第九章MCS51并行IO接口扩展

1、P2口口 在单片机的在单片机的I/OI/O口线不够用的情况下，可以外接芯片口线不够用的情况下，可以外接芯片对对I/OI/O口进行扩展。可选用的器件类型很多。口进行扩展。可选用的器件类型很多。 如利用如利用TTLTTL、COMSCOMS的锁存器、三态门等接口芯片把的锁存器、三态门等接口芯片把P0P0接口扩展。常选用接口扩展。常选用74LS27374LS273、74LS37374LS373、74LS24574LS245等。等。CLRCLR VCC VCC 1Q 8Q 1Q 8Q 1D 8D 1D 8D 2D 7D 2D 7D 2Q 7Q 2Q 7Q 3Q 6Q 3Q 6Q 3D 6D 3D 6D

2、4D 5D 4D 5D 4Q 5Q 4Q 5Q GND GND CLKCLKOEOE VCC VCC 1Q 8Q 1Q 8Q 1D 8D 1D 8D 2D 7D 2D 7D 2Q 7Q 2Q 7Q 3Q 6Q 3Q 6Q 3D 6D 3D 6D 4D 5D 4D 5D 4Q 5Q 4Q 5Q GND GND G GOEOE VCC VCC 1Q 8Q 1Q 8Q 1D 8D 1D 8D 2D 7D 2D 7D 2Q 7Q 2Q 7Q 3Q 6Q 3Q 6Q 3D 6D 3D 6D 4D 5D 4D 5D 4Q 5Q 4Q 5Q GND GND CLKCLK74LS27374LS37374LS3

3、74通常输出需要锁存，输入需要缓冲D0-D7P0P2.7EWRCLKD0-D7Q0-Q774LS377MCS-51输出扩展一片扩展一片74LS377作为输出口作为输出口 地址？地址？1G，2G为H时，Y为高阻；1G，2G为L时，Y=AG为H时，禁止传输；GL，DIR0；BAGL，DIR1；AB地址？地址？扩展一片扩展一片74LS245作为输入口作为输入口 D0-D7P0P2.7GRDDIRA0-A7B0-B774LS245MCS-51输入简单简单I/OI/O扩展：扩展：( (缓冲缓冲/ /驱动器扩展驱动器扩展) )单片机单片机锁存器锁存器74LS273P0.0-P0.7P2.0P2.1RDWR

4、D0 D0 D7D7D0 D0 D7D7D0 D0 D7D7D0 D0 D7D7缓冲器缓冲器74LS2441111CLKCLKCE1CE1CE2CE2输出输出输入输入或门或门或门或门输出：输出： MOV DPTRMOV DPTR，#0FD00H#0FD00H MOV A MOV A，#DATA#DATA MOVX DPTR MOVX DPTR， A A输入：输入： MOV DPTRMOV DPTR，#0FE00H#0FE00H MOVX A MOVX A， DPTRDPTRPA3 PA4PA3 PA4PA2 PA5PA2 PA5PA1 PA6PA1 PA6PA0 PA7PA0 PA7RD WR

5、RD WRGNDGND D0D0A1A1 D1 D1A0A0 D2D2PC7PC7 D3 D3PC6PC6 D4 D4PC5PC5 D5 D5PC4PC4 D6 D6PC0PC0 D7 D78255PC2PC2 PB7PB7PC3PC3 PB6PB6PB0PB0 PB5PB5PB1PB1 PB4PB4PB2PB2 PB3PB3CSCS RESETRESETPC1PC1 VCCVCC82558255的基本特性与引脚：的基本特性与引脚：PAPA，PBPB，PC PC 三个三个8 8位位I/OI/O口口; ;40 PINPCPC口分高口分高4 4位和低位和低4 4位。位。高高4 4位可与位可与PAP

6、A口合为一组口合为一组(A(A组组) )低低4 4位可与位可与PBPB口合为一组口合为一组(B(B组组) )内部有内部有4 4个寄存器，由个寄存器，由A1,A0A1,A0与读与读, ,写信号写信号选择。选择。片选低有效片选低有效, ,复位高有效。复位高有效。4040条引脚，条引脚，DIPDIP封装封装一个一个8 8位的数据口位的数据口D0D0D7D7。数据总线缓冲器B组控制A组端口A（8）A组端口C上半部（4）B组端口C下半部（4）B组端口B（8）A组控制读写控制逻辑RDWRA0A1RESETCSD7D0I/OPA7PA0I/OPC7PC4I/OPC3PC0I/OPB7PB0 82558255

