芯片手册

一、74LS02（四2输入或非门OC）
74LS02为四组2 输入端或非门（正逻辑），其主要电特性值为:
逻
辑
图
逻辑图
双列直插封装
t PLH t phl P D
10ns 10ns 11mW
引出端符号
1A－4A 1B－4B 1Y－4Y 输入端输入端输出端
极限值
电源电压输入电压
工作环境温度温度
7V7V 0~70℃存储-65~150℃
功能表:
推荐工作条件:
电源电压VCC输入高电
平电压V iH 输入低电
平电压V iL
输出高电平
电流I OH
输出低电
平电流
I OL
额定5V
最小 4.75V 2V
最大 5.25V 0.8V -400µA8mA
Intel 8255A是一个通用的可编程的并行接口芯片，它有三个并行I/O口，又可通过编程设置多种工作方式，价格低廉，使用方便，可以直接与Intel系列的芯片连接使用，在中小系统中有着广泛的应用。

二．8255A的编程结构
：见图9-1
8255A由以下几部分组成
图9-1 8255A的编程结构
1．三个数据端口A，B，C
这三个端口均可看作是I/O口，但它们的结构和功能也稍有不同。

〃A口：是一个独立的8位I/O口，它的内部有对数据输入/输出的锁存功能。

〃B口：也是一个独立的8位I/O口，仅对输出数据的锁存功能。

〃C口：可以看作是一个独立的8位I/O口；也可以看作是两个独立的4位I/O 口。

也是仅对输出数据进行锁存。

2．A组和B组的控制电路
这是两组根据CPU命令控制8255A工作方式的电路，这些控制电路内部设有控制寄存器，可以根据CPU送来的编程命令来控制8255A的工作方式，也可以根据编程命令来对C口的指定位进行置/复位的操作。

A组控制电路用来控制A口及C口的高4位；
B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。

3．数据总线缓冲器
8位的双向的三态缓冲器。

作为8255A与系统总线连接的界面，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设通过8255A传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。

4．读/写控制逻辑
读/写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传输过程。

它接收片选信号CS及系统读信号RD、写信号WR、复位信号RESET，还有来自系统地址总线的口地址选择信号A0和A1。

三．8255A的引脚功能
8255A的引脚信号可以分为两组：
一组是面向CPU的信号，一组是面向外设的信号。

1．面向CPU的引脚信号及功能
〃D0-D7：8位，双向，三态数据线，用来与系统数据总线相连；
〃RESET：复位信号，高电平有效，输入，用来清除8255A的内部寄存器，并置A口，B口，C口均为输入方式；
〃CS：片选，输入，用来决定芯片是否被选中；
〃RD：读信号，输入，控制8255A将数据或状态信息送给CPU；
〃WR：写信号，输入，控制CPU将数据或控制信息送到8255A；
〃A1，A O：内部口地址的选择，输入。

这两个引脚上的信号组合决定对8255A内部的哪一个口或寄存器进行操作。

8255A内部共有4个端口：A口，B口，C口和控制口，两个引脚的信号组合选中端口见下表。

CS，RD，WR，A1，A0这几个信号的组合决定了8255A的所有具体操作，
表7-1 8255A的操作功能表
CS RD WR A1 A0 操作数据传送方式
0 0 1 0 0 读A 口A口数据→数据总线
0 0 1 0 1 读B 口B口数据→数据总线
0 0 1 1 0 读C 口C口数据→数据总线
0 1 0 0 0 写A 口数据总线数据→A口
0 1 0 0 1 写B 口数据总线数据→B口
0 1 0 1 0 写C 口数据总线数据→C口
0 1 0 1 1 写控制口数据总线数据→控制口
2．面向外设的引脚信号及功能
• PA0~PA7：A组数据信号，用来连接外设；
• PB0~PB7：B组数据信号，用来连接外设；
• PC0~PC7：C组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号。

