第7章MCS-51单片机的并行IO接口及扩展

1、第第7章章 MCS-51单片机的并行单片机的并行I/O接口及扩展接口及扩展7.1 I/O接口的基本概念7.1.1 I/O接口的作用接口的作用1实现与不同外设的速度匹配实现与不同外设的速度匹配2改变数据传送方式改变数据传送方式3改变信号的性质和电平改变信号的性质和电平7.1.2 外部设备的编址外部设备的编址1外设端口的单独编址外设端口的单独编址 外设端口单独编址的优点是，它不占用存储器地址，但需要CPU指令集中有专用的I/O指令，并且也要增加和两条控制线。2外设端口和片外存储器统一编址CPU访问外部存储器的一切指令均适用于对I/O端口的访问，这就大大增强了CPU对外设端口信息的处理能力。CPU本

2、身不需要专门为I/O端口设置I/O指令。外设端口地址安排灵活，数量不受限制。 外设端口占用了部分存储器地址，所用译码电路较为复杂。7.1.3 I/O数据的数据的4种传送方式种传送方式1同步传送同步传送 同步传送又称无条件传送，类似于CPU和存储器间的数据传送。同步传送比较简单，常在以下两种情况中使用：(1)外设工作速度非常快(2)外设工作速度非常慢2异步传送异步传送 异步传送又称条件传送，也叫查询式传送。在不便使用同步传送的场合下，也可采用异步传送来解决CPU和外设间的速度匹配问题。 异步传送的优点是通用性好，硬件接线和查询程序十分简单，但CPU在查询等待中会失去时效。为了提高CPU对外设工作

3、的效率，I/O接口通常采用中断传送I/O数据的方式。3中断传送中断传送 中断传送是利用CPU本身的中断功能和I/O接口的中断功能来实现对外设I/O数据的传送 采用中断方式可使CPU和外设并行工作，CPU仅需在外设准备好后才中断主程序并进入外设中断服务程序，执行完后又返回主程序继续执行。因此，采用中断方式传送I/O数据可以大大提高CPU的工作效率。4DMA传送传送7.2 8051内部的内部的I/O端口及应用端口及应用 8051单片机有4组8位I/O口：P0、P1、P2和P3口，P1、P2和P3为准双向口，P0口为双向三态输入输出口。8051的某些I/O口复用为总线接口，即数据总线和地址总线低8位

4、分时使用P0口，地址总线高8位使用P2口，控制总线使用P3口中的某些口线。 四个端口都包含一个锁存器，即特殊功能寄存器P0P3，一个输出驱动器和两个（P3口为3个）三态缓冲器。这种结构在数据输出时可以锁存，但对输入信号是不锁存的。 一般P1、P2、P3口的输出能驱动4个LS TTL输入，P0口的输出能驱动8个LS TTL输入。 7.2.1 I/O端口结构及其特点端口结构及其特点 1. P0口一个位的结构读锁存器内部总线写读引脚DCPQQMUX地址/数据 控制VccT1T2P0.x2. P0口的作用特点：1）用作数据总线或者地址总线低8位。此时，P0口是真正的双向口。（AD7AD0）2）用作I/

5、O。P0口用作I/O口时，是一个准双向口。此时，应接上拉电阻。3）P0内部无上拉电阻，执行输出功能时，外部必须接上拉电阻。4）若要执行输入功能，必须先输出高电平（1）才能读取该口所连接的外部数据。 2. P1口一个位的结构P1口的作用特点：1）内部具备上拉电阻，执行输出功能是，无须连接外部上拉电阻。2）若要执行输入功能，必须先输出高电平（1）才能读取该口所连接的外部数据。读锁存器内部总线写读引脚DCPQQVccT2P1.x上拉电阻*3. P2口 P2口一个位的结构P2口的作用特点：1）P2口可以输出地址总线的高8位（A15A8）或者作为通用I/O口使用。P2口作通用I/O口用时，是一个准双向口

6、。2）若要执行输入功能，必须先输出高电平（1）才能读取该口所连接的外部数据。注意：P2口已当作地址总线口使用时，由于访问外部存储器的操作不断，P2口不断送出高8位地址，故此时P2口不能再作通用I/O口使用。读锁存器内部总线写读引脚DCPQQMUX地址控制VccT2P2.x上拉电阻*4 . P3口 P3口一个位的结构读锁存器内部总线写读引脚DCPQQ选择输出功能VccT2P3.x上拉电阻*第二输入功能P3引脚兼用功能P3.0串行通讯输入（RXD）P3.1串行通讯输出（TXD）P3.2外部中断0（INT0）P3.3外部中断1（INT1）P3.4定时器0输入(T0)P3.5定时器1输入(T1)P3.

