大学单片机原理及应用设计-胡辉-PPT文稿资料课件PPT
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第9章 并行I/O口的应用与扩展,北华航天工业学院 电子工程系,Prof. 胡辉 Tel:2083013,Email: huhui,本章学习目标,掌握MCS-51单片机基本I/O口的应用 与扩展串行通信控制寄存器 掌握键盘与显示器的扩展原理及方法 掌握常用外围电路接口芯片8255、8155、 8279的性能特点及使用方法。 掌握存储器的扩展原理与方法,9.1 I/O扩展概述,I/O接口电路也叫做输入/输出接口电路,9.1.1 I/O接口电路的功能并行通信 1速度协调 2数据锁存 3三态缓冲 4信息转换,9.1.2 I/O端口的编址,1I/O端口和存储器统一编址方式 I/O端口和存储器公用一个地址空间，端口与存储器统一编址，即把每个I/O端口当做一个存储单元，给它分配存储空间的一个地址。 2I/O端口独立编址方式 这种方式是端口地址与存储器地址分开编址。对I/O端口独立编址，需要专门的I/O指令和接口信号访问I/O端口。,9.2 基本I/O口的应用与扩展,9.2.1 I/O口的直接应用,从P1.0P1.3输入开关状态，再经P1.4P1.7输出去驱动发光二极管，使发光二极管显示开关的状态。,程序如下：,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN： MOV A，#0FH MOV P1，A ；熄灭发光二极管 MOV A，P1 ；读入开关状态 SWAP A ；A高低半字节交换 MOV P1，A ；开关状态输出 AJMP MAIN END,扩展I/O接口所用的芯片主要有通用可编程I/O芯片和TTL、CMOS锁存器、三态门电路芯片两大类。,9.2.2 简单并行I/O接口的扩展,采用74LS244做扩展输入、74LS273做扩展输出的简单I/O扩展电路。,程序如下：,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN： MOV DPTR，#0FEFFH；数据指针指向I/O口地址 MOVX A，DPTR ；从244读入数据，检测按键 MOVX DPTR，A ；向273输出数据，驱动LED AJMP MAIN END,9.3 键盘与显示器的扩展,9.3.1 基本LED显示原理 1LED显示器的结构与原理,共阴极,共阳极,十六进制数字形代码表,2LED显示器接口方法,（1）以硬件为主的接口方法,（2）以软件为主的接口方法,9.3.2 矩阵式键盘的扩展,键盘上的键按行列构成矩阵，在行列的交点上都对应有一个键。 所谓键实际上就是一个机械开关，被按下则其交点的行线和列线接通。非编码键键盘接口技术的主要内容就是如何确定被按键的行列位置，并根据此产生键码。,1键输入过程与软件结构,2键盘输入接口与软件应解决的任务,（1）键开关的可靠输入 抖动的处理有硬件处理和软件处理两种。 （2）按键编码与键号定义 （3）键盘检测与编制键盘程序,3矩阵式键盘电路的结构及工作原理,一个44的行、列结构可以构成一个含有16个按键的键盘。,扫描方法：先令列线Y0为低电平（0），其余3根列线Y1、Y2、Y3都为高电平，读行线状态。如果X0、X1、X2、X3都为高电平，则Y0这一列上没有键闭合，如果读出的行线状态不全为高电平，则为低电平的行线和Y0相交的键处于闭合状态；如果Y0这一列上没有键闭合，接着使列线Y1为低电平，其余列线为高电平。用同样的方法检查Y1这一列上有无键闭合，依次类推，最后使列线Y3为低电平，其余列线为高电平，检查Y3这一列有无键闭合。,4键盘接口举例,82行列式键盘扫描接口电路,键盘扫描的程序（采用查询方法）,MOVX A，DPTR ；再读键状态 XRL A，37H ；和延时前的状态一样吗？ JZ KS1 ；一样，则转去查询键号 KSK2： AJMP KS9 ；8F号键也不存在操作，则跳 KS1： MOVX A，DPTR ；再读按键状态 CPL A JNZ KS1 ；按键没有松开，则等待松开 MOV A，37H ；查询有键操作的键号 JB ACC.0，KS2 ；不是第1个键，则跳 MOV 37H，#00H ；赋键初值 AJMP KS10 KS2： JB ACC.1，KS3 ；不是第2个键，则跳 MOV 37H，#01H ；赋键初值 AJMP KS10 ,9.3.4 8255A的应用,8255A是可编程的并行输入/输出接口芯片，通用性强且使用灵活，常用来实现与MCS-51系列单片机的并行I/O扩展。,18255A的逻辑结构和信号引脚,2总线接口电路,（1）数据总线缓冲器 （2）读/写控制器 38255A的工作方式 8255A共有三种工作方式，即方式0、方式1和方式2。,（1）方式0 基本输入/输出方式,方式0适合于无条件数据传送，可供使用的是两个8位口（A口和B口）及两个4位口（C口高位部分和低位部分）。,（2）方式1 选通输入/输出方式,方式1下，A口和B口分别用于数据的输入/输出。而C口则作为数据传送的联络信号。具体定义见表。,（3）方式2 双向数据传送方式,只有A口才能选择这种工作方式，这时A口既能输入数据又能输出数据。在这种方式下需使用C口的五位口线作控制线。方式2适用于查询或中断方式的双向数据传送。如果把A口置于方式2下，则B口只能工作于方式0。,58255A控制字及初始化编程,（1）工作方式控制字,（2）C口位置位/复位位控制字,68255A的应用,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN：MOV A，#90H ；方式0，A口输入C口输出 MOV DPTR，#7FFFH ；控制寄存器地址DPTR MOVX DPTR，A ；写入控制寄存器 MOV DPTR，#7FFCH ；A口地址DPTR MOVX A，DPTR ；接收A口数据 MOV DPTR，#7FFEH ；C口地址DPTR MOVX DPTR，A ；将A口读入数据送C口输出 END,8255A芯片的PA端口的地址为7FFCH，PB端口的地址为7FFDH，PC端口的地址为7FFEH，控制寄存器的地址为7FFFH。可用“MOVX”指令来访问这些端口。,9.3.5 8155的应用,1.主要接口信号引脚,AD7AD0：地址数据复合线。 ALE：地址信号锁存信号，除进行AD7AD0的地址锁存控制外，还用于把片选信号和等信号进行锁存。 ：读选通信号。 ：写选通信号。 ：片选信号。 ：I/O与片内RAM选择信号。8155内部的I/O口与RAM是分开编址的，要使用控制信号进行区分。 RESET：复位信号。8155以600ns的正脉冲进行复位后，复位后A、B、C口均为输入方式。,PA和PB都是8位通用输入/输出口，只有输入/输出两种工作方式。而PC口则为6位口，它既可以作为数据口用于数据的I/O传送，也可以用于传送控制信号和状态信号，对PA和PB的I/O操作进行控制。PC口具有4种工作方式，即输入方式、输出方式、PA口控制端口方式以及PA和PB口控制端口方式。,RAM单元及I/O编址,8155共有256个RAM单元，加上6个可编址的端口。为此8155引入了8位地址AD7AD0，无论是RAM还是可编址端口都使用这8位地址进行编址。可编址的6个端口地址是：命令/状态寄存器、PA口、PB口、PC口、定时器/计数器低8位以及定时器/计数器高8位。,28155的命令/状态字,8155有一个命令/状态寄存器，实际上这是两个不同的寄存器，分别存放命令字和状态字。 （1）命令字 命令字共8位，用于定义端口及定时器/计数器的工作方式。对命令寄存器只写不能读。 ALT1：A口、B口基本输入输出，C口输入。 ALT2：A口、B口基本输入输出，C口输出。 ALT3：A口选通输入输出，B口基本输入输出，PC0： AINTR，PC1：ABF， PC2： ,PC5PC3：输出。 ALT4：A口、B口选通输入输出,PC0：AINTR PC1：ABF， PC2：，PC3：BINTR，PC4：BBF ，PC5： 。