可编程接口芯片及其应用课件

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可编程接口芯片及其应用

28.1可编程接口芯片概述片选概念读/写概念可编程接口的概念“联络”的概念38.1可编程接口芯片概述 接口电路中多数具有如下电路单元：（1）输入/输出数据锁存器和缓冲器 用以解决CPU与外设之间速度不匹配的矛盾， 以及起隔离和缓冲的作用；（2）控制命令和状态寄存器 以存放CPU对外设的控制命令， 以及外设的状态信息；4（3）地址译码器 用来选择接口电路中的不同端口（寄存器）；（4）读写控制逻辑；（5）中断控制逻辑。 从早期的逻辑电路板到大规模集成电路芯片为主的接口芯片。5

8.1.1片选概念 必须要有一个地址信号选中接口芯片后，才能使该接口芯片进入电路工作状态，实现数据的输入/输出。 选通端CE（ChipEnable），又称片选端CS（ChipSelect）。 CE端是控制接口芯片进入电路工作状态的引脚端。68.1.2读/写概念：用IN，OUT指令读/写。8.1.3可编程接口的概念 接口芯片大部分是多通道、多功能的。 多通道是指一个接口芯片一面与CPU连接，另一面可接几个外设； 多功能是指一个接口芯片能实现多种接口功能，实现不同的电路工作状态。7

在接口芯片中，各硬件单元不是固定接死的，可由用户在使用中选择，即通过计算机的指令来选择不同的通道和不同的电路功能，称为“编程控制”。接口电路的组态（即电路工作状态）可由计算机指令来控制的接口芯片称为“可编程序接口芯片”。 用来存放控制电路组态的控制字节的寄存器，称为“控制寄存器”。8

8.1.4“联络”的概念

接口芯片常常需要和外设间有一定的“联络”信号，以保证信息的正常传送。 通常采用两个“联络”（Handhake）信号：（选通信号，strobe）和RDY（就绪信号，Ready）。98.2可编程并行接口芯片8255A8255A的结构和引脚功能8255A的工作方式8255A的初始化8255A的应用举例16位系统中的并行接口10

8.2可编程并行接口芯片8255A

Intel8255A是一种通用的可编程序并行I/O接口芯片，又称“可编程外设接口芯片”PPI（ProgrammablePeripheralInterface）。

8.2.18255A的结构和引脚功能 一、8255A的内部结构 有三个8位端口PA、PB和PC，都可由程序设定为各种不同的工作方式。 通常PA口与PB口用作输入/输出的数据端口，PC口通常用作控制或状态信息的端口，PC口可以分成两个4位的端口。11二、8255A的引脚功能8255A采用40条引脚的双列直插式(DIP，Dualin-1inepackage)封装，其引脚信号教材：有2条地址线A1.A04个端口地址A1A000PA口地址01PB口地址10PC口地址11控制口地址1213

8.2.28255A的工作方式 一、方式0—基本输入输出 8255A在方式0工作时：

CPU可以采用无条件读写方式与8255A交换数据。 若把C口的两个部分用作控制和状态口，与外设的控制和状态端相连，CPU也可通过对C口的读写，实现A口与B口的查询方式工作。 输出的数据被锁存，而输入数据是不锁存的。14 二、方式1—选通输入输出（应答式输入输出）

C口可分成两部分，分别作为A口和B口的联络信号。在8255A中规定的联络信号是三位。 方式1可工作于查询方式和中断方式。 1.方式1的输入（1）：输入的选通信号，（2）IBF：输入缓冲器满信号，（3）INTR：中断请求信号，（4）INTE：中断允许信号，A端口用PC4位的置位/复位控制，B端口用PC2位的置位/复位控制。15162.方式1的输出（1）：输出缓冲器满信号，（2）：响应信号，（3）INTR：中断请求信号，（4）INTE：中断允许信号，INTEA用PC6，INTEB用PC2设置三、方式2—双向选通输入输出 工作时可以采用中断方式，也可以采用查询方式与CPU联系。 方式2只限于A组使用。1718

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8.2.38255A的初始化 首先要由CPU对8255A写入控制命令字，有2种控制命令字：一个是方式选择控制字，另一个是C口按位置位/复位控制字。 一、方式选择控制字（D7=1）

