單片機(jī)原理及應(yīng)用課件：第9章

內(nèi)容提要

并行接口I/O擴(kuò)展器件8255A

模數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX114與51機(jī)接口電路設(shè)計(jì)

數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC08329.1并行接口I/O擴(kuò)展器件8255A

并行接口芯片8255A是Intel公司產(chǎn)品。在單片機(jī)I/O擴(kuò)展中得到了廣泛的應(yīng)用。 并行接口芯片有8155H、8255A、Z-80PIO、MC6820等，他們有差異，但工作原理基本相同。本書只討論8255A。9.1.18255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部特性

并行接口分為不可編程和可編程接口芯片兩種。 所謂可編程就是具有可選擇性，應(yīng)用起來更靈活，這類芯片在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

1.8255A的基本特性

（1）具有A、B兩個(gè)8位和C口高/低兩個(gè)4位并行I/O端口的接口芯片，提供TTL電平兼容的接口，其中C口有按位置/復(fù)位功能。

（2）能適應(yīng)CPU與I/O接口間的多種數(shù)據(jù)傳送方式的要求。如無條件傳送、查詢方式傳送和中斷傳送，與此相應(yīng)，8255A設(shè)置了方式0，方式1及方式2。

（3）通過方式字命令寄存器設(shè)置其功能。 （4）單一＋5V電源供電。

（2）8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與管腳布置如圖9-1所示。8255A由以下幾部分組成：

（1）數(shù)據(jù)（或I/O）端口A、B、C：

（2）A組和B組控制電路

（3）8位數(shù)據(jù)總線緩沖器及控制邏輯單元，包括：讀/寫、地址線、復(fù)位信號(hào)輸入及片選輸入端共6線，如圖9-1（a）所示。38255A芯片的管腳 以40引腳雙列直插式標(biāo)準(zhǔn)芯片為例，其引腳排列如圖9-1

（b）所示。 其中A1、A0：寄存器線。用于選擇8255A內(nèi)部端口。8255A內(nèi)部有3個(gè)數(shù)據(jù)（I/O）端口和1個(gè)控制端口，A1、A0的4種組合，分別對(duì)應(yīng)8255A內(nèi)部的4個(gè)端口地址，表9-1給出8255A內(nèi)部各端口地址的偏移量及工作狀態(tài)選擇方式。

注意：A1、A0：也可以稱為地址線。

4．基地址概念 同一接口器件，在不同應(yīng)用系統(tǒng)中的絕對(duì)地址一般是不同的。但在地址連續(xù)的前提下，一個(gè)器件內(nèi)各個(gè)寄存器的相對(duì)位置是不變的，因此，在接口技術(shù)中，經(jīng)常出現(xiàn)基地址這一詞匯，其定義為：器件中寄存器的最低地址。從定義出發(fā)，再結(jié)合表9-1可知，8255A的基地址是A口寄存器的地址，A、B、C口及控制字寄存器相對(duì)于基地址的偏移量分別為0、1、2、3。

9.1.28255A的編程命令

8255A的編程命令包括工作方式命令和對(duì)PC口的按位操作命令，通過對(duì)控制字寄存器各位的配置、按位操作命令來實(shí)現(xiàn)的。

1。方式控制字

8255A的工作方式可由CPU寫入控制字到8255A的控制寄存器來選擇，方式控制字的格式如圖9-2所示。

【例9-1】設(shè)某一51機(jī)系統(tǒng)分配給8255A的基地址為E000H。編寫一個(gè)將A組指定為方式1，A口輸入，C口上半部定為輸出；B組指定為方式0，B口輸出，C口下半部定為輸出的8255A初始化程序段。 解根據(jù)圖9-2得到8255A的工作方式命令代碼：10110000B或B0H。 將此代碼寫入8255A的控制字寄存器，完成對(duì)8255A的初始化，初始化的程序段為：MOV DPTR，#0E003H；控制字地址=基地址+3MOV A，#0B0H ；初始化命令MOVX @DPTR，A ；送入控制字端口

注意： （1）8255A的基地址是A口而不是控制寄存器。 （2）所有的可編程接口芯片，應(yīng)先定義，后使用。 （3）8255A上電復(fù)位之初，默認(rèn)3個(gè)口均為方式0輸入。所以在使用8255A時(shí)，一定要先進(jìn)行初始化工作，確定其工作方式。 2．PC口按位置/復(fù)位命令字

8255A的端口C是一個(gè)特殊的8位并行口，在輸出狀態(tài)下，還可指定C口的某一位（某一個(gè)管腳）輸出高電平或低電平，稱為C口的按位置/復(fù)位功能。并且，此功能不受工作方式的限制。而A、B口不具備按位置/復(fù)位功能。

對(duì)PC口的按位操作命令，是通過對(duì)8255A的控制字寄存器寫命令代碼實(shí)現(xiàn)的。 若寫入的命令字的最高位D7=1，則是工作方式命令；若D7=0，則是對(duì)PC口按位置位/復(fù)位命令。

C口的按位置/復(fù)位命令字格式的特點(diǎn)：8位命令數(shù)據(jù)，其中最高位是特征位，一定要寫0，以區(qū)別方式命令。其余各位根據(jù)定義，按用戶的設(shè)計(jì)要求寫1或0，而字節(jié)中的高3位，與命令內(nèi)容無關(guān)，可以用“1”或“0”填充，但習(xí)慣用“0”填充。如圖9-3所示。

【例9-2】設(shè)8255A已按例9-1的要求初始化，8255A的基地址仍為E000H?，F(xiàn)要把C口的PC6管腳置成高電平，試寫出完成此任務(wù)的程序段。

解：根據(jù)題意，命令字應(yīng)為00001101B或0DH。程序段如下：MOV DPTR，#0E003H；控制字地址=基地址+3MOV A，#0DH ；C口按位置位、復(fù)位命令MOVX @DPTR，A ；送入控制字端口9.1.