四．8255A的工作方式
8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置。

方式0 简单输入/输出――查询方式；A，B，C三个端口均可。

方式1 选通输入/输出――中断方式；A ，B，两个端口均可。

方式2 双向输入/输出――中断方式。

只有A端口才有。

工作方式的选择可通过向控制端口写入控制字来实现。

在不同的工作方式下，8255A三个输入/输出端口的排列示意图如上图所示。

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。

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。

(1) 方式1的输入组态和应答信号的功能
的输入组态。

图9-2给出了8255A的A口和B口方式1
图9-2 方式1输入组态
C口的PC3-PC5用作A口的应答联络线，
PC0-PC2则作用B口的应答联络线，
余下的PC6~PC7则可作为方式0使用。

应答联络线的功能如下：
〃S TB：选通输入。

用来将外设输入的数据打入8255A的输入缓冲器。

〃IBF：输入缓冲器满。

作为STB的回答信号，。

〃INTR：中断请求信号。

INTR置位的条件是STB为高且IBF为高且INTE为高。

〃INTE：中断允许。

对A口来讲，是由PC4置位来实现，对B口来讲，则是由PC0置位来实现。

事先将其置位。

A口B口
S TB：PC4 PC2
IBF：PC5 PC1
INTR：PC3 PC0
INTE：PC4置1 PC2置1
(2) 方式1的输出组态和应答信号功能
图9-3 方式1的输出组态
C口的PC3、PC6、PC7用作A口的应答联络线，
PC0-PC2则作用B口的应答联络线，
余下的PC4~PC5则可作为方式0使用。

应答联络线的功能如下：
〃OBF：输出缓冲器满。

当CPU已将要输出的数据送入8255A时有效，用来通知外设可以从8255A取数。

〃ACK：响应信号。

作为对OBF的响应信号，表示外设已将数据从8255A的输出缓冲器中取走。

〃INTR：中断请求信号。

INTR置位的条件是ACK为高且OBF为高且INTE为高。

〃INTE：中断允许。

对A口来讲，由PC6的置位来实现，对B口仍是由PC2的置位来实现。

A口B口
OBF：PC6 PC2
ACK：PC7 PC1
INTR：PC3 PC0
INTE：PC6置1 PC2置1
3．方式2
方式2为双向选通I/O方式，只有A口才有此方式。

这时，C口有5根线用作A口的应答联络信号，其余3根线可用作方式0，也可用作B口方式1的应答联络线。

方式2：就是方式1的输入与输出方式的组合，各应答信号的功能也相同。

而C口余下的PC0~PC2正好可以充当B 口方式1的应答线，若B口不用或工作于方式0，则这三条线也可工作于方式0。

(1)方式2的组态
：PC4
S TB
IBF：PC5
OBF：PC6
ACK：PC7
INTR：PC3
(2) 方式2的应用场合
方式2是一种双向工作方式，如果一个并行外部设备既可以作为输入设备，又可以作为输出设备，并且输入输出动作不会同时进行。

(3) 方式2和其它方式的组合
①方式2和方式0输入的组合：控制字：11XXX01T
②方式2和方式0输出的组合：控制字：11XXX00T
③方式2和方式1输入的组合：控制字：11XXX11X
④方式2和方式1输出的组合：控制字：11XXX10X
其中X表示与其取值无关，而T表示视情况可取1或0。

五．8255A的编程及应用
1．8255A的编程
对8255A的编程涉及到两个内容：
⑴写控制字设置工作方式等信息，
⑵使C口的指定位置位/复位的功能。

注：均写入控制端口
(1)控制字格式
控制字要写入8255A的控制口，写入控制字之后，8255A才能按指定的工作方式
工作。

8255A的控制字格式与各位的功能如图9-4所示。

D7D6D5D4D3D2D1D0
1控制字标志
方
式
1
方
式
1
1
x
方
式
2
A口
方式、I/O
1
输
入
输
出
1
输
入
输
出
C口
高
4位
1
方
式
1
方
式
1
输
入
输
出
B口
方式、I/O
C口
低
4位
1
输
入
输
出图9-4 8255A的控制字格式
【例1】某系统要求使用8255A的A口方式0输入，B口方式0输出，C口高4位方式0输出，C口低4位方式0输入。