二、C口按位置位/复位控制字（D7=0）

控制字的格式如图：202122

8.2.48255A的应用举例 一、键盘接口 两类键盘：编码键盘和非编码键盘。 编码键盘能自动提供对应于被按键的编码信息，如ASCII码，并能同时产生一个选通脉冲通知微处理器。 非编码键盘由一组开关组成，提供行和列的键盘矩阵。其全部工作，包括按键的识别、按键代码的产生、防止串键和消去抖动等问题，都靠程序来实现。23 键盘输入信息的过程：（1）检测是否有键按下；（2）查出按下的是哪一个键；（3）将该键所代表的信息翻译成计算机能识别的内部代码。如ASCII码或其他预先约定的编码。2425使用行扫描方式寻找按下键的编号(键号)的程序如下： …PORTA EQU 0FFF8HPORTB EQU 0FFFAHPORTC EQU 0FFFCHPORTCN EQU 0FFFEH MOV DX，PORTCN MOV AL，10000011B OUT DX，ALWAITK： MOV DX，PORTA MOV AL，0 OUT DX，AL

26

MOV DX，PORTB IN AL，DX CMP AL，0FFH JZ WAITK MOV BL，0 MOV BH，11111110B MOV CX，8FNDROW： MOV AL，BH MOV DX，PORTA OUT DX，AL ROL BH，1 MOV DX，PORTB IN AL，DX

27

CMP AL，0FFH JNZ FNDCOL ADD BL，8 LOOPFNDROW JMP DONE FNDCOL： ROR AL，1 JNC RIGHT INC BL JMP FNDCOLRIGHT： … …DONE： … 28 二、七段LED显示器接口 发光二极管是一种当电极间电压（阳极电压接高电位）超过额定电压时发生击穿，并因此产生可见光的器件。 这种数码显示管通常由多个发光二极管来组成的7段或8段笔划显示器。 当段组合发亮时，便可显示某一数码或字符。 8个7段LED显示器上显示8位16进制数，每个显示器显示其中一位数。293031 … SSEGCODE DB0C0H DB0F9H DB0A4H DB0B0H DB99H DB92H DB82H DB0F8H DB80H DB98H DB88H DB83H DB0C6H

32

DB0AlH DB86H DB8EHFOURBYTE EQUTHISBYTEDBLWORD DD12345678H … MOVAL，10000000B MOVDX，0FFFEH OUTDX，AL … CLDAGAIN： MOVCX，4 MOVSI，OFFSETFOURBYTE33

MOVAH，11111110BLOOPDISP：LODSB MOVDI，AX AND AL，0FH MOVBX，OFFSETSSEGCODE XLATSSEGCODE MOVDX，0FFFAH OUTDX，AL MOVAL，AH MOVDX，OFFF8H OUTDX，AL PUSHCX MOVCX，NDELAY

34

IDLE: NOPNOP LOOPIDLE … MOVAL，0FFH OUTDX，AL MOVAX，DI MOVCL，4 SHRAL，CL MOVBX，OFFSETSSEGCODE XLATSSEGCODE MOVDX，0FFFAH OUTDX，AL ROLAH，1

35

MOVAL，AH MOVDX，0FFF8H OUTDX，AL MOVCX，NDELAY IDLE2： NOP NOP LOOPIDIE2 ROLAH，1 MOVAL，0FFH OUTDX，AL POPCX LOOPLOOPDISP JMPAGAIN …

36 三、打印机接口 1.并行接口标准（Centronice）

该标准规定了一个36芯的连接口。

：数据选通接口；

DATA：数据信号；

：响应信号；

BUSY：忙信号。37 2.打印机的工作过程及接口电路 打印机接口电路也称打印机适配器，可以用锁存器、三态缓冲器等器件实现，也可用通用的可编程并行接口芯片实现。3839（1）8255A的初始化程序段（设8255A的I/O端口地址为2C0H－2C3H）： … MOV DX，02C3H MOV AL，1010l00lB OUT DX，AL MOV AL，0000l101B OUT DX，AL MOV DX，02ClH MOV AL，00001100B OUT DX，AL …40（2）打印机中断服务程序PRINTPROC NEAR PUSHAX PUSHDX MOVDX，02C0H MOVAL，[BX] OUT DX，AL MOVDX，02C1H IN AL，DX41 OR AL，01H OUT DX，AL AND AL，0FEH OUT DX，AL INC BX POP DX POP AX IRETPRINT ENDP42 四、LED/开关接口 8086CPU通过8255A同开关与7段LED显示器的接口：43控制程序如下：

