第9章 STC89C52单片机IO扩展与设计

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5. I/O接口电路种类 我们根据总线结构分并行接口和串行接口。 单片机的并行总线扩展，就是利用三总线AB(地址总 线）、DB（数据总线）、CB（控制总线）进行的系
统扩展，该扩展方法不再是单片机系统唯一的扩展结 构，除并行总线扩展技术之外，近年又出现串行总线 扩展技术。例如：我们介绍Philips公司的I2C串行总 线接口、DALLAS 公司的单总线（1-Wire）接口和 Motorola公司的SPI串行外设的串行接口。 返回本节
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Hale Waihona Puke 2. 确定82C55端口地址 根据图9-6所示，82C55只有3条线与STC89C52地址 线相接，片选端、端口地址选择端A1、A0，分别接于 地址总线A7A1A0，其它地址线全悬空。显然只要保证 A7为低电平时，即可选中82C55；若A1A0再为“00”， 则选中82C55的PA口。同理A1A0为“01”、“10”、
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9.1 I/O接口概述 9.2 TTL电路扩展并行接口 9.3 可编程接口芯片82C55扩展并行接口 9.4 串行扩展总线接口 9.4.1单总线串行扩展 9.4.2 SPI总线串行扩展 9.4.3 IIC总线串行扩展 9.5 小 结
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9.1 I/O接口概述



I/O接口定义：单片机与外设传送数据桥梁。 分类：串行接口和并行接口 串行接口：采用逐位串行移位方式传输数据。 并行接口：采取多位数据同时传输数据。 设置接口的原因：大多数情况下，外设速度很 慢，无法跟上微秒级的单片机速度，为了保证 数据传输的安全，可靠，必须设计合适的单片 机与外设的I/O接口电路。
由B数据到A总线,该引脚为低电平，则P1.0=0
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/*文件名： 9-1.C，使用C51运行库中预定义宏 */ #include<reg52.h> #define XBYTE ((unsigned char volatile xdata *) 0) #define EXPORT XBYTE[0x7ffF] //定义扩展端口地址 #define uchar unsigned char sbit P10=P1^0; //*定义74LS245方向控制端 /******** main 函数 *********/ void main (void) { uchar key; P10=0; /设74LS245方向控制端为0 while(1){ key=EXPORT; //读74LS245输入口按键值 EXPORT=key; //向74LS373 输出按键值 } Keil }
MOVX @DPTR，A
9.3.4 STC89C52单片机与82C55的接口设计
【例 9-4】设计 STC89C52 与 82C55 连接的接口电路，并 编写相应的驱动程序。 1. 硬件接口电路 如图 9-6 为STC89C52 单片机扩展一片 82C55 的电路。 单片机P0口输出经74LS373锁存器形成扩展后低 8位地 址总线 A7 ～ A0，地址总线 A1A0与 82C55 的 A1A0连接； 地址总线A7与82C55的片选端相连，其它地址线悬空； 单片机（P3.7)和(P3.6)端直接与82C55的控制线、相连； 单片机数据总线与 82C55 数据线连接。 82C55 的 PA 口 PA3～PA0与按键行线相连，PC口的PC6与按键列线相 连，PB口PB3～PB0与数码管4个引脚相连。
基本功能为： （1）具有两个8位端口（A、B）和两个4位端口（C的上半部 分和下半部分）。
（2）任一个端口都可以设定为输入或输出，各端口的输入、 输出可构成16种组合。
（3）数据输出锁存，输入不锁存。 例9-3 假设82C55的控制字寄存器地址为FF7FH，则令A口和 C口的高4位工作在方式0输出， B口和C口的低4位工 作于方式0输入，初始化程序： MOV MOV DPTR，#0FF7FH A，#83H ；控制字寄存器地址送DPTR ；方式控制字83H送A ；83H送控制字寄存器
MOV
MOV
DPTR，#××××H； 控制字寄存器端口地址送DPTR
A，#08H ； 方式控制字08H送A ；08H送控制字寄存器，PC4清0
MOVX @DPTR，A
9.2.3
1.方式0
82C55的三种工作方式
基本的输入/输出方式。 AT89C51可对82C55进行数据的无条件传送 例如:从口线读入一组开关状态，向端口输出数字量，控制 一组指示灯的亮、灭。不需要联络信号， 外设的I/O数据可在82C55的各端口得到锁存和缓冲

9.2.2
工作方式选择控制字及C口置位/复位控制字
1.工作方式选择控制字 82C55有三种工作方式： (1) 方式0：基本输入输出； (2) 方式1：选通输入输出； (3) 方式2：双向传送（仅A口有）。 三种工作方式由方式控制字来决定。 控制字格式如下。
图9-4
2. C口按位置位/复位控制字
“11”分别选中PB口、PC口及控制口。