则控制字为：10010001B 即91H
初始化程序为：MOV AL，91H
OUT CTRL_PORT，AL
(2) C口的置位/复位功能
只有C口才有，它是通过向控制口写入按指定位置位/复位的控制字来实现的。

C 口的这个功能可用于设置方式1的中断允许，可以设置外设的启/停等。

按位置位/复位的控制字
D7D6D5D4D3D2D1D0
控
制
字标志任意值
1
置
位
复
位
000 -- PC0
001 -- PC1。

110 -- PC6
111 -- PC7
图9-5 8255A的复位/置位控制字格式
格式如图9-5所示。

【例2】A口方式2，要求发两个中断允许，即PC4和PC6均需置位。

B口方式1要
求使PC2置位来开放中断。

初始化程序可补充完整如下。

MOV AL，0C4H
OUT CTRL_PORT，AL ；设置工作方式
MOV AL，09H
OUT CTRL_PORT，AL ；PC4置位，A口输入允许中断
MOV AL，ODH
OUT CTRL_PORT，AL ；PC6置位，A口输出允许中断
MOV AL，05H
OUT CTRL_PORT，AL ；PC2置位；B口输出允许中断
2．接口应用举例
【例3】利用8255A的A口方式0与微型打印机相连，将内存缓冲区BUFF中的字符打印输出。

试完成相应的软硬件设计。

（CPU为8088）
首先我们分析一下打印机的工作。

微型打印机和主机之间的接口采用并行接口。

图9-6 打印机数据传输时序
它的工作流程：主机将要打印的数据送上数据线，然后发选通信号。

打印机将数据读入，同时使BUSY线为高，通知主机停止送数。

这时，打印机内部对读入的数据进行处理。

处理完以后使ACK有效，同时使BUSY失效，通知主机可以发下一个数
据。

硬件连线如下图：
表7-2 Centronics标准引脚信号
引脚名称方向功能
1 STROBE 入数据选通，有效时接收数据
2-9 DA TA1-DA TA8 入数据线
10 ACKNLG 出响应信号，有效时准备接收数据
11 BUSY 出忙信号，有效时不能接收数据
12 PE 出纸用完
13 SLCT 出选择联机，指出打印机不能工作
14 AUTOLF 入自动换行
31 INIT 入打印机复位
32 ERROR 出出错
36 SLCTIN 入有效时打印机不能工作
说明：
由PC0充当打印机的选通信号，通过对PC0的置位/复位来产生选通。

同时，由PC7来接收打印机发出的“BUSY”信号作为能否输出的查询。

8255A的控制字为：10001000 即88H
A口方式0，输出；C口高位方式0输入，低位方式0输出
PC0置位: 00000001 即01H
PC0复位：00000000 即00H
8255A的4个口地址分别为：00H，01H，02H，03H。

编制程序如下：
DADA SEGMENT
BUFF DB 'This is a print program!'，'$'
DATA ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS：CODE，DS：DA TA
START：MOV AX，DATA
MOV DS，AX
MOV SI，OFFSET BUFF
MOV AL，88H ；8255A初始化，A口方式0，输出
OUT 03H，AL ；C口高位方式0输入，低位方式0输出
MOV AL，01H；
OUT 03H，AL ；使PC0置位，即使选通无效
W AIT：IN AL，02H
TEST AL，80H ；检测PC7是否为1即是否忙
JNZ W AIT ；为忙则等待
MOV AL，［SI］
CMP AL，'$' ；是否结束符
JZ DONE ；是则输出回车
OUT 00H，AL ；不是结束符，则从A口输出
MOV AL，00H
OUT 03H，AL
MOV AL，01H
OUT 03H，AL ；产生选通信号
INC SI ；修改指针，指向下一个字符
JMP WAIT
DONE：MOV AL，0DH
OUT 00H，AL ；输出回车符
MOV AL，00H
OUT 03H，AL
MOV AL，01H
OUT 03H，AL ；产生选通
W AIT1：IN AL，02H
TEST AL，80H ；检测PC7是否为1即是否忙
JNZ W AIT 1 ；为忙则等待
MOV AL，0AH
OUT 00H，AL ；输出换行符
MOV AL，00H
OUT 03H，AL
MOV AL，01H
OUT 03H，AL ；产生选通
MOV AH，4CH
INT 21H
CODE ENDS
END START
【例4】将上例中8255A的工作方式改为方式1，采用中断方式将BUFF开始的缓冲
区中的100个字符从打印机输出。