ORG 2000H MOVAL，82H MOVDX，0FFFEH OUT DX，AL RDPORTB：MOVDL，0FAH IN AL，DX ANDAL，0FH MOVBX，OFFSETSSEGCODE XLAT MOVDL，0F8H OUT DX，AL MOVAX，56CH

44

DELAY： DEC AX JNZ DELAY JMP RDPORTB HLT ORG 2500HSSEGCODE DB0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H，92H， DB82H,0F8H,80H,98H,88H,83H,0C6H, DB0A1H，86H，8EH45控制程序（2）

ORG 2000H MOV AL，80H MOV DX，0FFFEH OUT DX，AL MOV BX，20 DISPLOP： LEA DI，SSEGCODE MOV CX，16 LOP: MOV AL，[DI] MOV DL，0F8H OUT DX，AL INC DI CALL DELAY5S

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LOOPLOP DEC BX JNZ DISPLOP HLT ORG 2500HSSEGCODE：DB0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H，92H， DB82H，0F8H80H，98H，88H，83H，0C6H， DB0A1H，86H，8EH478.2.516位系统中的并行接口488.3可编程定时器/计数器8253-5可编程定时器/计数器的基本工作原理8253-5的结构和功能8253-5的工作方式498.3可编程定时器/计数器8253-5（PIT）

在微机应用系统中，一种是要求一些外部实时时钟，以实现延时控制或定时；另一种是要求能对外部事件计数的计数器。 8253-5PIT（ProgrammableIntervalTimer）就是一种可编程定时器/计数器芯片，又称为“可编程间隔定时器”。50

8.3.1可编程定时器/计数器的基本工作原理 16位计数初值寄存器CR用来存放计数初值，可通过程序来设定。 计数执行单元CE是一个16位减法计数器，它的初值便是计数初值寄存器的内容，它只对CLK脉冲计数，一旦计数器被启动后，每出现一个CLK脉冲，计数执行单元中的计数值减1，当减为零时，通过OUT输出指示信号，表明计数执行单元已为零。51

当CLK是一个周期性时钟信号时，计数器为定时器功能；当CLK是一个非周期性事件计数信号时，此时呈计数器功能。 计数输出锁存器OL通常跟随计数执行单元的内容而变化，当接收到CPU发来的锁存命令时，就锁存当前的计数值而不跟随计数执行单元变化，直到CPU从中读取锁存值后，才恢复到跟随计数执行单元变化的状态。

GATE是控制输入端，它有多种控制作用，如允许/禁止计数、启动/停止计数。5253

8.3.28253-5的结构和功能

8253-5具有三个独立的16位计数器，它可用程序设置成多种工作方式，按十进制或二进制计数，最高计数速率可达2.6MHz。

三条信号线： ① 计数输入CLK—用于输入定时基准脉冲或计数脉冲； ② 输出信号OUT—以相应的电平指示计数的完成，或输出脉冲波形； ③ 选通输入（门控输入）GATE—用于启动或禁止计数器的操作，以使计数器和计测对象同步；

54三个寄存器：①控制寄存器—初始化时，将控制字寄存器中的内容写入该寄存器；②计数初值寄存器—初始化时写入该计数器的初始值；③减法计数寄存器—计数初值由计数初值寄存器送入减法计数寄存器，当计数输入端输入一个计数脉冲时，减法计数寄存器内容减1，当减到零时，输出端输出相应信号表示计数结束。工作方式寄存器（又称控制字寄存器）是只写寄存器，它接受写入的控制字。三个控制寄存器控制对应计数器的工作。8253-5的三个计数器是独立的16位减法计数器。558253-5的结构框图和引脚排列56

8.3.38253-5的工作方式

在任何一种方式下，都必须先向8253写入控制字，控制字还起复位作用，它使OUT端变为工作方式中规定的状态和对计数初值寄存器CR清零；然后再写入计数初值到CR中，其最大值为0000H。

