式，来实现I/O数据的传送。单片机只有在外设准备好 后，才中断主程序的执行，从而进入与外设数据传送的中 断服务子程序，进行数据传送。中断服务完成后又返回主 程序断点处继续执行。采用中断方式可大大提高工作效率。 9.1.4 I/O接口电路 常用的外围I/O接口芯片： （1）82C55：可编程通用并行接口（3个8位I/O口）。
第9章 AT89S51单片 机
的I/O扩展
1
第9章 目录 9.1 I/O接口扩展概述
9.1.1 扩展的I/O接口功能 9.1.2 I/O端口的编址 9.1.3 I/O数据的传送方式 9.1.4 I/O接口电路 9.2 AT89S51扩展I/O接口芯片82C55的设计 9.2.1 82C55芯片简介 9.2.2 工作方式选择控制字及端口PC置位/复位控制字 9.2.3 82C55的3种工作方式 9.2.4 AT89S51单片机与82C55的接口设计
8
9.1.3 I/O数据的传送方式 为了实现和不同外设的速度匹配，必须根据不同外设选 择恰当的I/O数据传送方式。I/O数据传送方式有：同步传 送、异步传送和中断传送。
1．同步传送 同步传送又称无条件传送。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，典型的同步传送是单片 机和外部数据存储器之间的数据传送。
4
9.1 I/O接口扩展概述 扩展I/O接口与扩展存储器一样，都属于系统扩展的内 容。扩展的I/O接口应该具有哪些功能？ 9.1.1 扩展的I/O接口功能 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。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备的前提下才能进行数据传送。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。
3
内容概要 AT89S51有4个I/O口P0~P3，真正用作I/O口线的只有 P1口的8位I/O口线和P3口的某些位线。因此，大多需要外 部I/O接口的扩展。 介绍AT89S51与两种常用的可编程I/O接口芯片82C55 和81C55的扩展接口设计。此外还介绍使用廉价的 74LSTTL芯片扩展并行I/O接口以及用AT89S51串行口来 扩展并行I/O接口的设计。最后介绍使用I/O口控制的声音 报警接口。
5
2．输出数据锁存 与外设比，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。
3．输入数据三态缓冲 数据总线上可能“挂”有多个数据源，为使传送数据时 不发生冲突，只允许当前时刻正在接收数据的I/O接口使 用数据总线，其余的I/O接口应处于隔离状态，为此要求 I/O接口电路能为数据输入提供三态缓冲功能。
10
Hale Waihona Puke （2）81C55：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，256RAM单元，1个14位的减法 计数器）。
都可以和AT89S51直接连接，接口逻辑简单。 9.2 AT89S51扩展I/O接口芯片82C55的设计 先介绍可编程并行I/O接口芯片82C55的应用特性，然 后介绍AT89S51与82C55的接口电路以及软件设计。 9.2.1 82C55芯片简介 Intel公司的可编程并行I/O接口芯片，3个8位并行I/O口， 3种工作方式，单片机与多种外设连接时的中间接口电路。 引脚及内部结构如图9-1和图9-2所示。
13
PA7～PA0：端口A输入/输出线。 PB7～PB0：端口B输入/输出线。 PC7～PC0：端口C输入/输出线。 A1、A0：地址线，用来选择82C55内部的4个端口。 RESET：复位引脚，高电平有效。 2．内部结构 如图9-2所示，3个并行数据输入/输出端口，两种工作 方式的控制电路，一个读/写控制逻辑电路和一个8位数据 总线缓冲器。 各部件的功能如下：
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9.1.2 I/O端口的编址 介绍I/O端口编址之前，首先要弄清楚I/O接口和I/O端
口的概念。
I/O接口是单片机与外设间的连接电路的总称。 I/O端口（简称I/O口）是指I/O接口电路中具有单元地 址的寄存器或缓冲器。一个I/O接口芯片可以有多个I/O端 口，如数据口，命令口，状态口。当然，并不是所有的外 设都一定需要3种端口齐全的I/O接口。 每个I/O接口中的端口都要有地址，以便AT89S51通 过读写端口来和外设交换信息。常用的I/O端口编址有两 种方式，独立编址方式与统一编址方式。
1．独立编址 I/O端口地址空间和存储器地址空间分开编址。优点是 I/O地址空间和存储器地址空间相互独立，界限分明。但 需要设置一套专门的读写I/O端口的指令和控制信号。 2．统一编址 把I/O端口与数据存储器单元同等对待。I/O端口和外部 数据存储器RAM统一编址。因此外部数据存储器空间也包 括I/O端口在内。 优点是不需专门的I/O指令。缺点是需要把数据存储器 单元地址与I/O端口的地址划分清楚，避免数据冲突。
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9.3 AT89S51扩展I/O接口芯片81C55的设计 9.3.1 81C55芯片介绍 9.3.2 81C55的工作方式 9.3.3 AT89S51单片机与81C55的接口设计及软件编程
9.4 利用74LSTTL电路扩展并行I/O口 9.5 用AT89S51单片机的串行口扩展并行口
9.5.1 用74LS165扩展并行输入口 9.5.2 用74LS164扩展并行输出口 9.6 用I/O口控制的声音报警接口 9.6.1 蜂鸣音报警接口 9.6.2 音乐报警接口
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图9-1 82C55的引脚图
图9-2 82C55的内部结构
