第九章MCS51并行IO接口扩展

第九章MCS-51单片机并行I/O接口的扩展三类扩展器件

9.1简单I/O并行接口扩展（锁存器）9.28255A可编程并行I/O接口扩展

9.38155可编程I/O接口扩展

P2口

在单片机的I/O口线不够用的情况下，可以外接芯片对I/O口进行扩展。可选用的器件类型很多。如利用TTL、COMS的锁存器、三态门等接口芯片把P0接口扩展。常选用74LS273、74LS373、74LS245等。9.1简单I/O并行接口扩展CLRVCC1Q8Q1D8D2D7D2Q7Q3Q6Q3D6D4D5D4Q5QGNDCLKOEVCC1Q8Q1D8D2D7D2Q7Q3Q6Q3D6D4D5D4Q5QGNDGOEVCC1Q8Q1D8D2D7D2Q7Q3Q6Q3D6D4D5D4Q5QGNDCLK74LS27374LS37374LS374通常输出需要锁存，输入需要缓冲

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。9.1简单I/O并行接口扩展扩展一片74LS377作为输出口

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；G＝L，DIR＝0；B→AG＝L，DIR＝1；A→B地址？扩展一片74LS245作为输入口

简单I/O扩展：(缓冲/驱动器扩展)单片机锁存器74LS273P0.0-P0.7P2.0P2.1RDWRD0D7D0D7D0D7D0D7缓冲器74LS244≥1≥1CLKCE1CE2输出输入或门或门输出：MOVDPTR，#0FD00HMOVA，#DATAMOVX@DPTR，A输入：MOVDPTR，#0FE00HMOVXA，@DPTR9.28255可编程并行接口的扩展PA3PA4PA2PA5PA1PA6PA0PA7RDWRGND

D0A1D1A0

D2PC7D3PC6D4PC5D5PC4D6PC0D78255PC2

PB7PC3

PB6PB0

PB5PB1

PB4PB2

PB3CS

RESETPC1

VCC8255的基本特性与引脚：PA，PB，PC三个8位I/O口;40PINPC口分高4位和低4位。高4位可与PA口合为一组(A组)低4位可与PB口合为一组(B组)内部有4个寄存器，由A1,A0与读,写信号选择。片选低有效,复位高有效。40条引脚，DIP封装一个8位的数据口D0～D7。8255内部结构及引脚功能接口线

PA0～PA7、PB0～PB7、PC0～PC7共24条端线

3个口皆有锁存/缓冲寄存器，PA口、PB口有锁存功能，PC口无锁存功能。

PA、PB、PC口的工作方式由程序设置数据线

8255是8位芯片，有8位数据线D0～D7。数据线接单片机的P0接口

控制线控制线控制8255的读RD*、写WR*、复位RESET及片选CS*等。地址线

A1A0选择口

00PA口

01PB口

10PC口

11控制口8255的PA,PB,PC口的三种工作方式：

三种方式中方式0

用得最多且最容易使用。基本输入/输出方式就是简单输入/输出方式。

方式1和方式2比较复杂。这两种方式已较少用于单片机系统。工作方式A口B口C口0基本输入/输出输出锁存,输入三态基本输入/输出输出锁存,输入三态基本输入/输出输出锁存,输入三态1应答式输入/输出输入/输出均锁存应答式输入/输出输入/输出均锁存提供A口和B口的应答信号2应答式双向输入/输出输入/输出均锁存B口无此方式提供A口的应答信号8255的方式选择及方式控制字

（1）8255工作方式：方式0、方式1，方式2（2）方式选择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口工作方式

D7=0C口进行位操作PA,PB,PC口的三种工作方式示意图：RDWRD7——D0

A1A0地址总线控制总线数据总线ABCPA0-7PB0-7PC4-7PC0-3A组B组8255的方式0ABPA0-7PB0-7控制线控制线A组B组ABPA0-7PB0-7控制线I/OA组B组76543210PC口8255的方式18255的方式276543210PC口8255的端口选择表：注意：对PA,PB,PC三个口的任何读/写操作，就是对

PA,PB,PC这三个寄存器进行I/O操作第4个寄存器是控制字寄存器(命令字寄存器)A1A0RDWRCS操作说明00010CPU读取PA口数据从8255的I/O口读有效01CPU读取PB口数据10CPU读取PC口数据0010CPU向PA口输出数据向8255的I/O口写有效01CPU向PB口输出数据10CPU向PC口输出数据11100对控制寄存器写控制字初始化8255时必须做的工作XXXX1没有选中，8255不工作8255对系统总线呈高阻态11010非法状态控制寄存器只能写不能读XX110非法状态8255对系统总线呈高阻态D7D6D5D4D3D2D1D0特征位=1A组方式选择00：方式001：方式11X：方式2A口B口CL

