单片机IO扩展8155课件

单片机系统I/O扩展单片机IO扩展8155并行I/O口扩展

4.1.189C51内部并行I/O口及其作用

51系列单片机内部有4个双向的并行I/O端口：P0～P3，共占32根引脚。P0口的每一位可以驱动8个TTL负载，P1～P3口的负载能力为三个TTL负载。有关4个端口的结构及详细说明，在前面的有关章节中已作过介绍，这里不再赘述。在无片外存储器扩展的系统中，这4个端口都可以作为准双向通用I/O口使用。通过7.1和7.2节的介绍，我们知道，在具有片外扩展存储器的系统中，P0口分时地作为低8位地址线和数据线，P2口作为高8位地址线。这时，P0口和部分或全部的P2口无法再作通用I/O口。单片机IO扩展8155P3口具有第二功能，在应用系统中也常被使用。因此在大多数的应用系统中，真正能够提供给用户使用的只有P1和部分P2、P3口。综上所述，89C51单片机的I/O端口通常需要扩充，以便和更多的外设（例如显示器、键盘）进行联系。在51单片机中扩展的I/O口采用与片外数据存储器相同的寻址方法，所有扩展的I/O口，以及通过扩展I/O口连接的外设都与片外RAM统一编址，因此，对片外I/O口的输入/输出指令就是访问片外RAM的指令，即：单片机IO扩展8155

4.1.2简单的I/O口扩展简单的I/O口扩展通常是采用TTL或CMOS电路锁存器、三态门等作为扩展芯片，通过P0口来实现扩展的一种方案。它具有电路简单、成本低、配置灵活的特点。

1.扩展实例采用74LS244作为扩展输入、74LS273作为扩展输出的简单I/O口扩展。

单片机IO扩展815574HC373芯片的功能输出接口扩展通常用74HC373芯片来实现。该芯片是一个带允许端的8D锁存器，其芯片的引脚如图4所示，各相关引脚的功能如下：

D0～D7为8位数据输入端；

Q0～Q7为8位数据输出端；

G为使能控制端；

CLK为时钟信号，上升沿锁存数据。单片机IO扩展8155单片机IO扩展8155

4.1.3采用8155扩展I/O口

在实训电路中采用的是另一种可编程的接口芯片8155，Intel公司研制的8155不仅具有两个8位的I/O端口(A口、B口)和一个6位的I/O端口(C口)，而且还可以提供256 B的静态RAM存储器和一个14位的定时/计数器。8155和单片机的接口非常简单，目前被广泛应用。

1. 8155的结构和引脚

8155有40个引脚，采用双列直插封装，其引脚图和组成框图如图8.20所示。单片机IO扩展8155图8155的引脚图和结构框图

CBAAD012PA021AD113PA122AD214PA223AD315PA324AD416PA425AD517PA526AD618PA627AD719PA728PB029CE8PB130RD9PB231WR10PB332IO/M7PB433ALE11PB534PB635PB736TIMEROUT6PC037PC138TIMERIN3PC239PC31PC42RESET4PC558155256字节静态RAM14位定时计数器TIMERINTIMEROUTVCC(£«5V)VSS(GND)PA0¡«PA7IO/MCEALERDWRRESETAD0¡«AD7PB0¡«PB7PC0¡«PC7单片机IO扩展8155

我们对8155的引脚分类说明如下：

(1)地址/数据线AD0～AD7（8条）：是低8位地址线和数据线的共用输入总线，常和51单片机的P0口相连，用于分时传送地址数据信息，当ALE=1时，传送的是地址。

(2)I/O口总线（22条）：PA0～PA7、PB0～PB7分别为A、B口线，用于和外设之间传递数据；PC0～PC5为C端口线，既可与外设传送数据，也可以作为A、B口的控制联络线。单片机IO扩展8155

(3)控制总线（8条）：

RESET：复位线，通常与单片机的复位端相连，复位后，8155的3个端口都为输入方式。 ：读/写线，控制8155的读、写操作。

ALE：地址锁存线，高电平有效。它常和单片机的ALE端相连，在ALE的下降沿将单片机P0口输出的低8位地址信息锁存到8155内部的地址锁存器中。因此，单片机的P0口和8155连接时，无需外接锁存器。：片选线，低电平有效。：RAM或I/O口的选择线。当=0时，选中8155的256BRAM；当=1时，选中8155片内3个I/O端口以及命令/状态寄存器和定时/计数器。单片机IO扩展8155TIMERIN、：定时/计数器的脉冲输入、输出线。TIMERIN输入脉冲对8155内部的14位定时/计数器减1；为输出线，当计数器计满回0时，8155从该线输出脉冲或方波，波形形状由计数器的工作方式决定。

