第6章 輸入輸出與接口技術(shù)

6.16.26.3接口概述I/O端口和I/O指令數(shù)據(jù)傳送方式6.4基本輸入輸出接口設(shè)計(jì)第6章輸入輸出和接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社

輸入輸出(I/O)是指微型計(jì)算機(jī)與外界的信息交換，即通信(communication)。微型計(jì)算機(jī)與外界的通信，是通過(guò)輸入輸出設(shè)備進(jìn)行的，通常一種I/O設(shè)備與微型機(jī)連接，就需要一個(gè)連接電路，我們稱(chēng)之為I/O接口。6.1接口概述

接口是用于控制微機(jī)系統(tǒng)與外設(shè)或外設(shè)與系統(tǒng)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換和通信的硬件電路。接口設(shè)計(jì)涉及到兩個(gè)基本問(wèn)題，一是中央處理器如何尋址外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備的識(shí)別；二是中央處理器如何與外設(shè)連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信號(hào)的交換。微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社

1.接口的一般定義

接口是一組電路，是中央處理器與存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備等外設(shè)之間協(xié)調(diào)動(dòng)作的控制電路。接口電路并不局限在中央處理器與存儲(chǔ)器或外設(shè)之間，也可在存儲(chǔ)器與外設(shè)之間，如直接存儲(chǔ)器存取DMA接口就是控制存儲(chǔ)器與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送的電路。6.1.1接口的功能微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社2.接口電路的功能接口是微處理器與存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備等外設(shè)之間協(xié)調(diào)動(dòng)作、交換信息的控制電路。接口電路并不局限于微處理器與存儲(chǔ)器及外設(shè)之間，也存在于存儲(chǔ)器和外設(shè)之間。接口電路的作用就在于把多種多樣的外部設(shè)備與主機(jī)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)通信雙方的數(shù)據(jù)信號(hào)的處理和傳輸控制。因此，接口必須具備以下功能：微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社1).數(shù)據(jù)緩沖總線(xiàn)是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中傳輸信息的公共線(xiàn)路，任何外設(shè)或存儲(chǔ)器都不允許長(zhǎng)期占用總線(xiàn)，只允許被選中的外設(shè)或存儲(chǔ)器在讀／寫(xiě)操作時(shí)使用總線(xiàn)。此外，外設(shè)的工作速度與微處理器不匹配。因此，大多數(shù)外設(shè)不能直接和CPU的數(shù)據(jù)總線(xiàn)直接相連，要借助接口電路使外設(shè)與總線(xiàn)隔離，起緩沖、暫存數(shù)據(jù)的作用，使主機(jī)和外設(shè)協(xié)調(diào)一致的工作。微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社2).聯(lián)絡(luò)控制接口電路可以提供聯(lián)絡(luò)信號(hào)給微處理器和外設(shè)，協(xié)調(diào)主機(jī)和外設(shè)間數(shù)據(jù)傳送速度不匹配的矛盾。大多數(shù)外設(shè)輸入輸出信息的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于微處理器，為同步外設(shè)與主機(jī)的工作，在輸入輸出控制中，常需要接口電路提供外設(shè)的工作狀態(tài)給微處理器，同時(shí)接收主機(jī)發(fā)送給外設(shè)的命令，從而使主機(jī)與外設(shè)之間協(xié)調(diào)一致地工作。

微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社3).信號(hào)變換

外設(shè)的信息格式與微處理器不一致時(shí)，需要接口電路進(jìn)行信息的變換。從本質(zhì)上說(shuō)，微處理器的信息格式是并行的數(shù)字信號(hào)，而外設(shè)由于其功能的多樣性，信息格式也是多種多樣的，對(duì)于一個(gè)具體的外部設(shè)備而言，其使用的信息可能是數(shù)字式的，也可能是模擬的；大部分外部設(shè)備是數(shù)字式的，但是又分并行的和串行的，這就需要進(jìn)行電平變換、并串變換、數(shù)模變換等信號(hào)變換。