（假设打印机接口仍采用Centronics标准）。

分析：仍用PC0作为打印机的选通，打印机的ACK作为8255A的A口，ACK8255A的中断请求信号（PC3）接至系统中断控制器8259A的IR3，其它硬件连线同上例，如图7-15所示。

图9-6 中断方式硬件连线
8255A的控制字为：1010XXX0
PC0置位: 00000001 即01H
PC0复位：00000000 即00H
PC6置位: 00001101 即0DH ，允许8255A的A口输出中断
由硬件连线可以分析出，8255A的4个口地址分别为：00H，01H，02H，03H。

假设8259A初始化时送ICW2为08H，则8255A A口的中断类型码是0BH，此中断类型码对应的中断向量应放到中断向量表从2CH开始的4个单元中。

主程序：
MAIN：MOV AL，0A0H
OUT 03H，AL ；设置8255A的控制字
MOV AL，01H ；使选通无效
OUT 03H，AL
XOR AX，AX
MOV DS，AX
MOV AX，OFFSET ROUTINTR
MOV WORD PTR [002CH]，AX
MOV AX，SEG ROUTINTR
MOV WORD PTR [002EH]，AX ；送中断向量
MOV AL，0DH
OUT 03H，AL ；使8255A A口输出允许中断
MOV DI，OFFSET BUFF ；设置地址指针
MOV CX，99 ；设置计数器初值
MOV AL，[DI]
OUT 00H，AL ；输出一个字符
INC DI
MOV AL，00H
OUT 03H，AL ；产生选通
INC AL
OUT 03H，AL ；撤消选通
STI ；开中断
NEXT：HLT ；等待中断
LOOP NEXT ；修改计数器的值，指向下一个要输出的字符
HLT
中断服务子程序如下：
ROUTINTR：MOV AL，[DI]
OUT 00H，AL ：从A口输出一个字符
MOV AL，00H
OUT 03H，AL ：产生选通
INC AL
MOV 03H，AL ；撤消选通
INC DI ：修改地址指针
IRET ：中断返回
【思考】是否可以采用A口的OBF作为打印机的选通信号？如可以的话，软件该如何修改？是否可用打印机的BUSY作为8255的A口ACK？
【习题与思考】
1．试分析8255A方式0、方式1和方式2的主要区别，并分别说明它们适合于什么应用场合。

2．当8255A的A口工作在方式2时，其端口B适合于什么样的功能？写出此时各种不同组合情况的控制字。

3．若8255A的端口A定义为方式0，输入；端口B定义为方式1，输出；端口C的上半部定义为方式0，输出。

试编写初始化程序。

（口地址为80H~83H）
4．假设一片8255A的使用情况如下：A口为方式0输入，B口为方式0输出。

此时连接的CPU为8086，地址线的A1、A2分别接至8255A的A0、A1，而芯片的CS来自A3A4A5A6A7=00101，试完成8255A的端口地址和初始化程序。

