[研究生入学考试]第九章 MCS-51扩展IO接口设计技术
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控制字格式 ⑵C口按位置位/复位功能： 端口C的8位中的任一位可用一个写入8255A控制口的置 复位.控制字来置位或复位，此功能主要用于控制。
表9-1: 常用Intel 系列可编程接口芯片
型号 8155 8255 8251 8253 8279
名称 并行接口 通用并行接口 同步/异步通讯接口 定时/计数器 键盘/显示接口
说明 带256B的RAM和14位定时/计数器
8051中常用的两种接口芯片：8155和8255
可编程通用并行接口。
返回
9.2 MCS-51与可编程并行I/0芯片8255接口设计
口地址可以为FEFFH,是不唯一的。
Байду номын сангаас
11111110 11111111
P2
P0
图9-20
实际上只要保证P2.0=0就可以了
3、 输入输出的口地址相同，会不会 造成总线上发生冲突？
不会，输出控制信号由P2.0与WR合成, 而输入控制信号由P2.0与RD合成，所以 不会发生冲突。
图9-20
按下任意一键，对应的LED发光 ，程序如下：
第九章 MCS-51单片机并行I/O接口的扩展
1、 为什么要进行并行I/O接口的扩展？
8051单片机共有四个8位的并行I/O口，但是这 些I/O口一般不能完全供用户使用。对于片内有 ROM/EPROM 的单片机，在不使用外部扩展时，才 允许对这四个口完全由用户使用。对于单片机需 要进行外部扩展的情况下，它所能提供给用户的 I/O口资源仅为P1口和部分P2、P3口线。
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。
8255A的引脚图
返回
8255A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
MOV DPTR,#0E000H MOVX A,@DPTR
或 MOV P2,#0E0H MOV R0,#00H MOVX A,@R0
3、 扩展I/O口所用芯片主要有哪些？
分为两大类： ❖通用可编程I/O芯片，如8255，8155等。 ❖TTL或CMOS锁存器，缓冲器等
4、I/O扩展方式主要有哪些？ ❖ 并行总线扩展法。 ❖ 串行口扩展法。
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”。
⑶双向三态数据缓冲器 为8255A和CPU数据总线的接口，CPU和8255A间的命令
数据和状态的传输都通过双向三态总线缓冲器传送的。 D0～D7接CPU的数据总线。 ⑷A0、A1、为8255A的端口选择信号和片选。 ⑸CPU对8255A的A口、B口、C口和控制口的寻址如下：
⑹复位控制： RESET为复位信号输入脚，高电平有效，复位
有效时，它把控制寄存器清零和置所有端口（A 、B、C）为输入方式。
4、8255A的三种工作方式及选择： 方式0 —— 基本输入输出。 方式1 —— 选通输入输出。 方式2 —— 双向传送（仅PA口）。
⑴方式选择：由CPU输出的控制字来选择： 由CPU送出一个控制字到8255A的控制字寄存器选择。
9.1 简单的I/O扩展 9.2 MCS-51与可编程并行I/0芯片8255接口设计 9.3 MCS-51与可编程RAM/IO芯片8155H的接口 9.4 用MCS-51的串行口扩展并行口
下页
9.1 简单的I/O扩展
采用TTL电路或CMOS锁存器，三态门作 为I/O扩展芯片，是单片机应用系统中经常采 用的方法。这种I/O口一般通过P0口扩展。
8255A是Intel公司生产的可编程I/O口接口芯片。具 有3个8位的并行I/O口：PA、PB、PC，其中PC口又分 高4位口（PC7～PC4）和低4位口（PC3～PC0），可 以通过软件编程来改变I/O口的工作方式。
一、8255A的引脚和结构：
1、引脚：8255A的引脚图
I/O口：PA、PB、PC VCC：＋5V
数据线：D0～D7
GND：0V
片选 ： CS
RESET：复位
读、写： RD、WR
A0、A1：端口选择信号线
2、结构框图： 8255A的结构框图 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。
简 单
I/O
接
口
扩
展
返回
电 路
P0口为双向数据线，既能从74HC244输 入数据，又能将数据传送给74LS273输出。
思考： 1、当与244相连的按键开关没有被按下时，
输入是什么？若按下某键，输入怎样变化？
开关未被按下时，输入全为1。 按下某键，则所在线的输入为0。图9-20
2、输入和输出都是在P2.0为0时有效，那么它 们的口地址应该为多少，唯一吗？
LOOP: MOV DPTR,#0FEFFH
MOVX A,@DPTR;从244读入数据
MOVX @DPTR,A;向273输出数据
SJMP LOOP
图9-20
返回
9.2 可编程接口8255芯片
可编程接口是指功能可由计算机的指令 来改变的芯片。可编程接口通过编制程序 ，可使一个接口芯片执行多种不同的接口 功能，使用灵活。用它来连接计算机和外 设时，不需要或只需要很少的外加硬件。
优点：电路简单、成本低、配置灵活。 扩展单个8位输出或输入时非常方便。
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可作为I/O扩展芯片:
74LS273、74LS373、74LS377、74LS244、 74LS245、74LS367、74LS377等
注意: 在实际应用当中，可根据系统对输 入输出的要求来选择合适的扩展芯片。
-
图 9 1 ：
2、在8051单片机中，扩展的I/O口与片外数 据存储器是统一编址还是单独编址？
采用的是统一编址，在8051指令系 统中没有对外设的I/O指令，因此对片 外I/O的输入输出指令就是访问片外 RAM的指令。
例:某一I/O设备的口地址址为E000H,在这 个口中已有内容89H,现要求将此值读入累加 器A中，可 用如下指令：
