第七章 單片機io擴展及應(yīng)用

1、7 單片機I/0擴展及應(yīng)用單片機為什么需要I/O擴展7.17.1.1I/O口的直接使用1. 數(shù)據(jù)的無條件傳送2. 中斷方式的條件傳送7.1.2為什么要擴展I/O口1. 單片機本身接口功能有限1） 口電路只有數(shù)據(jù)所存和緩沖無控制功能。2） 口電路數(shù)量少。P0、P2數(shù)據(jù)地址線，P3控制信號。2. 單片機控制應(yīng)用中的復雜接口要求1） 速度差異大。2） 設(shè)備種類繁多。3） 數(shù)據(jù)信號形式多種多樣。7 單片機I/0擴展及應(yīng)用單片機為什么需要I/O擴展7.17.1.1I/O口的直接使用7.1.2為什么要擴展I/O口1. 單片機本身接口功能有限2. 單片機控制應(yīng)用中的復雜接口要求3. 擴展I/O接口電路的功能

2、1） 速度協(xié)調(diào)（異步）。2） 輸出數(shù)據(jù)所存。3） 輸入數(shù)據(jù)三態(tài)緩沖。4） 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。7.1.3I/O擴展的相關(guān)技術(shù)1. 接口與端口（一個接口包含多個端口）。2. 數(shù)據(jù)總線隔離技術(shù)。3. 單片機I/O編址計數(shù)（獨立編址、統(tǒng)一編址）。7 單片機I/0擴展及應(yīng)用單片機為什么需要I/O擴展7.17.1.1I/O口的直接使用7.1.2為什么要擴展I/O口7.1.3 I/O擴展的相關(guān)技術(shù)7.1.4 單片機I/O控制方式1. 無條件傳送方式2. 查詢方式3. 中斷方式單片機簡單I/O擴展7.27.2.1簡單輸入口擴展使用74LS244（三態(tài)緩沖器）7.2.2簡單輸出口擴展使用74LS377（8D鎖存器）7

3、單片機I/0擴展及應(yīng)用單片機為什么需要I/O擴展7.1單片機簡單I/O擴展7.28255A可編程通用并行接口芯片7.3可編程I/O接口擴展概述7.3.1中小規(guī)模集成電路：74LS244、74LS377可編程接口芯片： 8255A（可編程通用并行接口）815582598279（帶RAM和定時器的可編程并行接口）（可編程中斷控制器）（可編程鍵盤/顯示器接口）6253（可編程通用定時器）8255A的邏輯結(jié)構(gòu)和信號引腳7.3.21.口電路1）3個8位并行I/O接口A口（數(shù)據(jù)口）、B口（數(shù)據(jù)口）和C口（數(shù)據(jù)口、控制口）。2）2組控制A組：PA和PC03、B組：PB和PC47 。8255A的邏輯結(jié)構(gòu)和信號

4、引腳7.3.21.口電路2.總線接口電路1）數(shù)據(jù)總線緩沖器：8位、三態(tài)2）讀、寫控制邏輯：片選信號（低電平有效）CSRD ：讀信號（低電平有效）WR ：寫信號（低電平有效）A1 、A0：端口選擇信號3）控制邏輯電路A1 、A0端口00A 口01B 口10C 口11控制寄存器8255A可編程通用并行接口芯片可編程I/O接口擴展概述8255A的邏輯結(jié)構(gòu)和信號引腳7.37.3.17.3.28255A的工作方式及數(shù)據(jù)I/O操作7.3.31.8255A的工作方式1） 方式0：基本輸入/輸出方式輸出鎖存，輸入三態(tài)，不用聯(lián)絡(luò)信號。2） 方式1：選通輸入/輸出方式輸入/輸出均鎖存，C口用于傳送聯(lián)絡(luò)信號，讀C口