9.3 微机与键盘的接口
一、矩阵式键盘的结构
在微型机系统中，键盘是一种最常用的外设，它由多个开关组合而成。

可以用来制造键盘的按键开关有好多种，最常用的有机械式、薄膜式、电容式和霍尔效应式等4种。

机械式开关较便宜，但压键时会产生触点抖动，即在触点可靠地接通前会通断多次，而且长期使用后可靠性会降低。

薄膜式开关可做成很薄的密封单元，不易受外界潮气或环境污染，常用于微波炉、医疗仪器或电子秤等设备的按键。

电容式开关没有抖动问题，但需要特制电路来测电容的变化。

霍尔效应按键是另一种无机械触点的开关，具有很好的密封性，平均寿命高达1亿次甚至更高，但开关机制复杂，价格很贵。

计算机上用的键盘一般都用机械式开关。

对于大多数的键盘，按键被排成行和列的矩阵。

下面以机械式开关构成的16个键的键盘为例，来讨论键盘接口的工作原理，这种原理对采用其它类型的开关的键盘也是适用的。

设16个键分别为16进制数字0～9和A～F，键盘排列、连线及接口电路如下图所示。

16个键排成4行×4列的矩阵，接到微型机的一对端口上。

端口由8255A 构成，其中端口A作输出，端口B作输入。

矩阵的4条行线接到输出端口A的
PA3～PA0，用程
序能改变这4条行线上的电平。

4条列线连到输人端口B的PB3～PB0，4条行线还同时接到输人端口B的PB7～PB4上。

这样，用输入指令读取B口状态时，可同时读取键盘的行列信号。

在无键压下时，由于接到+5V上的上拉电阻的作用，列线被置成高电平。

压下某一键后，该键所在的行线和列线接通。

这时，如果向被压下键所在的行线上输出一个低电平信号，则对应的列线也呈现低电平。

当从B口读取列线信号时，
便能检测到该列线上的低电平。

读取B口的状态时，还能读到行线上的低电平信号。

这样，根据读入的行和列状态中低电平的位置，便能确定哪个键被压下了。

二、键盘与微机的接口及处理方式
1.行扫描方式
识别键盘上哪个键被压下的过程称为键盘扫描，上述键盘的扫描包含以下几步：
(1) 检测是否所有键都松开了，若没有则反复检测。

(2) 当所有键都松开了，再检测是否有键压下，若无键压下则反复检测。

(3) 若有键压下，要消除键抖动，确认有键压下。

(4) 对压下的键进行编码，将该键的行列信号转换成16进制码，由此确定哪
个键被压下了。

如出现多键重接的情况，只有在其它键均释放后，仅剩一个键闭合时，才把此键当作本次压下的键。

(5) 该键释放后，再回到（2）。

检测矩阵中是否有键压下的一种简单方法是，自输出口A向所有行线输出0电平，再通过B口的低4位读取列值，若其中有0值，便是有键压下了。

在开始一次扫描时，先应确认上一次压下的键是否已松开。

即先向所有行线输出低电平，再读人各列线值，只有当所有的行线和列线均为高电平，表示以前压下的键部已释放了，才开始检测是否有键压下。

当检测到有键压下后，必须消除键抖动（Debance）。

消除键抖动的常用方法是在检测到有键压下后，延长一定时间（通常为20ms），再检查该键是否仍被压着。

若是，才认定该键确实被接下了，而不是干扰。

确认有键压下后，再确定被压下键所在的行列号。

为获取行列信息，先从A 口输出一个低电平到一行线上，再从B口读人各列的值，若没有一列为低电平，说明压下的键不在此行。

于是，再向下一行输出一个低电平，再检测各列线上是否有低电平。

依次对每一行重复这个过程，直至查到某一列线上出现低电平为止。

被置成低电平的行和读到低电平的列，便是被压下键所在的行列值。

已知被压下的键所在的行号（0～3）和列号门～3）后，就能得到该键的扫描码。

例如，对于数字0，它位于3行、3列，压下‚0‛键时，从B口可读得D7位和D3位为0，其余位为1，所以数字0的编码为01110111B，即77H；对于数字6，处于2行1列，压下‘6’键时，D6位和D1位0以其余位为1，所以数字6的编码为10111101B=BDH。

