第7章_MCS-51单片机最小系统

1、 单片机内资源少，容量小，在进行较复杂过程的单片机内资源少，容量小，在进行较复杂过程的控制时，它自身的功能远远不能满足需要。为此，应控制时，它自身的功能远远不能满足需要。为此，应扩展其功能。扩展其功能。 MCS-51单片机的扩展性能较强，根据需要，单片机的扩展性能较强，根据需要， 可扩展：可扩展： ROM、RAM； 定时定时 / 计数器；计数器； 并行并行I / O口、口、 串行口；串行口； 中断系统扩展等。中断系统扩展等。5-1 MCS-515-1 MCS-51单片机最小系统单片机最小系统一、一、8051/8751硬件最小系统硬件最小系统对于片内有对于片内有ROM型单片机，其自身可以构成最小

2、系统型单片机，其自身可以构成最小系统 该系统的资源如下：该系统的资源如下： 4KB ROM，128B RAM； 五源中断系统；五源中断系统； 两个十六位加一定时两个十六位加一定时 / 计数器；计数器； 一个全双工串行一个全双工串行UART； 四个并行四个并行I / O口。口。二、二、8031硬件最小系统硬件最小系统 8031单片机片内无单片机片内无ROM，若要正常工作，必需外配，若要正常工作，必需外配ROM。外接外接ROM后，后，P3口、口、P2口、口、P0口均被占用只剩下口均被占用只剩下P1口作口作I / O口用，其它功能不变。口用，其它功能不变。 图中：图中：/E 三态门控制端三态门控制端

3、 G 低电平锁存低电平锁存 三总线的概念三总线的概念: :地址总线地址总线 AB，P0口提供（口提供（A7 A0）；）； P2口提供（口提供（A15 A8），共），共16位。位。数据总线数据总线 DB，P0口提供（口提供（D7 D0），共），共8位。位。控制总线控制总线 CB，ALE 、 、 、 、 等。等。EAPSENWRRD存储器的扩展存储器的扩展一、三总线的连接一、三总线的连接 1、数据线的连接、数据线的连接 P0口的八位线承担此任，此时不用外接上拉电阻。口的八位线承担此任，此时不用外接上拉电阻。2、地址线的连接、地址线的连接 P0口承担地址低八位线，口承担地址低八位线，A0 A7； P

4、2口承担地址高八位线。口承担地址高八位线。A8 A15。注意：注意：P0口线地址口线地址 / 数据分时复用，需用地址锁存器数据分时复用，需用地址锁存器 74LS373锁存地址。锁存地址。 A10 A8A7 A0D7 D0 CB3、控制线的连接、控制线的连接 对存储器来讲控制线无非是：芯片的对存储器来讲控制线无非是：芯片的选通选通控制、控制、读写读写控制。控制。 单片机与外部器件数据交换要遵循单片机与外部器件数据交换要遵循两个重要原则：两个重要原则： 一是，地址唯一性，一个单元一个地址。一是，地址唯一性，一个单元一个地址。 二是，同一时刻，二是，同一时刻，CPU只能访问一个地址，即只能与一只能访

5、问一个地址，即只能与一 个单元交换数据。个单元交换数据。 不交换时，外部器件处于锁闭状态，对总线呈浮空状态。不交换时，外部器件处于锁闭状态，对总线呈浮空状态。 读读 / 写写：CPU向外部设备发出的读向外部设备发出的读/写控制命令。写控制命令。 EPROM：/OE /PSEN SRAM： /WE /WR /OE /RD 选通选通：CPU与器件交换数据或信息，需先发出选通信号与器件交换数据或信息，需先发出选通信号 /CE或或/CS，以便选中芯片。，以便选中芯片。6116与2764在0800H DFFFH范围内地址重叠，这是不是违反交换原则呢？不会！因为，不会！因为，6116是是SRAM，2764

6、是是EPROM。除地址和选。除地址和选通信号外，还有读通信号外，还有读/写控制信号起作用。写控制信号起作用。RAM /WE /WR /OE /RD ROM /OE /PSEN可用来区分二器件小结：小结：1）CPU与外设数据交换的原则是什么？与外设数据交换的原则是什么？ 2）决定存储器芯片在系统中地址范围的两个因素是）决定存储器芯片在系统中地址范围的两个因素是 什么？什么？ 布置作业：布置作业： P125 5.4、 5.5第七章第七章 单片机单片机I/OI/O口扩展及应用口扩展及应用 7.1 I/O7.1 I/O口扩展概述口扩展概述 7.1.1 I/O口扩展的原因口扩展的原因 MCS-51系列单

7、片机共有四个并行系列单片机共有四个并行I/O口，分别是口，分别是P0、P1、P2和和P3。其中。其中P0口一般作地址线的低八位和数据线使用；口一般作地址线的低八位和数据线使用；P2口口作地址线的高八位使用；作地址线的高八位使用；P3是一个双功能口，其第二功能是一是一个双功能口，其第二功能是一些很重要的控制信号，所以些很重要的控制信号，所以P3一般使用其第二功能。这样供用一般使用其第二功能。这样供用户使用的户使用的I/O口就只剩下口就只剩下P1口了。另外，这些口了。另外，这些I/O口没有状态寄口没有状态寄存和命令寄存的功能，因此难以满足复杂的存和命令寄存的功能，因此难以满足复杂的I/O操作要求。