一、方式0—计数结束中断方式（InterruptonTetminalCount）

方式0是典型的事件计数用法，CLK端作为事件计数输入信号，当计数执行单元CE为零时，OUT端变为高电平，它可作为中断请求信号。 方式0的时序波形见图。5758 方式0的特点和应用（1）计数过程由软件启动。（2）GATE的作用是开放计数或禁止计数。（3）OUT端由低变高表示计数过程结束。

59二、方式1—硬件可重触发单稳态方式（HardwareRetriggerableOne-Shot）

计数器相当于一个可编程的单稳态电路，触发输入为GATE信号，由GATE的上升沿触发计数器工作。 方式1的时序波形见图。60方式1的时序波形图。61方式1的特点和应用（1）计数器的启动只能由门控脉冲的上升沿产生，即只能用硬件启动。（2）OUT输出为一个单稳态负脉冲，其脉宽为计数初值个CLK时钟脉冲的周期之和。（3）在形成单稳态脉冲过程中，可以重触发。（4）在微机实时控制系统中常用作监视时钟（WatchdogTimer）。62三、方式2—速率发生器（RateGenenator）

方式2能产生周期性的定时信号， 称为速率发生器， 又称为N分频方式和周期性定时器方式。 方式2的时序波形见图。63方式2的时序波形图。64方式2的特点和应用（1）CR内容能自动地、重复地装入到CE中，OUT端上就能连续地输出周期性分频信号。（2）既可软件启动，又可硬件启动。（3）改变计数初值，即可获得不同速率的OUT输出信号。（4）负脉冲宽度均为一个CLK脉冲的周期。（5）主要应用是作为分频器和时基信号。65四、方式3—方波方式（SquareWareMode）

方式3的操作方式除OUT输出方波之外，和方式2相似。方波的重复周期是计数初值个CLK脉冲周期之和。 方式3的时序波形见图。66方式3的时序波形图。67方式3的特点和应用（1）方式3的计数过程是CE内容减2。（2）软件启动和硬件启动两种。（3）改变计数初值，OUT端将输出不同频率。（4）主要应用作为方波发生器和波特率发生器。68 五、方式4—软件触发选通方式（SofewaveTriggeredstrode）

当写入方式控制字CW后，OUT端输出高电平。在写入计数初值后的一个CLK脉冲开始减1计数，直到CE为零时，使OUT输出变为低电平，当持续一个CLK脉冲周期后又恢复到高电平。在OUT端产生一个CLK脉冲周期宽度的选通负脉冲输出。 方式4的时序波形见图。69方式4的时序波形图。70

六、方式5—硬件触发选通方式（HardwareTriggeredStrobe）

方式5和方式1有些相似。CE到零时OUT端产生宽度为1个CLK脉冲周期的负脉冲选通输出信号。

方式5的时序波形见图。71方式5的时序波形图。72

8.3.48253-5的初始化 一、写入方式控制字 三个通道用的控制字端口地址是相同的，三个控制字写入后却存入通道对应的寄存器中。 二、写入计数初始值 三、读计数值 在动态读计数值时可以有两种方法：（1）以普通对计数器端口读的方法取得当前计数值。（2）锁存计数器的当前计数值。73工作方式控制字SC1，SC0—计数器选择D7D6D5D4D3D2D1D0SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCDSC1SC0计数器00CNT001CNT110CNT211不用74RL1，RL0—CPU读/写操作RL1RL0操作方式00计数器锁存操作（供CPU读）01只读/写计数器低8位10只读/写计数器高8位11先读/写底8位，再读/写高8位75M2M1M0—工作方式选择BCD—计数方式选择M2M1M0工作方式000方式0001方式1X10方式2X11方式3100方式4101方式5016位二进制计数14位十进制（BCD）码计数76选通信号GATE的功能低电平或进入低电平上升边沿高电平方式0禁止计数——允许计数方式1——1.初始化和计数2.下一个时钟后输出变为低电平——方式21.禁止计数2.使输出立即变为高电平1.初始化和计数2.计数器重新装入允许计数方式31.禁止计数2.使输出立即变为高电平1.初始化和计数2.计数器重新装入允许计数方式4禁止计数——允许计数方式5——初始化和计数——77

8.3.58253-5的应用举例 一、用8253-5监视一个生产流水线78主程序为： MOVAL，15H OUT43H，AL MOVAL，50H OUT40H，AL STI LOP：HLT JMPLOP中断服务程序为： MOVAL，01H OUT80H，AL79

