单片机原理及应用技术 教学课件 作者 牛月兰 第9章 扩展输入输出.ppt

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1、第9章AT89S51单片机的I/O扩展12第9章目录9.1I/O接口扩展概述9.1.1扩展的I/O接口功能9.1.2I/O端口的编址9.1.3I/O数据的传送方式9.1.4I/O接口电路9.2AT89S51扩展I/O接口芯片82C55的设计9.2.182C55芯片简介9.2.2工作方式选择控制字及端口PC置位/复位控制字9.2.382C55的3种工作方式9.2.4AT89S51单片机与82C55的接口设计9.3AT89S51扩展I/O接口芯片81C55的设计9.3.181C55芯片介绍9.3.281C55的工作方式9.3.3AT89S51单片机与81C55的接口设计及软件

2、编程9.4利用74LSTTL电路扩展并行I/O口9.5用AT89S51单片机的串行口扩展并行口9.5.1用74LS165扩展并行输入口9.5.2用74LS164扩展并行输出口9.6用I/O口控制的声音报警接口9.6.1蜂鸣音报警接口9.6.2音乐报警接口3内容概要单片机自身的I/O接口在扩展存储器或其它芯片后，剩余的I/O接口数量有限，因此要扩展I/O接口。I/O接口的扩展与存储器的扩展原理相同，两者的读写操作时序一致、三总线连接方法相同。介绍AT89S51与两种常用的可编程I/O接口芯片82C55和81C55的扩展接口设计。此外还介绍使用74LSTTL芯片扩展并行I/O接

3、口以及用AT89S51串行口扩展并行I/O接口的设计。最后介绍使用I/O口控制的声音报警接口。49.1I/O接口扩展概述9.1.1I/O接口的功能1．实现和不同外设的速度匹配大多数外设的速度很慢，无法和µs量级的单片机速度相比。单片机在与外设间进行数据传送时，只有在确认外设已为数据传送做好准备的前提下才能进行数据传送。外设是否准备好，就需要I/O接口电路与外设之间传送状态信息，以实现单片机与外设之间的速度匹配。2．输出数据锁存由于单片机的工作速度快，数据在数据总线上保留的时间十分短暂，无法满足慢速外设的数据接收。所以在扩展的I/O接口电路中应有输出数据锁存器，以保证输出数据

4、能被慢速的接收设备所接收。53．输入数据三态缓冲数据总线上可能“挂”有多个数据源，为使传送数据时不发生冲突，只允许当前时刻正在接收数据的I/O接口使用数据总线，其余的I/O接口应处于隔离状态，为此要求I/O接口电路能为数据输入提供三态缓冲功能。4．数据转换一般来说，CPU与输入或输出接口进行并行数据传送，但有些情况需要传送的是模拟信号、串行信号，所以，需要接口电路进行模数转换（A/D）、数模转换（D/A）、串行并行转换和并行串行转换等。6I/O接口与I/O端口I/O接口是单片机与外设间的连接电路的总称。I/O端口（简称I/O口）是指I/O接口电路中具有单元地址的寄存器或缓冲

5、器。一个I/O接口芯片可以有多个I/O端口，如数据口，命令口，状态口。当然，并不是所有的外设都一定需要3种端口齐全的I/O接口。每个I/O接口中的端口都要有地址，以便AT89S51通过读写端口来和外设交换信息。常用的I/O端口编址有两种方式，独立编址方式与统一编址方式。79.1.2I/O端口的编址1．独立编址I/O端口地址空间和存储器地址空间分开编址。优点：I/O地址空间和存储器地址空间相互独立，界限分明。但需要设置一套专门的读写I/O端口的指令和控制信号。2．统一编址把I/O端口与数据存储器单元同等对待。I/O端口和外部数据存储器RAM统一编址。因此外部数据存储器空间也包

6、括I/O端口在内。优点：不需专门的I/O指令。缺点：需要把数据存储器单元地址与I/O端口的地址划分清楚，避免数据冲突。AT89S51使用的是外设端口与存储器统一编址的方式。89.1.3I/O数据的传送方式同步传送、异步传送和中断传送1．同步传送又称为同步传送，当外设速度和单片机的速度相比拟时，常采用无条件传送方式，典型的无条件传送是单片机和外部数据存储器之间的数据传送。2．查询传送又称异步式传送，也称有条件传送。单片机通过查询外设“准备好”后，再进行数据传送。查询传送方式的优点是通用性好，硬件连线和查询程序简单，但工作效率低。93．中断传送单片机和外设接口都具有中断功能，单

7、片机只有在外设准备好后并发出中断请求，才中断主程序的执行，进入与外设数据传送的中断服务子程序，进行数据传送。中断服务完成后又返回主程序断点处继续执行。采用中断方式大大提高了单片机的工作效率。9.1.4I/O接口电路常用的外围I/O接口芯片：（1）82C55：可编程通用并行接口（3个8位I/O口）。（2）81C55：可编程的IO/RAM扩展接口电路（2个8位I/O口，1个6位I/O口，256RAM单元，1个14位的减法计数器）。可直接与AT89S51连接，接口逻辑简单。109.2.182C55芯片简介82C55是In