8、操作要求。 7.1.2 I/O口的编址技术口的编址技术 用户可以通过对用户可以通过对I/O口进行读和写操作来完成数据的输口进行读和写操作来完成数据的输入和输出。入和输出。例如：例如：P0口的地址为口的地址为80H。用户可以使用。用户可以使用MOV指令对指令对P0口口进行写操作。进行写操作。 MOV P0， A 7.1.3 单片机单片机I/O传送的方式传送的方式 1. 无条件传送方式 2. 查询方式3. 中断方式 中断方式大大提高了单片机系统的工作效率，所以在中断方式大大提高了单片机系统的工作效率，所以在单片机中被广泛应用。单片机中被广泛应用。 （自学）（自学）7.2 简单简单I/O口扩展口扩展

9、 7.2.1 简单输入口扩展简单输入口扩展1. 输入口扩展 简单输入口扩展使用的集成芯片，比较典型的如简单输入口扩展使用的集成芯片，比较典型的如74LS244芯片。图芯片。图7.1为为74LS244芯片的引脚。芯片的引脚。 74LS244是是8位三态门，当位三态门，当/CS1、/CS2均为低电平时，均为低电平时，允许输入数据；否则，为高阻态。允许输入数据；否则，为高阻态。 图图7.1 74LS244芯片的引脚芯片的引脚 图图7.2 74LS244扩展输入口扩展输入口1510CCV1115201CS2CS1A12A13A14A13A22A21A24A21Y12Y13Y14Y11Y22Y23Y24

10、Y2GND输入设备74LS2441CS2CS地址选通信号RDALEP074LS373271674LS24474LS2447.2.2 简单输出口扩展简单输出口扩展1. 简单输出口扩展使用的典型芯片简单输出口扩展使用的典型芯片 简单输出口扩展通常使用简单输出口扩展通常使用74LS37774LS377芯片，该芯片是一个具芯片，该芯片是一个具有有“使能使能”控制端的锁存器。其信号引脚如图控制端的锁存器。其信号引脚如图7.47.4所示。所示。其中：其中：1D8D 为为8位数据输入线；位数据输入线；1Q8Q 为为8位数据输出线；位数据输出线；CK 为时钟信号，上升沿数据锁存；为时钟信号，上升沿数据锁存；/

11、G /G 为使能控制信号，低电平有效。为使能控制信号，低电平有效。 VCC 为为5V电源。电源。 74LS377的逻辑电路如图的逻辑电路如图7.5所示。所示。 图图7.4 74LS377引脚图引脚图 图图7.5 74LS377的逻辑电路的逻辑电路 由逻辑电路可知，由逻辑电路可知，74LS377是由是由D触发器组成的，触发器组成的，D触触发器在上升沿输入数据，即在时钟信号（发器在上升沿输入数据，即在时钟信号（CK）由低电平跳）由低电平跳变为高电平时，数据进入锁存器。变为高电平时，数据进入锁存器。其功能表如表其功能表如表7-1所示。所示。G1Q1D3D6D2D7DGND4D7Q2Q8Q4QCK5Q

12、3Q6Q5D8DCCV74LS3778D1DCKG1Q8QDQCKGGCKDQ/G=0 输出输出/G=1 保存保存 输出口扩展连接：输出口扩展连接：扩展单输出口只需要一片扩展单输出口只需要一片74LS377，其连接电路如图，其连接电路如图7.6所示。所示。 1Q8Q1D8DP0.0P0.7 WR地址译码信号80C5174LS377输出设备CKGCkDQ1XXQ0 0 110 00X0XQ0 G表表7-1 74LS377功能表功能表 图图7.6 74LS377作输出口扩展作输出口扩展 使能无效使能无效连通连通锁存状态锁存状态2、用锁存器扩展简单的、用锁存器扩展简单的8位输出口位输出口 8031

13、P2.7 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 /WR74LS377/GD7 Q7D6 Q6D5 Q5D4 Q4D3 Q3D2 Q2D1 Q1D0 Q0/CP 输出设备输出设备D7D6D5D4D3D2D1D074LS377为为8D锁存器，八入八出，一时钟锁存器，八入八出，一时钟CK，一锁存允许，一锁存允许/G。/G = 0时，时，CK 的上升沿，输入数据并锁存。的上升沿，输入数据并锁存。MOV DPTR，#7FFFH ；指向；指向74LS377MOV A，#data ；取输出的数据；取输出的数据MOVX DPTR，A ；通过；通过74LS377送出数据

