输入输出接口扩展.ppt

MCS-51系列单片机内部有4个双向的8位并行I/O端口：P0、P1、P2和P3口。 在实际的应用系统中，P0、P2、P3口往往用来代替系统总线使用，数据口仅剩下P1口了。另外，单片机内部I/O口的功能也过于简单，只有数据锁存和缓冲功能，而没有状态寄存和命令寄存功能，难以满足复杂的I/O操作的要求。 鉴于单片机的I/O资源比较有限，在实际应用中不得不使用扩展的方法，以增加I/O口的数量，强化I/O的功能。 常用的I/O扩展有以下两种形式： 简单I/O接口芯片的扩展 可编程I/O接口电路的扩展,4.3 输入/输出接口扩展,问题的提出,什么样的芯片是简单芯片？复杂芯片又是什么样的？,简单芯片：是指那些虽具有数据缓冲或锁存功能，但自身仅有数据的输入或输出及选通端或时钟端，却没有地址线和读写控制线，如采用TTL或CMOS数字集成电路构成的三态门、寄存器、三态缓冲寄存器等中小规模的集成电路芯片。 可编程逻辑器件： 那些不仅具有数据的输入或输出、具有选通端或时钟端，而且还具有地址线和读写控制线的芯片，他们一般具有片内的状态字寄存器、命令字寄存器，允许通过软件编程来改变它的接口功能或状态。如：intel 8255、8155 、8279 etc.,简单的I/O口扩展通常是采用TTL或CMOS电路锁存器、三态门等作为扩展芯片（74LS244、74LS245、74LS273、74LS373、74LS377等），通过P0口来实现扩展的一种方案。它具有电路简单、成本低、配置灵活的特点。 简单的I/O口扩展主要包括： 缓冲器扩展输入口（三态门： 74LS244、74LS245等） 输入接口的主要功能：解决数据输入的缓冲问题，如74ls244(具有三态缓冲功能，这样才可以和数据总线相连)。 锁存器扩展输出口（锁存器： 74LS273、74LS373、 74LS377等） 输出接口的主要功能：进行数据的保持（数据锁存）。,4.3.1简单I/O接口芯片的扩展,利用74LS244进行输入口的扩展,74LS244引脚封装图,MCS-51与74LS244的接口电路图,缓冲器扩展输入口,74LS244是一种8位的三态缓冲器。当它的控制端1G（2G） 为低电平时，输出等于输入；当它的控制端1G（2G）为高电平 时，输出呈高阻态。 在上图的电路中，P2.7与RD相或后作为244的使能信号， 单片机的P0口与74LS244的8位输出端相连，所以74LS244的 地址为：7FFFH（P2.7=0即A15=0，A14A0为任意，这里取1， 得到7fffh，当然，0000h7fffh中任一地址均可）。 当单片机从74LS244读取数据时应该为： MOV DPTR，#7FFFH ；将74LS244的口地址送入DPTR MOVX A，DPTR ； 74LS244的端口读取数据到ACC ；执行时，RD有效，p2.7=0,选通了74ls244。 注意： MOVX A，DPTR; 读操作，产生 RD 低电平信号,利用74LS273进行输出口的扩展,74LS273引脚封装图,MCS-51与74LS273的接口电路图,锁存器扩展输出口,74LS273是一种8D触发器器。当它的控制端信号有效且触发端信号有效时，输入D1-D8端的数据被锁存到8D触发器中并形成输出Q1-Q8。 在上图的电路中，P2.7与WR相或后作为74LS273的锁存信号（clk下降沿有效），单片机的P0口与74LS273的8位输出端相连，所以74LS273的地址为：7FFFH。（仅使P2.7=0，地址可以是0000h7fffh中的任一个。） （仅当p2.7=0且WR=0时，clk才为0，数据被打入。） 所以，当单片机从74LS244输出数据是应该为：,MOV DPTR，#7FFFH ；将74LS244的口地址送入DPTR MOVX DPTR，A ；从ACC 向74LS244的端口写数据 ; P2.7=0 写操作，产生 WR 低电平信号,一、可编程芯片8155的扩展,是指芯片功能可由指令来确定，即需要对其编程。