扩展IO接口的设计2010课件.ppt

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1、第9章MCS-51扩展I/O接口的设计9.1I/O接口扩展概述9.2MCS-51与可编程并行I/O芯片8255A的接口9.3MCS-51单片机与8155H的接口9.4用74LSTTL电路扩展并行I/O口9.5用MCS-51的串行口扩展并行口9.1I/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。9.1.1I/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

2、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，只允许当前时刻正在进行数据传送的数据源使用数据总线，其余的数据源应处于隔离状态。9.1.2I/O端口的编址首先清楚I/O接口（Interface）和I/O端口（Port

3、）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，但需一套专门的读写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

4、个功能寄存器（端口）的地址就相当于一个RAM单元。9.1.3I/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）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

5、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。9.1.4I/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）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）。都可与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MC

6、S-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。9.2MCS-51与可编程并行I/O芯片8255A的接口9.2.18255A芯片介绍8255A是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，具有3个8位的并行I/O口，3种工作方式，可通过编程改变其功能，因而使用灵活方便，通用性强。1.引脚说明40只引脚，双列直插式封装，引脚功能如下：D7～D0：三态双向数据线，与单片机数据总线连接CS*：片选信号线，低电平有效，表示本芯片被选中RD*：读出信号线，控制8255A中数据的读出高WR*：写入信号线，控制向8255A数据的写入。Vcc：+

7、5V电源。PA7～PA0：A口输入/输出线。PB7～PB0：B口输入/输出线。PC7～PC0：C口输入/输出线。A1、A0：地址线，用来选择8255A内部的4个端口。2.内部结构（1）端口A、B、C功能和结构上有些差异PA口：数据输出锁存和缓冲；数据输入锁存PB口：数据输出锁存和缓冲；数据输入缓冲。PC口：数据输出锁存；数据输入缓冲。数据数据PC口可在软件的控制下，分为两个4位端口，作为PA口、PB口选通方式操作时的状态控制信号。(2)A组和B组控制电路A组：PA口和