口CH

口B组方式选择=0，方式0=1，方式1=0，输出=1，输入=0，输出=1，输入=0，输出=1，输入=0，输出=1，输入8255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B组注意：对同一控制寄存器可写两种命令,故必须在命令本身用“特征位”加以区别。第二条命令的特征位=0D7D6D5D4D3D2D1D0特征位=0Don’tcarebits选中的位将要输出的状态=0，清0=1，置18255控制寄存器可以接受的第2条命令是:可以对PC口按位进行“置1”和“清0”操作。具体命令格式如下:（地址同样是：A1,A0=11）D3D2D1选中PCx引脚000PC0001PC1010PC2011PC3100PC4101PC5110PC6111PC78255与单片机的连接：AT89C51825574LS373P0.0-P0.7ALEP2.78DQ0Q1CSRESETA0A1D0-D7GEAOERESETRDWRWRRD+5VPAPCPBP2.7接片选CS＊端,8255的(一组)寄存器地址可以是：PA口:7FFCHPB口:7FFDHPC口:7FFEH命令口:7FFFH8255初始化对8255的3个端口的工作方式预先设置。设置方式控制字从控制口写入。例如：设置8255的A、B、C口全为输出方式，方式控制字为80H。

初始化程序为：MOVDPTR,#7FFFH；8255控制口地址送DPTRMOVA,#80H；控制字送AMOVX@DPTR,A；控制字写入控制寄存器例如：要将PC5引脚置1,可用如下指令完成：

则方式字应为：00001011B

标志

不用PC5置1

MOVDPTR，#7FFFHMOVA，#0BHMOVX@DPTR，A根据下面的8255A和单片机接口逻辑图，写出8255A的PA、PB、PC口以及命令口的地址。PA口方式0输出，PB口方式0输入，PC口输出，编写一个子程序，将读到的PB口的内容写到PA口。PA口地址：7FFCH;PB口地址：7FFDH;PC口地址：7FFEH;命令口地址：7FFFHOUT:MOVDPTR,#7FFFH MOVA,#82H MOVX@DPTR,A MOVDPTR,#7FFDH MOVXA,@DPTRMOVDPTR,#7FFCH MOVX@DPTR,A RET画出MCS-51系列单片机扩展一片8255A的逻辑扩展图，并写出PA口、PB口、PC口和命令口的地址。

8255应用举例：要求控制接于PA口上的8个指示灯，实现L0-L3灭，L4-L7亮。+Vcc一个MCS-51系统，扩展一片8255，8255的PB口接有8个开关，PA口接有8个发光二极管。1、设计电路，画出接口逻辑图。2、写出PA口、PB口、PC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，DIP开关处于On时所对应的LED亮（PA.0～PA.7对应PB.0～PB.7）。注意：DIP开关处于On时对应DIP的输出为低电平，发光二级管共阴极。8255应用举例：MOVDPTR,#7FFFHMOVA,#82HMOVX@DPTR,ALOOP:MOVDPTR,#7FFDHMOVXA,@DPTRMOVDPTR,#7FFCHCPLA；把A中的内容逐位取反MOVX@DPTR,ASJMPLOOP例：8255的PA、PB、PC口输出方波

ORG0000HWAVE:MOVDPTR,#7FFFH;8255控制字寄存器地址

MOVA,#80H;初始化A,B,C口为基本输出口

MOVX@DPTR,AMOVA,#55H;8位高/低电平相间输出REPT:MOVDPTR,#7FFCH;8255A口地址

MOVX@DPTR,AINCDPTR;8255B口地址（0FF7DH）

MOVX@DPTR,AINCDPTR;8255C口地址（0FF7EH）

MOVX@DPTR,ALCALLDELY1S;延时

CPLA;取反

SJMPREPT;跳到REPT去循环8255A.B.C口输出方波PA0输出PA1输出PA2输出PA3输出PA4输出PA5输出PA6输出PA7输出PB0输出……9.3可编程并行接口芯片8155的扩展一、8155的结构及引脚8155的结构8155256字节RAM三个可编程并行口PA口，8位PB口，8位PC口，6位14位二进制减法计数器8155芯片的内部结构256B静态RAM

