单片机原理及应用(第七章输入输出扩展)ppt课件.ppt

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1、第七章单片机I/O扩展及应用7-1单片机I/O接口技术概述计算机为什么需要I/O接口CPU存储器CPUI/O设备17-1-1为什么要扩展I/O接口CPU和外部设备之间数据传送有如下特点1)外部设备工作速度差异很大。慢速设备:开关、继电器等;快速设备:磁盘等。CPU无法按固定时序协调各方的工作。2)外部设备种类繁多:机械式、机电式、电子式3)外部设备数据信号多样化:电压信号、电流信号数字量、模拟量等。4)外部设备数据传送有近距离、远距离。2接口电路对CPU和外部设备之间的数据传送进行协调接口电路主要功能1)速度协调32)数据锁存数据在数据总线上停留的时间十分短暂80

2、51单片机的4个并行I/O口,都通过锁存器和外界联系43)三态缓冲总线隔离技术:任一时刻,只允许一个数据源使用数据总线。其余数据源都和数据总线隔离。片选的含义4)数据转换A/D、D/A转换5用作接口电路的基本电路锁存器三态缓冲电路集电极开路OC门两个以上OC门输出端并联,实现“线与”功能使用时,需外接上拉电阻67-1-2I/O扩展编址技术独立编址将I/O和存储器分开进行编址。计算机形成两个独立的地址空间,也就有各自独立的读写操作指令。统一编址将I/O和存储器统一进行编址。只需一套存储器指令,直接对存储器和I/O操作。77-1-3I/O数据传送方式1)无条件传送方式

3、外部设备总是处于“准备好”状态,无须测试。随时可以传送数据。例如指示灯、发光二极管等。无条件输入传送片选82)程序查询方式有条件数据传送,I/O操作之前,检查I/O设备状态,确认已为输入输出作好准备,实行数据传送。无条件输出传送93)中断方式查询方式中,CPU处于主动形式,中断方式CPU处于被动形式,等待中断请求的到来。MCS-51的外部中断输入口,认为是外部设备中断请求的输入端。大大提高系统的工作效率中断方式数据传送示意图107.2MCS-51单片机I/O口直接应用I/O口操作指令将I/O口作为寄存器使用,进行字节数据传送输出数据MOVPx,AMOVPx,RnM

4、OVPx,@RiMOVPx,direct输入数据MOVA,PxMOVRn,PxMOV@Ri,PxMOVdirect,Px11I/O口位操作指令MOV(位传送)CLR(位清0)SETB(位置1)CPL(位取反)JB(位为1转移)JNB(位为0转移)JBC(位为1转移清0)MOVPx.y,CCLRPx.ySETBPx.yCPLPx.yJBPx.y,relJNBPx.y,relJBCPx.y,rel12I/O口其它操作指令ANL(逻辑与)ORL(逻辑或)XRL(逻辑异或)INC(加1)DEC(减1)DJNZ(减1条件转移)CJNE(数值比较转移)ANLPx,AORLPx

5、,AXRLPx,AINCPxDECPxDJNZPx,relCJNEA,Px,rel13I/O口直接应用14中断方式I/O口直接数据传送开关扳动一次,触发器输出端出现一个负跳变,产生一个外部中断请求。15MAIN:SETBIT0/脉冲边沿触发SETBEX0/开放外部中断0SETBEA/开放中断HERE:AJMPHERE/等待中断EXTR:MOVA,#0FH/中断服务程序MOVP1,A/熄发光二极管MOVA,P1/输入开关状态CPLA/状态取反ANLA,#0FH/屏蔽高半字节SWAPA/高低半字节交换MOVP1,A/输出开关状态RETI167-3单片机简单I/O口扩展

6、应用7-3-1简单输入口扩展简单输入解决数据缓冲问题简单输入扩展就是扩展缓冲器三态数据缓冲器74LS244:2四位数据缓冲器17利用74LS244进行简单输入扩展没有扩展RAM,当读外部RAM时,即选中244,进行数据输入1874LS32:或门197-3-2简单输出口扩展主要功能:数据保持(锁存)8D~1D:8位数据输入;8Q~1D:8位数据输出;CK:时钟信号,上升沿数据锁存;:使能信号典型芯片:具有使能控制的8D锁存器2074LS377真值表21锁存器和缓冲器的特点及使用组成锁存器单元电路:触发器(带时钟控制端触发器)组成缓冲器单元电路:门电路(三态传输电路)

7、锁存器缓冲器227-3-3用串行口扩展并行口输出输入237-48255A可编程并行I/O口扩展芯片7-4-1可编程I/O接口概述简单I/O扩展:实现数据缓冲和数据锁存可编程I/O扩展:还具有状态寄存和命令寄存功能,通过软件编程方式,确定扩展芯片的工作方式。典型芯片:8255A,8155247-4-28255A的逻辑结构和引脚1)口电路三个8位口,PA、PB、PC。PA、PB是单纯的数据口,PC既可作数据口,也可作控制口,用于对PA、PB的控制。PC7~4,控制PA;PC3~0,控制PBPA、PC7~4称为A组;PB、PC3~0称为B组252)总线接口电路数据总线缓

8、冲器:和单

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