7、6外部数据存储器写选通WRP3.7外部数据存储器写选通RDP3口的第二功能7.2.2 MCS-51内部内部I/O端口的应用端口的应用 数据输出方式MOV P0，A ；累加器A中内容送P0口 ORL P0，#data ；P0data送P0口 ANL P0, A ；P0A送P0口 XRL P0, #data；P0 data送P0口 读端口数据方式 MOVA, P1 ；P1锁存器中数据送A MOV R1，P1；P1锁存器中数据送R1 MOV20H, P1；P1锁存器中数据送20H MOVR0， P1 ；P1锁存器中数据送(R0) 读引脚方式例如读P1口低四位引脚线上信号的程序为：MOV P1，#0F

8、H；P1口低四位锁存器置位 MOV A, P1；读P1口低四位引脚号送A 例7-2-1 试编出模拟图7-2-5中电路的程序。 在51系列的C语言中对四个I/O端口进行编程，必须要利用8051的C语言头文件，其中给出P0P3标号的定义。并且可以使用Pxy格式对P0P3端口的单个位进行表示，其中x是端口0、1、2或3，y是该端口的位07，例如P17指示P1.7。# include void main(void) unsigned char mybyte P0=0 xFF/*使P0成为输入*/ while(1)mybyte=P0/*从P0取得一个字节*/if(mybyte100)P1=mybyte/

9、*若该字节小于100，则将它发送到P1*/elseP2=mybyte /*若该字节大于等于100，则将它发送到P2*/ 例7-2-3 试编写8051 C语言程序，以仅将位P2.4不断地加以拨动，而不干扰P2的其余位。解：# include sbit mybit=P24 /*使用sbit数据类型对单个位进行表示*/ void main(void) while(1) mybit=1 /*开P2.4*/ mybit=1 /*关P2.4*/7.3 用用TTL芯片扩展简单的芯片扩展简单的I/O接口接口 当所需扩展的外部I/O口数量不多时，可以使用常规的逻辑电路、锁存器进行扩展。7.3.1 用用74LS3

10、77扩展扩展8位并行输出口位并行输出口图7-3-1 用74LS377扩展输出口# include#include /包含绝对地址访问库#define P5 XBYTE0 x7FFFvoid main(void) P5=0 x00; /向P5口输出数据07.3.2 用用74LS244扩展扩展8位并行输入口位并行输入口图7-3-2 用74LS244扩展并行输入口# include#include /包含绝对地址访问库#define P6 XBYTE0 x7FFF#unsigned char x /输入的数据放xvoid main(void) x=P6; /从P6口输入数据x7.4 MCS-51与可

11、编程并行与可编程并行I/O芯片芯片8255的接口的接口 8255A是Intel公司采用CHMOS工艺生产的一种高性能通用可编程输入/输出并行接口芯片，可以方便地应用在Intel系列微处理器系统中。MCS-51通过8255A可以扩展3组8位I/O端口。7.4.18255A内部结构及其引脚功能内部结构及其引脚功能1引脚信号引脚信号 图7-4-1 8255A的引脚图D7D0（data bus）：三态、双向数据线，与CPU数据总线连接，用来传送数据。（chip select）：片选信号线，低电平有效时，芯片被选中。A1、A0（port address）：地址线，用来选择内部端口。（read）：读出信号

12、线，低电平有效时，允许数据读出。（write）：写入信号线，低电平有效时，允许数据写入。RESET（reset)：复位信号线，高电平有效时，将所有内部寄存器（包括控制寄存器）清0。PA7PA0（port A）：A口输入/输出信号线。PB7PB0（port B）：B口输入/输出信号线。PC7PC0（port C）：C口输入/输出信号线。VCC：5V电源。 GND：电源地线。 8255A的内部结构如图7-4-2所示，由三部分电路组成：与CPU的接口电路、内部控制逻辑电路和与外设连接的输入/输出接口电路。（1）与CPU的接口电路（2）内部控制逻辑电路（3）输入/输出接口电路 图7-4-2 8255A

13、的内部结构表7-4-1 8255A的端口分配及读/写功能7.4.28255A的工作方式及其初始化编程的工作方式及其初始化编程18255A的工作方式 （1）方式0：基本输入/输出方式（basic Input/Output）（2）方式1：单向选通输入/输出方式（strobe Input/Output）图7-4-3当数据输入时，C口的引脚信号定义图7-4-4端口A和端口B方式1数据输入的时序图图7-4-5当数据输出时，C口的引脚信号定义图7-4-6端口A和端口B方式1数据输出的时序图图7-4-7端口A方式2引脚信号定义（3）方式2：双向选通输入/输出方式（bi-directional bus）282

14、55A初始化编程 8255A的A、B、C三个端口的工作方式是在初始化编程时，通过向8255A的控制端口写入控制字来设定的。（1）方式控制字的格式 图7-4-8 8255A工作方式控制字的格式（2）C口置位/复位控制字的格式图7-4-9 8255A C口置位/复位控制字的格式例7-4-1 设8255A的A口工作在方式0，数据输出，B口工作在方式1，数据输入，编写初始化程序（设8255A的端口地址为FF80HFF83H）。 初始化程序如下： MOVDPTR， #0FF83H ;控制寄存器端口地址为FF83HMOVA， 10000110B ;A口方式0， 数据输出， B口方式1， 数据输入MOVX

15、DPTR，A ;将控制字写入控制端在C语言中：# include#include /包含绝对地址访问库#define COM8255 XBYTE0 xFF83void main(void) COM8255=0 x86;7.4.3 8255与与MCS-51单片机的接口单片机的接口例 7-4-3 8255控制打印机。 图7-4-10是8031扩展8255与打印机接口的电路。8255的片选线为P0.7，打印机与803l采用查询方式交换数据。打印机的状态信号输入给PC7，打印机忙时BUSYl，微型打印机的数据输入采用选通控制，当STB上负跳变时数据被打入。8255采用方式0，由PC0模拟产生STB信号。向打印机输出字符串“WELCOME”的程序print.c如下：# include# include # define uchar unsigned char # define COM8255 XBYTE0 x007F /*命令口地址*/# define PA8255 XBYTE0 x007C /*口A地址*/# define PC8255 XBYTE0 x007E /*口C地址*/void toprn(uchar *p) /*打印字符串函数*/ while