7、的的PA,PB,PCPA,PB,PC口的三种工作方式：口的三种工作方式： 三种方式中三种方式中 方式方式 0 0 用得最多且最容易使用。用得最多且最容易使用。 基本输入基本输入/ /输出方式输出方式 就是简单输入就是简单输入/ /输出方式。输出方式。 方式方式1 1 和方式和方式2 2比较复杂。比较复杂。这两种方式已较少用这两种方式已较少用 于单片机系统。于单片机系统。D7D6D5D4D3D2D1D0C口下半部控制位B口控制位B组方式控制位，D2=1方式1，反之方式0C口上半部控制位A口控制位A组方式控制 D6D5=00 方式0 01 方式1 1X 方式2总控制选择位 D7=1 选择A、B、C

8、口工作方式 D7=0 C口进行位操作PA,PB,PCPA,PB,PC口的三种工作方式示意图：口的三种工作方式示意图：RD WR RD WR D7D0D7D0 A1 A0A1 A0地址地址总线总线控制总线控制总线数据数据总线总线A AB BC CPA0-7PA0-7PB0-7PB0-7PC4-7PC4-7PC0-3PC0-3A A组组B B组组82558255的方式的方式 0 0A AB BPA0-7PA0-7PB0-7PB0-7控制线控制线控制线控制线A A组组B B组组A AB BPA0-7PA0-7PB0-7PB0-7控制线控制线I/OI/OA A组组B B组组7 6 5 4 3 2 1

9、07 6 5 4 3 2 1 0PCPC口口82558255的方式的方式 1 182558255的方式的方式 2 27 6 5 4 3 2 1 07 6 5 4 3 2 1 0PCPC口口82558255的端口选择表：的端口选择表：注意：对注意：对PA,PB,PCPA,PB,PC三个口的任何读三个口的任何读/ /写操作，就是对写操作，就是对 PA,PB,PCPA,PB,PC这三个寄存器进行这三个寄存器进行I/OI/O操作操作 第第4 4个寄存器是控制字寄存器个寄存器是控制字寄存器( (命令字寄存器命令字寄存器) ) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 特征位特征位=1=1A A组组

10、方式选择方式选择0 00 0：方式：方式 0 00 10 1：方式：方式 1 11 X1 X：方式：方式 2 2A A 口口B B 口口C CL L 口口C CH H 口口B B组组方方式选择式选择=0=0，方式，方式0 0=1=1，方式，方式1 1=0=0，输出，输出=1=1，输入，输入=0=0，输出，输出=1=1，输入，输入=0=0，输出，输出=1=1，输入，输入=0=0，输出，输出=1=1，输入，输入82558255控制控制接受控制命令,告诉8255以何种方式工作。其地址是：A1,A0 = 11。可以接受两条命令，第一条命令叫“方式控制字”，方式控制字格式如下：A 组组B 组组注意：对同

11、一控制寄存器可写两种命令注意：对同一控制寄存器可写两种命令, ,故必须在命令本身用故必须在命令本身用“特征位特征位”加以区别。第二条命令的特征位加以区别。第二条命令的特征位=0=0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 特征位特征位=0=0Dont care bitsDont care bits选中的选中的位将要位将要输出的输出的状态状态= 0= 0，清，清0 0= 1= 1，置，置1 182558255控制寄存器控制寄存器 可以接受的第可以接受的第2 2条命令是条命令是: :可以对可以对PCPC口按位进行口按位进行“置置1”1”和和“清清0”0”操作。操作。具体命令格式如下具体命令

12、格式如下: :（地址同样是：（地址同样是：A1,A0 = 11A1,A0 = 11）82558255与单片机的连接：与单片机的连接：AT89C51AT89C518255825574LS37374LS373P0.0-P0.7P0.0-P0.7ALEALEP2.7P2.78D8DQ0Q0Q1Q1CSCSRESETRESETA0A0A1A1D0-D7D0-D7G GEAEAOEOERESETRESETRDRDWRWRWRWRRDRD+5VPAPCPBP2.7P2.7接片选接片选CSCS端端,8255,8255的的( (一组一组) )寄存器地址可以是：寄存器地址可以是：PAPA口口:7FFCH PB:

