单片机原理及应用 第17讲 利用8255扩展IO口

1、单片机系统的扩展单片机系统的扩展 1、存储器的扩展、存储器的扩展 2、I/O端口的扩展端口的扩展 3、中断源的扩展、中断源的扩展 4、定时器、定时器/计数器的扩展计数器的扩展1、存储器的扩展、存储器的扩展 1）怎样识别扩展的程序存储器和扩展的）怎样识别扩展的程序存储器和扩展的 数据存储器数据存储器 2）扩展的存储器的容量多大扩展的存储器的容量多大 3）存储器的地址范围怎么确定）存储器的地址范围怎么确定P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7ALE/PRDWREA/VPX1X2RESETINT0INT1T0T

2、1D0D1D2D3D4D5D6D7OCGQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q73938373635343332A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10CEOEWED0D1D2D3D4D5D6D7P00P01P02P03P04P05P06P07X112MHz181931111212223242526272830171680C51910UC120PC220PVCC18202174LS373611687654321232219256912151619P20P21P22910111314151617PSEN29PSENCEWRP2.7P2.6P2.5P2.4P2.08051D0-D7OED0-D7OE

3、2764 CEA8-A12A0-A7OE74LS373Q0Q7D0D7GALEP0.7P0.08888855588+5VWR2# 6264 CSCEA8-A12A0-A7+5VWRCSA8-A12A0-A7OEOE1# 6264 RD582、I/O端口的扩展1）I/O接口的作用接口的作用2）I/O端口的编址端口的编址3）扩展）扩展I/O端口的方法端口的方法 1)I/O 1)I/O接口的作用接口的作用I/OI/O接接口电路应满足以下要求：口电路应满足以下要求：（1 1）实现和不同外设的速度匹配）实现和不同外设的速度匹配（2 2）改变信号传送方式：把串行数据变成并）改变信号传送方式：把串行数据变成

4、并行数据或行数据或把并行数据变成串行数据把并行数据变成串行数据（3 3）改变信号的性质和电平：数据型数据和）改变信号的性质和电平：数据型数据和状态、命令型数据之间的转换；状态、命令型数据之间的转换；TTLTTL电平和其电平和其他类型的电平之间的转换他类型的电平之间的转换2）I/O端口的编址端口的编址I/OI/O端口：简称端口：简称I/OI/O口，指具有端口地址的口，指具有端口地址的寄存器或缓冲器寄存器或缓冲器 I/OI/O接口：是指单片机与外设间的接口：是指单片机与外设间的I/OI/O接口芯片接口芯片。一个一个I/OI/O接口芯片可以有多个接口芯片可以有多个I/OI/O端口端口I/OI/O端口

5、编址两种方式：独立编址与统一编址。端口编址两种方式：独立编址与统一编址。（1 1） 独立编址方式独立编址方式 I/O I/O寄存器地址空间和存储器地址空间分开编址，但寄存器地址空间和存储器地址空间分开编址，但需专门读写需专门读写I/OI/O的指令和控制信号。的指令和控制信号。（2 2）统一编址方式）统一编址方式 I/O I/O寄存器与数据存储器单元同等对待，统一编址。寄存器与数据存储器单元同等对待，统一编址。不需要专门的不需要专门的I/OI/O指令，直接使用访问数据存储器的指指令，直接使用访问数据存储器的指令进行令进行I/OI/O操作，简单、方便且功能强。操作，简单、方便且功能强。2 2）I/

6、OI/O端口编址：端口编址：3）扩展）扩展I/O口的方法：口的方法： 1）利用常用的外围）利用常用的外围I/O接口芯片接口芯片8255A，8155 2）74LS系列的系列的TTL电路也可以电路也可以作为作为MCS-51的扩展的扩展I/O口，如口，如74LS244、 74LS273等。等。 3）利用串行口来扩展并行利用串行口来扩展并行I/O口口利用利用8255A扩展扩展I/O口口 8255A是是Intel公司生产的可编程并行公司生产的可编程并行I/O接口芯片，具有接口芯片，具有3个个8位的并行位的并行I/O口，口，3种工作方式，可通过编程改变其功能，种工作方式，可通过编程改变其功能，因而使用灵活

7、方便，通用性强。因而使用灵活方便，通用性强。 1.1.引脚说明引脚说明4040只引脚，双列直插式封装，引脚功能如下：只引脚，双列直插式封装，引脚功能如下：D7D7D0D0：三态双向数据线，与单片机数据总线连接：三态双向数据线，与单片机数据总线连接CSCS* *：片选信号线，低电平有效，表示本芯片被选中：片选信号线，低电平有效，表示本芯片被选中RDRD* *：读出信号线，控制：读出信号线，控制8255A8255A中数据的读出中数据的读出WRWR* *：写入信号线，控制向：写入信号线，控制向8255A8255A数据的写入。数据的写入。VccVcc：+5V+5V电源。电源。PA7PA7PA0PA0：

