《并行口扩展技术》PPT课件.ppt

第七章 MCS-51并行口的扩展,MCS51单片机内部有4个并行口，当内部并行口不够用时可以外扩并行口芯片。可外扩的并行口芯片很多，分成2类：不可编程的并行口芯片（74LS3734和74LS245）和可编程的并行口芯片（8255）。 7.1 不可编程并行口芯片的扩展 7.2 可编程并行口芯片的扩展,7.1.1 74LS373的扩展 7.1.2 74LS245的扩展,7.1 不可编程并行口芯片的扩展,1、 74LS373的结构 2、 74LS373的引脚 3、 74LS373与89C51的连接,7.1.1 74LS373的扩展,连接图,D,CP,Q,D,CP,Q,D,CP,Q,D,CP,Q,D,CP,Q,D,CP,Q,D,CP,Q,D,CP,Q,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,Q0,Q1,Q,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,LE,OE,思考,ALE,RD,WR,PSEN,P0.0,P0.1,P0.2,P0.3,P0.4,P0.5,P0.6,P0.7,89C51,P2.0,P2.1,P2.2,P2.3,P2.4,P2.5,P2.6,P2.7,A0,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,OE,LE,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,74LS373,DB,AB,CB,OE,D0,D7,74LS373,AB15,AB0,AB15,地址码的计算,LE,74LS373与89C51的连接图,+,Q7,Q6,Q5,Q4,Q3,Q2,Q1,Q0,计算74LS373的地址（8051送出何种地址码时可以将数送到Q端） P27 P26 P25 P24 P23 P22 P21 P2 0 P07 P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00 AB15AB14 AB13 AB12 AB11 AB10 AB9 AB8 AB7 AB6 AB5 AB4 AB3 AB2 AB1 AB0 0 * * * * * * * * * * * * * * *,ALE,RD,WR,PSEN,P0.0,P0.1,P0.2,P0.3,P0.4,P0.5,P0.6,P0.7,89C51,P2.0,P2.1,P2.2,P2.3,P2.4,P2.5,P2.6,P2.7,A0,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,OE,LE,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,74LS373,DB,AB,CB,OE,D0,D7,74LS373,AB15,AB0,AB15,LE,思考:2片74LS373与89C51的连接图,+,Q7,Q6,Q5,Q4,Q3,Q2,Q1,Q0,OE,D0,D7,74LS373,LE,+,Q7,Q6,Q5,Q4,Q3,Q2,Q1,Q0,计算74LS373的地址（8051送出何种地址码时可以将数送到Q端） P27 P26 P25 P24 P23 P22 P21 P2 0 P07 P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00 AB15AB14 AB13 AB12 AB11 AB10 AB9 AB8 AB7 AB6 AB5 AB4 AB3 AB2 AB1 AB0 0 1 * * * * * * * * * * * * * * 1 0 * * * * * * * * * * * * * *,AB14,1、 74LS245的结构 2、 74LS245的引脚 3、 74LS245与89C51的连接,7.1.2 74LS245的扩展,连接图,B0,A0,思考,B1,A1,B2,A2,B3,A3,B4,A4,B5,A5,B6,A6,B7,A7,+,+,E,DIR,ALE,RD,WR,PSEN,P0.0,P0.1,P0.2,P0.3,P0.4,P0.5,P0.6,P0.7,89C51,P2.0,P2.1,P2.2,P2.3,P2.4,P2.5,P2.6,P2.7,A0,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,OE,LE,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,74LS373,DB,AB,CB,DIR,B0,B7,74LS245,AB15,AB0,AB15,地址码的计算,E,74LS245与89C51的连接图,+,A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0,计算74LS245的地址（8051送出何种地址码时可以将数由A端传到B端） P27 P26 P25 P24 P23 P22 P21 P2 0 P07 P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00 AB15AB14 AB13 AB12 AB11 AB10 AB9 AB8 AB7 AB6 AB5 AB4 AB3 AB2 AB1 AB0 0 * * * * * * * * * * * * * * *,ALE,RD,WR,PSEN,P0.0,P0.1,P0.2,P0.3,P0.4,P0.5,P0.6,P0.7,89C51,P2.0,P2.1,P2.2,P2.3,P2.4,P2.5,P2.6,P2.7,A0,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,OE,LE,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,74LS373,DB,AB,CB,DIR,B0,B7,74LS245,AB15,AB0,AB15,E,思考:2片74LS245与89C51的连接图,+,A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0,DIR,B0,B7,74LS245,E,+,A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0,计算74LS245的地址 P27 P26 P25 P24 P23 P22 P21 P2 0 P07 P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00 AB15AB14 AB13 AB12 AB11 AB10 AB9 AB8 AB7 AB6 AB5 AB4 AB3 AB2 AB1 AB0 0 1 * * * * * * * * * * * * * * 1 0 * * * * * * * * * * * * * *,AB14,7.2.1 8255的结构 7.2.2 8255的引脚 7.2.3 8255的工作方式 7.2.4 8255的控制字 7.2.5 8255的应用,7.2 可编程并行口芯片的扩展（8255）,8255有三个并行的8位I/O接口，分别称为A口、B口、C口。也就是说，扩展一片8255则可扩展24位并行端口。,7.2.1 8255的结构,数据 总线 缓冲器,读写 控制 逻辑,A组 控制,B组 控制,口A,口C 高4,口C 低4,口B,D0D7,RD,WR,CS,A0,A1,RESET,PA0PA7,PB0PB7,PC4PC7,PC0PC3,7.2.1 8255的结构,数据 总线 缓冲器,读写 控制 逻辑,A组 控制,B组 控制,口A,口C 高4,口C 低4,口B,D0D7,RD,WR,CS,A0,A1,RESET,PA0PA7,PB0PB7,PC4PC7,PC0PC3,8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。,7.2.1 8255的结构,数据 总线 缓冲器,读写 控制 逻辑,A组 控制,B组 控制,口A,口C 高4,口C 低4,口B,D0D7,RD,WR,CS,A0,A1,RESET,PA0PA7,PB0PB7,PC4PC7,PC0PC3,读/写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传输过程。它接收片选信号及系统读信号、写信号、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。,7.2.1 8255的结构,数据 总线 缓冲器,读写 控制 逻辑,A组 控制,B组 控制,口A,口C 高4,口C 低4,口B,D0D7,RD,WR,CS,A0,A1,RESET,PA0PA7,PB0PB7,PC4PC7,PC0PC3,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。,7.2.1 8255的结构,数据 总线 缓冲器,读写 控制 逻辑,A组 控制,B组 控制,口A,口C 高4,口C 低4,口B,D0D7,RD,WR,CS,A0,A1,RESET,PA0PA7,PB0PB7,PC4PC7,PC0PC3,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。,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。,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。,7.2.2 8255的引脚,数据 总线 缓冲器,读写 控制 逻辑,A组 控制,B组 控制,口A,口C 高4,口C 低4,口B,D0D7,RD,WR,CS,A0,A1,RESET,PA0PA7,PB0PB7,PC4PC7,PC0PC3,8255与89C51的连接图,7.2.2 8255的引脚,数据 总线 缓冲器,读写 控制 逻辑,A组 控制,B组 控制,口A,口C 高4,口C 低4,口B,D0D7,RD,WR,CS,A0,A1,RESET,PA0PA7,PB0PB7,PC4PC7,PC0PC3,D0-D7：8位，双向，三态数据线，用来与系统数据总线相连。,RD：读信号，输入，控制8255将数据或控制信息送到CPU。,WR：写信号，输入，控制CPU将数据或状态信息送到8255A。,CS：片选，输入，用来决定芯片是否被选中。,A1，A0：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。,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。 注意：8255工作之前，硬件上必须先复位，使8255内部的各个部件处于待命状态。,8255A的操作功能表,7.2.2 8255的引脚,数据 总线 缓冲器,读写 控制 逻辑,A组 控制,B组 控制,口A,口C 高4,口C 低4,口B,D0D7,RD,WR,CS,A0,A1,RESET,PA0PA7,PB0PB7,PC4PC7,PC0PC3,PA0PA7：A组数据信号，用来连接外设。