13、7FFCH PB口口:7FFDH PC:7FFDH PC口口:7FFEH :7FFEH 命令口命令口:7FFFH:7FFFH根据下面的根据下面的8255A和单片机接口逻辑图，写出和单片机接口逻辑图，写出8255A的的PA、PB、PC口以及口以及命令口的地址。命令口的地址。PA口方式口方式0输出，输出，PB口方式口方式0输入，输入，PC口输出，编写一个口输出，编写一个子程序，将读到的子程序，将读到的PB口的内容写到口的内容写到PA口。口。 PA口地址：口地址：7FFCH; PB口地址：口地址：7FFDH ; PC口地址：口地址：7FFEH; 命令口地址：命令口地址：7FFFHOUT:MOV DP

14、TR,#7FFFH MOV A,#82H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#7FFDH MOVX A,DPTR MOV DPTR,#7FFCHMOVX DPTR,ARET画出画出MCS-51系列单片机扩展一片系列单片机扩展一片8255A的逻辑扩展图，并写出的逻辑扩展图，并写出PA口、口、PB口、口、PC口口和命令口的地址。和命令口的地址。 D034D133D232D331D430D529D628D727PA04PA13PA22PA31PA440PA539PA638PA737PB018PB119PB220PB321PB422PB523PB624PB725PC014PC115PC216P

15、C317PC413PC512PC611PC710RD5WR36A09A18RESET35CS68255A8255应用举例：应用举例：要求控制接于要求控制接于PA口上的口上的8个指示灯，实现个指示灯，实现L0-L3灭，灭，L4-L7亮。亮。+Vcc一个一个MCS-51系统，扩展一片系统，扩展一片8255，8255的的PB口接有口接有8个开关，个开关，PA口接有口接有8个发光二极管。个发光二极管。1、设计电路，画出接口逻辑图。、设计电路，画出接口逻辑图。2、写出、写出PA口、口、PB口、口、PC口和控制口的地址以及控制字。口和控制口的地址以及控制字。3、编程实现使开关的状态与发光二极管的亮灭一致，

16、、编程实现使开关的状态与发光二极管的亮灭一致，DIP开关开关处于处于On时所对应的时所对应的LED亮（亮（PA.0PA.7对应对应PB.0PB.7）。）。注意：注意：DIP开关处于开关处于On时对应时对应DIP的输出为低电平，发光二级管的输出为低电平，发光二级管共阴极。共阴极。8255应用举例：应用举例：MOV DPTR, #7FFFHMOV A, #82HMOVX DPTR, ALOOP: MOV DPTR, #7FFDHMOVX A, DPTRMOV DPTR, #7FFCHCPL A ；把；把A中的内容逐位取反中的内容逐位取反MOVX DPTR, ASJMP LOOP 例：例：82558

17、255的的PAPA、PBPB、PCPC口输出方波口输出方波 ORG 0000HORG 0000HWAVE: MOV DPTR,#7FFFH ;8255 WAVE: MOV DPTR,#7FFFH ;8255 控制字寄存器地址控制字寄存器地址 MOV A, #80H ;MOV A, #80H ;初始化初始化A,B,CA,B,C口为基本输出口口为基本输出口 MOVX DPTR, AMOVX DPTR, A MOV A, #55H ;8 MOV A, #55H ;8位高位高/ /低电平相间输出低电平相间输出REPT: MOV DPTR,#7FFCH ;8255 AREPT: MOV DPTR,#7F

18、FCH ;8255 A口地址口地址 MOVX DPTR, AMOVX DPTR, A INC DPTR ;8255 B INC DPTR ;8255 B口地址（口地址（0FF7DH0FF7DH） MOVX DPTR, AMOVX DPTR, A INC DPTR ;8255 C INC DPTR ;8255 C口地址（口地址（0FF7EH0FF7EH） MOVX DPTR, A MOVX DPTR, A LCALL DELY1S ; LCALL DELY1S ;延时延时 CPL A ;CPL A ;取反取反 SJMP REPT ;SJMP REPT ;跳到跳到REPTREPT去循环去循环825

19、5 A.B.C8255 A.B.C口输出方波口输出方波PA0输出输出PA1输出输出PA2输出输出PA3输出输出PA4输出输出PA5输出输出PA6输出输出PA7输出输出PB0输出输出9.3 9.3 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片81558155的扩展的扩展一、一、81558155的结构及引脚的结构及引脚81558155的结构的结构81558155256256字节字节RAMRAM三个可编程并行口三个可编程并行口PAPA口，口，8 8位位PBPB口，口，8 8位位PCPC口，口，6 6位位1414位二进制减法计数器位二进制减法计数器8155芯片的内部结构256B256B静态静态RAMRAM A

