第七章 单片机io扩展及应用

1、7 单片机I/0扩展及应用单片机为什么需要I/O扩展7.17.1.1I/O口的直接使用1. 数据的无条件传送2. 中断方式的条件传送7.1.2为什么要扩展I/O口1. 单片机本身接口功能有限1） 口电路只有数据所存和缓冲无控制功能。2） 口电路数量少。P0、P2数据地址线，P3控制信号。2. 单片机控制应用中的复杂接口要求1） 速度差异大。2） 设备种类繁多。3） 数据信号形式多种多样。7 单片机I/0扩展及应用单片机为什么需要I/O扩展7.17.1.1I/O口的直接使用7.1.2为什么要扩展I/O口1. 单片机本身接口功能有限2. 单片机控制应用中的复杂接口要求3. 扩展I/O接口电路的功能

2、1） 速度协调（异步）。2） 输出数据所存。3） 输入数据三态缓冲。4） 数据转换。7.1.3I/O扩展的相关技术1. 接口与端口（一个接口包含多个端口）。2. 数据总线隔离技术。3. 单片机I/O编址计数（独立编址、统一编址）。7 单片机I/0扩展及应用单片机为什么需要I/O扩展7.17.1.1I/O口的直接使用7.1.2为什么要扩展I/O口7.1.3 I/O扩展的相关技术7.1.4 单片机I/O控制方式1. 无条件传送方式2. 查询方式3. 中断方式单片机简单I/O扩展7.27.2.1简单输入口扩展使用74LS244（三态缓冲器）7.2.2简单输出口扩展使用74LS377（8D锁存器）7

3、单片机I/0扩展及应用单片机为什么需要I/O扩展7.1单片机简单I/O扩展7.28255A可编程通用并行接口芯片7.3可编程I/O接口扩展概述7.3.1中小规模集成电路：74LS244、74LS377可编程接口芯片： 8255A（可编程通用并行接口）815582598279（带RAM和定时器的可编程并行接口）（可编程中断控制器）（可编程键盘/显示器接口）6253（可编程通用定时器）8255A的逻辑结构和信号引脚7.3.21.口电路1）3个8位并行I/O接口A口（数据口）、B口（数据口）和C口（数据口、控制口）。2）2组控制A组：PA和PC03、B组：PB和PC47 。8255A的逻辑结构和信号

4、引脚7.3.21.口电路2.总线接口电路1）数据总线缓冲器：8位、三态2）读、写控制逻辑：片选信号（低电平有效）CSRD ：读信号（低电平有效）WR ：写信号（低电平有效）A1 、A0：端口选择信号3）控制逻辑电路A1 、A0端口00A 口01B 口10C 口11控制寄存器8255A可编程通用并行接口芯片可编程I/O接口扩展概述8255A的逻辑结构和信号引脚7.37.3.17.3.28255A的工作方式及数据I/O操作7.3.31.8255A的工作方式1） 方式0：基本输入/输出方式输出锁存，输入三态，不用联络信号。2） 方式1：选通输入/输出方式输入/输出均锁存，C口用于传送联络信号，读C口

5、可了解外设当前状态。输入：C口位线STB：选通信号，输入，低电平有效。：输入缓冲器信号，输出，高电平有效。IBFINTR ：中断请求信号，输出，高电平有效。：IBFASTBAINTRASTBBIBFBINTRB8255A的工作方式及数据I/O操作7.3.31.8255A的工作方式1）方式0：基本输入/输出方式2）方式1：选通输入/输出方式输入：C口位线输出：C口位线：输出缓冲器满信号，输出，低电平有效。OBFINTR ：中断请求信号，输出，高电平有效。：应答信号，输出，低电平有效。ACK： OBFAACKAINTRAACKBOBFBINTRB：IBFASTBAINTRASTBBIBFBINTR

6、B8255A的工作方式及数据I/O操作7.3.31.8255A的工作方式1）方式0：基本输入/输出方式2）方式1：选通输入/输出方式3）方式2：双向数据传送方式仅A口、C口控制线输入：C口位线输出：C口位线： OBFAINTRA：ACKAIBFASTBAINTRA8255A可编程通用并行接口芯片可编程I/O接口扩展概述8255A的逻辑结构和信号引脚8255A的工作方式及数据I/O操作7.37.3.17.3.27.3.38255A控制字及初始化编程7.3.41.8255A的控制字1）工作方式控制字：基本输入/输出方式工作方式标志。D7:D6、D5: A组方式选择。00(方式0)、01(方式1)、

