单片机IO口扩展

第九章 MCS-51单片机并行I/O接口的扩展

(一)学习要求

1、熟悉74LS377、74LS245外围芯片的特性和扩展方法。

2、掌握8255A芯片的结构和工作方式。

3、掌握8155A芯片的结构和工作方式。

4、掌握8155A的RAM和I/O端口寻址方法。

（二）内容提要

1、I/O接口的扩展

当所需扩展的外部I/O口数量不多时，可以使用常规的逻辑电路、锁存器进行扩展。这一类的外围芯片一般价格较低而且种类较多，常用的如：74LS377、74LS245、74LS373、74LS244、74LS273、74LS577、74LS573。

1）74LS377

74LS377是一种8D触发器，它的E端和CLK端是控制端，当它的E端为低电平时只要在CLK端产生一个正跳变，D0～D7将被锁存到Q0～Q7端输出，在其它情况下Q0～Q7端的输出保持不变。

可以利用74LS377这一特性扩展并行输出口。如图9-2使用了一片74LS377扩展输出口，如果将未使用到的地址线都置为1则可以得到该片74LS377的地址为7FFFH。如果单片机要从该片74LS377输出数据的可以执行如下指令：

MOV DPTR，#7FFFFH

MOVX @DPTR,A

2）74LS245。

74LS245是一种三态输出的八总线收发/驱动器，无锁存功能。它的端和DIR端是控制端，当它的G端为低电平时，如果DIR为高电平则74LS245将A端数据传送至B端，如果DIR为低电平则74LS245将B端数据传送至A端,在其它情况下不传送数据，并输出高阻态。

可以利用74LS245这一特性扩展并行输入口。如图9-4使用了一片74LS245扩展输入口，如果将未使用到的地址线都置为1则可以得到该片74LS245的地址为7FFFH。如果单片机要从该片74LS377输出数据的可以执行如下指令：

MOV DPTR，#7FFFFH

MOVX A，@DPTR

2、8255A可编程I/O接口设计及扩展技术

8255A是一种常见的8位可编程并行接口芯片，本接将着重介绍8255A的工作原理、编程方式和应用。

1）8255A芯片的结构

引脚功能如下：

RESET： 复位信号输入端，高电平有效，有效时清除8255A内部寄存器，

同时三个端口自动设为输入端；

D0-D7： 数据线；

V CC： 电源；

GND： 接地线。

PA： A组8位I/O口；

PB： B组8位I/O口；

PC： C组8位I/O口，还具备其它控制功能；

CS： 片选信号输入线，低电平有效；

RD： 读选通信号输入线，低电平有效；

WR： 写选通信号输入线，低电平有效；

A0A1： 端口信号选择端，用于决定当前对哪一个端口进行操作， 2）8255A的控制字和工作方式

8255A共有三种工作方式：方式0、方式1和方式2。方式0为基本的输入输出方式，方式1为有应答的单向输入输出方式，方式2为有应答的双向输入输出方式。

方式0

方式0为基本的输入输出方式。8255A的PA、PB、PC0-3、PC4-7可以分别被定义方式0输入和方式0输出。方式0输出具有锁存功能，输入没有锁存功能，因此方式0适合于无条件传送一组数据，比如可以读一组开关状态、控制一组指示灯，这种工作方式下，CPU可以随时读入开关状态，也可以随时将一组数据送指示灯显示。

方式1

方式1为有应答的单向输入输出方式。8255A的PA、PB可以分别被定义方式1输入和方式1输出，PC的某些位作为状态控制线和应答信号，剩余的线可以作为I/O口使用。

方式2

方式2为有应答的双向输入输出方式。只有8255A的PA可以分别被定义方式2，PC的某些位作为状态控制线和应答信号，剩余的线可以作为I/O口使用。

3）8255A的控制字

8255A由两种控制字：方式控制字和PC口的复位/置位控制字。这两个控制字的地址一样，它们的差别在于方式控制字的最高位为1，PC口的复位/置位控制字的最高位为0。

3、8255A应用举例

8255A可以直接与MCS-51系列的单片机进行接口。

1）方式0应用

如图9-13是8051扩展8255A的接口逻辑图，要求控制接于PA口上的8各指示灯，实现LO～L3灭，L4～L7亮。

计算8255A相关的地址，在图9-13中8255A的A0、A1分别接地址总线的A0、A1，片选端CS接P2.7口，根据表9-1可以计算出8255A的PA口的地址为7FFCH、PB口的地址为7FFDH、PC口的地址为7FFDH、控制字口的地址为7FFFH。

确定8255A的工作方式，根据要求可以采用PA口方式0输出。

决定如何控制，从图9-13可以看出，当PA口的某一位输出高电平时指示灯将灭，当PA

口的某一位输出低电平时指示灯将亮，如果要实现LO～L3灭，L4～L7亮，则要求PA口输出0FH。

根据以上分析可以编制如下子程序：

LED: MOV DPTR，#7FFFH ；写方式控制字，PA口方式0输出

MOV A，#80H

MOVX @DPTR，A

MOV DPTR，#7FFCH ；往PA口写数，控制灯

MOV A，#0FH

MOVX @DPTR，A

RET

2）方式1应用

如图9-14是8051扩展8255A的另一种接口逻辑图，要求根据外部设备的输入信号控制接于PA口上的8各指示灯，当外部设备输入0时L0亮，其它灭；输入1时L1亮，其它灭；……当外部设备输入值大于7时所有灯全灭。当外部设备输入数值后，会产生一负脉冲。

与前一例一样根据接线图可以确定8255A相关的地址，PA口的地址为7FFCH、PB口的地址为7FFDH、PC口的地址为7FFDH、控制字口的地址为7FFFH。

根据要求可以决定8255A的工作方式：PA口方式0输出，PB口方式1输入。

根据要求可以编制出如下完整程序：

LED: LJMP MAIN

ORG 0003H

LJMP INT_0

MAIN: MOV SP，#60H ；初始化中断相关参数

MOV IE，#81H

MOV DPTR，#7FFFH ；写方式控制字，PA口方式0输出，PB口方式1输入

MOV A，#86H

MOVX @DPTR，A

MOV A，#05H ；将PC2置为1，允许中断

MOVX @DPTR，A

SJMP $ ；等待外部设备输入数据

INT_0: MOV DPTR，#7FFDH ；从PB口读数据

MOVX A，@DPTR

MOV DPTR，#7FFCH ；准备对PA口操作

CJNE A，#08H，NOR

JNC DARK ；读入的数大于或等于8，所有灯全灭