片机接口概述080308.ppt

微机接口技术,办公室：文昌信电楼105A 电 话随时欢迎同学们 答疑、交流、探讨。,曹海洋,课程介绍,课程名称：微机接口技术 课程性质：专业基础课 先导课程：模电、数电、单片机原理、 学 时：26（理论）6（实验） 考试方式：笔试,1.单片机原理及其接口技术第二版 清华大学出版社，胡汉才编著 2004 2.单片机原理及应用 高等教育出版社，张毅刚 2004 3.单片机原理与应用及C51程序设计 清华大学出版社，谢维成 2006 4.单片机原理及接口技术 高等教育出版社，于风明 2003,教学任务： 看懂MCS51系列单片机的硬件电路图; 编写单片机应用程序; 设计、开发MCS51单片机应用系统。 参 考 书：,课程内容,第一章 单片机接口概述,第二章 常用接口芯片及应用,第四章 键盘、显示、打印机及其它接口,第五章 单片机应用系统抗干扰技术,第六章 常用通信总线简介,第七章 MCS51单片机应用系统设计,第三章 串行通讯接口,概述完,第一章 单片机接口概述,一、接口的作用,二、外部设备（芯片）编址,三、I/O数据传送方式,四、I/O接口类型,五、MCS51单片机的接口指令、 引脚及操作时序,六、常用总线接口芯片,实现不同外设的速度匹配。 改变数据的传输方式。 改变信号的性质和电平。,CPU RAM ROM 时钟 复位,单片机最小系统,接 口 电 路,接 口 电 路,前置通道,后置通道,接口电路,各种通讯模式输出 （RS232、485、CAN等）,数 据 通 讯 通 道,作用：,一、接口的作用,二、外部设备（芯片）编址,1.接口和端口,MCS51单片机 没有专用I/O指令,2.端口编址,单独编址：,端口地址和存储器单元地址分别编址，相互独立。,不占用存储器地址。 需要有专用的I/O指令。,2.端口编址,单独编址：,端口地址和存储器单元地址分别编址，相互独立。,不占用存储器地址。 需要有专用的I/O指令。,统一编址：,端口地址占用部分存储器单元地址。,访问存储器与I/O端口指令共用。 外设端口地址安排灵活，数量不受限制。 地址被I/O端口占用的存储器单元不能使用。,MCS51单片机 属于这种编址方式,三、I/O数据传送方式,1.同步传送：无条件直接传送。 2.异步传送：查询传送。 3.中断传送：利用中断功能传送。 4.DMA传送：不通过CPU，由DMA控制 器控制，直接在外设之 间传送数据。,CPU和CPU之间的数据传送，往往采用通讯方式进行，通讯也有同步和异步之分。 注意传送目标的差异和概念的区别。,数据传送举例,1.同步传送：,适用于CPU随时能对其进行读/写操作的I/O接口。,读I/O口程序： SETB P2.7 MOV R0,#add0 MOVX A,R0 add0-端口地址,如：8031和8155之间的数据传送。8155是具有内部RAM和I/O扩展口的接口芯片。设8155已完成初始化。,写RAM程序： CLR P2.7 MOV R1,#add1 MOVX R1,A add1-RAM单元地址,数据传送举例,1.同步传送(续) ：,特点：用一条或几条指令即可完成操作，不过多占用CPU的工作时间。,程序： MOV DPTR,#0FFOOH MOVX A,DPTR,2.异步传送：,适用于CPU和慢速I/O接口之间的读/写操作，先查询后读/写。,特点：操作简单，但查询时CPU处于等待状态，影响其做其它工作。,2.异步传送：,例：写8个数据至打印机,设数据存储在以d_add为首地址的内部RAM中。,程序： MOV R7,#8 MOV R0,d_add MOV DPTR,#00FFH L1:SETB P1.0 JB P1.0,$ MOV A,R0 MOVX DPTR,A INC R0 DJNZ R7,L1 L2:,3.中断传送：,利用CPU本身的中断功能和I/O接口的中断功能实现对外设I/O数据间的传送。,用于外设较多的系统,用于简单系统,特点： CPU只在外设准备好后才为其服务，CUP工作效率高。,4.DMA传送：,数据传送不通过CPU，而是在专用硬件控制下，I/O设备和RAM之间进行直接数据传送。,DMA：direct memory access 直接内存存取,由CPU送入存数地址和数据个数。,工作过程：,由CPU送入存数地址和数据个数。