微机原理好课件7章.ppt

第7章I O扩展接口设计及应用 7 1概述 7 2可编程并行I O接口芯片8255A 7 3可编程RAM IO扩展器8155 8156 下页 7 5显示器与键盘接口 7 4用TTL芯片扩展简单的I O接口 7 6并行打印机接口 7 1概述 一 I O系统的组成 I O系统 I O设备 输入 键盘 磁盘 光盘 扫描仪 输出 显示 打印机 笔绘仪 磁盘 I O接口 8155 8255 8253 8251 8279 I O管理部件 IOP8089 DMAC8237 I O软件BIOS 基本I O系统 CPU若没有一个强大的I O系统的支持 CPU的高速度高性能就发挥不出来 上页 下页 回目录 上页 下页 回目录 上页 下页 回目录 二 采用I O接口的必要性 1 外设种类繁多 上页 下页 回目录 上页 下页 回目录 上页 下页 回目录 有机械式 机电式 电磁式 电子式 2 速度差别大 低速 如键盘 中速 打印机 高速 磁驱 3 信号的数据格式各异 周期性的同步信号 随机性的异步信号 时序上的同步与异步 并行信号8 16 32 64 串行信号 数字信号 模拟信号 上页 下页 回目录 上页 下页 回目录 上页 下页 回目录 三 I O接口的作用 1 地址译码 能根据CPU给出的地址找到指定的外设 2 数据缓冲 能对传送的数据进行缓冲 以协调CPU与外设的速度 3 信息变换 将外设的信息 变成与CPU相容的格式 如 模拟 数字 串 并 异步 同步 4 提供状态信息 将外设的状态信息如 忙 闲 就绪 满 空等状态提供给CPU 以便CPU对外设产生同步控制命令 5 能对中断进行管理 建立中断请求 中断排队 中断识别与中断响应等 上页 下页 回目录 上页 下页 回目录 上页 下页 回目录 四 I O接口的输入输出控制方式 1 程控方式 2 中断方式 3 直接存储器存取方式 4 通道方式 IOP 常用的接口器件有 上页 下页 回目录 上页 下页 回目录 上页 下页 回目录 7 3可编程RAM IO扩展器8155 8156 一 8155结构 PA7 PA0 PB7 PB0 PC5 PC0 TIMEOUT TIMEIN AD7 AD0 图7 68155 8156内部结构 上页 下页 回目录 定时 计数器输入端 芯片引脚功能 RAM及IO选择 地址锁存线 三态地址 数据复用线 端口A I O线 端口B I O线 端口C I O线 读选通信号线 写选通信号线 片选线 定时 计数器输出端 复位端 上页 下页 回目录 1 IO 0 M CPU 外设 二 8155的RAM和I O端口寻址方式及应用 是RAM或I O选择线 0选中8155片内RAM AD0 AD7为RAM地址 1选中8155I O口和定时器 AD0 AD7为I O地址 P0口和AD0 AD7相连 为高 从AD0 AD7输入地址信息 为低 从AD0 AD7输入 输出数据信息 00H FFH ALE 寻址 寻址 否则AD0 AD7呈三态 A2A1A0选中I O及寄存器 000命令及状态口 001PA口 010PB口 011PC口 100TL定时器低8位 101TH定时器高6位 上页 下页 回目录 上页 下页 回目录 三 命令寄存器及状态寄存器 1 命令字格式 8位 D7D6D5D4D3D2D1D0 TM2TM1IEBIEAPC2PC1PBPA 0输入 1输出 1开中断 上页 下页 回目录 D0 PA D1 PB D3D2 0输入 1输出 PC2PC1 A B C口为基本I O口 A B入 出由D1D0确定 C口入 00 A B C口为基本I O口 A B入 出由D1D0确定 C口出 11 01A口为选通方式 B口为基本I O PC0 PC2口为PA口联络线PC3 PC5为基本I O口 10A口 B口为选通I O PC0 PC2口为PA口联络线PC3 PC5为PB口联络线 0关中断 00空操作 01停止计数 10时间到 停止计数 11置入方式控制字和计数初值后 立即启动计数 若正在计数 溢出后则按新的方式和初值计数 可编程可控的 只写不读 8155基本I O方式 逻辑结构 外设 CPU 上页 下页 回目录 8155选通I O方式 逻辑结构 CPU 上页 下页 回目录 MOVXA DPTR 缓冲器满 缓冲器空 选通输入时序 带联络信号的应答式输入 打入缓冲器 联络线 联络线 CPU 外设 上页 下页 回目录 MOVX DPTR A 缓冲器满 缓冲器空 MOVX DPTR A 端口数据 打入外设 带联络信号的应答式输出 CPU 外设 INTR 中断请求输出线 高电平有效 当A口 B口 设备接收到数据 或设备从A口 B口 缓冲器取走数据时 INTR为高 向单片机 CPU 请求中断 BF 缓冲器状态标志输出线 缓冲器 满 时BF为高 缓冲器 空 时BF为低 上页 下页 回目录 作CPU的外部中断请求输入线 仅当相应的中断允许位为 1 时 INTR为高 三根联络线 0无中断 1有中断 1 状态字格式 8位 D7D6D5D4D3D2D1D0 0空 1满 未用 中断标志 缓冲器满空标志 中断允许 0关中断 1开中断 定时器中断标志 1计数溢出时 0读出状态或复位时 上页 下页 回目录 只读不写 四 8155内部定时器 TIMERIN 定时器时钟输入端 TIMEROUT 