微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社4).外設(shè)尋址

由于微機(jī)系統(tǒng)中的接口電路不止一個(gè)，而且接口電路中有不同的寄存器，因此微處理器與外部設(shè)備進(jìn)行信息交換時(shí)，首先必須對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行尋址，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。外設(shè)的尋址一般由地址譯碼電路負(fù)責(zé)。微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社6.1.2接口中的信息類(lèi)型數(shù)據(jù)信息：它是CPU與外設(shè)之間傳送的主要信息，可分為數(shù)字量、模擬量和開(kāi)關(guān)量三種形式。狀態(tài)信息：是外設(shè)通過(guò)接口送往CPU的信息，作為外設(shè)與CPU之間交換數(shù)據(jù)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，反映了當(dāng)前外設(shè)所處的工作狀態(tài)?？刂菩畔ⅲ菏荂PU通過(guò)接口傳送給外設(shè)的信息，用來(lái)設(shè)置外設(shè)（包括接口）的工作方式、控制外設(shè)的工作等。外設(shè)的啟動(dòng)信號(hào)和停止信號(hào)就是常見(jiàn)的控制信息。微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社控制總線(xiàn)CB地址總線(xiàn)ABI/O接口電路數(shù)據(jù)控制狀態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)DBCPU外設(shè)控制寄存器狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)寄存器6.1.3接口電路的典型結(jié)構(gòu)微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社

數(shù)據(jù)寄存器用來(lái)暫存微處理器和外設(shè)之間傳送的數(shù)據(jù)，一般來(lái)說(shuō)，輸入接口采用緩沖器，輸出接口采用鎖存器。

控制寄存器用來(lái)接收微處理器發(fā)送的控制命令，以便完成對(duì)接口電路及外設(shè)的全部操作的控制。

狀態(tài)寄存器用來(lái)存放外設(shè)及接口本身的狀態(tài)，微處理器和外設(shè)根據(jù)狀態(tài)寄存器的設(shè)置進(jìn)行聯(lián)絡(luò)協(xié)調(diào)。微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社6.2.1接口部件的I/O端口每個(gè)接口電路中都包含三類(lèi)寄存器，微處理器與外設(shè)進(jìn)行信息交換時(shí)，不同信息存入接口中的相應(yīng)寄存器，一般稱(chēng)這些寄存器為I/O端口，簡(jiǎn)稱(chēng)為端口（Port）。微機(jī)系統(tǒng)中的每一個(gè)端口都分配有一個(gè)地址，稱(chēng)為端口地址，微處理器通過(guò)端口地址實(shí)現(xiàn)對(duì)不同接口電路中的寄存器的尋址。6.2I/O端口和I/O指令微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社

微處理器進(jìn)行I/O操作時(shí)，對(duì)I/O接口的尋址方式與存儲(chǔ)器尋址方式相似。即必須完成兩種選擇：一是選擇出所選中的I/O接口芯片(稱(chēng)為片選)；二是選擇出該芯片中的某一寄存器(稱(chēng)為字選)。

在微機(jī)系統(tǒng)中，一般有兩種I/O端口的編址方式：一種是統(tǒng)一編址方式，一種是獨(dú)立編址方式6.2.2端口地址譯碼微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社

1.統(tǒng)一編址方式又稱(chēng)為存儲(chǔ)器映象I/O尋址方式，有3個(gè)特點(diǎn)：

(1)I/O接口與存儲(chǔ)器共用同一個(gè)地址空間。即在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)指定存儲(chǔ)器地址空間內(nèi)的一個(gè)區(qū)域供I/O設(shè)備使用，故I/O設(shè)備的每一個(gè)寄存器占用存儲(chǔ)器空間的一個(gè)地址。這時(shí)存儲(chǔ)器與I/O設(shè)備之間的唯一區(qū)別是其所占用的地址不同。

(2)CPU利用對(duì)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元進(jìn)行操作的指令來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)I/O設(shè)備的管理。

(3)CPU用存儲(chǔ)器讀/寫(xiě)控制信號(hào)(、)對(duì)I/O設(shè)備進(jìn)行讀/寫(xiě)控制。

統(tǒng)一編址方式微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社2.統(tǒng)一編址方式的優(yōu)點(diǎn)：

（1）CPU對(duì)外設(shè)的操作可使用全部的存儲(chǔ)器操作指令，故指令多，使用方便，如可對(duì)外設(shè)中的數(shù)據(jù)(存于外設(shè)的寄存器中)進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，進(jìn)行循環(huán)或移位等；（2）存儲(chǔ)器和外設(shè)的地址分布圖是同一個(gè)；（3）不需要專(zhuān)門(mén)的輸入/輸出指令。