14、送出数据P2.7接接 /G ， 所以，所以，74LS373的口地址为的口地址为7FFFH。P0口是数据总线口，作口是数据总线口，作I / O口用时只能分时使用，为此，输出口用时只能分时使用，为此，输出数据时需要锁存数据时需要锁存。锁存器和缓冲器的特点及使用锁存器和缓冲器的特点及使用组成锁存器的单元电路：组成锁存器的单元电路：触发器。触发器。 带时钟控制端，有记忆功能。带时钟控制端，有记忆功能。组成缓冲器的单元电路：组成缓冲器的单元电路：门电路。门电路。 三态传输电路，没有有记忆三态传输电路，没有有记忆功能。功能。CK /G=0,数据锁存，数据锁存，数据总线的变化不影响输数据总线的变化不影响输出

15、出Q0Q7 D0D7Q7Q7DB连外设连外设CK/G使能端使能端A0A7D0D7DB使能端使能端/CE/CE=0,A0A7 D0D7 /CE=1,悬空状态，输入关闭。悬空状态，输入关闭。高阻抗对高阻抗对DB不产生影响不产生影响7.3 8255可编程通用并行可编程通用并行I/OI/O接口芯片接口芯片可编程器件的特点：可编程器件的特点：可以通过软件设置不同的工作方可以通过软件设置不同的工作方式，作为连接式，作为连接CPU和外设的接口，使用十分灵活，通和外设的接口，使用十分灵活，通用性强。用性强。7.3.1 可编程通用并行可编程通用并行I/OI/O接口概述接口概述简单简单I/OI/O口扩展：口扩展：

16、实现数据缓冲和锁存。实现数据缓冲和锁存。可编程可编程I/OI/O口扩展：口扩展：还具有状态寄存和命令寄存功能，还具有状态寄存和命令寄存功能，可通过软件编程，确定扩展芯片的工作方式。可通过软件编程，确定扩展芯片的工作方式。典型芯片有：典型芯片有： 8255A8255A，82518251等。等。7.3.1、8255A的外部引脚和内部结构的外部引脚和内部结构 1 1、引脚图引脚图：2、8255A的的内部结构内部结构1 1）口电路）口电路三个三个8 8位口：位口：PA,PB,PCPA,PB,PC。(24)(24)PAPA、PBPB是单纯的数据口；是单纯的数据口；PCPC口既可作数据口，也可作口既可作数

17、据口，也可作控制口，用于控制口，用于PAPA、PBPB口的控口的控制；制；PCPC7-4 7-4 ，控制，控制PAPA；PCPC3-03-0 ，控制控制PBPB；PA PA 、PCPC7-4 7-4 ，称为称为A A组组PBPB、 PCPC3-03-0 ，称为称为B B组组内部结构内部结构2）总线接口电路）总线接口电路数据总线缓冲器数据总线缓冲器：和单片机数据总线相连，是：和单片机数据总线相连，是8位的双位的双向三态缓冲器，所有数据（包括控制字、状态字）都向三态缓冲器，所有数据（包括控制字、状态字）都通过该缓冲起器传送。通过该缓冲起器传送。 /CS: 片选信号线，低电平（有效）时，才选中该芯片

18、选信号线，低电平（有效）时，才选中该芯 片，才能对片，才能对 8255进行操作。进行操作。 /RD : 读信号线，低电平有效；读信号线，低电平有效； /WR : 写信号线，低写信号线，低高电平有效；高电平有效； RESET：复位输入信号，高电平有效时，复位复位输入信号，高电平有效时，复位8255。 复位后复位后8255的的PA口、口、PB口和口和PC口均被定为口均被定为 输入。连到单片机的输入。连到单片机的RESET。 A0A1：口地址选择信号线。口地址选择信号线。8255内部共有三个口，内部共有三个口，P PA口、口、P PB口、口、P PC口和一个控制寄存器供用户编程。的不同编码可分别选口

19、和一个控制寄存器供用户编程。的不同编码可分别选择上述三个口和一个控制寄存器。地址编码如表择上述三个口和一个控制寄存器。地址编码如表7-2所示。所示。 端口端口0 0PA口0 1PB口1 0PC口1 1控制寄存器10AA表表7-2 地址编码地址编码 3)3)控制逻辑电路控制逻辑电路 （A A组、组、B B组）组） 表表7-3 8255A的的读写控制表读写控制表所选端口操作00 001A口读A口00 010A口写A口00 101B口读B口00 110B口写B口01 001C口读C口01 010C口写C口01 110控制寄存器写控制寄存器1 高阻状态CS10AARDWRA口口DBCPU7.3.2 8

20、255A的工作方式及数据的工作方式及数据I/O操作操作1、8255A的工作方式的工作方式（1）方式）方式0 基本输入基本输入/输出方式输出方式 A口、口、B口、口、C口（两个口（两个4位）均有此方式，可任意组合位）均有此方式，可任意组合16种方式。种方式。 适用于适用于无条件数据传输和无条件数据传输和查询查询传输传输，也可对，也可对C口进行位操口进行位操作。以作。以C口某一位的状态，实现查询方式实现数据传输。是单片口某一位的状态，实现查询方式实现数据传输。是单片机与外部设备之间的数据通道。机与外部设备之间的数据通道。（2）方式）方式1 选通输入选通输入/输出方式输出方式 仅仅PA口、口、PB口