,PB0PB7：B组数据信号，用来连接外设。,PC0PC7：C组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号。,8255 与 89C51 的 连 接 图,ALE,RD,WR,PSEN,P0.0,P0.1,P0.2,P0.3,P0.4,P0.5,P0.6,P0.7,89C51,P2.0,P2.1,P2.2,P2.3,P2.4,P2.5,P2.6,P2.7,A0,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,OE,LE,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,74LS373,DB,AB,CB,AB0,AB15,AB12,AB1,AB0,D0D7,RD,WR,CS,A0,A1,RESET,AB15,8255,PA0PA7,PC0PC7,PB0PB7,各端口地址码的计算,89C51送出何种地址码时选中端口 P27 P26 P25 P24 P23 P22 P21 P2 0 P07 P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00 AB15AB14 AB13 AB12 AB11 AB10 AB9 AB8 AB7 AB6 AB5 AB4 AB3 AB2 AB1 AB0 口A 0 * * * * * * * * * * * * * 0 0 口B 0 * * * * * * * * * * * * * 0 1 口C 0 * * * * * * * * * * * * * 1 0 控制 0 * * * * * * * * * * * * * 1 1,8255A的操作功能表,WR、RD、CS、A1、A0这几个信号的组合决定了8255A的所有具体操作：,7.2.3 8255的工作方式,8255A有三种工作方式： 方式0简单输入/输出查询方式；A，B，C三个端口均可。 最为常用。 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。 注意：工作方式的选择可通过向控制端口写入方式控制字来实现。,方式0,方式0为一种简单的输入/输出方式，没有规定固定的应答联络信号，可用A，B，C三个口的任意一位充当查询信号，其余I/O口仍可作为独立的端口和外设相连。 即：PA0PA7，PB0PB7，PC0PC7均可作为I/O线使用，没有限制一定传送什么信号；口A、口B、口C高4位和口C低4位可以分别设定为输入口或输出口。 方式0的应用场合有两种：一种是无条件传送；一种是查询传送。,D0D7,RD,WR,CS,A0,A1,RESET,8255,PA0PA7,PC0PC7,PB0PB7,+5V,STB,BUSY,微型打印机,D0D7,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。即：口A和口B作为数据口使用；口分成C高4位和口C低4位，分别配合口A和口B工作，此时口C高4位和口C低4位分别作为口A和口B的状态口，口C的某些引脚规定为传送状态信号，不能作I/O口线使用，传送任意信号。 方式1主要用于中断应答式数据传送，也可用于连续查询式数据传送。输入和输出时8255与外围设备的连接方式不同，数据传送过程也不同。,D0D7,RD,WR,CS,A0,A1,RESET,8255,PA0PA7,PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7,PB0PB7,+5V,STB,BUSY,微型打印机,D0D7,A、B通道工作于方式1时引脚规定,当A、B通道作为输入通道时，PC0PC7的功能分配如图a所示。 STB为外设向8255提供的输入选通信号，当外设数据准备好，并稳定在数据线后，向输入低电平信号，8255必须在收到的下降沿后，才把数据线上外围设备的信息输入端口锁存器。 IBF为端口锁存器满/空标志线。IBF有效，表明输入缓冲器已满。IBF是8255向外设输出的信号，高电平表示端口缓冲器已满，等待CPU读取，只有在CPU读取之后，上升沿使IBF为低电平，表示数据已读完，才允许外设继续送数。 INTR为中断请求信号。高电平有效，由8255发出。在中断允许的条件下，当=1和IBF=1时，INTR被置1，发出中断请求。,当A、B通道作为输出通道时，PC0PC7的分配如图b所示。 OBF为输出缓冲器已满标志，也是8255向外设输出的信号，低电平有效，表示CPU已将数据装入8255端口的输出缓冲器中，通知外设可以取数。CPU向8255写入数据后，在WR的上升沿时使OBF变为低电平。 ACK为外设向8255提供的输入应答信号，外设把端口数据取走之后，为低电平，表示外设已取走数据，CPU可以再送新的数据。,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PC0PC2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。 按方式2工作时，A口既可工作于查询方式，又可工作于中断方式。 A通道工作于方式2时PC0PC7的功能,A通道工作于方式2时PC0PC7的功能,当A通道工作于方式2时，PC0PC7的功能分配如图所示。图中各功能的含义与工作方式1时的含义一样。由于只有A通道才能工作于方式2，所以所有的应答联络线都是与A通道配合的。 