3.其缺點(diǎn)有以下兩種：（1）外設(shè)占用了內(nèi)存單元，使內(nèi)存容量減小；（2）存儲(chǔ)器操作指令通常要比I/O指令的字節(jié)多，故加長(zhǎng)了I/O操作的時(shí)間。微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社

獨(dú)立編址方式有以下3個(gè)特點(diǎn)：

(1)I/O設(shè)備的地址空間和存儲(chǔ)器地址空間是獨(dú)立的、分開(kāi)的,即I/O接口地址不占用存儲(chǔ)器的地址空間。(2)微處理器對(duì)I/O設(shè)備的管理是利用專(zhuān)用的IN(輸入)和OUT(輸出)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的。

(3)CPU對(duì)I/O設(shè)備的讀/寫(xiě)控制是用I/O讀/寫(xiě)控制信號(hào)(、)。一個(gè)外設(shè)常有若干個(gè)端口地址。

獨(dú)立編址方式微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社

80x86微處理器都由低16位地址線(xiàn)尋址I/O端口，故可尋址64K個(gè)I/O端口，但在實(shí)際的80x86PC機(jī)中，只用了最前面1K個(gè)端口地址，也即只尋址1K范圍內(nèi)的I/O空間。因此僅使用了地址總線(xiàn)的低10位，即只有地址線(xiàn)A9～A0用于I/O地址譯碼。

在DMA操作時(shí)，DMA控制器控制了系統(tǒng)總線(xiàn)。DMA控制器在發(fā)出地址的同時(shí)還要發(fā)出地址允許信號(hào)AEN，所以還必須將DMA控制器發(fā)出的地址允許信號(hào)AEN也參加端口地址的譯碼，用AEN限定地址譯碼電路的輸出。當(dāng)AEN信號(hào)有效時(shí)即DMA控制器控制系統(tǒng)總線(xiàn)時(shí)，地址譯碼電路無(wú)輸出；當(dāng)AEN信號(hào)無(wú)效時(shí)，地址譯碼電路才有輸出。

I/O端口地址譯碼微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社無(wú)論是大規(guī)模集成電路的接口芯片，還是基本的輸入輸出緩沖單元，都是由一個(gè)或多個(gè)寄存器加上一些附加控制邏輯構(gòu)成的。對(duì)這些寄存器的尋址就是對(duì)接口的尋址。通常采用兩級(jí)譯碼方法，譯碼地址的高位組確定一個(gè)地址區(qū)域，作為組選信號(hào)；低位組地址直接接到芯片的地址輸入端，選擇芯片內(nèi)各寄存器。

微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社1.門(mén)電路構(gòu)成的端口地址譯碼電路

用各種基本門(mén)電路構(gòu)成譯碼器是常用的方法，如圖6-2所示，CPU輸出的地址A9~A5與AEN信號(hào)一起作為8與非門(mén)74LS30的輸入，從而使74LS30產(chǎn)生組選信號(hào)，地址范圍為380H~39FH。低位地址A0~A4作為片內(nèi)尋址信號(hào)，可尋址多個(gè)個(gè)端口。

微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社圖6-2所示的直接地址譯碼電路的輸出線(xiàn)，既可以用于輸入也可以用于輸出。圖6-2門(mén)電路直接地址譯碼

微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社2.譯碼器構(gòu)成的端口地址譯碼電路

當(dāng)接口電路需要多個(gè)端口地址的時(shí)候，采用譯碼器構(gòu)成地址譯碼電路比較簡(jiǎn)單。如圖6-3所示，系統(tǒng)地址的高位A9~A3經(jīng)過(guò)門(mén)電路74LS30產(chǎn)生組選信號(hào)（2F8H~2FFH），低3位地址A0~A2作為兩個(gè)譯碼器74LS138輸入端A、B、C的輸入，與讀寫(xiě)信號(hào)配合對(duì)組內(nèi)相同的端口進(jìn)行尋址。當(dāng)A2~A0在000~111之間變化時(shí)，譯碼器的輸出端Y0~Y7對(duì)應(yīng)輸出有效信號(hào)，在讀寫(xiě)信號(hào)的控制下對(duì)端口地址2F8H~2FFH進(jìn)行讀寫(xiě)。微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社圖6-3譯碼器譯碼電路

圖6-3譯碼器譯碼電路

圖6-3譯碼器譯碼電路

微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社PC微機(jī)接口芯片的譯碼電路圖6-4接口芯片的譯碼電路微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社1.輸入指令I(lǐng)NAcc，Port或INAcc，DX