5、可了解外設(shè)當前狀態(tài)。輸入：C口位線STB：選通信號，輸入，低電平有效。：輸入緩沖器信號，輸出，高電平有效。IBFINTR ：中斷請求信號，輸出，高電平有效。：IBFASTBAINTRASTBBIBFBINTRB8255A的工作方式及數(shù)據(jù)I/O操作7.3.31.8255A的工作方式1）方式0：基本輸入/輸出方式2）方式1：選通輸入/輸出方式輸入：C口位線輸出：C口位線：輸出緩沖器滿信號，輸出，低電平有效。OBFINTR ：中斷請求信號，輸出，高電平有效。：應(yīng)答信號，輸出，低電平有效。ACK： OBFAACKAINTRAACKBOBFBINTRB：IBFASTBAINTRASTBBIBFBINTR

6、B8255A的工作方式及數(shù)據(jù)I/O操作7.3.31.8255A的工作方式1）方式0：基本輸入/輸出方式2）方式1：選通輸入/輸出方式3）方式2：雙向數(shù)據(jù)傳送方式僅A口、C口控制線輸入：C口位線輸出：C口位線： OBFAINTRA：ACKAIBFASTBAINTRA8255A可編程通用并行接口芯片可編程I/O接口擴展概述8255A的邏輯結(jié)構(gòu)和信號引腳8255A的工作方式及數(shù)據(jù)I/O操作7.37.3.17.3.27.3.38255A控制字及初始化編程7.3.41.8255A的控制字1）工作方式控制字：基本輸入/輸出方式工作方式標志。D7:D6、D5: A組方式選擇。00(方式0)、01(方式1)、

7、1X(方式2)口A方向。 1（輸入）、0（輸出）口C高四位方向。 1（輸入）、0（輸出）D4:D3:B組方式選擇。 1（方式1）、0（方式0） 口B方向。 1（輸入）、0（輸出）口C低四位方向。 1（輸入）、0（輸出）D2:D1:D0:8255A控制字及初始化編程7.3.41.8255A的控制字1）工作方式控制字：基本輸入/輸出方式2）C口位置位/復位控制字：基本輸入/輸出方式工作方式標志。D7:D3、D2 、D1口C位方式選擇。:口C所選位值。D0:8255A控制字及初始化編程7.3.41.8255A的控制字2.8255A的初始化編程例：PA口以方式0輸入，PB口以方式1輸出，PC口高位輸出

8、、PC口低位輸入?？刂萍拇嫫鞯刂窞?03AH。MOVMOVMOVXR0，#3AHA，#10010101BR0，A；控制口地址；寫控制字；設(shè)工作方式例：8255的片選 CS 地址為7F00H-7F03H，PA口以方式0輸出單片機片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)，PB口工作于方式1輸入。MOVMOV MOVX MOV MOVMOVXDPTR，#7F03HA，#10000110B DPTR，A DPTR，#7F00HA，R0DPTR，A；控制口地址；寫控制字；設(shè)工作方式；PA數(shù)據(jù)口地址；取RAM的數(shù)據(jù)；由PA口輸出例：8255的片選 CS 地址為7F00H-7F03H，PA口以方式0輸出單片機片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)，PB口工

9、作于方式1輸入。MOVMOV MOVX MOV MOVMOVXDPTR，#7F03HA，#10000110B DPTR，A DPTR，#7F00HA，R0DPTR，A；控制口地址；寫控制字；設(shè)工作方式；PA數(shù)據(jù)口地址；取RAM的數(shù)據(jù)；由PA口輸出P0.7P0.1P0.08051P2.7P2.0D.7 PA.7D.0 PA.0 8255A A1 PB.7A0CSPB.07 單片機I/0擴展及應(yīng)用單片機為什么需要I/O擴展7.1單片機簡單I/O擴展7.28255A可編程通用并行接口芯片7.38155帶RAM和定時器/計數(shù)器的可編程并行接口芯7.4片8155=8255A+RAM+定時器/計數(shù)器815

10、5基本結(jié)構(gòu)及工作方式7.4.18155帶RAM和定時器/計數(shù)器的可編程并行接口芯7.4片7.4.18155基本結(jié)構(gòu)及工作方式1. 主要接口信號AD7-AD0 :地址數(shù)據(jù)復用線ALE :地址鎖存信號RD :讀選通信號WR :寫選通信號CE :片選信號IO / M :接口與存儲器選擇信號RESET :復位信號2. I/O口及其工作方式PA（8位）、PB（8位）口：數(shù)據(jù)輸入、輸出控制方式PC（6位）口：數(shù)據(jù)輸入（ALT1)、輸出(ALT2)、PA口控制端口方式(ALT3)、PA和PB口控制端口方式（ALT4)8155帶RAM和定時器/計數(shù)器的可編程并行接口芯8155基本結(jié)構(gòu)及工作方式7.4片7.4.