,8155命令字格式,8155状态字格式,38155的定时器/计数器,8155的定时器/计数器是一个14位的减法计数器，由两个8位寄存器构成，其中的低14位组成计数器，剩下的两个高位（M2、M1）用于定义计数器输出的信号形式。T13T0为计数器的计数初值，M2、M1表示计数器的输出方式。,48051单片机与8155的接口及应用,程序：,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN： MOV DPTR，#7F00H ；指向命令字端口 MOV A，#02H ；A口为输入，B口、C口为输出 MOVX DPTR，A ；送命令字 MOV DPTR，#7F01H ；指向A口地址 MOVX A，DPTR ；读入A口的数据 INC DPTR ；指向B口 MOVX DPTR，A ；数据送入B口 AJMP MAIN END,9.3.6 8279的应用,18279的内部结构原理,28279的管脚及引线功能,（1）D0D7：双向、三态数据总线。用与CPU和8279之间数据、命令和状态的传送。 （2）CLK：时钟输入线，用于产生内部时钟。 （3）RESET：复位输入线，该引脚输入一个高电平以复位8279。其复位状态为：16个字符显示左边输入；编码扫描键盘双键锁定；时钟系数为31。 （4） ：读有效输入线，低电平有效。读有效时将数据读出，送外部数据总线。 （5） ：写有效输入线，低电平有效。写有效时接收外部数据总线上的数据。,引线功能,6）A0：缓冲器地址输入线。当A0=1时CPU写入8279的数据为命令字，CPU从8279读出的数据为状态字；当A0=0时，CPU读、写的信息均为数据。 （7） ：片选信号。当为低电平时，CPU才选中8279进行读写。 （8）IRQ：中断请求输出线，高电平有效。在键盘工作方式中，当FIFO RAM缓冲器中存有键盘上闭合键的编码时，IRQ线升高，向CPU请求中断 （9）SHIFT：换挡输入线，高电平有效。 （10）CNTL/STB：控制/选通输入线，高电平有效。在键盘工作方式时，该输入信号是键盘数据的最高位。在选通输入方式时，该信号的上升沿可把来自RL0RL7的数据存入FIFO RAM中。在传感器方式下，该信号无效。,引线功能,（11）RL0RL7：输入线，它们是键盘矩阵或传感器矩阵的列（或行）信号输入线。作为键输入线，由内部上拉电阻拉成高电平，也可由键盘上按键拉成低电平。 （12）SL0SL3：扫描输出线，用于对键盘显示器扫描。 （13）OUTA0OUTA3：显示段数据输出线。 （14）OUTB0OUTB3：显示段数据输出线。OUTB0OUTB3和OUTA0OUTA3可分别作为两个半个字节输出，也可作为8位段数据输出口，此时OUTB0为最低位，OUTA3为最高位。 （15）BD：显示消隐输出线，低电平有效。,38279的命令格式与命令字,8279控制命令字,4状态格式与状态字,其中：NNN（D2、D1、D0）为表示FIFO RAM中字符的个数（闭合键次数）；FIFO中无字符（无键闭合）时，该3位为000；F（D3）为FIFO满标志。当F=1时，表示FIFO RAM已满（存入8个键入数据）；U（D4）为读空标志。当FIFO RAM中没有输入字符时，CPU对FIFO RAM读，该位置“1”；O（D5）为FIFO RAM溢出标志。当FIFO已满，又输入一个字符时发生溢出，该位置“1”；S/E（D6）为S/E用于传感器矩阵输入方式，几个传感器同时闭合时置“1”；DU（D7）为显示无效特征位。