輸入指令是把一個(gè)字節(jié)或一個(gè)字由輸入端口傳送至AL(8位Acc)或AX(16位Acc)。端口地址若是由指令中的port所規(guī)定，則只可尋址0～255。端口地址若用寄存器DX間址，則允許尋址64K個(gè)輸入端口。6.2.3I/O指令微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社2.輸出指令OUTPort，Acc或OUTDX，Acc

輸出指令是把在AL中的一個(gè)字節(jié)或在AX中的一個(gè)字，傳送至輸出端口。端口尋址方式與IN指令相同。輸入輸出指令傳送字節(jié)還是字，取決于端口的寬度。PCXT機(jī)端口寬度只有８位，只能傳送字節(jié)。

微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社1.數(shù)據(jù)傳送方式

在微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，如，大系統(tǒng)部件之間的數(shù)據(jù)傳送都采用并行數(shù)據(jù)傳送方式。并行數(shù)據(jù)的每一位都對(duì)應(yīng)獨(dú)立的傳輸線(xiàn)路，所以數(shù)據(jù)傳送速度快，但線(xiàn)路多，一般只用于較短距離的數(shù)據(jù)傳送。（1）并行數(shù)據(jù)傳送6.3CPU與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送的方法微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社串行數(shù)據(jù)傳送是將構(gòu)成字符的每個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)位，按一定的順序逐位進(jìn)行傳送的方式。串行數(shù)據(jù)傳送主要用于遠(yuǎn)程終端或經(jīng)過(guò)公共電話(huà)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)之間的通信。遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送采用串行方式比較經(jīng)濟(jì)，但串行數(shù)據(jù)傳送比并行數(shù)據(jù)傳送控制復(fù)雜。（2）串行數(shù)據(jù)傳送微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社異步串行通信協(xié)議規(guī)定字符數(shù)據(jù)的傳送格式：

異步串行通信中，接收設(shè)備和發(fā)送設(shè)備必須保持相同的傳送波特率，并與每個(gè)字符數(shù)據(jù)的起始位同步。起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶位和停止位約定，在同一次傳送過(guò)程中必須保持一致。微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社2.傳送控制方式

CPU通過(guò)接口與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送的方式，根據(jù)其控制原理的不同，一般可劃分為無(wú)條件傳送方式、查詢(xún)方式、中斷控制方式和直接存儲(chǔ)器存取方式。微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社2.傳送控制方式

（1）無(wú)條件傳送方式

無(wú)條件傳送方式與查詢(xún)方式本質(zhì)上都是在程序控制下的數(shù)據(jù)傳送方式，如果CPU能夠確認(rèn)一個(gè)外設(shè)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，那么就不必查詢(xún)外設(shè)的狀態(tài)而直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，這就是無(wú)條件傳送方式。這種傳送方式只適用于對(duì)簡(jiǎn)單外設(shè)的操作，這些外設(shè)始終處于就緒狀態(tài)，典型的外設(shè)如開(kāi)關(guān)、七段發(fā)光二極管。微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社顯然，無(wú)條件傳送方式對(duì)于雙方而言，不需要聯(lián)絡(luò)信號(hào)和控制信號(hào)，只需要通過(guò)數(shù)據(jù)緩沖器和寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換

（1）無(wú)條件傳送方式

微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社（2）查詢(xún)方式

查詢(xún)方式也稱(chēng)為程序控制下的有條件傳送方式，微處理器在數(shù)據(jù)傳送之前通過(guò)執(zhí)行程序不斷讀取狀態(tài)寄存器并測(cè)試外設(shè)的狀態(tài)，待外設(shè)處于準(zhǔn)備就緒時(shí)，執(zhí)行I/O指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社

在查詢(xún)方式下，接口電路中的狀態(tài)寄存器保存外設(shè)的狀態(tài)。對(duì)于輸入過(guò)程，當(dāng)外設(shè)將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，使接口中狀態(tài)端口的“準(zhǔn)備好”標(biāo)志位置1，表示輸入緩沖器為滿(mǎn)；

對(duì)輸出過(guò)程來(lái)說(shuō)，當(dāng)外設(shè)取走數(shù)據(jù)后，接口將狀態(tài)寄存器的對(duì)應(yīng)標(biāo)志位置1，表示當(dāng)前輸出寄存器為“空”，可以接受下一個(gè)數(shù)據(jù)。