7、1X(方式2)口A方向。 1（输入）、0（输出）口C高四位方向。 1（输入）、0（输出）D4:D3:B组方式选择。 1（方式1）、0（方式0） 口B方向。 1（输入）、0（输出）口C低四位方向。 1（输入）、0（输出）D2:D1:D0:8255A控制字及初始化编程7.3.41.8255A的控制字1）工作方式控制字：基本输入/输出方式2）C口位置位/复位控制字：基本输入/输出方式工作方式标志。D7:D3、D2 、D1口C位方式选择。:口C所选位值。D0:8255A控制字及初始化编程7.3.41.8255A的控制字2.8255A的初始化编程例：PA口以方式0输入，PB口以方式1输出，PC口高位输出

8、、PC口低位输入。控制寄存器地址为003AH。MOVMOVMOVXR0，#3AHA，#10010101BR0，A；控制口地址；写控制字；设工作方式例：8255的片选 CS 地址为7F00H-7F03H，PA口以方式0输出单片机片内RAM数据，PB口工作于方式1输入。MOVMOV MOVX MOV MOVMOVXDPTR，#7F03HA，#10000110B DPTR，A DPTR，#7F00HA，R0DPTR，A；控制口地址；写控制字；设工作方式；PA数据口地址；取RAM的数据；由PA口输出例：8255的片选 CS 地址为7F00H-7F03H，PA口以方式0输出单片机片内RAM数据，PB口工

9、作于方式1输入。MOVMOV MOVX MOV MOVMOVXDPTR，#7F03HA，#10000110B DPTR，A DPTR，#7F00HA，R0DPTR，A；控制口地址；写控制字；设工作方式；PA数据口地址；取RAM的数据；由PA口输出P0.7P0.1P0.08051P2.7P2.0D.7 PA.7D.0 PA.0 8255A A1 PB.7A0CSPB.07 单片机I/0扩展及应用单片机为什么需要I/O扩展7.1单片机简单I/O扩展7.28255A可编程通用并行接口芯片7.38155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯7.4片8155=8255A+RAM+定时器/计数器815

10、5基本结构及工作方式7.4.18155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯7.4片7.4.18155基本结构及工作方式1. 主要接口信号AD7-AD0 :地址数据复用线ALE :地址锁存信号RD :读选通信号WR :写选通信号CE :片选信号IO / M :接口与存储器选择信号RESET :复位信号2. I/O口及其工作方式PA（8位）、PB（8位）口：数据输入、输出控制方式PC（6位）口：数据输入（ALT1)、输出(ALT2)、PA口控制端口方式(ALT3)、PA和PB口控制端口方式（ALT4)8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯8155基本结构及工作方式7.4片7.4.

11、11.主要接口信号2.I/O口及其工作方式1) 无条件传送：PA、PB、PC口数据输入/输出2) 中断方式传送：PA、PB口数据输入/输出PC口控制信号INTR:中断请求信号。BF:缓冲器满信号。STB:选通信号。8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯8155基本结构及工作方式7.4片7.4.11.主要接口信号2.I/O口及其工作方式3.RAM单元及I/O口编址1) RAM单元：256单元。AD7-AD02) I/O口：6个单元。AD2-AD03)IO / M8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯7.4片7.4.18155基本结构及工作方式8155与MCS-51单片机的

12、连接7.4.28155与MCS-51的兼容信号1. 用或非门产生IO/M信号1) P0.7-P0.3=00000， 则IO/M=12) IO地址：00H-07H3) RAM地址：08H-FFH缺陷：系统中只能有8155，8155无片选。8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯8155基本结构及工作方式7.4片7.4.18155与MCS-51单片机的连接7.4.21. 用或非门产生IO/M信号2. 以高位地址直接作为IO/M信号1) P2.0-IO/MP2.1-CE（ 线 选 法 ） 2)RAM地址：0000H-00FFH3) IO地址：0100H-0105H8155带RAM和定时器/

