第8章输入输出接口-PPT精选
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第8章
输入输出接口
2020/7/28
1
主要内容
• 基本输入输出接口的特点 • 简单接口芯片的应用 • 两种可编程数字接口芯片的应用 • 工业闭环控制系统概述 • 模拟量输入输出接口芯片的功能及
应用
2020/7/28
2
§8.1 简单数字接口电路
掌握： • 接口电路的分类及特点； • 两类简单接口芯片的应用
输出接口：
• 要求对数据具有锁存能力（常用锁存器
实现）
2020/7/28
8
二、基本输入接口
三态门接口：高电平、低电平、高阻 态
2020/7/28
9
三态门的工作波形：
A0~A15 IOR
译码输出
D0~D7
地址有效 开关状态
2020/7/28
10
74LS244接口
• 含8个三态门的集成电路芯片 • 不具备数据的保存能力 • 在外设具有数据保持能力时用来输入
26
工作方式
方式0
软件启动，不自动重复计数。 装入初值后输出端变低电平， 计数结束输出高电平
方式1
硬件启动，不自动重复计数 装入初值后输出端变高电平， 计数开始输出低电平，结束后又变高
2020/7/28
27
工作方式
方式2
软、硬件启动，自动重复计数 装入初值后输出端变高电平， 计数到最后一个脉冲时输出低电平
Q0 D0~D7
...
外 设
OE
Q7
CP
自外设
16
简单I/O接口综合应用例
• 根据开关状态在7段数码管上显示数 字或符号
• 设输出接口的地址为F0H • 设输入接口地址为F1H • 当开关的状态分别为0000～1111时
，在7段数码管上对应显示’0’～’F’
2020/7/28
17
F0H = 0000 0000 1111 0000 F1H = 0000 0000 1111 0001
方式3
软、硬件启动，自动重复计数 装入初值后输出端变高电平， 输出对称方波
2020/7/28
28
工作方式
方式4
软件启动，不自动重复计数。 装入初值后输出端变高电平， 计数结束输出一个CLK宽度的低电平
硬件启动，不自动重复计数
方式5 波形与方式4相同
2020/7/28
29
2020/7/28
3
一、接口电路的基本构成
I/O接口：
数据
CPU
状态
外设
控制
2020/7/28
4
接口的基本构成
译码
AB
电路
DB
控制
CB
逻辑
数据输入寄存器 (or 三态门)
数据输出寄存器 (锁存器)
状态寄存器 (or 三态门)
命令寄存器
数据线
状态线 控制线
2020/7/28
5
接口的基本构成
• 数据输入/输出寄存器 —— 暂存输入/ 输出的数据
• 命令寄存器 —— 存放控制命令，用来 设定接口功能、工作参数和工作方式 。
• 状态寄存器 —— 保存外设当前状态，
以供CPU读取。
2020/7/28
6
外设接口
输入接口 输出接口
并行接口 串行接口
数字接口 模拟接口
2020/7/28
7
输入输出接口的特点
输入接口：
• 要求对数据具有控制能力（常用三态门 实现）
2020/7/28
24
结构特点
• 计数器 16位初值寄存器
16位计数寄存器
• 控制寄存器 • 控制逻辑
存放8位控制命令字
2020/7/28
25
计数启动方式
GATE端为高电平
软件启动 置入计数初值后的第2个
CLK脉冲的下降沿启动
GATE端有一个上升沿
硬件启动 对应CLK脉冲的下降沿启动
2020/7/28
接口
2020/7/28
P341图
11
ห้องสมุดไป่ตู้
三态门接口应用例
• 利用三态门作为输入接口（接口地址
380H）接到地址范围为70000H----
71FFFH的EEPROM芯片的
READY/BUSY端，当三态门输出高电平
时，可向98C64A写入一个字节数据，输
出低电平时则不能写入。试画芯片与系
统的连接图
2020/7/28
D0～D7
译码器
IOW#
≥1
A7～A4
A15～A8
A3 A2 A1 A0
74LS138
&G Y0
≥1 G2A
G2B
C B
Y1
A
IOR#
≥1
2020/7/28
74LS273
7406 Rx8
D0 Q0
a
| Q1
反相器
b
D7 Q2
c
Q3
d
Q4
e
CP Q5
f
Q6
g
Q7
DP
74LS244
D0 O1 I1 D1 O2 I2 D2 O3 I3 D3 O4 I4
2020/7/28
14
常用锁存器芯片
• 74LS273 8D触发器，不具备数据的控制能力
P343图
• 74LS374
含有8个带有三态输出的8D触发器
，具有对数据的控制能力
例
2020/7/28
15
锁存器芯片74LS374
做输出口:
做输入口:
译码器
Q0 D0~D7
...