MOVAL，77H OUT43H，AL MOVAL，50H OUT41H，AL MOVAL，12H OUT41H，AL CALLDL5S MOVAL，00H OUT80H，AL IRET80二、8253在IBM-PC机中的应用81工作原理分析⑴计数器0用来产生实时日时钟信号，工作于方式3，计数初值为0，采用二进制计数方式，输出端OUT0作为中断请求信号IRQ0。⑵计数器1用来产生动态存储器刷新操作的定时控制信号。它工作于方式2，计数初值为18，OUT1端输出一个负脉冲序列，其脉冲周期约为18÷1.1931816MHz＝15.08（μs）。⑶计数器2用于为系统中的扬声器发声时提供一个约为900Hz的方波信号。它也工作于方式3，计数初值为0533H（1331），GATE2接入一个来自系统板上8255A的PB0，作为扬声器发声时间的控制信号。822.8253的初始化程序段⑴对计数器0的初始化程序：

MOV AL，00110110B OUT 43H，AL MOV AL，0 OUT 40H，AL OUT 40H，AL⑵对计数器1的初始化程序：

MOV AL,01010100B OUT 43H，AL MOV AL，18 OUT 41H，AL83⑶对计数器2的初始化程序：

MOV AL，10110110B OUT 43H，AL MOV AX，0533H OUT 42H，AL MOV AL，AH OUT 42H，AL IN AL，61H MOV AH，AL OR AL，03H OUT 61H，AL84 三、8253在实时控制系统中的应用 将8253的两个计数器串联起来，使其中的一个计数器作为定时器，当分频器使用，将其OUT输出信号作为另一个计数器的CLK脉冲信号；而另一计数器只起计数作用，其OUT输出端作为中断请求信号。

8586MOVDX，233H MOVAL，00010100BOUTDX，ALMOVAL，230H MOVAL，00HOUTDX，ALMOVDX，233H MOVAL，01110110BOUTDX，ALMOVDX，231H

87MOVAL，BYTEPTRTIMEOUTDX，ALMOVAL，BYTEPTRTIME+1OUTDX，ALMOVDI，28H MOVAX，OFFSETRTIMECLDSTOSWMOVAX，SEG RTIME STOSW …88四、三个计数通道组合应用8990

MOVAL，00110101B OUT83H，AL MOVAL，00H OUT80H，AL MOVAL，10H OUT80H，AL MOVAL，01110011B OUT83H，AL MOVAL，00H OUT81H，AL91MOVAL，05HOUT81H，ALMOVAL，10110111B OUT83H，ALMOVAL，00H OUT82H,ALMOVAL，20HOUT82H，AL928.4串口接口芯片串行通信概述串行接口原理可编程通信接口8251A938.4串口接口芯片

8.4.1串行通信概述 为了降低通信线路的价格和简化通信设备，可以利用现有的通信线路。 一、并行通信和串行通信 1.并行传送 2.串行传送 3.并行传送与串行传送的比较 （1）从距离上看：近距离和远距离； （2）从速度上看： （3）从设备、费用上看：9495二、同步通信与异步通信 两种基本的通信方式： 异步通信ASYNC（AsynchronousDataCommunication）

同步通信SYNC（SynchronousDataCommunication）1.异步通信 两项约定：96（1）字符格式 ①1位起始位，低电平； ②5-8个数据位，（如标准ASCII码。则为7位）； ③1个奇偶校验位（作为检错用）； ④1，1.5或2个终止位（停止位），高电平。 起始位后面紧跟的是要传送字符的最低位，每个字符的结束是1、1.5或2个高电平的终止位，起始位至终止位构成一帧。相连两个字符之间的间隔可以是任意长度的，两个相邻字符之间叫空闲位，为高电平。（2）波特率（BaudRate）

波特率是指单位时间内传送二进制数据的位数，以位/秒为单位。每个数据位的传送时间Td即为波特率的倒数。97

982.同步通信 在数据块开始处要用同步字符来指明， 同步传送速度高于异步传送速度， 要求有时钟来实现发送端及接收端之间的同步， 硬件电路比较复杂。99三、串行通信的传送方向 单工、半双工、全双工三种：1.单工（Simplex）