21、有此方式，口有此方式， PC口中若干位作联络信号线，联络信号的组口中若干位作联络信号线，联络信号的组 合情况见合情况见表表表表表表 （3）方式）方式2 双向传送方式双向传送方式 仅仅PA口有此方式。口有此方式。PC3 PC7（5位口线）作联络位口线）作联络线。线。此时，此时，PB口只能工作在方式口只能工作在方式0。 PA口既可作为输入端口，又可作为输出端口。口既可作为输入端口，又可作为输出端口。PC口联络信号定义口联络信号定义 PC口口方式方式1方式方式2 输入输入输出输出输入输入输出输出 PC7/OBFA/OBFA PC6/ACKA/ACKA PC5IBFAIBFA PC4/STBA/STB

22、A PC3INTRA INTRA INTRA INTRA PC2/STBB /ACKB PC1IBFB/OBFA PC0INTRB INTRBPC口口方方 式式 1方方 式式 2输输 入入输输 出出输输 入入输输 出出PC7/OBFA/OBFAPC6/ACKA/ACKAPC5IBFAIBFAPC4/STBA/STBAPC3INTRAINTRAINTRAINTRAPC2/STBB/ACKBPC1IBFB/OBFAPC0INTRBINTRB各联络信号线的意义各联络信号线的意义：数据输入数据输入 /STB 输入选通信号，外设发来。低电平有效；输入选通信号，外设发来。低电平有效； IBF 输入缓冲器满

23、信号（状态输出），发给外设（通输入缓冲器满信号（状态输出），发给外设（通知外设数据未被取走，暂不能接收新数据。）知外设数据未被取走，暂不能接收新数据。）INTR 中断请求信号，外部设备由中断请求信号，外部设备由8255输出发给单片机，输出发给单片机，向向CPU发中断请求。发中断请求。INTE 中断允许信号。中断允许信号。 INTR= /STB * IBF * INTE /STBIBFINTR数据输出数据输出/ACK 外设响应信号（输入），由外部设备发来（数据已送到外设响应信号（输入），由外部设备发来（数据已送到外部设备）外部设备）, ,表示数据已取走，向单片机发回响应信号。表示数据已取走，向单

24、片机发回响应信号。 /OBF 输出缓冲器满信号，输出缓冲器满信号， （8255输出）发给外设（表示单片输出）发给外设（表示单片机将数据已送到指定口，外部设备可以取走）。为状态信息。机将数据已送到指定口，外部设备可以取走）。为状态信息。INTR 中断请求信号（输出），高电平有效。表示数据已被外中断请求信号（输出），高电平有效。表示数据已被外设取走，请求设取走，请求CPU继续输出数据。继续输出数据。 INTR= /ACK */OBF * INTE/ACK/OBFINTR7.3.3 8255A的控制字及初始化程序的控制字及初始化程序 8255是编程接口芯片，通过控制字（控制寄存器）对其端口是编程接口

25、芯片，通过控制字（控制寄存器）对其端口的工作方式和的工作方式和C口各位的状态进行设置。口各位的状态进行设置。 8255共有两个控制字，一个是共有两个控制字，一个是工作方式控制字，工作方式控制字，另一个是另一个是C口口置位置位/复位控制字。复位控制字。这两个控制字共用一个地址，这两个控制字共用一个地址，通过最高位通过最高位来选择使用那个控制字。来选择使用那个控制字。1. 1. 工作方式控制字工作方式控制字 主要功能：确定主要功能：确定8255接口的接口的工作方式工作方式及及数据的传送方向数据的传送方向。各位的控制功能如图各位的控制功能如图7.13所示。所示。 0D1D2D3D4D5D6D7D标志

26、位1：方式控制字0：C口置位/复位控制字C口低四位输入还是输出0：输出1：输入B口输入还是输出0：输出1：输入B口工作方式0：方式01：方式1A口输入还是输出0：输出1：输入C口高四位输入还是输出0：输出1：输入A口工作方式00：方式001：方式11 ：方式2图图7.13 8255工作方式控制字工作方式控制字 AB 对工作方式控制字作如下说明：对工作方式控制字作如下说明： l l A口可工作在方式口可工作在方式0、方式、方式1和方式和方式2，B口可工作在方口可工作在方式式0和方式和方式1 l l 在方式在方式1或方式或方式2下，对下，对C口的定义（输入或输出）不口的定义（输入或输出）不影响作为