A

定时器B

C

口APA0~PA7口BPB0~PB7PC0~PC5口CIO/MAD0~AD7CEALERDWRRESET定时器输入定时器输出接单片机接外设接外设接外设8155引脚功能PC3PC4

PC5

IO/MCERDWRALEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7VssVccPC2PC1PC0PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA08155TIMERINRESETTIMEROUTAD0-AD7三态地址/数据线IO/M端口/存储器选择RD读ALE地址锁存允许写WR选片CE定时器输入TIMERIN定时器输出TIMEROUTPA0-PA7A口端口线PB0-PB7B口端口线PC0-PC5C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TIMERIN8155片内定时器/计数器的计数脉冲输入引脚TIMEROUT8155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/O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RAM单元的地址，地址范围是：

00000000--11111111分别指向8155RAM的256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、8155的工作原理AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0I/O端口╳╳╳╳╳000命令/状态口╳╳╳╳╳001A口╳╳╳╳╳010B口╳╳╳╳╳011C口╳╳╳╳╳100计数器低8位╳╳╳╳╳101计数器高6位8155的I/O口地址分配

2.8155的使用（分二种情况：片内RAM的使用各端口的使用）

8155内RAM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8155各端口（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（写命令字到命令口）8155命令字含义

PAPBPC1PC2IEAIEBTM1TM2PB、PA—B口、A口数据传送方向0—输入1—输出00—C口输入，A、B口基本I/O方式11—C口输出，A、B口基本I/O方式01—PC3-PC5输出，A口选通方式，B口基本I/O方式10—A、B口选通方式PC2、PC1—C口数据传送方向及A、B口工作方式IEA、IEB—A、B口中断允许控制0—禁止1—允许TM1、TM2—定时器/计数器控制00空操作01停止定时器10记满回零停止计数11启动

8155内部有一个14位减法计数器，计数脉冲来自其引脚“TIMERIN”，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

D15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0M2M1T13T12T11T10T9T8T7T6T5T4T3T2T1T0高6位计数值低8位计数值定时器方式M2M100单方波01连续方波单脉冲连续脉冲三.扩展电路的举例接口方式非常简单，基本上是相同信号对接。80318155RESETRDWRALEP2.0P2.7P0.0P0.1P0.2P.03P0.4P0.5P0.6P0.7RESETRDWRALEIO/MCEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7口APA0~PA7口BPB0~PB7PC0~PC5口C思考：

对比2764、8255A的扩展，为什么在扩展8155（如上图）时，单片机P0口输出的地址信号没有经过74LS373锁存而是直接接到8155的地址/数据复用线上了？

例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7F00HA口地址为7F01HB口地址为7F02HC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0CEHPAPBPC1PC2IEAIEBTM1TM211000010MOVDPTR,#7F00HMOVA,,#0C2HMOVX@DPTR,AMOVDPTR，#7F05H

24分频即计数初值为24(0000000011000B=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：

0100000000011000B=4018HMOVA,,#40HMOVX@DPTR,AMOVDPTR,#7F04HMOVA，#18HMOVX@DPTR，A例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8031P1口输入的数据相“异或”，将结果从PA口输出。试编写程序。

TM2TM1IEBIEAPC2PC1PBPA00000001即控制字为01H，（注：此处PC2PC1取11也可以）8155的六个端口地址分配如下P2.7……………P2.0P0.7………………P0.0

I/O端口

0XXXXXX1XXXXX000命令/状态口0XXXXXX1XXXXX001

A口0XXXXXX1XXXXX010

B口0XXXXXX1XXXXX011

C口0XXXXXX1XXXXX100计数器低8位0XXXXXX1XXXXX101计数器高6位地址7F00H7F01H7F02H7F03H7F04H7F05H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$程序如下：MOVDPTR，#7F00H；选中8155命令口MOVA,#01H；控制字01HMOVX@DPTR,A；控制字01H送8155命令口MOVDPTR，#7F02H；选中8155PB口MOVXA,@DPTR；从PB口输入数据XRLA,P1；与8031P1口内容“异或”MOVDPTR，#7F01H；选中8155PA口MOVX@DPTR,A；从PA口输出数据例3：

根据上图电路，设计一段程序把8155片内RAM全部填满FFH。

8155片内RAM地址是0000H-00FFH，又由于是对8155片内RAM操作，不需要对口进行初始化

P2.7……………P2.0P0.7………………P0.0

RAM单元

0XXXXXX000000000

0号地址0000H

0XXXXXX011111111

255号00FFH一个MCS-51系统，扩展一片8155，8155的PB口接有8个开关，PA口接有8个发光二极管。1、设计电