（2）查詢(xún)方式

微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社（3）中斷方式

中斷方式是在外設(shè)要與中央處理器傳送數(shù)據(jù)時(shí)，外設(shè)向中央處理器發(fā)出請(qǐng)求，中央處理器響應(yīng)后再傳送數(shù)據(jù)的操作方式。

在中斷方式下，中央處理器不必查詢(xún)外設(shè)，提高了系統(tǒng)的工作效率，但中央處理器管理中斷的接口比管理查詢(xún)復(fù)雜。

微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社（4）直接存儲(chǔ)器存?。―MA）方式

DMA方式是數(shù)據(jù)不經(jīng)過(guò)中央處理器在存儲(chǔ)器和外設(shè)之間直接傳送的操作方式。DMA方式是這3種方式中效率最高的一種傳送方式，DMA方式控制接口也最復(fù)雜，需要專(zhuān)用的DMA控制器。

DMA方式適合數(shù)據(jù)量較大的傳送，如存儲(chǔ)器與磁盤(pán)之間的數(shù)據(jù)傳送。微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社6.4.1緩沖器與鎖存器

在接口電路中，大量使用三態(tài)緩沖器、寄存器和三態(tài)緩沖寄存器來(lái)作微處理器與外部設(shè)備的數(shù)字量通道，用來(lái)輸入輸出數(shù)據(jù)或檢測(cè)和控制與之相連接的外部設(shè)備。微處理器可以將接口電路中的三態(tài)緩沖(寄存)器視為存儲(chǔ)單元，把控制或狀態(tài)信號(hào)作為數(shù)據(jù)位信息寫(xiě)到寄存器中或從三態(tài)緩沖(寄存)器中讀出。寄存器的輸出信號(hào)可以接到外部設(shè)備上，外部設(shè)備的信號(hào)也可以輸入到三態(tài)緩沖寄存器中。

一般說(shuō)來(lái)，微處理器都是通過(guò)三態(tài)緩沖(寄存)器檢測(cè)外設(shè)的狀態(tài)，通過(guò)輸出寄存器發(fā)出控制信號(hào)。6.4基本輸入/輸出接口設(shè)計(jì)微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社

數(shù)據(jù)輸出寄存器用來(lái)寄存微處理器送出的數(shù)據(jù)和命令。74LS273可以用作無(wú)條件傳送的輸出接口電路。

8D觸發(fā)器74LS273微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社外設(shè)輸入的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)輸入三態(tài)緩沖器經(jīng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)傳送給微處理器。74LS244三態(tài)總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器

74LS244可以用作無(wú)條件傳送的輸入接口電路。微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社

三態(tài)緩沖寄存器是三態(tài)緩沖器和寄存器組成的。數(shù)據(jù)進(jìn)入寄存器寄存后并不立即從寄存器輸出，要經(jīng)過(guò)三態(tài)緩沖才能輸出。三態(tài)緩沖寄存器既可以作數(shù)據(jù)輸入寄存器，又可作數(shù)據(jù)輸出寄存器。寄存器既可以由觸發(fā)器構(gòu)成，也可以鎖存器構(gòu)成。觸發(fā)器與鎖存器是有差別的。74LS373就是三態(tài)緩沖鎖存器，74LS374是三態(tài)緩沖觸發(fā)器，它的引線(xiàn)排列與74LS373相同。

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寄存器和緩沖器接口的應(yīng)用簡(jiǎn)單又靈活，只要處理好它們的時(shí)鐘端(選通端)或輸出允許端與微型計(jì)算機(jī)的連接即可。在下述應(yīng)用接口電路中都使用圖6-8所示的電路的地址譯碼，該電路的8個(gè)輸出端是對(duì)圖6-2所示的輸入輸出直接地址譯碼電路的進(jìn)一步譯碼的輸出。圖6-8讀緩沖器和寫(xiě)寄存器信號(hào)

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需要注意的是圖6--8中的不僅僅是對(duì)地址信號(hào)譯碼的輸出信號(hào)，其中也包含有輸入和輸出的讀或?qū)懶盘?hào)。若使用的僅僅是對(duì)地址信號(hào)譯碼的輸出信號(hào)，則要將它和或者相與后才能用作讀緩沖器或?qū)懠拇嫫鞯男盘?hào)。微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社