CP
Q7
OE
译码器
2020/7/28
E1
+5V K0～K3
18
2020/7/28
19
简单I/O接口综合应用例
…… Seg7 DB 3FH,06H,
5BH,4FH,66H,6DH, 7DH,07H,7FH,67H,77H, 7CH,39H,5EH,79H,71H
……
GO: IN AL, 0F1H AND AL, 0FH MOV SI, AX MOV AL, ［BX+SI］ OUT 0F0H, AL JMP GO
LEA BX, Seg7
MOV AH, 0
2020/7/28
20
§8.2 可编程数字接口芯片
掌握: • 芯片的引线及内部结构 • 工作方式及工作时序 • 芯片的应用:
芯片与系统的连接 芯片的初始化编程
2020/7/28
21
一、可编程定时器8253
• 16位硬件减法计数器 • 含三个独立定时/计数器 • 最大计数初值为0
内部结构框图
2020/7/28
22
主要引线功能
连接系统端的主要引线：
• D0----D7 • CS • RD • WR • A0，A1
A1 A0 00 01 10 11
CNT0 CNT1 CNT2 控制寄存器
2020/7/28
23
主要引线功能
连接外设端的主要引线： • CLK ----------- 时钟脉冲输入 • GATE ---------- 门控信号输入 • OUT ------------ 定时输出
12
三态门接口应用例
D0~D7 A0
A12 MEMW MEMR 高位地 址信号
2020/7/28
IOR A0~ A12
• • •
译码 D0
D0~D7 A0 ••• A12
WE
OE
CE
READY/BUSY
译码
380H
13
锁存器接口
• 通常由D触发器构成； • 特点：
具有对数据的锁存能力； 不具备对数据的控制能力
输入输出接口
2020/7/28
1
主要内容
• 基本输入输出接口的特点 • 简单接口芯片的应用 • 两种可编程数字接口芯片的应用 • 工业闭环控制系统概述 • 模拟量输入输出接口芯片的功能及
应用
2020/7/28
2
§8.1 简单数字接口电路
掌握： • 接口电路的分类及特点； • 两类简单接口芯片的应用
输出接口：
• 要求对数据具有锁存能力（常用锁存器
实现）
2020/7/28
8
二、基本输入接口
三态门接口：高电平、低电平、高阻 态
2020/7/28
9
三态门的工作波形：
A0~A15 IOR
译码输出
D0~D7
地址有效 开关状态
2020/7/28
10
74LS244接口
• 含8个三态门的集成电路芯片 • 不具备数据的保存能力 • 在外设具有数据保持能力时用来输入
26
工作方式
方式0
软件启动，不自动重复计数。 装入初值后输出端变低电平， 计数结束输出高电平
方式1
硬件启动，不自动重复计数 装入初值后输出端变高电平， 计数开始输出低电平，结束后又变高
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工作方式
方式2
软、硬件启动，自动重复计数 装入初值后输出端变高电平， 计数到最后一个脉冲时输出低电平
Q0 D0~D7
...