仅能进行一个方向的传送。2.半双工（Half-Duplex）

能交替地进行双向数据传送，但两设备之间只用一根传输线，两个方向的数据传送不能同时进行。3.全双工（Full-Duplex） A、B之间有两条传输线，能在两个方向上同时进行数据传送。100101 四、信号的调制与解调 计算机通信传送的是数字信号，数字信号直接进行通信，经过传输线后必然会产生畸变。 在发送端必需采用调制器把数字信号转换为模拟信号，在接收端又必需用解调器检出发送来的模拟信号，恢复为原来的数字信号。

102Modem即调制-解调器Modulator-Demoduiator

计算机远程通信中的一种辅助设备。`103PSK调制法原理图104 五、异步通信规程 微型计算机中主要使用三种通信控制规程： 异步控制规程(ASYNC)，

同步控制规程（BISYNC）

高级数据链路控制规程（HDLC）。

对每一种通信控制规程，都有相应的大规模集成电路的接口芯片去实现。105

8.4.2串行接口原理 以异步收发器UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）为例。106107 一、组成 由三部分组成： “接收器”—用来把串行码转换为并行码； “发送器”—用来把并行码转换为串行码； “控制器”—用来接收CPU的控制信号，执行CPU所要求的操作，并输出状态信息和控制信息。 二、功能

UART的功能是接收异步串行输入码并将其转换为CPU所需要的并行码，并将CPU内部的并行码转换为串行码输出。108

UART是用外部时钟来和接收的数据进行同步的。外部时钟的周期Tc和每个数据位的周期Td有以下关系：

Tc=Td/K K=16或64（K为波特率因子） 外部时钟和接收数据的同步如图所示：109110

为了检测长距离传送中可能发生的错误，通常增加一个奇偶校验位。 发送时，自动在奇偶校验位上添上“1”或“0”； 接收时，UART检查字符的每一位以及奇偶校验位的“1”的个数，以确定是否发生传送错误。111112UART中还设立了各种出错标志：1.奇偶错误（Parityerror）：在接收时。UART检查接受到的每一个字符的“1”的个数，若不符合要求，则置这个标志，发出奇偶校验出错信息。2.帧错误（Frameerror）：若接受的字格式不符合规定(例如缺少停止位等)，则置位帧出错标志，发出帧错误信息。

3.溢出（丢失）错误（Overrunerror）1138.4.3可编程通信接口8251A（USART） Intel8251AUSART是通用同步/异步接收发送器。

USART即UniversalSynchronous/AsynchronousReceiver/Transmitter。一、8251A的基本性能（1）可用于同步和异步传送。（2）波特率：DC-19.2K（异步）；DC-64K（同步）。（3）完全双工、双缓冲器发送器接收器。（4）误差检测。1148251A的结构图与引脚图115

二、8251A的结构与引脚功能 包括8251A同CPU的接口部分—数据总线缓冲器和读写控制逻辑；发送器和接收器及其控制电路。 产生RS-232C有关信号的MODEM控制电路。 1.同CPU的连接信号 （1）RESET （2）CLK （3）， （4）C/ （5） （6）D0~D7116 2.MODEM控制信号 与MODEM相连的控制信号：（1）（DataTerminalReady）—数据终端准备好（输出，低电平有效）（2）（DataSetReady）—数据装置准备好（输入，低电平有效）（3）（RequestToSend）—请求发送（输出，低电平有效）（4）（ClearToSend）—清除发送信号（输入，低电平有效） 1173.发送器有关信号（1）TXD：发送数据（2）TXRDY：发送器准备好信号（3）TXE：发送缓冲器空标志（4）：输入控制发送器数据速率的时钟4.接收器有关信号（1）RXD：接收数据（2）RXRDY：接收器准备好标志（3）：接收时钟（4）SYNDET/BRKDET：同步和间断检测118 三、初始化 8251A的各种工作方式及工作进程都是用初始化及实时控制实现的。编程包括两部分： 一个是方式指令，另一个是命令指令。 方式指令用来定义8251A的一般工作特性，它必须紧接在复位后由CPU写入。 命令指令用来指定芯片的实际操作，只有在已经写入了方式指令后，才能由CPU写入同步字符和命令指令。1191.方式指令字1202.命令指令字121