13、计数器的可编程并行接口芯8155基本结构及工作方式7.4片7.4.18155与MCS-51单片机的连接7.4.28155的命令/状态寄存器7.4.31.命令字：805181558155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯8155基本结构及工作方式7.4片7.4.18155与MCS-51单片机的连接7.4.28155的命令/状态寄存器7.4.31.命令字：80512.状态字：8051815581558155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯8155基本结构及工作方式8155与MCS-51单片机的连接7.4片7.4.17.4.28155的命令/状态寄存器8155的定时器/计数器7.4

14、.37.4.41. 定时器/计数器的计数结构输出方式计数器高6位计数器低8位D7D6D5D4D3D2D1D0T7T6T5T4T3T2T1T0D7D6D5D4D3D2D1D0M2M1T13T12T11T10T9T88155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯8155的定时器/计数器7.4片7.4.41. 定时器/计数器的计数结构2. 定时器/计数器的使用1） 采用减法计数方式（MCS-51采用加法计数） 初值直接确定2） 固定计数方式（MCS-51有三种计数方式）3） 由外部提供计数脉冲（MCS-51由内部或外部提供）4） 计数溢出方式M2M100单个方波01连续方波10单个脉冲11连续脉

15、冲8155带RAM和定时器/计数器的可编程并4.58155初始化行M2M1接口芯7.48155定时器/计数器对计数脉冲进行千分频，即计数到1000后， TIMER OUT端重新置数产生连续方波。PA口为输入方式，PB口为输出方式，PC口为输入方式，禁止中断。片7.D7D6D5D4D3D2D1D0T7T6T5T4T3T2T1T0D7D6D5D4D3D2D1D001T13T12T11T10T9T87 单片机I/0扩展及应用单片机为什么需要I/O扩展7.1单片机简单I/O扩展7.28255A可编程通用并行接口芯片7.38155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯8279可编程键盘/显示器接口芯

16、片7.47片.57.6MCS-51单片机键盘接术7.6.1 单片机键盘和键盘概述独立式键盘矩阵式键盘键盘接口的功能：1）键盘扫描（判断是否有键按下）2） 键识别（确定按键的行列位）3） 产生闭合键的键码4） 排除多键、串键（复按）及去抖动术功能的实现按下）MCS-51单片机键盘接7.67.6.1 单片机键盘和键盘概述7.6.2 单片机键盘接口和键1. 键盘接口处理的内容1）键盘扫描（判断是否有键7.6.2 单片机键盘接口和键功能的实现1. 键盘接口处理的内容1）键盘扫描（判断是否有键按下）2）去抖动硬件法（触发器等） 软件法（延时20-30ms)3）键码计算键码=行首号+列号00H08H10H

17、18H.1FH1EH1AH19H18H17H16H12H11H10H0FH0EH0AH09H08H07H06H02H01H00H7.6.2 单片机键盘接口和键功能的实现1. 键盘接口处理的内容1）键盘扫描（判断是否有键按下）2）去抖动3）键码计算4） 等待键释放加延时5） 键盘接口小结软硬件结合： 1）2）3）4）附加功能：屏蔽功能：对一个键处理时屏蔽其它键等待功能：对一个键无论按多长时间仅处理一次7.6.2 单片机键盘接口和键功能的实现1. 键盘接口处理的内容2. 键盘接口的控制方式随机方式中断方式定时方式3. 键处理子程序有键按下处理软件（子程序）MCS-51单片机键盘接术7.67.6.1

18、 单片机键盘和键盘概述7.6.2 单片机键盘接口和键功能的实现7.6.3 使用8155作单片机键盘接口1. 接口电路逻辑图A为输出，地址：0101H； C为输入，地址： 0103H2. 判定有无闭合键的子程序7.6.3 使用8155作单片机键盘接口1. 接口电路逻辑图2. 判定有无闭合键的子程序3. 键盘扫描程序延时程序判断有键按下判断何键按下7.6.3 使用8155作单片机键盘接口1. 接口电路逻辑图2. 判定有无闭合键的子程序3. 键盘扫描程序判断何键按下键码计算去抖动扫描下一列7 单片机I/0扩展及应用单片机为什么需要I/O扩展7.1单片机简单I/O扩展8255A可编程通用并行接口芯片8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯8279可编程键盘/显示器接口芯片7.27.37.47片.57.67.7MCS-51单片机键盘接MCS-51单片机显示器接术术MCS-51单片机显示器接术7.7LED