若端口地址用16位表示，其他无用端全设为“1”（也 可把无用端全设为“0”），则82C55的A、B、C及控 制口地址分别为FF7CH、FF7DH、FF7EH、FF7FH。
3. 软件编程 在实际设计中，须根据外设的类型选择82C55 的操作方式，并在初始化程序中把相应控制字 写入控制口。 按照图9-6所示的STC89C52与82C55的连接图， A口为输入口，连接按键，B口为输出口，连接 数码管，PC6为列线，将4个按键的16种组态 值送数码管显示。 驱动程序有3个模块：主程序、A口的键盘扫描 程序、B口数码管显示程序。
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9.3 可编程接口芯片82C55扩展并行接口


本节先介绍可编程并行I/O接口芯片82C55的应用特性 ，后介绍STC89C52与82C55的接口电路以及驱动程序 设计。 9.3.1 82C55芯片介绍 82C55芯片是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9-2和图9-3 所示
82C55A的引脚图
返回
82C55的结构框图
返回

⑵A组和B组控制电路 这是两组根据CPU写入的“命令字”控制8255A工 作方式的控制电路。 A组：控制PA口和PC口的上半部（PC7～PC4） B组：控制PB口和PC口的下半部（PC3～PC0） 可据“命令字”对端口的每一位实现按位“置位”或“ 复位”。
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驱动程序 该段程序，循环读取输入口按键组态值，将该 值输出到输出端口驱动对应发光二极管亮灭。 （1）汇编语言： ORG 0000H START: CLR P1.0 MOV DPTR,#7FFFH MOVX A,@DPTR MOVX @DPTR,A AJMP START END
Keil uVision4
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9.2 TTL电路扩展并行接口

9.2.1 TTL电路扩展并行I/O口 采用总线式扩展TTL电路可以构成简单输入/输出口，如图9-1.电路 74LS373来扩展输出口，74LS245用来扩展输入口。 74LS245是8位三态收发器，无锁存功能，可以用做8位总线驱动
器，输入端连接了8个按键。
第9章 STC89C52单片机I/O扩展与设计
本章主要内容：介绍I/O接口基本概念，I/O口并行总线 扩展方法，并行接口以82C55可编程芯片应用为例。介 绍串行总线扩展的工作原理、特点以及工作时序，叙述 I/O口串行总线扩展方法，以I2C总线、单总线、SPI总线 等串行总线应用为例，介绍单片机软件模拟串行接口总 线时序以及单片机扩展串行总线接口具体应用实例。此 处，以数字温度传感器DS18B20和DS1621以及TLC2543 芯片为例的串行总线扩展接口电路设计、分析和编写的 驱动程序等实际应用。

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3. I/O端口编址 单片机采用访问地址方式访问端口，所以，所有接口中的I/O端 口必须进行编址，以便CPU通过端口与外设交换信息。常用I/O端口 编址方式有独立编址和统一编址。 （1）独立编址方式 独立编址方式是将I/O端口地址空间与存储器地址空间严格分开 进行编址，地址空间互相独立，界限分明。 （2）统一编址方式 统一编址是将I/O端口地址空间与数据存储器单元同等对待， 每个I/O端口作为一个外部数据存储器地址单元统一编址。单片机访
写信号 WR相或取非信号确定，端口地址只需P2.7=0，即
A15=0，其余地址线任选，此处全选1，则74LS373端口地址 为7FFFH。扩展输入口74LS245端口为只读不写端口，其和 74LS373共用一个端口，所以74LS245端口地址也为7FFFH， 此时单片机的P1.0连接到74LS245方向控制端，作为输入口

3、组成部分： ⑴数据端口：A、B、C ①PA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。 ②PB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。 ③PC口：一个8位数据输出锁存器。 一个8位数据输入缓冲器。 通常PA、PB口作为输入、输出口。PC口可作输入、输 出口，也可在软件控制下，分为两个4位的端口，作为端 口A、B选通方式操作时的状态控制信号。
可对C口8位中的任一位置“1”或清“0”。用于位控。
图9-5
【例9-2】 STC89C52向82C55的控制字寄存器写入按位置位/复位控制字
07H，则PC3置1；08H写入控制口，则PC4清0。程序段如下： MOV DPTR MOV A，#07H ；按位置位/复位控制字07H送A MOVX @DPTR，A； 控制字07H送控制寄存器，把PC3置1 ………… DPTR，#××××H ； 控制寄存器端口地址××××H送

74LS245引脚共20个引脚：20脚为电源，19脚( CE )为三态允许 端（低电平有效），18脚～11脚为B组总线，10脚为地，9脚～2