第八章--IO接口扩展设计及应用.ppt

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1、第八章I/O接口扩展设计及应用8.1I/O扩展概述8.2MCS-51单片机与可编程并行I/O芯片8255A的接口8.3MCS-51与可编程芯片8155的接口8.4TTL芯片扩展简单的I/O接口8.5键盘/显示器接口芯片8279教学目的和要求本章主要介绍MCS-51系列单片机接口电路、简单接口和可编程接口8255、8155、8279的结构原理及应用。要求重点掌握MCS-51系统单片机接口电路、简单电路和可编程接口8255、8155内部结构及应用方法。I/O扩展概述I/O扩展概述在多数应用系统中，MCS-51单片机都需要外扩输入输出(I/O)接口芯片。MCS-51单片机的外部数据存

2、储器RAM和I/O是统一编址的，用户可以把外部64K字节的数据存储器RAM空间的一部分作为扩展I/O接口的地址空间，每一个接口芯片中的一个功能寄存器口地址就相当于一个RAM存储单元，CPU可以向访问外部存储器RAM那样访问外部接口芯片，对其功能寄存器进行读、写操作。I/O扩展概述Intel公司常用的外围接口芯片有：8255：可编程的通用并行接口电路(3个8位I/O口)。8155：可编程的RAM/IO扩展接口电路(256个RAM字节单元，2个8位I/O口，1个6位I/O口，1个14位的减法定时器／计数器)。8279：可编程键盘、显示接口。它们都可以和MCS-51单片机直接相接，且

3、接口逻辑十分简单。另外74LS系列的LSTTL电路也可以作为MCS-51的扩展I/O口，如74LS373、74LS377等。I/O扩展概述常用的I/O编址有两种方式：独立编址方式和统一编址方式。所谓独立编址，就是把I/O和存储器分开进行编址，亦即各编各的地址。这样在计算机系统中就形成了两个独立的地址空间：存储器地址空间和I/O地址空间。因此在使用独立编址方式的计算机指令系统中，除存储器读写指令外，还有专门的I/O指令以进行数据输入输出操作。统一编址就是把系统中的I/O和存储器统一进行编址。在这种编址方式中，把I/O接口中的寄存器（端口）与存储器中的存储单元同等对待。采用这种编址

4、方式的计算机只有一个统一的地址空间，该地址空间既供存储器编址使用，也供I/O编址使用。I/O扩展概述MCS-51单片机使用统一编址方式。因此在接口电路中的I/O编址也采用16位地址，同存储单元地址长度一样。对片外I/O的输入输出指令就是访问RAM的指令。MCS-51单片机进行扩展I／O接口设计时，要注意以下几个问题：(1)熟悉MCS-51本身的PO~P3口特性及指令功能。(2)分析清楚要扩展的接口芯片的功能、结构及能力。(3)在进行硬件设计时要注意接口电平及驱动能力。(4)设计驱动程序要注意，防止总线上的数据冲突。应根据实际情况采用不同的数据传送控制方式。8255A芯片介绍82

5、55A芯片介绍8255A是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯片，它具有3个8位的并行I/O口，分别为PA口、PB口和PC口，其中PC口又分为高4位口（PC7—PC4）和低4位口（PC3—PC0），它们都可以通过软件编程来改变I/O口的工作方式。8255A可以与MCS-51单片机直接接口。8255A芯片介绍8255A的引脚如图8-1所示。8255A的结构框图如图8-2所示。它由以下几个部分组成：(1)数据端口A、B、C①PA口：一个8位数据输出锁存器和缓冲器；一个8位数据输入锁存器。②PB口：一个8位数据输出锁存器和缓冲器；一个8位数据输入缓冲器。③PC口：一个8位的输出锁

6、存器；一个8位数据输人缓冲器。8255A芯片介绍8255A的结构框图8255A芯片介绍（2）A组和B组控制电路这是两组根据CPU写入的“命令字”控制8255A工作方式的控制电路。A组控制PA口和PC口的上半部（PC7-PC4）；B组控制PB口和PC口的下半部（PC3-PC0）。(3)双向三态数据缓冲器这是8255A和CPU数据总线的接口，CPU和8255A之间的命令、数据和状态的传递都通过双向三态总线缓冲器传送的，D7-D0接CPU的数据总线。8255A芯片介绍(4)读写和控制逻辑A0、A1、CS为8255A的端口选择信号和片选信号，RD、WR为8255A的读写控制信号，这些信

7、号线分别和MCS-51的地址线和读写信号线相连接，实现CPU对8255A的口选择和数据传送。CPU对8255A的A口、B口、C口和控制口的寻址如表8-1所示。(5)复位控制引脚RESET为复位信号输入脚，高电平有效。复位有效时，它把控制寄存器清零和置所有端口(A、B、C)为输入方式。8255A芯片介绍表8-18255A端口选择表操作CSA1A0RDWR功能输入00001A口→数据总线(读端口A)输入00101B口→数据总线(读端口B)输入01001C口→数据总线(读端口C)输入01101状态