MCS51单片机的扩展IO接口的设计课件.ppt

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1、MCS-51扩展I/O接口的设计1.I/O接口扩展概述I/O(输入/输出)接口是MCS-51与外设交换数字信息的桥梁。I/O扩展也属于系统扩展的一部分。真正用作I/O口线的只有P1口的8位I/O线和P3口的某些位线。在多数应用系统中，MCS-51单片机都需要外扩I/O接口电路。①I/O接口的功能I/O接口电路应满足以下要求：（1）实现和不同外设的速度匹配大多数的外设的速度很慢，无法和µs量级的单片机速度相比。单片机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I/O操作。想知道外设是否准备好，需I/O接口电路与外设之间传送状态信息。（2）输出数据锁存由于单片机工作速度快，数据在数据总线上保

2、留的时间十分短暂，无法满足慢速外设的数据接收。I/O电路应具有数据锁存器，以保证接收设备接收。(3)输入数据三态缓冲输入设备向单片机输入数据时，但数据总线上面可能“挂”有多个数据源，为不发生冲突，只允许当前正在进行数据传送的数据源使用数据总线，其余的应处于隔离状态。②I/O端口的编址首先清楚I/O接口（Interface）和I/O端口（Port）的概念。I/O端口：简称I/O口，指具有端口地址的寄存器或缓冲器。I/O接口：是指单片机与外设间的I/O接口芯片。一个I/O接口芯片可以有多个I/O端口，（1）数据口（2）命令口（3）状态口I/O端口编址是给所有I/O接口中的寄存器编址。I/O端口编址

3、两种方式：独立编址与统一编址。(1)独立编址方式I/O寄存器地址空间和存储器地址空间分开编址，但需专门读写I/O的指令和控制信号。（2）统一编址方式I/O寄存器与数据存储器单元同等对待，统一编址。不需要专门的I/O指令，直接使用访问数据存储器的指令进行I/O操作，简单、方便且功能强。MCS-51使用统一编址的方式每一接口芯片中的一个功能寄存器（端口）的地址就相当于一个RAM单元。③I/O数据的几种传送方式为实现和不同的外设的速度匹配，I/O接口必须根据不同外设选择恰当的I/O数据传送方式。I/O数据传送的几种传送方式是：（1）同步传送（2）异步传送（3）中断传送。（1）同步传送方式（无条件传送

4、）当外设速度和单片机的速度相比拟时，常采用同步传送方式，最典型的同步传送就是单片机和外部数据存储器之间的数据传送。（2）查询传送方式（条件传送，异步式传送）查询外设“准备好”后，再进行数据传送。优点：通用性好，硬件连线和查询程序十分简单，缺点：效率不高。为提高效率，通常采用中断传送方式。（3）中断传送方式.外设准备好后，发中断请求，单片机进入与外设数据传送的中断服务程序，进行数据的传送。中断服务完成后又返回主程序继续执行。工作效率高。④I/O接口电路如何实现I/O接口的扩展。Intel公司的配套可编程I/O接口芯片的种类齐全，为扩展I/O接口提供了很大的方便。常用的外围I/O接口芯片有：（1）

5、8255A：可编程的通用并行接口电路（3个8位I/O口）。（2）8155H：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,256个RAM字节单元，1个14位的减法定时器/计数器）。可与MCS-51单片机直接连接，接口逻辑十分简单此外，74LS系列的TTL电路也可以作为MCS-51的扩展I/O口，如74LS244、74LS273等。最后介绍利用串行口来扩展并行I/O口。2.8155H芯片介绍①8155H的逻辑结构如图所示。②8155H的引脚功能8155H的引脚功能（1）AD7～AD0（8条）（2）I/O总线（22条）（3）控制总线（8条）RESET：复位输入线CE*和IO

6、/M*RD*和WR*ALE：地址锁存允许TIMERIN和TIMEROUT*：（4）电源线（2条）Vcc：+5V电源Vss：地CE*IO/M*A7A6A5A4A3A2A1A0所选的端口01×××××000命令/状态寄存器01×××××001A口01×××××010B口01×××××011C口01×××××100计数器低8位01×××××101计数器高6位00××××××××RAM单元③CPU对8155HI/O端口的控制(1)8155H各端口地址分配（2）8155H的命令字（3）8155H的状态字④8155H的工作方式1.存储器方式对片内RAM单元进行读写，若IO/M*=0和CE*=0，则通过AD

7、7～AD0上的地址对RAM存储器任一单元读写。2.I/O方式8155H的I/O方式分为基本I/O和选通I/O两种工作方式，如表9-3所示。可对片内任一寄存器读写，端口地址由A2、A1、A0三位决定。C口通用I/O方式选通I/O方式ALT1ALT2ALT3ALT4PC0输入输出AINTR（A口中断）AINTR（A口中断）PC1输入输出ABF（A口缓冲器满）ABF（A口缓冲器满）PC2输入输出ASTB