11、11.主要接口信號2.I/O口及其工作方式1) 無條件傳送：PA、PB、PC口數(shù)據(jù)輸入/輸出2) 中斷方式傳送：PA、PB口數(shù)據(jù)輸入/輸出PC口控制信號INTR:中斷請求信號。BF:緩沖器滿信號。STB:選通信號。8155帶RAM和定時器/計數(shù)器的可編程并行接口芯8155基本結(jié)構(gòu)及工作方式7.4片7.4.11.主要接口信號2.I/O口及其工作方式3.RAM單元及I/O口編址1) RAM單元：256單元。AD7-AD02) I/O口：6個單元。AD2-AD03)IO / M8155帶RAM和定時器/計數(shù)器的可編程并行接口芯7.4片7.4.18155基本結(jié)構(gòu)及工作方式8155與MCS-51單片機的

12、連接7.4.28155與MCS-51的兼容信號1. 用或非門產(chǎn)生IO/M信號1) P0.7-P0.3=00000， 則IO/M=12) IO地址：00H-07H3) RAM地址：08H-FFH缺陷：系統(tǒng)中只能有8155，8155無片選。8155帶RAM和定時器/計數(shù)器的可編程并行接口芯8155基本結(jié)構(gòu)及工作方式7.4片7.4.18155與MCS-51單片機的連接7.4.21. 用或非門產(chǎn)生IO/M信號2. 以高位地址直接作為IO/M信號1) P2.0-IO/MP2.1-CE（ 線 選 法 ） 2)RAM地址：0000H-00FFH3) IO地址：0100H-0105H8155帶RAM和定時器/

13、計數(shù)器的可編程并行接口芯8155基本結(jié)構(gòu)及工作方式7.4片7.4.18155與MCS-51單片機的連接7.4.28155的命令/狀態(tài)寄存器7.4.31.命令字：805181558155帶RAM和定時器/計數(shù)器的可編程并行接口芯8155基本結(jié)構(gòu)及工作方式7.4片7.4.18155與MCS-51單片機的連接7.4.28155的命令/狀態(tài)寄存器7.4.31.命令字：80512.狀態(tài)字：8051815581558155帶RAM和定時器/計數(shù)器的可編程并行接口芯8155基本結(jié)構(gòu)及工作方式8155與MCS-51單片機的連接7.4片7.4.17.4.28155的命令/狀態(tài)寄存器8155的定時器/計數(shù)器7.4

14、.37.4.41. 定時器/計數(shù)器的計數(shù)結(jié)構(gòu)輸出方式計數(shù)器高6位計數(shù)器低8位D7D6D5D4D3D2D1D0T7T6T5T4T3T2T1T0D7D6D5D4D3D2D1D0M2M1T13T12T11T10T9T88155帶RAM和定時器/計數(shù)器的可編程并行接口芯8155的定時器/計數(shù)器7.4片7.4.41. 定時器/計數(shù)器的計數(shù)結(jié)構(gòu)2. 定時器/計數(shù)器的使用1） 采用減法計數(shù)方式（MCS-51采用加法計數(shù)） 初值直接確定2） 固定計數(shù)方式（MCS-51有三種計數(shù)方式）3） 由外部提供計數(shù)脈沖（MCS-51由內(nèi)部或外部提供）4） 計數(shù)溢出方式M2M100單個方波01連續(xù)方波10單個脈沖11連續(xù)脈