,8155的引脚封装图,8155的内部接口图,8155各引脚的功能为： 地址/数据线AD0AD7（8条）：是低8位地址线和数据线的共用输入总 线，常和MCS-51单片机的P0口相连，用于分时传送地址和数据； PA0PA7、PB0PB7：为A、B口线，用于和外设之间传递数据； PC0PC5为C端口线，既可与外设传送数据，也可以作为A、B口的控制 联络线； CS：片选线，低电平有效。,1. 8155的内部结构,RESET：复位线，通常与单片机的复位端相连。 ALE：地址锁存线，高电平有效。 IO/M：RAM或I/O口的选择线。当为0时，选中8155的256 B RAM；当为1时，选中8155片内3个I/O端口以及命令/状态寄存器和定时/计数器。 RD和WR：读/写线，控制8155的读、写操作。 TMRIN（TI）：定时/计数器的脉冲输入端。 TMROUT（TO）：定时/计数器的输出信号端。 VCC：电源端。 GND：接地端。,8155当IO/M为0时，单片机对8155的RAM进行操作，共256B，低八位的地址为：00H0FFH。 8155当IO/M为1时，单片机对8155的I/O口进行操作。,8155内部寄存器地址分配表,2. 8155的RAM和I/O口地址编码,芯片8155 的I/O口和定时器/计数器的工作方式可以通过对8155的命令寄存器写入控制字来实现。 8155的命令寄存器和状态寄存器使用同一个地址。 8155的命令字 命令字主要规定了8155的I/O口和定时器的工作方式。 8255的状态字 状态字的内容包含8155的I/O口的工作状态标志。,3. 8155的命令字和状态字,PA口,PB口,PC口,MCS-51单片机与8155的接口,8155的命令字格式,8155的状态字格式,基本I/O方式：联络线由程序指定，对计数器输入输出不起控制作用，没有中断能力，输出联络线由软件程序来控制。 选通I/O方式：由PC口的低三位作联络线使用，其余位作I/O线；输入联络线可以起选通数据锁存作用；中断时有中断请求信号产生；各个联络线为： INTRA：中断请求输出标志。 BFA：PA口缓冲器/空输出信号。 STBA：数据选通输入信号。,8155的I/O的工作方式,8155片内的定时器/计数器是一个14位的减计数器。计数器分为高6 位和低8位寄存器，它的计数初值有程序预置。它的格式为：,高字节寄存器（M2和M1是工作方式码）,低字节寄存器（T0T13为计数器的初值）,4. 8155的定时器/计数器,8155定时器/计数器四种操作方式和输出波形,1)8155RAM的使用 例题：假定在MCS-51单片机的内部RAM中，从30H开始存放一组数据，字节数为50，要求将该组数据存入8155 RAM中，起始地址为7E00H。 程序为： RAMWR:MOV R0,#30H MOV DPTR,#7E00H MOV R2,#50 RAMW:MOV A,R0 MOVX DPTR,A INC R0 INC DPTR DJNZ R2,RAMW ,思考：如果要把8155 RAM中，从地址为7E00H开始的50个数据存入单片机的30H开始的数据存储单元中，应该如何处理？,5. 8155的应用,2) 8155的I/O口的使用 例题：假定8155的PA口接8个乒乓开关，8155的PB口接8个指示灯，要求PB显示PA口的开关状态。命令/状态寄存器地址为7E00H,PA地址为7E01H ,PB地址为7E02H 。8155的命令字为：02H（ PA和 PB为基本I/O方式）。 程序为： ORG 0000H MOV DPTR,#7E00H MOV A,#02H MOV DPTR,A LOOP: MOV DPTR,#7F01H MOVX A,DPTR INC DPTR MOVX DPTR,A SJMP LOOP END,写命令字，送入命令/状态寄存器,8155的A口数据送入ACC,ACC数据写入8155的B口,循环执行,8255是一个通用可编程接口电路。