2.作片外RAM使用当=0，=0时，8155只能做片外RAM使用，共256B。其寻址范围由以及AD0～AD7的接法决定，这和前面讲到的片外RAM扩展时讨论的完全相同。当系统同时扩展片外RAM芯片时，要注意二者的统一编址。对这256BRAM的操作使用片外RAM的读/写指令“MOVX”。单片机IO扩展81553.作扩展I/O口使用当=0，=1时，此时可以对8155片内3个I/O端口以及命令/状态寄存器和定时/计数器进行操作。与I/O端口和计数器使用有关的内部寄存器共有6个，需要三位地址来区分，为地址分配情况。表8.46个内部寄存器的地址分配表

AD7～AD0选中寄存器A7A6A5A4A3A2A1A0×××××000×××××001×××××010×××××011×××××100×××××101内部命令/状态寄存器PA口PB口PC口定时/计数器低8位寄存器定时/计数器高8位寄存器单片机IO扩展8155

1)命令/状态寄存器和接口芯片8255一样，芯片8155I/O口的工作方式的确定也是通过对8155的命令寄存器写入控制字来实现的。8155控制字的格式如图所示。命令寄存器只能写入不能读出，也就是说，控制字只能通过指令MOVX@DPTR,A或MOVX@Ri,A写入命令寄存器。在本书的实训电路板中，扩展了8155，用于连接8个LED显示和键盘，A、B口为基本输出方式，C口为基本输入方式，因此编写如下程序：单片机IO扩展8155

8155的控制字

单片机IO扩展8155MOVDPTR，#CWR；设CWR为命令寄存器的地址

MOVA，#03H；A、B口为基本输出方式，C口为基本输入方式

MOVX@DPTR,A

状态寄存器中存放有状态字，状态字反映了8155的工作情况，状态字的各位定义如图所示单片机IO扩展8155图8.228155的状态字单片机IO扩展8155

状态寄存器和命令寄存器是同一地址，状态寄存器只能读出不能写入，也就是说，状态字只能通过指令MOVXA，@DPTR或MOVXA，@Ri来读出，以此来了解8155的工作状态。

2)计数器高、低8位寄存器关于计数器高、低8位寄存器的使用，我们将在后面讲到定时器使用时再作介绍。

4. I/O口的工作方式当使用8155的三个I/O端口时，它们可以工作于不同的方式，工作方式的选择取决于写入的控制字，如图8.21所示。其中，A、B口可以工作于基本I/O方式或选通I/O方式，C口可工作于基本I/O方式，也可以作为A、B选通方式时的控制联络线。单片机IO扩展8155

方式1、2时，A、B、C口都工作于基本I/O方式，可以直接和外设相连，采用“MOVX”类的指令进行输入/输出操作。方式3时，A口为选通I/O方式，由C口的低三位作联络线，其余位作I/O线；B口为基本I/O方式。方式4时，A、B口均为选通I/O方式，C口作为A、B口的联络线。其逻辑组态如图所示。单片机IO扩展8155图8155方式4时的逻辑结构

单片机IO扩展8155C口的工作方式和各位的关系见表

。

表8.5C口的工作方式

方式1方式2方式3方式4PC0PC1PC2PC3PC4PC5全部为输入

全部为输出A口中断请求A口缓冲器满A口选通输出输出输出A口中断请求A口缓冲器满A口选通B口中断请求B口缓冲器满B口选通单片机IO扩展8155

5.定时/计数器使用

8155的可编程定时/计数器是一个14位的减法计数器，在TIMERIN端输入计数脉冲，计满时由输出脉冲或方波，输出方式由定时器高8位寄存器中的M2、M1两位来决定。当TIMERIN接外脉冲时为计数方式，接系统时钟时为定时方式，实际使用时一定要注意芯片允许的最高计数频率！定时/计数器的初始值和输出方式由高、低8位寄存器的内容决定，初始值14位，其余两位定义输出方式。其中，低8位寄存器存放计数初始值的低8位，高8位寄存器的格式如下：单片机IO扩展81551)定时/计数器的输出方式定时器的输出方式见表8.6。

输出方式计数初始值高6位M2M1单片机IO扩展8155表8.6定时器的输出方式M2M1方式波形00011011在一个计数周期输出单次方波连续方波在计满回0后输出的单个脉冲连续脉冲2)定时/计数器的工作

8155对内部定时器的控制是由8155控制字的D7、D6位决定的（见图8.22），现总结如表8.7所示。单片机IO扩展8155表8.7定时/计数器的工作情况8155的控制字定时/计数器工作情况D7D600无操作，即不影响定时器的工作0110立即停止定时器的计数定时器计满回0后停止计数11若定时器不工作，则开始计数；若定时器正在计数，则计满回0后按新输入的长度值开始计数单片机IO扩展8155

6. 89C51单片机和8155的接口

89C51和8155的接口非常简单，因为8155内部有一个8位地址锁存器，故无需外接锁存器。在二者的连接中，8155的地址译码即片选端可以采用线选法、全译码等方法，这和8255类似。在整个单片机应用系统中要考虑与片外RAM及其它接口芯片的统一编址，读者可参考本