,有输入数据时,选通信号使： 数据存入缓冲器。 置位QDMA触发器 发出DMA请求 READY准备好 。,QDMA触发器,1,工作过程：,由CPU送入存数地址和数据个数。,有输入数据时，选通信号使： 数据存入缓冲器。 置位QDMA触发器 发出DMA请求 READY准备好 。,QDMA触发器,0,工作过程：,工作过程：,由CPU送入存数地址和数据个数。,有输入数据时，选通信号使： 数据存入缓冲器。 置位QDMA触发器 发出DMA请求 READY准备好 。,QDMA触发器,工作过程：,由CPU送入存数地址和数据个数。,有输入数据时，选通信号使： 数据存入缓冲器。 置位QDMA触发器 发出DMA请求 READY准备好 。,QDMA触发器,总线由DMA控制器掌控，进行数据存储，直至全部传完。,工作过程：,由CPU送入存数地址和数据个数。,有输入数据时，选通信号使： 数据存入缓冲器。 置位QDMA触发器 发出DMA请求 READY准备好 。,QDMA触发器,总线由DMA控制器掌控，进行数据存储，直至全部传完。, DMA控制器BUSRQ1 CPU使BUSAK1 CPU接管总线,DMA传送特点：,适合大批数据传输的场合。 DMA传送时CPU处于等待状态，传送结束后恢复工作。 DMA请求是一种特殊的中断请求。,MCS-51不能和DMA控制器简单地联机工作。,四、I/O接口类型 串行I/O接口,数据的发送和接受，通过CPU的I/O口线一位一 位地进行。如串行通信即是一种串行I/O接口。,一些新型的I/O接口芯片，如A/D、D/A、显示接口等等，往往采用串行I/O接口，其适用于I/O端口较少的CPU（如2051等）。,占用较少的CPU资源。 速度低。 编程较复杂。,特点：,并行I/O接口,数据,控制线,CPU,P1,外设,数据的发送和接受，通过CPU的一组I/O端口（如P1口）多位（如一个字节）同时传输。,I/O,特点： 占用CPU资 源较多。 速度快。 编程简单。,传统的I/O接口芯片大多采用并行I/O结构。,五、MCS51单片机的端口引脚、指令及操作时序 1.端口引脚,所有I/O端口均可作为与外界I/O接口进行数据交换的通道。,2.操作指令,MCS-51指令分类,数据传送类指令（29条） 算术运算类指令（24条） 逻辑运算类指令（24条） 控制转移类指令（17条） 位操作类指令（17条） 共计111条指令,指令常用符号,Rn：R0R7 Ri：R0R1 direct：内部RAM单元、 专用寄存器、 I/O端口地址、 控制或状态寄存器地址。 data：立即数 addr(n)：地址n11，16 rel：8位带符号数的补码偏移量。 bit：RAM或SFR中的直接寻址位 包括P0P3中的各位。 ：间址寻址。 A、B等：专用寄存器符号。,2.操作指令（续）,读端口线时必须先对被读的端口置1,2.操作指令（续）,六、常用总线接口芯片,/OE为低电平，F=A，将数据A传送到总线； /OE为高电平，F高阻输出，相当器件与总线脱离，出让总线给其他器件使用。,总线接口芯片主要是逻辑门，触发器（D触发器）和三态门。,三态缓冲器,计算机中与总线相连的芯片的输出部件 均为三态缓冲器。,（一）三态门,（二）单向三态缓冲器74LS244,74LS244为TTL的单向三态缓冲器，有两个三态控制使能引脚G1和G2，分别控制4个三态门。 当G1为低电平，1A输出到1Y。 当G2为低电平，2A输出到2Y。 否则输出为三态。,（三）双向三态缓冲器74LS245,三态门导通,DIR0，数据由B到A DIR1，数据由A到B,A,B均为三态。,74LS245为TTL双向三态缓冲器，有控制引脚DIR和 。,1、缓冲输出驱动能力强，如果一个芯片是缓冲输出，那么输出拉电流一般为15mA，灌电流一般为20mA。,图1 缓冲输出电路示意图,2、非缓冲输出驱动能力弱（拉电流能力很弱，灌电流能力较强），输出拉电流一般为几百微安，灌电流一般为8mA。,图2 非缓冲输出电路示意图,亮,不亮,（四）缓冲输出和非缓冲输出的区别,3、缓冲输出带载能力说明,4、非缓冲输出带载能力说明,输入为1时，LED能被点亮,输入为0时，LED能被点亮,输入为0时，LED不能被点亮,输入为1时，LED能被点亮,（五）锁存器,电平锁存 上升沿锁存 下降沿锁存 具有异步清0/置1,