20、 A 定时器定时器B B C C 口APA0PA7口BPB0PB7PC0PC5口CIO/ MAD0AD7CEALERDWRRESET定时器输入定时器输出接单片机接外设接外设接外设81558155引脚功能引脚功能PC3PC4 PC5 IO/ MCERDWRALEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7VssVccPC2PC1PC0PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA08155TIMER INRESETTIMER OUTAD0-AD7AD0-AD7三态地址三态地址/ /数据线数据线 IO/ M IO/ M端口端口/ /存储存储器选择

21、器选择 RD RD读读ALEALE地址锁存地址锁存允许允许写写 WR WR选片选片 CE CE定时器输定时器输入入TIMER INTIMER IN定时器输定时器输出出TIMER OUTTIMER OUTPA0-PA7PA0-PA7A A口端口线口端口线PB0-PB7PB0-PB7B B口端口线口端口线PC0-PC5PC0-PC5C C口端口线口端口线CEPA0-PA7端口A的I/O线（8位，接外设）PB0-PB7端口B的I/O线（8位，接外设）PC0-PC5端口C的I/O线（6位，接外设）AD0-AD7三态地址/数据复用线（8位，一般接单片机P0口，CPU与8155之间的地址、数据、命令、状态

22、等信号都通过它来传送）端口/存储器 选择控制 “0”选择片内RAM “1”选择片内I/O口TIMER IN8155片内定时器/计数器的计数脉冲输入引脚TIMER OUT8155片内定时器/计数器的计满回零输出引脚分别对8155片内的RAM或I/O口的读、写控制信号ALE地址锁存引脚片选RESET复位引脚IO/ MRD、WRCEI/OI/O口地址口地址-当IO/ M 加高电平时1. 8155的RAM和I/O口地址RAM地址-当IO/M 加低电平时此时AD0-AD7上得到的地址值是指8155的某一RAMRAM单元的地址，地址范围是： 0000 0000-1111 1111分别指向8155 RAM

23、的256256个存储单元。此时AD0-AD7 （仅用到低三位AD2、AD1、AD0）上得到的地址值是指8155的某一I/O口的地址，具体端口地址分配是：二、二、81558155的工作原理的工作原理AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0I/O端口 0 0 00 0 0命令/状态口 0 0 10 0 1A口 0 1 00 1 0B口 0 1 10 1 1C口 1 0 01 0 0计数器低8位 1 0 11 0 1计数器高6位8155的I/O口地址分配 2. 81552. 8155的使用的使用（分二种情况：片内（分

24、二种情况：片内RAMRAM的使用的使用 各各端口端口的使用）的使用） 8155 8155内内RAMRAM的使用：与一般外部数据存储器的使用基本一样，要注意的是要使IO/ M* 为低电平81558155各各端口端口（包括定时器）的使用：A、B、C各端口可工作于不同的工作方式，使用前要进行初始化初始化（写命令字到命令口）81558155命令字含义命令字含义 PAPBPC1PC2IEAIEBTM1TM2PBPB、PABPAB口、口、A A口数据传送方向口数据传送方向00输入输入11输出输出0000CC口输入，口输入，A A、B B口基本口基本I/OI/O方式方式1111CC口输出，口输出，A A、B

25、 B口基本口基本I/OI/O方式方式01PC3-PC501PC3-PC5输出，输出，A A口选通方式，口选通方式，B B口基本口基本I/OI/O方式方式10A10A、B B口选通方式口选通方式PC2PC2、PC1CPC1C口数据传送方向及口数据传送方向及A A、B B口工作方式口工作方式IEAIEA、IEB AIEB A、B B口中断允许控制口中断允许控制00禁止禁止11允许允许TM1TM1、TM2TM2定时器定时器/ /计数器控制计数器控制00 00 空操作空操作01 01 停止定时器停止定时器10 10 记满回零停止计数记满回零停止计数11 11 启动启动 8155内部有一个14位减法计数

26、器，计数脉冲来自其引脚“TIMER IN”，使用定时器前一般先装入“时间常数”-14位二进制数。其格式为：8155定时器/计数器 D15D15 D14D14 D13D13 D12D12 D11D11 D10D10D9D9D8D8D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0M2M2M1M1T13T13 T12T12 T11T11 T10T10T9T9T8T8T7T7T6T6T5T5T4T4T3T3T2T2T1T1T0T0高6位计数值低8位计数值定时器方式M2 M1M2 M100 单方波01 连续方波 单脉冲10 连续脉冲 三三. .扩展电路的举例扩展电路的举例接口方式非常简单

