第十六讲_基于8255实现IO扩展_091001

1、本讲教学内容： 单片机I/O口直接扩展LED与键盘的应用举例 8255的结构、功能及应用 单片机基于8255扩展LED与键盘,80C51单片机基于8255的I/O扩展,LED显示器接口技术,1.LED显示器概述 发光二极管 数码管 数码管的特点： 共阴极接法： 共阳极接法：,LED显示器接口技术,2.LED显示器显示原理 段码：字形代码,h g f e d c b a 显示码 0 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 1 1 1 1 1 1 0 0 1 F9H 2 1 0 1 0 0 1 0 0 A8H 3 1 0 1 1 0 0 0 0 B0H 4 5 6 7 8 9 A B C D E

2、F,表0 七段LED字型码,LED显示器接口技术,2.LED显示器显示原理 LED显示器动态显示方式： LED显示器静态显示方式：,键盘接口技术,1.键扫描和键码生成 键盘举例：4行X4列 键盘扫描： 行扫描法 键盘扫描程序流程： 键码 键码表,4X4 键码表,80C51 单片机片上的I/O口和用途 片上共有四个口P0、P1、P2、P3，可用作基本的I/O口使用，除 P1口外这些口都是多功能的。 P0口：用作数据总线和低8位地址总线。 P2口：用作高8位地址总线。 P3口：第二功能： P3.0： RxD P3.4： T0 P3.1： TxD P3.5： T1 P3.2： INT0 P3.6：

3、WD P3.3： INT1 P3.7： RD,因此，在较复杂的系统中，I/O口就不够，必须进行扩展，Intel公司的许多外围电路都可作为51的扩展口，常见的有： 8155：可编程的RAM/IO定时扩展口。 8255：可编程的并行扩展口。 8279：可编程的键盘/显示接口。 8214：可编程的中断管理接口。 8251：可编程的串行接口。 74LS373、74LS273等。,8255硬件逻辑结构和信号引脚,8255的全称是“可编程并行输入/输出接口芯片” 8255是一个40引脚的双列直插式集成电路芯片。,8255的逻辑结构如图所示,8255的内部结构按功能可分为三个逻辑电路部分：口电路、总线接口电

4、路和控制逻辑电路。 口电路 8255A共有三个8位口： A口、B口和C口。 A口和B口：单纯的数据口，供数据I/O使用。 C口：既可以作数据口，又可以作控制口使用，用于实现A口和B口的控制功能。 A组：数据传送中A口所需的控制信号由C口高位部分（PC7PC4）提供，因此把A口和C口高位部分合在一起称之为A组； B组：数据传送中B口所需的控制信号由C口低位部分（PC3PC0）提供，同样理由把B口和C口低位部分（PC3PC0）合在一起称之为B组。,8255的内部结构, 总线接口电路 用于实现8255A和单片微机的信号连接。其中包括： 数据总线 8位双向三态缓冲器，可直接和80C51的数据线相连，与

5、I/O操作有关的数据、控制字和状态信息都是通过该缓冲器进行传送。 控制总线：读/写控制逻辑 CS片选信号（低电平有效） RD读信号（低电平有效） WR写信号（低电平有效） RESET复位信号（高电平有效）。复位之后，控制寄存器清除，各端口被置为输入方式。, 地址总线：A0、A1端口选择信号。8255A共有四个可寻址的端口（即A口、B口、C口和控制寄存器），用二位地址编码即可实现选择。参见表1。,表1 8255A接口工作状态选择表, 控制逻辑电路 控制逻辑电路包括A组控制和B组控制，合在一起构成8位控制寄存器。用于存放各口的工作方式控制字。 中断控制电路：中断触发器,图1 8255A方式控制字,

6、图2 8255A的C口按位操作控制字,8255A共有三种工作方式，即方式0、方式1、方式2. 方式0 基本输入/输出方式 方式0下，可供使用的是两个8位口（A口和B口）及两个4位口（C口高4位部分和低4位部分）。四个口可以是输入和输出的任何组合。 方式0适用于无条件数据传送，也可以把C口的某一位作为状态位，实现查询方式的数据传送。,8255A工作方式, 方式1 选通输入/输出方式 A口和B口分别用于数据的输入/输出。而C口则作为数据传送的联络信号。具体定义见表2。可见A口和B口的联络信号都是三个，如果A或B只有一个口按方式1使用，则剩下的另外13位口线仍然可按方式0使用。如果两个口都按方式1使

7、用，则还剩下2位口线，这两位口线仍然可以进行位状态的输入输出。 方式1适用于查询或中断方式的数据输入/输出。 方式2 双向数据传送方式 只有A口才能选择这种工作方式，这时A口既能输入数据又能输出数据。在这种方式下需使用C口的五位线作控制线，信号定义如表2所示。方式2适用于查询或中断方式的双向数据传送。如果把A口置于方式2下，则B口只能工作于方式0.,表2 C口联络信号定义,数据输入操作 用于输入操作的联络信号有： STB(StroBe)选通脉冲，输入，低电平有效。 当外设送来STB信号时，输入数据装入8255的锁存器。 IBF(Input Buffer Full) 输入缓冲器满信号，输出，高电

8、平有效。 IBF信号有效，表明数据已装入锁存器，因此它是一个状态信号。 INTR(INTerrupt Request) 中断请求信号，高电平有效，当IBF为高，信号由低变高(后沿)时，中断请求信号有效。向单片微机发出中断请求。,数据输入I/0操作,数据输入过程：当外设准备好数据输入后，发出信号，输入的数据送入缓冲器。然后IBF信号有效。如使用查询方式，则IBF即作为状态信号供查询使用；如使用中断方式，当信号由低变高时，产生INTR信号，向单片微机发出中断。单片微机在响应中断后执行中断服务程序时读入数据，并使INTR信号变低，同时也使IBF信号同时变低。以通知外设准备下一次数据输入。,数据输出操

