单片机的IO扩展及应用ppt课件.ppt

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1、第7章单片机I/O扩展及应用7.1单片机为什么需要I/O扩展7.2单片机简单I/O扩展7.38255A可编程通用并行接口芯片7.48155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片7.58279可编程键盘/显示器接口芯片7.6MCS-51单片机键盘接口技术7.7MCS-51单片机显示器接口技术7.8MCS-51单片机打印机接口技术思考题7.1单片机为什么需要I/O扩展7.1.1I/O口的直接使用7.1.2为什么要扩展I/O接口7.1.3I/O扩展的相关技术7.1.4单片机I/O控制方式7.1.1I

2、/O口的直接使用1.无条件传送P1.0～P1.3输入开关状态，经P1.4～P1.7驱动发光二极管，使发光二极管显示开关的状态。P1.0P1.3P1.4P1.7～～开关发光二极管K0K1K2K3L3L2L1L0图7-1简单I/O应用电路连接2.中断方式数据传送中断方式实现上述同样的功能。由开关K在INT0端口处产生外部中断请求0，脉冲边沿触发。只要拨动开关K，就读取K0～K3的状态，驱动L0～L3的亮灭。P1.0P1.3P1.4P1.7～～开关K0K1K2K3发光二极管L3L2L1L0INT0+5VK

3、图7-2中断方式的简单I/O电路连接ORG8000HSTART:AJMPMAINORG8003HAJMPEXTRORG8030HMAIN:SETBIT0SETBEX0SETBEAHERE:AJMPHEREORG8200HP1EQU90HEXTR:MOVA,#0FHMOVP1,AMOVA,P1CPLAANLA,#0FHSWAPAMOVP1,ARETI7.1.2为什么要扩展I/O接口1.单片机本身接口功能有限2.单片机控制应用中的复杂接口要求例如速度差异大、设备种类繁多、数据信号形式多种多样。3.扩展I

4、/O接口电路的功能例如速度协调、输出数据锁存、输入数据三态缓冲、数据转换。7.1.3I/O扩展的相关技术1.接口与端口接口——是指计算机与外设之间在数据传送方面的联系，因为其功能是通过电路实现的，因此称为接口电路。在接口电路中，通常包含有数据寄存器、状态寄存器、命令寄存器等，使得接口电路实现数据I/O传送过程中的界面功能。端口——通常把接口电路中那些可编址并能进行读或写操作的寄存器称为端口（Port）。2.数据总线隔离技术数据总线连接着多个数据输入设备和多个数据输出设备，但是在任一时刻，只能进行一个

5、源和负载的数据传送，其它不参与的设备在电性能上必须同数据总线隔开，这就需要解决数据总线的隔离问题。对于输出设备的接口电路：要提供锁存器，当允许接收输出数据时闩锁打开，当不允许接收输出数据时闩锁关闭。对于输入设备的接口电路：要使用三态（高电平、低电平、高阻抗）缓冲电路，当三态缓冲器的输出为高或低电平时，就是对数据总线的驱动状态；当三态缓冲器的输出为高阻抗时，就是对总线的隔离状态。在隔离状态下，缓冲器对数据总线不产生影响。3.单片机I/O编址技术在计算机中，凡是需要进行读/写操作的设备都存在编址问题。在

6、单片机中，有两个需要编址的子系统——即存储器和接口电路。常用的编址方式有两种：独立编址、统一编址。独立编址：即把I/O和存储器分开进行编址。这样在一个单片机系统中就形成了两个独立的地址空间（存储器空间和I/O地址空间），从而使存储器读/写操作和I/O操作是针对两个不同的存储空间的数据操作。统一编址：即把I/O接口中的寄存器和存储器中的存储单元同等对待。即统一的地址空间既供存储器使用，又供I/O使用。MCS-51单片机使用的就是统一编址方式。7.1.4单片机I/O控制方式一个计算机系统的组成，除了CP

7、U、存储器外，还必须有外部设备。计算机通过输入/输出设备和外界进行通信。计算机所用的数据以及现场采集的各种信息都要通过输入设备送到计算机；而计算的结果和计算机产生的各种控制信号又需通过输出设备输出到外部设备。1.无条件传送又称同步传送，CPU和外设之间没有控制联络，传送比较简单，但可靠性差。当外设任何时候都处于“准备好”状态时就可以采用这种传送方式。公共汽车方式2.查询式传送又称异步传送，CPU不断查询外设，得到“准备好”的信息再进行数据传送，否则就等待。优点是可以很好地解决CPU和外设地速度匹配问

8、题。专车方式3.中断传送利用CPU的中断功能，外设可以通过I/O端口提出中断请求,得到响应后在中断服务子程序中完成与CPU的数据交换。中断方式可以使CPU和多个外设各自并行工作，避免了CPU不必要的等待和查询，大大提高了CPU的工作效率。且该方式的实时性较好，适合于实时控制系统。TAXI方式4.DMA传送DMA的含义是直接存储器存取，是以数据块为单位进行数据传送，数据传送过程由DMA控制器控制完成，CPU不进行干预，并且此时CPU让出三总线，当数据传送完成后，CPU再