27、控制信号使用的影响作为控制信号使用的C口各位功能口各位功能 l l 最高位是标志位，作为方式控制字使用时，其值固定最高位是标志位，作为方式控制字使用时，其值固定为为1。 2. 2. 置位置位/ /复位控制字复位控制字 在某些情况下，在某些情况下，C口用来定义控制信号和状态信号，因口用来定义控制信号和状态信号，因此此C口的口的每一位每一位都可以进行置位或复位。对都可以进行置位或复位。对C口的置位或复口的置位或复位是由置位位是由置位/复位控制字进行的。各位的功能如图复位控制字进行的。各位的功能如图7.14所示。所示。其中，其中，最高位必须固定为最高位必须固定为“0”。0D1D2D3D4D5D6D0

28、标 志 位1： 方 式 控 制 字2： C口 置 位 /复 位 控 制 字未 使 用确 定 对 那 个 位 进 行置 位 或 复 位 。000：001：010：011：100：101：110：111：确 定 某 位 置 位 还 是 复 位0： 复 位1： 置 位PC0PC7图图7.14 8255置位置位/复位控制字复位控制字 3. 82553. 8255初始化初始化 8255初始化就是向控制寄存器写入工作方式控制字初始化就是向控制寄存器写入工作方式控制字和和C口置位口置位/复位控制字。复位控制字。例如，对例如，对8255各口作如下要求：各口作如下要求：(不用联络信号）不用联络信号） PA口口:

29、方式方式0，（输入；，（输入；1） PB口口:方式方式1，（输出；，（输出；0） PC口口:高位部分为输出，高位部分为输出，0 （PC4PC7为输出）为输出） 低位部分为输入。低位部分为输入。1（PC2PC0用于方式用于方式1选通选通 控制，控制，PC3为输入。）为输入。） 设设8255的扩展电路如图的扩展电路如图7.9所示，则控制寄存器的地所示，则控制寄存器的地址为址为7FFFH。按各口的设置要求，工作方式控制字为。按各口的设置要求，工作方式控制字为10010101，即，即95H。 初始化程序应为：初始化程序应为： MOV DPTR, #7FFFH ；8255控制字地址控制字地址 MOV A

30、, #95H MOVX DPTR, A ；工作方式控制字写入；工作方式控制字写入 MCS-51单片机可以和单片机可以和8255直接连接，图直接连接，图7.9给出了一给出了一种扩展电路。种扩展电路。 RESETCS70PAPA70PBPB70PCPCWR0 . 0P7 . 0P7 . 2P1A0A0D7D8031825574LS373RSTALERDRDWR图图7.9 8255的扩展逻辑电路的扩展逻辑电路 0D1D2D3D4D5D6D7D标志位1：方式控制字0：C口置位/复位控制字C口低四位输入还是输出0：输出1：输入B口输入还是输出0：输出1：输入B口工作方式0：方式01：方式1A口输入还是输

31、出0：输出1：输入C口高四位输入还是输出0：输出1：输入A口工作方式00：方式001：方式11 ：方式28255工作方式控制字工作方式控制字 A组组B组组PA口口:方式方式0，PB口口:方式方式1，PC口口:高位部分为输出，高位部分为输出，0 （PC4PC7为输出）为输出） 低位部分为输入。低位部分为输入。1（PC2PC0用于方式用于方式1选通选通 控制，控制，PC3为输入。）为输入。）PC口用于置位口用于置位/复位控制字复位控制字例如：要求例如：要求PC5置位。假设置位。假设8255A的地址为的地址为:5FFCH5FFFH(PA、PB、PC和控制字地址）和控制字地址）初始化程序应为：初始化程

32、序应为： MOV DPTR, #5FFFH ；8255控制字地址控制字地址 MOV A, #0BH MOVX DPTR, A ；置位；置位/复位控制字写入复位控制字写入0D1D2D3D4D5D6D0标志位1：方式控制字2：C口置位/复位控制字未使用确定对那个位进行置位或复位。000：001：010：011：100：101：110：111：确定某位置位还是复位0：复位1：置位PC0PC7 8255置位置位/复位控制字复位控制字 P2.7 P0 ALE /RD /WR RST /EA1D 8D 2Q 1QG /OC/CS PA0PA7A1A0 PC7 PC0D0 D7/RD/WRRESETDB0D

33、B7BUSY/STB8利用利用8255方式方式0，实现，实现PA口作为输出，口作为输出，PB口作为输入。口作为输入。 8255的的CS/接接地址地址译译码码/CS0，PA口口地址地址为为8000H，PB口口地址地址为为8001H，PC口口地址地址为为8002H，命令命令字字地址地址为为8003H。PA0-PA7（PA 口口）接接LED0-LED7（LED灯灯）PB0-PB7（PB口口）接接K0-K7（开关量开关量）。数据数据线线、读、读/写写控制、控制、地址线地址线、复复位信号位信号已已接好。接好。8255实验连线实验连线连线说明连线说明程序清单：程序清单：mode equ 082h ; 方式

34、方式0，PA，PC输出输出，PB 输入输入Port A equ 8000h ; Port A地址地址Port B equ 8001h ; Port B地址地址Port C equ 8002h ; Port C地址地址CAddr equ 8003h ; 控控制字地址制字地址 org 0h mov a, #mode；方式方式0，PA，PC输出输出，PB 输入输入 mov dptr, #CAddr movx dptr,a ; 输出输出控控制字制字EX_B: mov dptr,#PortB movx a,dptr ; 读读入入PortB mov dptr,#PortA movx dptr,a ; 输出