27、，基本上是相同信号对接。接口方式非常简单，基本上是相同信号对接。 8031803181558155RESETRDWRALEP2.0P2.7P0.0P0.1P0.2P.03P0.4P0.5P0.6P0.7RESETRDWRALEIO/MCEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7口口APA0PA7口口BPB0PB7PC0PC5口口C思考思考： 对比对比27642764、8255A8255A的扩展，为什么在扩展的扩展，为什么在扩展81558155（如上图）时，单片机（如上图）时，单片机P0P0口输出的地址信号口输出的地址信号没有经过没有经过74LS37374LS373锁存而是直接接到锁存而

28、是直接接到81558155的地址的地址/ /数据复用线上了？数据复用线上了？ 例例1 1： 设8155与单片机连接电路如上图，现要求其PA口为基本输入方式，PB口为基本输出方式，定时器为方波发生器方式，对输入的脉冲进行24分频，编制初始化程序段。解：各端口地址 命令状态口地址为7F00H A口地址为7F01H B口地址为7F02H C口地址为7F03H 定时器低8位地址7F04H 定时器高6位地址7F05H 8155的控制字为0C2H： （PC2、PC1为11也可，即0CEHPAPBPC1PC2IEAIEBTM1TM2 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0MOV DP

29、TR,#7F00HMOV DPTR,#7F00HMOV A,#0C2HMOV A,#0C2HMOVX DPTR,AMOVX DPTR,AMOV DPTRMOV DPTR，#7F05H#7F05H 24分频即计数初值为24(000000 0011000B=18H)加上定时计数控制01（连续方波），则送往定时计数器的时间常数及定时控制字应为： 01000000 00011000B=4018HMOV A,#40HMOV A,#40HMOVX DPTR,AMOVX DPTR,AMOV DPTR,#7F04HMOV DPTR,#7F04HMOV AMOV A，#18H#18HMOVX DPTRMOVX

30、DPTR，A A例例2 2： 根据上图的电路，把8155的PB口设置成输入方式，PA口设置成输出方式，并把PB口输入的数据与8031 P1口输入的数据相“异或”，将结果从PA口输出。 试编写程序。 TM2 TM1 IEB IEA PC2 PC1 PB PA 0 0 0 0 0 0 0 1即控制字为01H01H，（注：此处PC2 PC1取1 1也可以）81558155的六个端口地址分配如下的六个端口地址分配如下P2.7P2.0 P0.7 P0.0P2.7P2.0 P0.7 P0.0 I/O I/O端口端口 0 X X X X X X 1 X X X X X 0 0 0 命令/状态口 0 X X

31、X X X X 1 X X X X X 0 0 1 A口 0 X X X X X X 1 X X X X X 0 1 0 B口 0 X X X X X X 1 X X X X X 0 1 1 C口 0 X X X X X X 1 X X X X X 1 0 0 计数器低8位 0 X X X X X X 1 X X X X X 1 0 1 计数器高6位地址地址7F00H7F01H7F02H7F03H7F04H7F05H解：解：根据要求，先初始化8155（设置其端口的输入输出方式-这里PB口输入，PA口输出），其控制字如下：SJMP $SJMP $程序如下：程序如下：MOV DPTRMOV DPT

32、R，#7F00H #7F00H ；选中；选中81558155命令口命令口MOV A,#01H MOV A,#01H ；控制字；控制字01H01HMOVX DPTR,A MOVX DPTR,A ；控制字；控制字01H01H送送81558155命令口命令口 MOV DPTRMOV DPTR，#7F02H #7F02H ；选中；选中8155 PB8155 PB口口MOVX A, DPTR MOVX A, DPTR ；从；从PBPB口输入数据口输入数据XRL A,P1 XRL A,P1 ；与；与8031 P18031 P1口内容口内容“异或异或”MOV DPTRMOV DPTR，#7F01H #7F01H ；选中；选中8155 PA8155 PA口口MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A ；从；从PAPA口输出数据口输出数据例例3 3： 根据上图电路，设计一段程序把根据上图电路，设计一段程序把81558155片内片内RAMRAM全全部填满部填满FFHFFH。 81558155片内片内RAMRAM地址是地址是0000H-00FFH0000H-00FFH，又由于是对，又由于是对81558155片内片内RAMRAM操作，不需要对口进行初始化操作，不需要对口进行初始化 P2.7P2.0 P0