8255的C口专用功能见下表：,7.2.4 8255的控制字,8255的控制字存于控制字寄存器中。 8255有2个控制字：方式控制字和口C按位置/复位控制。 1、方式控制字 方式控制字决定了8255的工作方式。8255工作之前软件上必须初始化，即将方式控制字写入控制字寄存器中，以指定端口的工作方式。 2、口C的按位置/复位控制字 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。 3、8255的初始化 8255是可编程的接口芯片，在使用8255之前，硬件上必须复位，即给RESET端送一个高电平；软件上必须初始化，即向8255写入方式控制字，以确定8255的工作方式。,方式控制字,方式控制字决定了8255的工作方式。8255工作之前软件上必须初始化，即将方式控制字写入控制字寄存器中，以指定端口的工作方式。 8255A的控制字格式与各位的功能如图所示。,标志位,D7,A组控制,D6,A口,D5,C口高4,D4,B组控制,D3,A组控制,D2,B口,D1,C口低4,D0,D7：标志位。D7=1 D6、D5：A组工作方式选择。 0 0 口A和口C高4工作于方式0 0 1 口A和口C高4工作于方式1 1 口A工作于方式2 D4：D4=0 口A为输出口； D4=1 口A为输入口。 D3：D3=0 口C高4为输出口； D3=1 口C高4为输入口。 D2： B组工作方式选择。 0 口B和口C低4工作于方式0 1 口B和口C低4工作于方式1 D1：D1=0 口B为输出口； D4=1 口B为输入口。 D0：D0=0 口C低4为输出口； D3=1 口C低4为输入口。,例 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。 解：控制字为： 10010001 即91H 初始化程序为： MOV A， # 91H MOV DPTR,#0023H MOVX DPTR,A,口C按位置/复位控制字,口C按位置/复位控制字只有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。 8255A的口C按位置/复位控制字格式与各位的功能如图所示。,标志位,D7,*,D6,*,D5,C 口,D4,引 脚,D3,*,D2,选 择,D1,置1/清0,D0,D7：标志位。D7=0 D6、D5、D4：未使用。 D3、D2、D1：C口引脚选择。 0 0 0 选中PC0 0 0 1 选中PC1 0 1 0 选中PC2 0 1 1 选中PC3 1 0 0 选中PC4 1 0 1 选中PC5 1 1 0 选中PC6 1 1 1 选中PC7 D0：D0=0 选中的C口引脚输出0，D0=1 选中的C口引脚输出1。,例：PC6置1，其余位不变 解：控制字为： 00001101 即0DH 写入口C按位置/复位程序为： MOV A， # 0DH MOV DPTR,#0023H MOVX DPTR,A,8255初始化,8255是可编程的接口芯片，在使用8255之前，硬件上必须复位，即给RESET端送一个高电平；软件上必须初始化，即向8255写入方式控制字，以确定8255的工作方式。 例如：用8255作接口芯片，控制24个发光二极管。在编写驱动程序时，程序的前面一段8255的初始化程序。根据题意初始化程序如下： MOV DPTR，#2003H MOV A，#80H MOVX DPTR，A 例 设8255的地址为80FCH-80FFH，如果 8255的PA0-PA7接1个数码管，PC3接一个 蜂鸣器，PC4接一个开关，试对8255初始化。 例 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。 练习：设8255的口地址为4000H-4003H， 口A、口B、口C均为输入方式，方式0， 试对8255初始化。,MOV DPTR，#80FF H MOV A，#88H MOVX DPTR，A,MOV DPTR，#80FF H MOV A，#88H MOVX DPTR，A,MOV DPTR，#80FF H MOV A，#88H MOVX DPTR，A,7.2.5 8255的应用,当单片机内部并行口不够用时，常常外扩8255芯片。下面举例说明8255与外设的连接以及驱动程序的编制。,流水灯,计数器,例 用8255作接口实现如下功能：24个发光二极管轮流点亮。,流水灯,ALE,RD,WR,PSEN,P0.0,P0.1,P0.2,P0.3,P0.4,P0.5,P0.6,P0.7,89C51,P2.0,P2.1,P2.2,P2.3,P2.4,P2.5,P2.6,P2.7,A0,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,OE,LE,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,74LS373,AB,CB,AB0,AB15,AB12,AB1,AB0,D0D7,RD,WR,CS,A0,A1,RESET,AB15,8255,PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7,PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7,PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7,程 序,MOV DPTR,#0003H MOV A,#80H MOVX DPTR,A UP2