35、到输出到PortA mov r5,#2 call delay ljmp 0延时子程序延时子程序delay:mov r7,#0ddd: djnz r7,ddd djnz r6,ddd djnz r5,ddd ret end执行程序，拨动开关执行程序，拨动开关K0K7到不同位置，观察到不同位置，观察LED灯的灯的状态变化。状态变化。小结：小结：1、8255A有几个并行有几个并行I / O口？几种工作方式？口？几种工作方式？ 2、工作方式控制字、置位、工作方式控制字、置位/复位控制字是如何定义的？复位控制字是如何定义的？ 7.3 81557.3 8155可编程并行可编程并行I/OI/O接口芯片接口芯

36、片8155包括：包括：三个可编程三个可编程I/O口；口；A口：口： PA0PA7 （8位）位）B口：口： PB0PB7 （8位）位）C口：口： PC0PC5 （6位）位）256B静态静态RAM；1个个14位定时器（减位定时器（减1计数）计数）1个个8位地址锁存器；位地址锁存器；一些控制逻辑电路等。一些控制逻辑电路等。 （a）逻辑结构（b）引脚图图6-24 8155的逻辑结构及引脚一、一、8155的内部结构和引脚图的内部结构和引脚图6 引脚说明：引脚说明：地址地址/数据线：数据线：AD0 AD7 （复用线（复用线8根）根） 传送地址、数据、命令、状态等。传送地址、数据、命令、状态等。ALE=1时

37、，输入低时，输入低8位地址，位地址，否则是数据。否则是数据。 端口线端口线 （22根）根） PA7 PA0：A口输入口输入/输出线，该口作输入还是输出，由软件决定。输出线，该口作输入还是输出，由软件决定。 PB7 PB0：B口输入口输入/输出线输出线 PC5 PC0 ：C口输入口输入/输出线，输出线，该口可作输入、输出口外，还可以该口可作输入、输出口外，还可以传送控制和状态信号，因此传送控制和状态信号，因此C口共有四种工作方式。口共有四种工作方式。地址锁存信号：地址锁存信号：ALE （输入）。（输入）。 在在ALE 的下降沿将单片机的低的下降沿将单片机的低8位地址及位地址及/CE和和 IO/M

38、的状态的状态都锁存到都锁存到8255内部寄存器中。内部寄存器中。RAM 或或I/O口口/选择线：选择线：IO/M 为为0时，选片内时，选片内RAM， AD0 AD7 为为00hFFh； 为为1时，选片内时，选片内8155的的I/O口，口， AD0 AD7 为口地址。为口地址。片选线：片选线：/CE 低电平时，选中本芯片。低电平时，选中本芯片。读、写控制线：读、写控制线：/RD、/WR 低电平有效，对低电平有效，对8155进行读、写操作。进行读、写操作。复位信号：复位信号：RESET。复位后，。复位后， 8155I/O口为输入方式。口为输入方式。定时器定时器/计数器的脉冲输入、输出线：计数器的脉

39、冲输入、输出线： TIMERIN 、 TIMEROUT TIMERIN 定时器输入（输入定时器所需时钟）定时器输入（输入定时器所需时钟） TIMEROUT 定时器输出（输出所产生的方波脉冲）定时器输出（输出所产生的方波脉冲） 表表7-5 8155的端口地址编码的端口地址编码AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0选中端口000命令命令/状态寄存器状态寄存器001A口口010B口口011C口口100定时器定时器/计数器计数器低低8位位101定时器定时器/计数器计数器高高8位位6+281558155的的RAMRAM和和I / OI / O口地址编码口地址编码包括：包括： 内部内部RAM 2

40、56B对应对应256个地址个地址 命令命令/状态寄存器地址状态寄存器地址 1个地址个地址 PA口地址口地址 1个地址个地址 PB口地址口地址 1个地址个地址 PC口地址口地址 1个地址个地址 定时器低定时器低8位地址位地址 1个地址个地址 定时器高定时器高8位地址位地址 1个地址个地址 二、二、81558155的工作方式与基本操作的工作方式与基本操作有三种基本操作有三种基本操作：1、作单片机片外、作单片机片外256B数据存储器数据存储器 当当IO / /M = 0时，时，8155只能作片外只能作片外RAM使用，与其它数据使用，与其它数据存储器统一编址。用存储器统一编址。用MOVX访问。访问。2

41、、作扩展、作扩展I / O口使用口使用 8155作作I/O 口时，口时，IO / /M = 1。PA口、口、PB口、口、PC口，可通口，可通过编程决定如何使用。过编程决定如何使用。命令寄存器（命令寄存器（命令控制字）命令控制字） I / O口工作方式。（只能写）口工作方式。（只能写）状态标志寄存器状态标志寄存器 PA口、口、PB口状态标志。口状态标志。 （只能读）（只能读）I / O口工作方式有四种口工作方式有四种PC2PC1：p157ALT1:A口、口、B口口 基本基本I / O口，口， C口输入；口输入；ALT2: A口、口、B口口 基本基本I / O口，口， C口输出；口输出；ALT3:

42、 A口选通口选通I / O、B口基本口基本I / O、C口作联络线；口作联络线；ALT4: A口、口、B口选通口选通I / O、C口作联络线。口作联络线。 81558155的的I/OI/O口工作方式的选择是通过对口工作方式的选择是通过对81558155的命令寄存的命令寄存器写工作方式控制字来实现的器写工作方式控制字来实现的81558155的控制（命令）字：的控制（命令）字： 这些端口的工作方式是由这些端口的工作方式是由81558155内部的命令寄存器（命内部的命令寄存器（命令字）来控制的。命令字除了规定端口的工作方式还规定令字）来控制的。命令字除了规定端口的工作方式还规定了定时器了定时器/ /

43、计数器的工作方式。命令字只能进行写操作。其计数器的工作方式。命令字只能进行写操作。其格式如图格式如图7.187.18所示。所示。图图7.18 8155的命令字的命令字P157P157 当当A A口或者口或者B B口以中断方式进行数据传送时，所需要的联口以中断方式进行数据传送时，所需要的联络信号由络信号由C C口提供，其中为口提供，其中为A A口提供，为口提供，为B B口提供。各联络信口提供。各联络信号的定义如表号的定义如表7-67-6所示。所示。0D1D2D3D4D5D6D7DA口工作方式0：输入1：输出B口工作方式0：输入1：输出A口中断0：禁止1：允许C口工作方式00：ALT101：ALT

44、210：ALT311：ALT4B口中断0：禁止1：允许定时器工作方式：00：无操作01：停止计数10：计满后停止11：开始计数 表表7-6 联络信号联络信号0PC1PC2PC3PC4PC5PCBSTBASTBASTBC口口对对A口控制（口控制（ALT3） 对对A口和口和B口控制（口控制（ALT4） AINTR AINTR ABF ABF 输出 BINTR 输出 BBF 输出 联络信号共有三个，其中：联络信号共有三个，其中： INTR：中断请求信号（输出）：中断请求信号（输出），高电平有效。送给，高电平有效。送给MCS-51单片机的外中断请求。单片机的外中断请求。 BF ：缓冲器满状态信号（输出

45、），高电平有效。缓冲器满状态信号（输出），高电平有效。 ：选通信号（输入），低电平有效。数据输入时，：选通信号（输入），低电平有效。数据输入时， 是外设送来的选通信号；数据输出时，是外设送来的选通信号；数据输出时， 是外设送来的应答信是外设送来的应答信号。号。 以中断方式进行数据输入输出时，其过程和以中断方式进行数据输入输出时，其过程和8255基本相同，基本相同，在此不作赘述。在此不作赘述。 81558155的状态字的状态字 状态字只能读不能写，所以状态字只能读不能写，所以8155的命令字和状态字共用一的命令字和状态字共用一个地址。当对命令个地址。当对命令/状态字进行写操作时，状态字进行写操作

46、时，写进去的是命令写进去的是命令，当对命令当对命令/状态字进行读操作时，状态字进行读操作时，读出来的是状态。读出来的是状态。状态字用状态字用于寄存各端口及定时器于寄存各端口及定时器/计数器的工作状态。其格式如图计数器的工作状态。其格式如图7.19所所示。示。 STBSTBSTB0D1D2D3D4D5D6DINTRA：A口中断请求ABF：A口缓冲器满/空INTRB：B口中断请求INTEA：A口中断允许TIMER：定时器中断（计数满时为高电平，读出状态字或硬件复位为低电平 BBF：B口缓冲器满/空INTEB：B口中断允许 图图7.19 8155的状态字的状态字 BF 缓冲器满标志；缓冲器满标志；

47、INTR 端口中断请求标志；端口中断请求标志； INTE 端口中断允许标志；（端口中断允许标志；（和命令字统一和命令字统一） TIMER 定时器中断请求。定时器中断请求。3、作定时器、作定时器/计数器使用计数器使用 8155的定时器的定时器/计数器是一个计数器是一个14位的减法计数器，由两个位的减法计数器，由两个8位位寄存器构成，如图寄存器构成，如图7.21所示。以其中的低所示。以其中的低14位组成计数器，剩位组成计数器，剩下的两个高位（下的两个高位（M2， M1 ）用于定义计数器输出的信号形式。）用于定义计数器输出的信号形式。 图图7.21 8155定时器定时器/计数器的计数格式计数器的计数