9、作 用于数据输出操作的联络信号有： ACK(ACKnowledge) 外设响应信号输入，低电平有效。 当外设取走输出数据，并处理完毕后向单片微机发回的响应信号。 OBF（Output Buffer Full）输出缓冲器满信号，输出，低电平有效。 当单片微机把输出数据写入8255A锁存器后，该信号有效， 并送去启动外设以接收数据。 INTR中断请求信号，输出，高电平有效。,数据输出过程：外设接收并处理完一组数据后，发回ACK信号。该信号使OBF变高，表明输出缓冲器已空。如使用查询方式，则OBF可作为状态信号供查询使用；如使用中断方式，则当ACK信号结束时，INTR有效，向单片微机发出中断请求。在

10、中断服务过程中，把下一个输出数据写入8255A的输出缓冲器。写入后OBF有效，表明输出数据已到，并以此信号启动外设工作，取走并处理8255A中的输出数据。,8255A是可编程接口芯片，共有两种控制字，即8255A工作方式控制字和C口位置位/复位控制字。 工作方式控制字 工作方式控制字用于确定各口的工作方式及数据传送方向。其格式如图1所示。 C口位置位/复位控制字 C口的每一位都可以进行置位或复位。对C口各位的置位或复位是由位置位/复位控制字进行的。8255A的位置位/复位控制字格式如图2所示。 D7是该控制字的特征位，其状态固定为0。在使用中，控制字每次只能对C口中的一位进行置位或复位。,82

11、55A控制字,图1 8255A方式控制字,图2 8255A的C口按位操作控制字,8255A与80C51的接口电路见图3。 由图分析：PA地址为7FFCH(A15=0，A1=0，A0=0) PB地址为7FFDH(A15=0，A1=0，A0=1) PC地址为7FFEH(A15=0，A1=1，A0=0) 控制寄存器地址为7FFFH(A15=0，A1=1，A0=1),8255A与80C51的接口及应用,图3 8255A与80C51的接口电路,例1：对8255A各口作如下设置：A口方式0，B口方式0， 数据从A口输入从B口、C口输出。 分析：工作方式控制字10010000，即90H。 初始化程序段为：

12、MOV A,#90H；设B口、 C口输出， ； A口输入， A口、B口为方式0 MOVDPTR,#7FFFH MOVX DPTR,A MOVDPTR,#7FFCH ；从A口输入 MOVXA,DPTR INCDPTR；从B口输出 MOVXDPTR,A INCDPTR ；从C口输出 MOVXDPTR,A,例2：把C口的第5位PC5置为1。 MOVDPTR,#7FFFH MOVA,#00001011；PC5置位 MOVXDPTR,A,ORG 0 SJMP START START: MOV SP,#5FH MOV P2,#0FFH LOOP: MOV R0,#4 MOV R1,#0EFH MOV R2

13、,#0FFH NKEY: MOV A,R1 MOV P1,A MOV A,P1 ORL A,#0F0H CJNE A,#0FFH,KEYIN MOV A,R1 RL A MOV R1,A DJNZ R0,NKEY LJMP LOOP,ORG 0 SJMP START START: MOV SP,#5FH MOV DPTR,#7FFFH MOV A,#81H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#7FFCH MOV A,#0FFH MOVX DPTR,A LOOP: MOV R0,#4 MOV R1,#0EFH MOV R2,#0FFH NKEY: MOV A,R1 MOV DPTR,#7

14、FFEH MOVX DPTR,A MOVX A,DPTR ORL A,#0F0H CJNE A,#0FFH,KEYIN MOV A,R1 RL A MOV R1,A DJNZ R0,NKEY LJMP LOOP,例2：,ORG 0 SJMP START ORG 30H START: MOV R1,#01H MOV R2,#0FEH MOV R3,#04H LOOP:MOV A,R2 MOV P1,A RL A MOV R2,A MOV A,R1 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P2,A LCALL DLY4MS INC R1 DJNZ R3,LOOP SJMP

15、START,TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H DB 99H,92H,82H,0F8H DB 80H,90H,88H,83H DB 0C6H,0A1H,86H,8EH DLY4MS: MOV R6,#1H D1: MOV R7,#50; DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 RET END,ORG 0 SJMP START ORG 30H START: MOV R1,#01H MOV R2,#0FEH MOV R3,#04H LOOP:MOV A,R2 MOV P1,A RL A MOV R2,A MOV A,R1 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR

16、 MOV P2,A LCALL DLY4MS INC R1 DJNZ R3,LOOP SJMP START,ORG 0 SJMP START ORG 30H START: MOV DPTR,#7FFFH MOV A,#80H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#7FFEH MOVX DPTR,A MOV DPTR,#7FFCH MOVX DPTR,A, 简单输出口的扩展 输出口的主要功能是进行数据保持(锁存) ，一般应用锁存器芯片实现。,80C51简单I/O的扩展,图4 74LS377与80C51的接口电路,74LS377芯片，该芯片是一个具有“使能”控制端的8D锁存器。一个时钟输入端CK，一个锁存允许信号G，当G=0时，CK的上跳变将把8位D输入端的数据打入8位锁存器，这时Q输出端将保持D端输入的数据。80C51与74LS377的接口