發(fā)光二極管顯示器（LED）是微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的輸出裝置。

1.七段發(fā)光二極管顯示器接口

6.4.2LED顯示接口設(shè)計(jì)微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社圖6-9是共陰極LED驅(qū)動(dòng)電路示意圖，CPU將字形編碼存入段選鎖存器中，經(jīng)過(guò)8位反相驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)a~h共8個(gè)陽(yáng)極段，使LED顯示字形。圖6-9微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社實(shí)際應(yīng)用時(shí)，往往要用幾個(gè)LED燈顯示管實(shí)現(xiàn)多位顯示。此時(shí)，如果每一個(gè)LED使用一個(gè)獨(dú)立的輸出端口與主機(jī)連接，那么，所占用的輸出通道就太多了，而且驅(qū)動(dòng)電路也復(fù)雜了。因此，LED與主機(jī)的連接一般采用動(dòng)態(tài)顯示接口方式，即用兩個(gè)8位的并行輸出端口實(shí)現(xiàn)多位LED的動(dòng)態(tài)掃描顯示。其中，一個(gè)端口與幾個(gè)LED顯示器的共陰極型公共點(diǎn)相連，在程序的控制下LED逐個(gè)循環(huán)顯示，該端口稱(chēng)為位控制端口；另一個(gè)端口與多個(gè)LED顯示器的陽(yáng)極相連，用來(lái)輸出七段譯碼值，使LED顯示相應(yīng)的數(shù)字，該端口稱(chēng)為段控制端口；這樣，適當(dāng)選擇循環(huán)速度，利用人眼“視覺(jué)暫留”效應(yīng)，多個(gè)LED顯示器就能看到穩(wěn)定的數(shù)字顯示。2.多位LED顯示電路

微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社圖6-10七段顯示器動(dòng)態(tài)顯示接口電路微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社根據(jù)圖6-10電路所示，為使LED顯示器的某一段發(fā)光，與該段相連的段控制端口的輸出必為0，同時(shí)與其他不發(fā)光的段相連的段控制端口的輸出必為1。例如顯示數(shù)字“1“的段控制碼為“01111001”，以此表示該數(shù)字的字形編碼，即“79H”。同理，可以得出其他十進(jìn)制數(shù)碼的字形編碼如表6-1所示。

表6-1共陰極LED顯示電路的字形編碼表字形0123456789編碼40H79H24H30H19H12H02H78H00H18H微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社

多位LED顯示電路的控制原理就是“掃描顯示”，通過(guò)電路中的位控制端口輸出“位選擇碼”，控制6個(gè)LED顯示器的某一個(gè)發(fā)光。若位選擇碼的某一位為“1”，則與此相連的LED顯示器發(fā)光，其余位為“0，”相應(yīng)的LED顯示器不發(fā)光。微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社把從PC機(jī)的鍵盤(pán)鍵入的六位十進(jìn)制數(shù)送七段顯示器顯示的程序如下：

stacksegmentstack

stack

dw32dup(0)stackendsdatasegmentIBFDB7，0，7DUP(0)SEGPT DB40H，79H，24H，30H，19H，12H，2，78H，0，18Hdataendscodesegmentstartprocfarassumess：stack，cs：code，ds：datapushdssubax，axpushaxmovax，data

mov

ds，axMOVDX，OFFSETIBF；鍵入MOVAH，10INT21HAGANO：MOVBP，OFFSETIBF+2；建立指針MOVAH，20H；位指針代碼MOVBH，0；將鍵入數(shù)的ASCII碼變?yōu)锽CD數(shù)

AGANI：MOVBL，DS：[BP]ANDBL，0FH微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社MOVAL，SEGPT[BX]；取BCD數(shù)的七段顯示代碼MOVDX，380H；輸出段碼OUTDX，ALMOVAL，AH；輸出位碼MOVDX，384HOUTDX，ALMOVCX，1000；延時(shí)LOOP$INCBP；調(diào)整BCD數(shù)存放指針

SHRAH，1；調(diào)整位指針

ANDAH，AH；鍵入的6位數(shù)都輸出否?JNZAGANI；6位數(shù)都已輸出則退出內(nèi)循環(huán)MOVAH，11；系統(tǒng)功能調(diào)用檢查鍵盤(pán)有無(wú)輸入

INT21HCMPAL，0；鍵盤(pán)有輸入AL=0FFH，無(wú)輸入AL=0JEAGANO；有鍵入結(jié)束程序運(yùn)行，無(wú)鍵入循環(huán)

retstartendpcodeendsendstart微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社本節(jié)介紹的鍵盤(pán)是由若干個(gè)按鍵組成的開(kāi)關(guān)矩陣，用于向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)字、字符等代碼，是最常用的輸入電路。