3.状态字

CPU向8251A发送各种操作命令，许多时候是依据8251A当前的运行状态决定的。

122

8251A的初始化和操作流程如右图所示。 8251A在设置方式指令字后，或在同步方式中又设置了同步字符后，任何时候都可以写入命令指令，命令指令是芯片进行操作，或改变操作时必须写入的内容。而每次写入命令指令后，8251A都要检查IR位是否有内部复位，如有复位，8251A应重新设置方式指令。1238251A应用举例1248.5模拟接口概述数/模转换器DAC0832及其接口模/数转换器ADC0809及其接口1258.5模拟接口

8.5.1概述 连续变化的物理量。所谓连续，包括两方面的含义：一方面从时间上来说，它是随时间连续变化的；另一方面从数值上来说，它的数值也是连续变化的。这种连续变化的物理量通常称为模拟量。 一、控制系统中的模拟接口 传感器是把非电量的模拟量（如温度、压力、流量等）转换成电压或电流信号。126

量程放大器把微弱的传感器信号（通常为毫伏或微伏级）放大到A/D转换器所需的量程范围。 低通滤波器用来降低噪声，滤去不必要的干扰，以增加信噪比。 多路开关可以使多个模拟信号共用一个A/D转换器。 采样-保持电路（Sample/holdcircuit）把转换的信号采样后还保持一段时间，以便给A/D转换器转换。

A/D转换器和D/A转换器则通过相应的A/D转换和D/A转换把模拟量转换成数字量和数字量转换成模拟量。127微型机与控制系统的接口

128 二、采样-保持电路 （1）采样跟踪状态：在此期间应尽可能快地接受输入信号，使输出和输入信号相一致。 （2）保持状态：把采样结束瞬间的输入信号保持下来，使输出和保持的信号一致。当输入信号变化速率较快时，都应采用采样-保持电路，如果输入信号变化缓慢，则可不用保持电路。129130 三、量化和编码 1.量化 采样后的信号经量化后才能输入到计算机，采样信号经量化后成为数字信号的过程称为量化过程。

A/D转换就是量化的 过程，它把采样后模拟 信号转变成数字量。131

2.编码 在量化过程中，对双极性（有正、负）信号通常有三种表示方法： （1）符号-数值码，类似于原码表示法。 （2）偏移二进制码，与移码表示法相同。 （3）补码表示法，与计算机的补码表示方法相同。132

四、模/数转换器的性能指标 1.分辨率 分辨率是指ADC对输入电压微小变化响应能力的度量。 2.绝对精度 绝对精度是指在输出端产生给定的数字代码，实际需要的模拟输入值与理论上要求的模拟输入值之差。133

3.相对精度 相对精度（又称线性度）是指满刻度值校准后，任意数字输出所对应的实际模拟输入值（中间值）与理论值（中间值）之差。 4.转换时间 转换时间是指ADC完成一次转换所需的时间，即从启动信号开始到转换结束并得到稳定的数字输出量所需的时间。通常为微秒级。 5.量程 量程是指所能转换的输入电压范围。134

五、数/模转换器的性能指标 1.分辨率 分辨率是最低有效位（LSB）

所对应的模拟量的大小。 2.精度 精度反映D/A转换的精确度。 3.建立时间 建立时间定义为：在数字输入端输入满量程代码的变化后，DAC的模拟输出稳定到最终值±1/2LSB时所需的时间。135

8.5.2数/模转换器DAC0832及其接口 一、芯片简介

DAC0832采用了二次缓冲输入数据方式（输入寄存器及DAC寄存器）。可以在输出的同时采集下一个数字量，以提高转换速度。能够用于需要同时输出多个参数的模拟量系统。136DAC0832内部结构框图137二、数/模转换器芯片的输出电路1.电流输出转换为电压输出1382.单极性与双极性输出电路139

3.数/模转换器与微处理器的接口

D/A转换器只有数据输入线，选片和写入控制线与微处理器有关。因此微处理器的接口比较简单，直接把数据输出给D/A转换器。若D/A转换器芯片内带有锁存寄存器，微处理器就把D/A芯片当作一个并行输出端口； 若D/A转换器芯片内无锁存寄存器，微处理器就把D/A芯片当作一个并行输出的外设，二者之间还需增加并行输出的接口。数/模转换器接口是通过D/A转换器来实现模拟输出，有时我们简称为“模出”。14