,5输入数据格式,（1）在键扫描方式中，键输入数据格式如下：,（2）传感器方式或选通方式中，输入数据格式为：,68279与键盘/显示器的接口,初始化程序：,Z8279 EQU 7FFFH ；8279 状态口地址 D8279 EQU 7FFEH ；8279数据口地址 INIT8279：MOV DPTR，#Z8279 ；指向命令/状态口 MOV A，#0D1H ；送清除命令 MOVX DPTR，A WAIT： MOVX A，DPTR ；读入8279状态字 JB ACC.7，WAIT ；等待清除命令完成 MOV A，#00H ；送方式字 MOVX DPTR，A MOV A，#2AH ；设置分频命令字 MOVX DPTR，A SETB EA,读取键盘子程序：,PINT1： PUSH PSW PUSH DPH PUSH DPL PUSH A MOV DPTR，#Z8279 MOVX A，DPTR ；读8279状态 ANL A，#07H JNZ GETVAL ；判断是否有键输入 MOV A，#00H ；置无键输入标志 SJMP NKBHIT GETVAL：MOV A，#40H ；输出读FIFO命令 MOVX DPTR，A MOV DPTR，#D8279 ；读键输入值,MOVX A，DPTR ANL A，#3FH ；屏蔽SHIFT和CTRL键 MOV DPTR，#KEYCODE ；键码表起始地址 MOVC A，A+DPTR ；查表 MOV B，A ；置返回键值 MOV A，#0FFH ；置有键输入标志 PRI1：POP A POP DPL POP DPH POP PSW RET,显示字符子程序：,DISLED： PUSH DPH PUSH DPL PUSH A MOV DPTR，#Z8279H；输出写显示RAM命令 MOV A，#90H MOVX DPTR，A MOV R0，#70H ；显示数据的起始地址 MOV R7，#08H MOV DPTR，#D8279H DL0： MOV A，R0 ADD A，#05H MOVC A，A+PC；显示数据转换为段码 MOVX DPTR，A；写入显示RAM INC R0,DJNZ R7，DL0 RET LEDSEG：DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH ； DB 7DH，07H，7EH，6FH，77H，7CH DB 39H，5EH，79H，71H,9.4 存储器扩展,9.4.1 利用P0口与P2口扩展数据存储器 1典型数据存储器的扩展方法 访问片外数据存储器时，仅用4条寄存器间接寻址指令： MOVX A，Ri MOVX A，DPTR MOVX Ri，A MOVX DPTR，A,2典型数据存储器的扩展电路,（1）6116静态RAM的扩展 A10A0：地址线 D7D0：数据线 ：片选信号 ：数据输出允许信号 ：写选通信号 VCC：电源（+5V） GND：地,6116工作方式选择,扩展6116静态RAM,9.4.2 串行数据存储器的扩展,传统扩展数据存储器的并行方法占用了CPU的P0口和P2口以及部分P3口的宝贵端口I/O线资源，而状态显示、键盘操作、A/D转换等所需要的I/O口往往还要进行扩充，其结果是电路结构复杂，总线外置，抗干扰性能差。解决这个问题可采用串行扩展数据存储器的方法。,1. X24128引脚说明,X24128有三种封装形式：14-SOIC、16-SOIC和8-PDIP VCC、VSS：为电源的正、负极输入端。 SCL：串行时钟输入端。 SDA：串行数据输入与输出的共用管脚。漏极输出。 WP：硬件写保护输入管脚 。 S0、S1、S2：器件选择输入端。,2地址选择,X24128内部EEPROM由16K8位组成 ，地址为0000H3FFFH。 在器件地址中，高四位必须为1010，这是X24128的识别码。S0、S1、S2三位为所选器件的地址码，它们必须与所选器件的输入管脚S0、S1、S2相一致。例如所选器件的S2管脚接VCC，S1、S0两个输入管脚连接VSS，则器件地址应为1010100。位为读、写选择位，位为时，选择读：位为时，选择写。,3写保护寄存器,WEL：为EEPROM阵列写使能锁存器，WEL=1时，写使能锁存器置位，可进行写操作；WEL=0时，写使能锁存器复位，拒绝一切写操作。 RWEL：为“写保护寄存器”写使能锁存器，RWEL=1时，可对“写保护寄存器”进行改写；RWEL=0时，写使能锁存器复位，拒绝改写。,BL1、BL0=00时，整个阵列未加块锁定保护； BL1、BL0=01时
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