3.8255A的工作方式0 8255A有三種工作方式，即方式0，1，2。1。方式0及其應(yīng)用 具有如下特點(diǎn)：

（1）方式0是基本輸入/輸出方式。不用聯(lián)絡(luò)信號(hào)。采用查詢方式無條件傳送。不能采用中斷方式與CPU交換數(shù)據(jù)。圖9-4為8255A在工作方式0下的功能結(jié)構(gòu)圖；

（2）各端口在輸出方式下均有鎖存功能，輸入時(shí)有三態(tài)緩沖能力。 （3）在方式0下彼此獨(dú)立的兩個(gè)8位和兩個(gè)4位并行口，共24根I/O線全部由用戶支配，都能被指定作為輸入或輸出用，共有16種不同的使用組態(tài)。在方式0下，C口的高、低4位可分別或同時(shí)定義為輸入或輸出，但讀、寫時(shí)8位要一起行動(dòng)。 （4）C口還可按位進(jìn)行置位或復(fù)位。

方式0是8255A最基本、最常用的一種工作方式。

【例9-3】設(shè)8255A的初始化要求為：A組、B組均為方式0，A口為輸入，其它口均為輸出，8255A基地址為E000H。編程實(shí)現(xiàn)：（1）將A口的狀態(tài)讀入單片機(jī)；（2）將B口的高4位置1，低4位清0；（3）C口下半部輸出1010，并且要求不影響C口上半部輸出狀態(tài)。 解：8255A的初始化命令字為：10010000B或90H。參考程序如下： ORG 0000H LJMP SATRT ORG 0100HSTART： MOV SP，#5FH MOV DPTR，#0E003H ；控制口地址 MOV A，#90H ；初始化命令

MOVX @DPTR，A ；先定義，后使用 MOV DPTR，#0E000H ；端口A地址 MOVX A，@DPTR ；讀入寄存器A …… ；其它處理工作INC DPTR ；8255A端口B=基地址+1MOV A，#0F0H ；（2）B口的高4位置1，低4位清0MOVX @DPTR，A ；送入端口B…… ；其它處理工作MOV DPTR，#0E002H ；8255A端口C地址=基地址+2MOVX A，@DPTR ；（3）將C口的狀態(tài)讀入AANL A，#0F0H ；不影響C口上半部狀態(tài)ORL A，#0AH ；（3）C口下半部輸出MOVX @DPTR，A ；送入端口C…… ；其它處理工作END

在方式0下，A口、B口也可以按位輸出高/低電平，但與C口按位置位/復(fù)位命令有本質(zhì)差別，實(shí)現(xiàn)方法也不同。例如，只將PB7輸出高/低電平，其它位不變的程序段為：MOV DPTR，#0E001H ；端口B地址MOVX A，@DPTRORL A，#80H ；使PB7=1

MOVX @DPTR，A ；使PB7輸出高電平MOV DPTR，#0E001H ；端口B地址

MOVX A，@DPTR ANL A，#7FH ；使PB7輸出低電平

MOVX @DPTR，A

根據(jù)8255A工作方式0提供I/O的特點(diǎn)，方式0一般用于無聯(lián)絡(luò)信號(hào)線的查詢傳送，或無條件傳送的場合。

【例9-4】某51機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)電路原理如圖9-5所示。 （1）試指出8255A的基地址、端口A、B、C及控制口的地址。

（2）圖9-6是由圖9-5中的8255A控制的4×4行列掃描-I/O編碼鍵盤接口電路，試編寫鍵值識(shí)別程序。 （3）圖9-7是由圖9-5中的8255A與8位共陽型LED數(shù)碼管的接口電路圖，試編寫對(duì)其的顯示驅(qū)動(dòng)程序。

解： （1）要選中圖9-5中的8255A，而不選DAC0832，只需P2.6為0，P2.7為1即可，將與選片無關(guān)的14根地址線全取0和全取1，得到：1000000000000000和1011111111111111所形成的閉區(qū)間，即8000H~BFFFH就是8255A的地址范圍，取8000H為8255A的基地址，于是端口A、B、C及控制口的一套地址分別為：8000H、8001H、8002H、8003H。

（2）編寫之前，先要確定8255A的工作方式。為此，需要將鍵盤電路和顯示驅(qū)動(dòng)電路綜合起來，才能得到適合圖9-6和圖9-7兩個(gè)電路8255A的輸入/輸出功能組態(tài)。 從圖9-6可知，8255A的C口低4位，提供列掃描電壓，應(yīng)該設(shè)置為輸出，C口高4位，監(jiān)視行狀態(tài)，應(yīng)設(shè)置為輸入；圖9-7中，8255A的A口提供顯示段碼，B口提供顯示器位掃描電壓的，都應(yīng)設(shè)置為輸出。

由以上分析的結(jié)果可知，8255A的命令控制字應(yīng)為：10001000B，即88H。

鍵盤掃描原理與4.6.3的行×列掃描I/O編碼原理相同，但