为定时器输出 输出各种波形 定时器14位计数器由04H和05H两个地址组成 输出四种波形 a单次方波 b连续方波 c单次脉冲 d连续脉冲 上页 下页 回目录 e连续方波 若常数为奇数 则方波不对称 例如9 5 4 14位减法计数器 可接系统时钟 作定时器 也可接外部输入 作计数器 上页 下页 回目录 定时器编程 首先将计数常数及定时器输出方式送入定时器口 计数常数在0002H 3FFFH之间 D7D6D5D4D3D2D1D0 T13T12T11T10T9T8 T7T6T5T4T3T2T1T0 00单次方波 01连续方波 10单次脉冲 11连续脉冲 D7D6D5D4D3D2D1D0 M2M1 8155定时器格式 地址04H 地址05H 五 MCS 51与8155的接口方法和应用实例 例7 58031与8155接口并确定RAM和I O口地址 结构特点 8031的P0 0 P0 7与8155的AD0 AD7相连 上页 下页 回目录 51单片机与8155接口连接 不需要任何附加逻辑即可增加 256BRAM 14位定时器 22根I O口线 图7 108155与8031接口电路 上页 下页 回目录 P2 7 P2 0 P00P01P02P03P04P05P06P07 AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7 8031 8155 ALE ALE 地址分配 7F00H命令状态寄存器 7F01HPA口 7F02HPB口 7F03HPC口 7F04H定时器低8位 7F05H定时器高6位 7E00H 7EFFH 上页 下页 回目录 P2 7 P2 0 P0 7 P0 0 0 0 RAM 00000000 00000001 11111111 111111 AD7 AD0 8155RAM地址为 地址 00H FFH 8031 8155 7E 0 1 I O 000 命令状态口 001A口 010B口 011C口 100TL8 101TH6 111111 7F 8155I O地址为 上页 下页 回目录 程序段如下 也可以 MOVDPTR 7E30HMOVXA DPTR 设A中的数据为5 并写入8155的RAM中7EF0H单元 将A口定义为基本输入方式 B口定义为基本输出方式 C口定义为输入方式 定时器作为方波发生器对输入脉冲24分频 注意8155定时器最高计数频率为4MHz 读A口数据送B口输出 则8155I O口初始化程序如下 程序段如下 上页 下页 回目录 命令字 0 1 00 00 11 0C2H MOVDPTR 7F04H 指向定时器低8位MOVA 18H 计数常数18H 24MOVX DPTR A 送计数常数INCDPTR 指向定时器高8位MOVA 40H 设定时器输出连续方波MOVX DPTR A 送定时器高8位M2M1 01MOVDPTR 7F00H 指向命令口MOVA 0C2H 命令字设为A口 C口入 B口出 启动T CMOVX DPTR A 并启动定时器MOVDPTR 7F01H 指向A口MOVXA DPTR 读A口数据INCDPTR 指向B口MOVX DPTR A 送B口输出 上页 下页 回目录 上页 下页 回目录 7 4用TTL电路扩展简单的I O接口 见书的P218 P220 7 5显示器与键盘接口 上页 下页 回目录 一 显示器接口 1 LED显示器工作原理 LED LightEmittingDiode 显示器称为发光二极管 也称为数码管 或8段显示 由8个发光二极管组成 a b c d e f g h hgfedcba 高电平 共阴极 hgfedcba hgfedcba hgfedcba R 8 com D7D6D5D4D3D2D1D0 段码 D7D6D5D4D3D2D1D0 上页 下页 回目录 段码与字形的关系请见P222表7 10 5V hgfedcba 共阳极 com R 8 abcdefgh某段为低电平时该段点亮发光 D7D6D5D4D3D2D1D0 段码与字形的关系 请见P222表7 10 反码关系 段码 上页 下页 回目录 2 LED显示接口 静态 动态扫描 显示方式 动态扫描 用8155设计动态扫描驱动接口 上页 下页 回目录 hgfedcba CPU A口送段码 C口送位码 共阴极 四位LED的同名端连在一起 OC门 如图7 15 上页 下页 回目录 PA7 PA0段码 PC0 PC1 PC2 PC3 分时动态扫描时序 hgfedcba 0000 0 0 0 0 四位LED的同名端连在一起 位码 该时序是自左至右动态轮流扫描显示产生的效果 自右至左 上页 下页 回目录 3 软件驱动 要对8155初始化 A口 C口均设为输出要设置一个显示缓冲区 DISBUF存放要显示的数 利用内部RAM 70H 73H 在程序中建立一个段码 字形码 表 TAB利用查表指令 MOVCA A DPTR取出段码轮流扫描显示 位码左移 指向下一位LED 设 8155的控制口地址为 CWR A口地址为 PA C口地址为 PC 软件驱动程序如下 显示要点 上页 下页 回目录 上页 下页 回目录 二 键盘接口 PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7 PC0PC1PC2PC3 CPU 8行 4列