在鍵盤(pán)的按鍵操作中，其開(kāi)或閉均會(huì)產(chǎn)生10～20ms的抖動(dòng)，可能導(dǎo)致一次按鍵被計(jì)算機(jī)多次讀入的情況。通常采有RC吸收電路或RS觸發(fā)器組成的閂鎖電路來(lái)消除按鍵抖動(dòng)；也可以采用軟件延時(shí)的方法消除抖動(dòng)。這里設(shè)開(kāi)關(guān)為理想開(kāi)關(guān)即沒(méi)有抖動(dòng)。6.4.3鍵盤(pán)接口設(shè)計(jì)微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社下圖是一個(gè)4×4鍵盤(pán)及其接口電路，用它向計(jì)算機(jī)輸入0～F16個(gè)十六進(jìn)制數(shù)碼。

77B7D7E77BBBDBEB7DBDDDED7EBEDEEE按鍵與編碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社1、逐行掃描法：圖示是一個(gè)4×4的鍵盤(pán)矩陣及其接口電路，圖中寄存器74ls273的輸出接鍵盤(pán)矩陣的行線(xiàn)，緩沖器74ls244接鍵盤(pán)矩陣的列線(xiàn)，其控制端分別與端口地址譯碼器的輸出相連。微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社

首先，CPU通過(guò)寄存器74ls273向矩陣各行全部輸出低電平，從緩沖器74ls244讀取矩陣的列值，若所有列線(xiàn)均為高電平，說(shuō)明無(wú)按鍵閉合；否則有按鍵閉合。然后，若有按鍵閉合，就逐行掃描檢測(cè)，通過(guò)寄存器74ls273向矩陣逐行輸出低電平，其他行輸出高電平，再?gòu)木彌_器74ls244讀取矩陣的列值，若所有列線(xiàn)均為高電平，說(shuō)明該行無(wú)按鍵閉合；若列線(xiàn)中有一位是低電平，說(shuō)明該行有按鍵閉合，則立即退出行掃描。最后，逐位檢查時(shí)哪一根列線(xiàn)為低電平，從而根據(jù)按鍵行線(xiàn)和列線(xiàn)的位置識(shí)別出按鍵的位置。微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社這里鍵名定位采用查表法：即將有鍵閉合的行值和列值進(jìn)行編碼，根據(jù)編碼查鍵名表。對(duì)于“鍵抖動(dòng)”問(wèn)題，這里采用軟件延時(shí)法，即在判定有某鍵按下時(shí)，退出行掃描后，延時(shí)一段時(shí)間（毫秒級(jí)），等待“鍵抖動(dòng)”結(jié)束后再讀取列值。

微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社根據(jù)上面流程編寫(xiě)的程序如下：STACK SEGMENT DW32DUP(0)STACK ENDSDATA SEGMENTMESG DB‘REARY……’,0DH,0AH,’$’KEY DB‘0FED123C456B789A’LINE DB?COUNT DW,?DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME DS:DATA,CS:CODE,SS:STACKSTART: PUSH DS XOR AX,AX PUSH AX MOV AX,DATA MOV DS,AX微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社MOV AH,9 MOV DX,OFFSETMESG INT 21HSCAN: MOV DX,2F8H; ；行控制口

MOV AL,0 OUT DX,AL ；0送行控制口

MOV DX,2F9H IN AL,DX ；從列控制口讀列值A(chǔ)ND AL,0F0HCMP AL,0F0H ；列值=11110000B？JE SCAN ；是，無(wú)鍵閉合CALL DELAY ；延時(shí)MOV CH,4 ；行掃描次數(shù)送CHMOV COUNT,-1 ；掃描計(jì)數(shù)器初值為-1MOV LINE,01111111B ；行掃描值送LINE微機(jī)原理與接口技術(shù)---中南大學(xué)出版社LOP1: ROL LINE,1 MOV AL,LINE MOV DX,2F8H OUT DX,AL ；行控制口輸出掃描值

MOV DX,2F9H IN AL,DX ；讀列值

MOV CL,4 ；列掃描次數(shù)送CL LOP2: INC COUNT ；計(jì)數(shù)

AND AL,0F0H SHL AL,1 ；列值D7位