外 设
OE
Q7
CP
自外设
16
简单I/O接口综合应用例
• 根据开关状态在7段数码管上显示数 字或符号
• 设输出接口的地址为F0H • 设输入接口地址为F1H • 当开关的状态分别为0000～1111时
，在7段数码管上对应显示’0’～’F’
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F0H = 0000 0000 1111 0000 F1H = 0000 0000 1111 0001
方式3
软、硬件启动，自动重复计数 装入初值后输出端变高电平， 输出对称方波
2020/7/28
28
工作方式
方式4
软件启动，不自动重复计数。 装入初值后输出端变高电平， 计数结束输出一个CLK宽度的低电平
硬件启动，不自动重复计数
方式5 波形与方式4相同
2020/7/28
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2020/7/28
3
一、接口电路的基本构成
I/O接口：
数据
CPU
状态
外设
控制
2020/7/28
4
接口的基本构成
译码
AB
电路
DB
控制
CB
逻辑
数据输入寄存器 (or 三态门)
数据输出寄存器 (锁存器)
状态寄存器 (or 三态门)
命令寄存器
数据线
状态线 控制线
2020/7/28
5
接口的基本构成
• 数据输入/输出寄存器 —— 暂存输入/ 输出的数据
• 命令寄存器 —— 存放控制命令，用来 设定接口功能、工作参数和工作方式 。
• 状态寄存器 —— 保存外设当前状态，
以供CPU读取。
2020/7/28
6
外设接口
输入接口 输出接口
并行接口 串行接口
数字接口 模拟接口
2020/7/28
7
输入输出接口的特点
输入接口：
• 要求对数据具有控制能力（常用三态门 实现）
2020/7/28
24
结构特点
• 计数器 16位初值寄存器
16位计数寄存器
• 控制寄存器 • 控制逻辑
存放8位控制命令字
2020/7/28
25
计数启动方式
GATE端为高电平
软件启动 置入计数初值后的第2个
CLK脉冲的下降沿启动
GATE端有一个上升沿
硬件启动 对应CLK脉冲的下降沿启动
2020/7/28
接口
2020/7/28
P341图
11
ห้องสมุดไป่ตู้
三态门接口应用例
• 利用三态门作为输入接口（接口地址
380H）接到地址范围为70000H----
71FFFH的EEPROM芯片的
READY/BUSY端，当三态门输出高电平
时，可向98C64A写入一个字节数据，输
出低电平时则不能写入。试画芯片与系
统的连接图
2020/7/28
D0～D7
译码器
IOW#
≥1
A7～A4
A15～A8
A3 A2 A1 A0
74LS138
&G Y0
≥1 G2A
G2B
C B
Y1
A
IOR#
≥1
2020/7/28
74LS273
7406 Rx8
D0 Q0
a
| Q1
反相器
b
D7 Q2
c
Q3
d
Q4
e
CP Q5
f
Q6
g
Q7
DP
74LS244
D0 O1 I1 D1 O2 I2 D2 O3 I3 D3 O4 I4
2020/7/28
14
常用锁存器芯片
• 74LS273 8D触发器，不具备数据的控制能力
P343图
• 74LS374
含有8个带有三态输出的8D触发器
，具有对数据的控制能力
例
2020/7/28
15
锁存器芯片74LS374
做输出口:
做输入口:
译码器
Q0 D0~D7
...
CP
Q7
OE
译码器
2020/7/28
E1
+5V K0～K3
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2020/7/28
19
简单I/O接口综合应用例
…… Seg7 DB 3FH,06H,
5BH,4FH,66H,6DH, 7DH,07H,7FH,67H,77H, 7CH,39H,5EH,79H,71H
……
GO: IN AL, 0F1H AND AL, 0FH MOV SI, AX MOV AL, ［BX+SI］ OUT 0F0H, AL JMP GO
LEA BX, Seg7
MOV AH, 0
2020/7/28
20
§8.2 可编程数字接口芯片
掌握: • 芯片的引线及内部结构 • 工作方式及工作时序 • 芯片的应用:
芯片与系统的连接 芯片的初始化编程
2020/7/28
21
一、可编程定时器8253
• 16位硬件减法计数器 • 含三个独立定时/计数器 • 最大计数初值为0
内部结构框图
2020/7/28
22
主要引线功能
连接系统端的主要引线：
• D0----D7 • CS • RD • WR • A0，A1
A1 A0 00 01 10 11
CNT0 CNT1 CNT2 控制寄存器
2020/7/28
23
主要引线功能
连接外设端的主要引线： • CLK ----------- 时钟脉冲输入 • GATE ---------- 门控信号输入 • OUT ------------ 定时输出
12
三态门接口应用例
D0~D7 A0
A12 MEMW MEMR 高位地 址信号
2020/7/28
IOR A0~ A12
• • •
译码 D0
D0~D7 A0 ••• A12
WE
OE
CE
READY/BUSY
译码
380H
13
锁存器接口
• 通常由D触发器构成； • 特点：
具有对数据的锁存能力； 不具备对数据的控制能力