8、A A口输入口输入/ /输出线。输出线。PB7PB7PB0PB0：B B口输入口输入/ /输出线。输出线。PC7PC7PC0PC0：C C口输入口输入/ /输出线。输出线。A1A1、A0A0：地址线，用来选择：地址线，用来选择8255A8255A内部的内部的4 4个端口。个端口。2.2.内部结构内部结构（1 1）端口）端口A A、B B、C C功能和结构上有些差异功能和结构上有些差异 PAPA口：输出缓冲口：输出缓冲/ /锁存器和输入缓冲锁存器和输入缓冲器器 PBPB口：输出口：输出缓冲缓冲/锁存器锁存器和输入缓冲和输入缓冲器器 PCPC口：输出口：输出缓冲缓冲/锁存器锁存器和输入缓冲和输入缓

9、冲器器 PC PC口可在软件的控制下，分为两个口可在软件的控制下，分为两个4 4位端口，作为位端口，作为PAPA口、口、PBPB口选通方式操作时的状态控制信号。口选通方式操作时的状态控制信号。(2)A(2)A组和组和B B组控制电路组控制电路A A组：组：PAPA口和口和PCPC口的上半部（口的上半部（PC7PC7PC4PC4）；）；B B组：组：PBPB口和口和PCPC口的下半部（口的下半部（PC3PC3PC0PC0）, ,可根据可根据“命命 令字令字”对对PCPC口按位口按位“置置1”1”或或“清清0”0”。(3)(3)数据总线缓冲器数据总线缓冲器 三态双向，作为三态双向，作为8255A8

10、255A与单片机数据线之间接口，与单片机数据线之间接口，传送数据、控制命令及外部状态信息。传送数据、控制命令及外部状态信息。(4)(4)读读/ /写控制逻辑电路写控制逻辑电路 该电路接收该电路接收CPUCPU发来的控制信号、发来的控制信号、RESETRESET、地址信、地址信号号A1A1、A0A0等。对端口进行读写。等。对端口进行读写。各端口的工作状态与控制信号的关系如表各端口的工作状态与控制信号的关系如表所示。所示。 8255A 8255A端口工作状态选择端口工作状态选择A1A1A0A0RDRDWRWRCSCS工作状态工作状态0 00 00 01 10 0读端口读端口A A：A A口数据口数

11、据数据总线数据总线读端口读端口B B：B B口数据口数据数据总线数据总线 读端口读端口C C：C C口数据口数据数据总线数据总线0 01 10 01 10 01 10 00 01 10 00 00 01 10 00 0写端口写端口A A：总线数据：总线数据A A口口写端口写端口B B：总线数据：总线数据B B口口写端口写端口C C：总线数据：总线数据C C口口写控制字：总线数据写控制字：总线数据控制字寄控制字寄存器存器0 01 11 10 00 01 10 01 10 00 01 11 11 10 00 01 1数据总线为三态数据总线为三态1 11 10 01 10 0非法状态非法状态1 11

12、 10 0数据总线为三态数据总线为三态工作方式选择控制字及工作方式选择控制字及C C口置位口置位/ /复位控制字复位控制字8255A8255A有三种工作方式：有三种工作方式： (1) (1) 方式方式0 0：基本输入输出；：基本输入输出；(2) (2) 方式方式1 1：选通输入输出；：选通输入输出；(3) (3) 方式方式2 2：双向传送（仅：双向传送（仅A A口有）。口有）。1.1.工作方式选择控制字工作方式选择控制字三种工作方式由方式控制字来决定。三种工作方式由方式控制字来决定。控制字格式如下。控制字格式如下。C C口上半部分（口上半部分（PC7PC7PC4PC4）随）随A A口称为口称为

13、A A组组C C口下半部分（口下半部分（PC3PC3PC0PC0）随）随B B口称为口称为B B组。组。 其中其中A A口可工作于方式口可工作于方式0 0、1 1、和、和2 2，而，而B B口只能工作在口只能工作在方式方式0 0和和1 1。2. C2. C口按位置位口按位置位/ /复位控制字复位控制字可对可对C C口口8 8位中的任一位置位中的任一位置“1”1”或清或清“0”0”。1.1.方式方式0 0基本的输入基本的输入/ /输出方式。输出方式。MCS-51MCS-51可对可对8255A8255A进行数据的进行数据的无条件传送无条件传送方式方式0 0基本功能为：基本功能为：（1 1）具有两个