其具有的资源为： 三个可编程的8位并行I/O口PA、PB和PC口； PC口可以按位进行操作。,8255A的引脚封装图,数据总线,PA口,PB口,PC口,控制总线,二、可编程芯片8255的扩展,8255的内部接口图,8255各引脚的功能为： 地址/数据线D0D7：是低8位地址线和数据线的共用输入总线，常和MCS-51单片机的P0口相连，用于分时传送地址和数据； PA0PA7、PB0PB7：为A、B口线，用于和外设之间传递数据； PC0PC7为C端口线，既可与外设传送数据，也可以作为A、B口的控制联络线； CS：片选线，低电平有效。 RESET：复位线，通常与单片机的复位端相连。 A0和A1：I/O口的选择线，通过它可以选择PA口、PB口、PC口和控制寄存器。 RD和WR：读/写线，控制8255的读、写操作。 VCC：电源端。 GND：接地端。,1. 8255的内部结构,2. 8255A的端口选择和基本操作,8255有两个控制字： 方式控制字 方式控制字用于设定单片机的PA口、PB口和PC口的工作方式。 置位/复位控制字 置位/复位控制字用于对8255A的PC口按位进行操作。,3. 8255A的控制字,方式控制字,置位/复位控制字,8255A有3种工作方式 工作方式0 基本的输入/输出方式 工作方式1 选通工作方式 工作方式2 双向传送方式，只有PA口工作于此方式。,4. 8255A的工作方式,开关量输入,显示输出,5. 8255A和MCS-51单片机的接口,例1：在上图所示的8255与单片机的连接电路中， 8255A的PC口(7FFEH)作为开关量的输入； 8255A的PA口(7FFCH)作为信号的输出； 要求8个数码管显示PC口输入的外部信号状态。 8255A的工作方式字设定： 由题意可知8255的工作方式字应该为：89H,6.8255A应用举例：,流程图：,ORG 0000H MOV DPTR,#7FFFH MOV A,#89H MOVX DPTR,A LOOP:MOV DPTR,#7FFEH MOVX A,DPTR MOV DPTR,#7FFCH MOVX DPTR,A SJMP LOOP END,写命令字，送入命令/状态寄存器,8255的C口数据送入ACC,ACC数据写入8255的A口,循环执行,程序清单：,例2：在8255与单片机的连接电路中，使用置位/复位控制字实现在8255A的PC7输出方波。 解：8255A的控制寄存器(7FFEH)的设定 D7：恒为0； D6-D4：未使用； D3-D1：PC口的位选择； D0：置位时为1，复位时为0。 所以： 当PC7输出高电平时，控制寄存器应该为：0FH； PC7输出低电平时，控制寄存器应该为：0EH。,ORG 0000H MOV DPTR,#7FFFH LOOP: MOV A,#0FH MOVX DPTR,A MOV R2，#80H DJNZ R2，$ MOV R2,#80H MOV A,#0EH MOVX DPTR,A DJNZ R2，$ SJMP LOOP END,写PC7=1的命令字,延时,写PC7=0的命令字,循环执行,程序清单：,本章要求： 掌握MCS-51单片机的三总线形成； 了解常用的程序存储器、数据存储器，以及它们与单片机如何进行连接，连接好的存储单元如何确定其地址； 掌握用缓冲器、锁存器等扩展简单I/O接口电路； 掌握8155可编程接口芯片的基本性能、端口与存储单元的编址方法，以及与单片机的连接电路，口的基本应用； 了解8155定时器的应用； 掌握8255A的功能及应用。,小 结,后面内容直接删除就行 资料可以编辑修改使用 资料可以编辑修改使用 资料仅供参考，实际情况实际分析,