48、格式0D1D2D3D4D5D6D7D2M1M13T12T11T10T9T8T输出方式计数器高6位0D1D2D3D4D5D6D7D6T5T4T3T2T1T0T7T计数器低8位100101定时器的工作状态控制由命令字的定时器的工作状态控制由命令字的D6D7确定确定D6D7 =00，不影响计数器工作，不对计数器操作。，不影响计数器工作，不对计数器操作。D6D7 =01，如计数器未启动，则无操作。计数器已运，如计数器未启动，则无操作。计数器已运 行，则停止。行，则停止。D6D7 =10，如计数器正在计数，达计数值时停止。，如计数器正在计数，达计数值时停止。D6D7 =11，启动计数。，启动计数。 如计

49、数器没运行，则装入计数器方式和计数值如计数器没运行，则装入计数器方式和计数值 后开始计数。如计数器已运行，溢出后按新的后开始计数。如计数器已运行，溢出后按新的 方式和计数值工作。方式和计数值工作。 MCS-51MCS-51与与8155 8155 定时器定时器/ /计数器比较计数器比较 8155的定时器的定时器/计数器是减法计数，而计数器是减法计数，而MCS-51单片机单片机的定时器的定时器/计数器却是加法计数，因此确定计数初值的计数器却是加法计数，因此确定计数初值的方法是不同的。方法是不同的。 MCS-51MCS-51单片机单片机的定时器的定时器/计数器有多种工作方式，计数器有多种工作方式，

50、8155的定时器的定时器/计数器只有一种固定的工作方式，即计数器只有一种固定的工作方式，即14位计数。通过软位计数。通过软件方法进行计数初加载。件方法进行计数初加载。 MCS-51MCS-51单片机单片机的定时器计数器有两种计数脉冲。定时功能时，以机的定时器计数器有两种计数脉冲。定时功能时，以机器周期为计数脉冲；计数功能时，从芯片外部引入计数脉冲。器周期为计数脉冲；计数功能时，从芯片外部引入计数脉冲。 8155的定时器的定时器/计数器，计数器， 不论是定时功能还是计数功能都是由外部提不论是定时功能还是计数功能都是由外部提供计数脉冲，其信号引脚是供计数脉冲，其信号引脚是TIMERINTIMERI

51、N。 MCS-51MCS-51单片机单片机的定时器的定时器/ /计数器，计数溢出时，自动置位计数器，计数溢出时，自动置位TCONTCON寄存器寄存器的计数溢出标志位（的计数溢出标志位（TFTF）, ,供用户查询或中断方式使用；供用户查询或中断方式使用； 81558155的定时器的定时器/ /计数器，计数溢出时向芯片外部输出一个信号计数器，计数溢出时向芯片外部输出一个信号（TIMEROUTTIMEROUT）。而且这一信号还有脉冲和方波两种形式，可由用户进行）。而且这一信号还有脉冲和方波两种形式，可由用户进行选择。具体由选择。具体由 M2， M1 两位定义：两位定义： M2M1 =00 单个方波单

52、个方波M2M1 =01 连续方波连续方波M2M1 =10 单个脉冲单个脉冲M2M1 =11 连续脉冲连续脉冲这四种输出形式如图这四种输出形式如图7.22所示。所示。2M1M 0 00 11 01 1单个方波连续方波单个脉冲连续脉冲开始计数停止计数图图7.22 8155信号输出波形信号输出波形 三、三、8031单片机与单片机与8155的接口的接口 因为因为8155的许多信号与的许多信号与MCS-51单片机兼单片机兼容，所以容，所以 8155与与MCS-51单片机可以直接连接单片机可以直接连接而不需要任何外加逻辑器件。表而不需要任何外加逻辑器件。表7-7列出了这列出了这些信号的对应关系。些信号的对

53、应关系。RDWRWR8155MCS-51单片机8155MCS-51单片机P0口ALEALERESETRST 这种方法实际就是编址技术中的这种方法实际就是编址技术中的线选法线选法。例如以。例如以 接接 ，则，则8155与与8051的连接如图的连接如图7.20所示。所示。 这种这种 信号产生方法中，对信号产生方法中，对8155需要使用需要使用16位地址进行编位地址进行编址。这种方法适应于有多片址。这种方法适应于有多片I/O扩展及存储器扩展的较大单片机系扩展及存储器扩展的较大单片机系统中，因此要使用片选信号。例如图中使用统中，因此要使用片选信号。例如图中使用 作为片选信号与作为片选信号与/CS/CS

54、直接相连。直接相连。 70 ADADRD表表7-7 8155与与MCS-51单片机兼容的信号单片机兼容的信号0 . 2PM/IOM/IO1 . 2PRDRESET70PAPA70PBPB50PCPCWR80518155RST7 . 0P0 . 0PALEWRRD0AD7ADALEM/IOCS1 . 2P0 . 2P 图图7.20 高位地址直接作为信号高位地址直接作为信号 假设没有用到的地址位其值为系统复位后的值，即为假设没有用到的地址位其值为系统复位后的值，即为1。则。则 时时,端口地址范围为：端口地址范围为：0FDF8H0FDFDH； 时，时，8155内部内部RAM地址范围是：地址范围是：0FC00H0FCF