14、）具有两个8 8位端口（位端口（A A、B B）和两个）和两个4 4位端口（位端口（C C的上半部分和下半部分）。的上半部分和下半部分）。（2 2）任一个端口都可以设定为输入或输出。）任一个端口都可以设定为输入或输出。（3 3）数据输出锁存，输入不锁存。）数据输出锁存，输入不锁存。例例 假设假设8255A8255A的控制字寄存器地址为的控制字寄存器地址为FF7FHFF7FH，编程令，编程令A A口口和和C C口的高口的高4 4位工作在方式位工作在方式0 0输出，输出， B B口和口和C C口的低口的低4 4位位工作于方式工作于方式0 0输入。输入。MOV DPTRMOV DPTR，#0FF7F

15、H #0FF7FH ；控制字寄存器地址送控制字寄存器地址送DPTR DPTR MOV AMOV A，#83H #83H ；方式控制字；方式控制字83H83H送送A AMOVX DPTRMOVX DPTR，A A ；83H83H送控制字寄存器送控制字寄存器 例如例如:从从A口读入一组开关状态，向口读入一组开关状态，向C端口端口输出数字量，控制一组指示灯的亮、灭。输出数字量，控制一组指示灯的亮、灭。不需要联络信号，不需要联络信号，1.1.硬件接口电路硬件接口电路 图是图是80518051扩展扩展1 1片片8255A8255A的电路图。的电路图。74LS37374LS373是地是地址锁存器，址锁存器

16、，P0.1P0.1、P0.0P0.0经经74LS37374LS373与与8255A8255A的地址线的地址线A1A1、A0A0连接；连接； P0.7P0.7经经74LS37374LS373与片选端相连，其他地址线悬空。与片选端相连，其他地址线悬空。2.2.端口地址确定端口地址确定图中图中8255A8255A各端口寄存器的地址为：各端口寄存器的地址为：A A口：口： FF7CHFF7CHB B口：口： FF7DHFF7DHC C口：口： FF7EHFF7EH控制寄存器：控制寄存器： FF7FHFF7FH3.3.软件编程软件编程 要求要求8255A8255A工作在方式工作在方式0 0，且，且A A

17、口作为输入，口作为输入，B B口、口、 C C口作为输出，程序段如下：口作为输出，程序段如下：MOV MOV A,#90HA,#90H ；A A口方式口方式0 0输入，输入，B B口、口、 ；C C口输出的控制字送口输出的控制字送A AMOVMOVDPTR,#0FF7FHDPTR,#0FF7FH ；控制寄存器地址；控制寄存器地址DPTRDPTRMOVX DPTR,AMOVX DPTR,A ；方式控制字；方式控制字控制寄存器控制寄存器MOVMOVDPTR,#0FF7CH DPTR,#0FF7CH ；A A口地址口地址DPTRDPTRMOVX A,DPTRMOVX A,DPTR ；从；从A A口读

18、数据口读数据MOV DPTR,#0FF7EH MOV DPTR,#0FF7EH ；C C口地址口地址DPTRDPTRMOVX DPTR,A MOVX DPTR,A ；将；将DATA1DATA1送送B B口输出口输出2. 2. 方式方式1 1 选通输入选通输入/ /输出工作方式。输出工作方式。A A口和口和B B口通常用于口通常用于I/OI/O数数据传送，据传送，C C口用作口用作A A口和口和B B口的联络线，以中断方式传口的联络线，以中断方式传送数据。送数据。 (1) (1) 方式方式1 1输入输入 控制联络信号如图所示，控制联络信号如图所示，STBSTB* *与与IBFIBF构成了一构成了

19、一对应答联络信号，联络信号的功能如下图：对应答联络信号，联络信号的功能如下图：STBSTB* *：选通输入，是由输入外设送来的输入信号。选通输入，是由输入外设送来的输入信号。IBFIBF：输入缓冲器满，高电平有效。表示数据已送入输入缓冲器满，高电平有效。表示数据已送入 8255A8255A的输入锁存器，它由的输入锁存器，它由STBSTB* *信号的下降沿置信号的下降沿置 位，由信号的上升沿使其复位位，由信号的上升沿使其复位INTRINTR：中断请求信号，高电平有效。由中断请求信号，高电平有效。由8255A8255A输出，输出， 向单片机发中断请求。向单片机发中断请求。INTE AINTE A：A A口中断允许，由口中断允许，由PC4PC4控制，控制， INTE BINTE B：B B口中断允许，由口中断允许，由PC2PC2控制。控制。A A口的方式口的方式1 1