类似地，其余各键的编码也可—一求得。

将这些编码值列成表，放在数据段中，用查表程序来查对，便能确定压下的是什么键。

2.程序实现
下面是键盘检测、去抖动、键值编码和确定键名的汇编语言程序。

程序运行
后，若返回值AH=0，表示已读到有效的键值，并在AL中存有0～F键的16进制代码；若AH=l，则表示出错。

；端口地址
PORT-A EQU 0FF9H；8255 A口地址
PORT-B EQU 0FFBH；8255 B口地址
PORT-CTL EQU 0FFFH；8255控制口地址
；数据段，键盘扫描码表
DATA SEGMENT
；0 1 2 3 4 5 6 7 TABLE DB 77H，7BH，7DH，7EH，0B7H，0BBH，0BDH，0BEH ；8 9 A B C D E F DB 0D7H，0DBH，0DDH，0DEH，0E7H，0EBH，0EDH，0EEH DATA ENDS
；堆栈段
STACK SEGMENT STACK
DW 50DUP（0）
TOP_STACI LABEL WORD
STACK ENDS
；代码段
CODE SEGMENT
ASSUME CS：CODE，DS：DA TA，SS：STACK
START：MOV AX，STACK
MOV SS，AX
LEA SP，TOP_STACK
MOV AX，DA TA
MOV DS，AX
；初始化8255A，方式0，A口作输出，B口和C口为输人
MOV DX，PORT－CTL；指向控制口
MOV AL，10001011B；控制字
OUT DX，AL；写人控制字
；向所有行送0
MOV DX，PORT-A；A口
MOV AL，00H
OUT DX，AL；向A口各位输出0
；读列，查看是否所有键均松开
MOV DX，PORT-B
W AIT_OPEN IN AL，DX；键盘状态读人B口
AND AL，0FH；只查低4位（列值）
CMP AL，0FH；是否都为1（各键均松开）？
JNE W AIT_OPEN；否，继续查
；各键均已松开，再查列是否有0，即是否有键压下
W AIT_ PRES：IN AL，DX；读B口
AND AL，0FH；只查低4位
CMP AL，0FH；是否有键压下
JE WAIT_PRES；无，等待
；有键压下，延时20ms，消抖动
MOV CX，16EAH
DELAY：LOOP DELAY；延时20ms
；再查列，看键是否仍被压着
IN AL，DX
AND AL，0FH
CMP AL，0FH
JE WAIT_PRES；已松开，转出等待压键
；键仍被压着，确定哪一个键被压下
MOV AL，0FEH；先使风一0
MOV CL，AL；CL=1111 1110B
NEXT_ROW：MOV DX，PORT-A；A口
OUT DX，AL；向一行输出低电平
MOV DX, PORT-B；B口
IN AL，DX；读人B口状态
AND AL，0FH；只截取列值
CMP AL，0FH；是否均为何
JNE ENCODE；否，表示有键压下，转去编码
ROL CL，01；均为1，使下行输出0
MOV AL，CL
JMP NEXT_ROW；查看下行
；已找到有一列为低电平，对压键的行列值编码
ENCODE：MOV BX , 000FH；建立地址指针，先指向F键对应的地址IN AL，DX；从B口读人行列号
NEXT．TRY：CMP AL，TABL可B川；读人的行列值与表中查得的相等吗？
JE DONE；相等，转出
DEC BX；不等，指向下一个（键值较小者）地址
JNS NEXT_TRY；若地址尚末减为负值，继续查
MOV AH，01；若减为负值，置出错码01—AH中
JMP EXIT；退出
DONE：MOV AL，BL；BL中存有键的16进制代码MOV AH，00；AH=0，读到有效键值EXIT：HLT
CODE ENDS
END
9.4 显示器与键盘的接口
一、LED显示器的结构
二、LED显示器与微机的接口及处理方式
1．接口电路
2．多位动态显示
（实验）。