表9-1: 常用Intel 系列可编程接口芯片
型号 8155 8255 8251 8253 8279
名称 并行接口 通用并行接口 同步/异步通讯接口 定时/计数器 键盘/显示接口
说明 带256B的RAM和14位定时/计数器
8051中常用的两种接口芯片：8155和8255
可编程通用并行接口。
返回
9.2 MCS-51与可编程并行I/0芯片8255接口设计
口地址可以为FEFFH,是不唯一的。
Байду номын сангаас
11111110 11111111
P2
P0
图9-20
实际上只要保证P2.0=0就可以了
3、 输入输出的口地址相同，会不会 造成总线上发生冲突？
不会，输出控制信号由P2.0与WR合成, 而输入控制信号由P2.0与RD合成，所以 不会发生冲突。
图9-20
按下任意一键，对应的LED发光 ，程序如下：
第九章 MCS-51单片机并行I/O接口的扩展
1、 为什么要进行并行I/O接口的扩展？
8051单片机共有四个8位的并行I/O口，但是这 些I/O口一般不能完全供用户使用。对于片内有 ROM/EPROM 的单片机，在不使用外部扩展时，才 允许对这四个口完全由用户使用。对于单片机需 要进行外部扩展的情况下，它所能提供给用户的 I/O口资源仅为P1口和部分P2、P3口线。
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。
8255A的引脚图
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8255A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
MOV DPTR,#0E000H MOVX A,@DPTR
或 MOV P2,#0E0H MOV R0,#00H MOVX A,@R0
3、 扩展I/O口所用芯片主要有哪些？
分为两大类： ❖通用可编程I/O芯片，如8255，8155等。 ❖TTL或CMOS锁存器，缓冲器等
4、I/O扩展方式主要有哪些？ ❖ 并行总线扩展法。 ❖ 串行口扩展法。
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”。
⑶双向三态数据缓冲器 为8255A和CPU数据总线的接口，CPU和8255A间的命令
数据和状态的传输都通过双向三态总线缓冲器传送的。 D0～D7接CPU的数据总线。 ⑷A0、A1、为8255A的端口选择信号和片选。 ⑸CPU对8255A的A口、B口、C口和控制口的寻址如下：
⑹复位控制： RESET为复位信号输入脚，高电平有效，复位
有效时，它把控制寄存器清零和置所有端口（A 、B、C）为输入方式。
4、8255A的三种工作方式及选择： 方式0 —— 基本输入输出。 方式1 —— 选通输入输出。 方式2 —— 双向传送（仅PA口）。
⑴方式选择：由CPU输出的控制字来选择： 由CPU送出一个控制字到8255A的控制字寄存器选择。
9.1 简单的I/O扩展 9.2 MCS-51与可编程并行I/0芯片8255接口设计 9.3 MCS-51与可编程RAM/IO芯片8155H的接口 9.4 用MCS-51的串行口扩展并行口
下页
9.1 简单的I/O扩展
采用TTL电路或CMOS锁存器，三态门作 为I/O扩展芯片，是单片机应用系统中经常采 用的方法。这种I/O口一般通过P0口扩展。
8255A是Intel公司生产的可编程I/O口接口芯片。具 有3个8位的并行I/O口：PA、PB、PC，其中PC口又分 高4位口（PC7～PC4）和低4位口（PC3～PC0），可 以通过软件编程来改变I/O口的工作方式。
一、8255A的引脚和结构：
1、引脚：8255A的引脚图
I/O口：PA、PB、PC VCC：＋5V
数据线：D0～D7
GND：0V
片选 ： CS
RESET：复位
读、写： RD、WR
A0、A1：端口选择信号线
2、结构框图： 8255A的结构框图 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。
简 单
I/O
接
口
扩
展
返回
电 路
P0口为双向数据线，既能从74HC244输 入数据，又能将数据传送给74LS273输出。
思考： 1、当与244相连的按键开关没有被按下时，
输入是什么？若按下某键，输入怎样变化？
开关未被按下时，输入全为1。 按下某键，则所在线的输入为0。图9-20
2、输入和输出都是在P2.0为0时有效，那么它 们的口地址应该为多少，唯一吗？
LOOP: MOV DPTR,#0FEFFH
MOVX A,@DPTR;从244读入数据
MOVX @DPTR,A;向273输出数据
SJMP LOOP
图9-20
返回
9.2 可编程接口8255芯片
可编程接口是指功能可由计算机的指令 来改变的芯片。可编程接口通过编制程序 ，可使一个接口芯片执行多种不同的接口 功能，使用灵活。用它来连接计算机和外 设时，不需要或只需要很少的外加硬件。
优点：电路简单、成本低、配置灵活。 扩展单个8位输出或输入时非常方便。
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可作为I/O扩展芯片:
74LS273、74LS373、74LS377、74LS244、 74LS245、74LS367、74LS377等
注意: 在实际应用当中，可根据系统对输 入输出的要求来选择合适的扩展芯片。
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图 9 1 ：
2、在8051单片机中，扩展的I/O口与片外数 据存储器是统一编址还是单独编址？
采用的是统一编址，在8051指令系 统中没有对外设的I/O指令，因此对片 外I/O的输入输出指令就是访问片外 RAM的指令。
例:某一I/O设备的口地址址为E000H,在这 个口中已有内容89H,现要求将此值读入累加 器A中，可 用如下指令：