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1．引脚说明 共40个引脚，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 来与单片机之间传送数据信息。 C S ：片选信号线，低有效，表示本芯片被选中。 R D ：读信号线，低有效，读82C55端口数据的控制 信号。 W R ：写信号线，低电平有效，用来向82C55写入端 口数据的控制信号。 VCC：+5V电源。
2．查询传送 又称有条件传送（也称异步式传送）。通过查询外设 “准备好”后，再进行数据传送。优点是通用性好，硬件 连线和查询程序简单，但工作效率不高。
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3．中断传送 为了提高单片机对外设的工作效率，通常采用中断传送 方式，来实现I/O数据的传送。单片机只有在外设准备好 后，才中断主程序的执行，从而进入与外设数据传送的中 断服务子程序，进行数据传送。中断服务完成后又返回主 程序断点处继续执行。采用中断方式可大大提高工作效率。 9.1.4 I/O接口电路 常用的外围I/O接口芯片： （1）82C55：可编程通用并行接口（3个8位I/O口）。
第9章 AT89S51单片 机
的I/O扩展
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第9章 目录 9.1 I/O接口扩展概述
9.1.1 扩展的I/O接口功能 9.1.2 I/O端口的编址 9.1.3 I/O数据的传送方式 9.1.4 I/O接口电路 9.2 AT89S51扩展I/O接口芯片82C55的设计 9.2.1 82C55芯片简介 9.2.2 工作方式选择控制字及端口PC置位/复位控制字 9.2.3 82C55的3种工作方式 9.2.4 AT89S51单片机与82C55的接口设计
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9.1.3 I/O数据的传送方式 为了实现和不同外设的速度匹配，必须根据不同外设选 择恰当的I/O数据传送方式。I/O数据传送方式有：同步传 送、异步传送和中断传送。
1．同步传送 同步传送又称无条件传送。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，典型的同步传送是单片 机和外部数据存储器之间的数据传送。
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9.1 I/O接口扩展概述 扩展I/O接口与扩展存储器一样，都属于系统扩展的内 容。扩展的I/O接口应该具有哪些功能？ 9.1.1 扩展的I/O接口功能 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。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备的前提下才能进行数据传送。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。
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内容概要 AT89S51有4个I/O口P0~P3，真正用作I/O口线的只有 P1口的8位I/O口线和P3口的某些位线。因此，大多需要外 部I/O接口的扩展。 介绍AT89S51与两种常用的可编程I/O接口芯片82C55 和81C55的扩展接口设计。此外还介绍使用廉价的 74LSTTL芯片扩展并行I/O接口以及用AT89S51串行口来 扩展并行I/O接口的设计。最后介绍使用I/O口控制的声音 报警接口。
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2．输出数据锁存 与外设比，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。
3．输入数据三态缓冲 数据总线上可能“挂”有多个数据源，为使传送数据时 不发生冲突，只允许当前时刻正在接收数据的I/O接口使 用数据总线，其余的I/O接口应处于隔离状态，为此要求 I/O接口电路能为数据输入提供三态缓冲功能。
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Hale Waihona Puke （2）81C55：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，256RAM单元，1个14位的减法 计数器）。
都可以和AT89S51直接连接，接口逻辑简单。 9.2 AT89S51扩展I/O接口芯片82C55的设计 先介绍可编程并行I/O接口芯片82C55的应用特性，然 后介绍AT89S51与82C55的接口电路以及软件设计。 9.2.1 82C55芯片简介 Intel公司的可编程并行I/O接口芯片，3个8位并行I/O口， 3种工作方式，单片机与多种外设连接时的中间接口电路。 引脚及内部结构如图9-1和图9-2所示。
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PA7～PA0：端口A输入/输出线。 PB7～PB0：端口B输入/输出线。 PC7～PC0：端口C输入/输出线。 A1、A0：地址线，用来选择82C55内部的4个端口。 RESET：复位引脚，高电平有效。 2．内部结构 如图9-2所示，3个并行数据输入/输出端口，两种工作 方式的控制电路，一个读/写控制逻辑电路和一个8位数据 总线缓冲器。 各部件的功能如下：
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9.1.2 I/O端口的编址 介绍I/O端口编址之前，首先要弄清楚I/O接口和I/O端
口的概念。
I/O接口是单片机与外设间的连接电路的总称。 I/O端口（简称I/O口）是指I/O接口电路中具有单元地 址的寄存器或缓冲器。一个I/O接口芯片可以有多个I/O端 口，如数据口，命令口，状态口。当然，并不是所有的外 设都一定需要3种端口齐全的I/O接口。 每个I/O接口中的端口都要有地址，以便AT89S51通 过读写端口来和外设交换信息。常用的I/O端口编址有两 种方式，独立编址方式与统一编址方式。