15、沖8155帶RAM和定時器/計數(shù)器的可編程并4.58155初始化行M2M1接口芯7.48155定時器/計數(shù)器對計數(shù)脈沖進行千分頻，即計數(shù)到1000后， TIMER OUT端重新置數(shù)產(chǎn)生連續(xù)方波。PA口為輸入方式，PB口為輸出方式，PC口為輸入方式，禁止中斷。片7.D7D6D5D4D3D2D1D0T7T6T5T4T3T2T1T0D7D6D5D4D3D2D1D001T13T12T11T10T9T87 單片機I/0擴展及應(yīng)用單片機為什么需要I/O擴展7.1單片機簡單I/O擴展7.28255A可編程通用并行接口芯片7.38155帶RAM和定時器/計數(shù)器的可編程并行接口芯8279可編程鍵盤/顯示器接口芯

16、片7.47片.57.6MCS-51單片機鍵盤接術(shù)7.6.1 單片機鍵盤和鍵盤概述獨立式鍵盤矩陣式鍵盤鍵盤接口的功能：1）鍵盤掃描（判斷是否有鍵按下）2） 鍵識別（確定按鍵的行列位）3） 產(chǎn)生閉合鍵的鍵碼4） 排除多鍵、串鍵（復按）及去抖動術(shù)功能的實現(xiàn)按下）MCS-51單片機鍵盤接7.67.6.1 單片機鍵盤和鍵盤概述7.6.2 單片機鍵盤接口和鍵1. 鍵盤接口處理的內(nèi)容1）鍵盤掃描（判斷是否有鍵7.6.2 單片機鍵盤接口和鍵功能的實現(xiàn)1. 鍵盤接口處理的內(nèi)容1）鍵盤掃描（判斷是否有鍵按下）2）去抖動硬件法（觸發(fā)器等） 軟件法（延時20-30ms)3）鍵碼計算鍵碼=行首號+列號00H08H10H

17、18H.1FH1EH1AH19H18H17H16H12H11H10H0FH0EH0AH09H08H07H06H02H01H00H7.6.2 單片機鍵盤接口和鍵功能的實現(xiàn)1. 鍵盤接口處理的內(nèi)容1）鍵盤掃描（判斷是否有鍵按下）2）去抖動3）鍵碼計算4） 等待鍵釋放加延時5） 鍵盤接口小結(jié)軟硬件結(jié)合： 1）2）3）4）附加功能：屏蔽功能：對一個鍵處理時屏蔽其它鍵等待功能：對一個鍵無論按多長時間僅處理一次7.6.2 單片機鍵盤接口和鍵功能的實現(xiàn)1. 鍵盤接口處理的內(nèi)容2. 鍵盤接口的控制方式隨機方式中斷方式定時方式3. 鍵處理子程序有鍵按下處理軟件（子程序）MCS-51單片機鍵盤接術(shù)7.67.6.1

18、 單片機鍵盤和鍵盤概述7.6.2 單片機鍵盤接口和鍵功能的實現(xiàn)7.6.3 使用8155作單片機鍵盤接口1. 接口電路邏輯圖A為輸出，地址：0101H； C為輸入，地址： 0103H2. 判定有無閉合鍵的子程序7.6.3 使用8155作單片機鍵盤接口1. 接口電路邏輯圖2. 判定有無閉合鍵的子程序3. 鍵盤掃描程序延時程序判斷有鍵按下判斷何鍵按下7.6.3 使用8155作單片機鍵盤接口1. 接口電路邏輯圖2. 判定有無閉合鍵的子程序3. 鍵盤掃描程序判斷何鍵按下鍵碼計算去抖動掃描下一列7 單片機I/0擴展及應(yīng)用單片機為什么需要I/O擴展7.1單片機簡單I/O擴展8255A可編程通用并行接口芯片8155帶RAM和定時器/計數(shù)器的可編程并行接口芯8279可編程鍵盤/顯示器接口芯片7.27.37.47片.57.67.7MCS-51單片機鍵盤接MCS-51單片機顯示器接術(shù)術(shù)MCS-51單片機顯示器接術(shù)7.7LED