第八章--IO接口展设计及应用.ppt

教学目的和要求 本章主要介绍MCS-51系列单片机接口电路、简单接口和可编程接口8255、8155、8279的结构原理及应用。要求重点掌握MCS-51系统单片机接口电路、简单电路和可编程接口8255、8155内部结构及应用方法。 I/O扩展概述　 I/O扩展概述 在多数应用系统中，MCS-51单片机都需要外扩输入输出(I/O)接口芯片。 MCS-51单片机的外部数据存储器RAM和I/O是统一编址的，用户可以把外部64K字节的数据存储器RAM空间的一部分作为扩展I/O接口的地址空间，每一个接口芯片中的一个功能寄存器口地址就相当于一个RAM存储单元，CPU可以向访问外部存储器RAM那样访问外部接口芯片，对其功能寄存器进行读、写操作。 I/O扩展概述 Intel公司常用的外围接口芯片有： 8255：可编程的通用并行接口电路(3个8位I/O口)。 8155：可编程的RAM/IO扩展接口电路(256个RAM字节单元，2个8位I/O口，1个6位I/O口，1个14位的减法定时器／计数器)。 8279：可编程键盘、显示接口。 它们都可以和MCS-51单片机直接相接，且接口逻辑十分简单。另外74LS系列的LSTTL电路也可以作为MCS-51的扩展I/O口，如74LS373、74LS377等。 I/O扩展概述 常用的I/O编址有两种方式：独立编址方式和统一编址方式。 所谓独立编址，就是把I/O和存储器分开进行编址，亦即各编各的地址。这样在计算机系统中就形成了两个独立的地址空间：存储器地址空间和I/O地址空间。 　 因此在使用独立编址方式的计算机指令系统中，除存储器读写指令外，还有专门的I/O指令以进行数据输入输出操作。 统一编址就是把系统中的I/O和存储器统一进行编址。在这种编址方式中，把I/O接口中的寄存器（端口）与存储器中的存储单元同等对待。 采用这种编址方式的计算机只有一个统一的地址空间，该地址空间既供存储器编址使用，也供I/O编址使用。 I/O扩展概述 MCS-51单片机使用统一编址方式。因此在接口电路中的I/O编址也采用16位地址，同存储单元地址长度一样。对片外I/O的输入输出指令就是访问RAM的指令。 MCS-51单片机进行扩展I／O接口设计时，要注意以下几个问题： (1)熟悉MCS-51本身的PO~P3口特性及指令功能。 (2)分析清楚要扩展的接口芯片的功能、结构及能力。 (3)在进行硬件设计时要注意接口电平及驱动能力。 (4)设计驱动程序要注意，防止总线上的数据冲突。应根据 实际情况采用不同的数据传送控制方式 。 8255A芯片介绍 8255A芯片介绍 8255A是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯片，它具有3个8位的并行I/O口，分别为PA口、PB口和PC口，其中PC口又分为高4位口（PC7— PC4）和低4位口（PC3 — PC0），它们都可以通过软件编程来改变I/O口的工作方式。8255A可以与MCS-51单片机直接接口。 8255A芯片介绍 8255A的引脚如图8-1所示。8255A的结构框图如图8-2所示。 8255A芯片介绍 8255A的结构框图 8255A芯片介绍 （2）A组和B组控制电路 这是两组根据CPU写入的“命令字”控制8255A工作方式的控制电路。A组控制PA口和PC口的上半部（PC7-PC4）；B组控制PB口和PC口的下半部（PC3-PC0）。 (3)双向三态数据缓冲器 这是8255A和CPU数据总线的接口，CPU和8255A之间的命令、数据和状态的传递都通过双向三态总线缓冲器传送的，D7-D0接CPU的数据总线。 8255A芯片介绍 (4)读写和控制逻辑 A0、A1、 CS 为8255A的端口选择信号和片选信号， RD 、WR 为8255A的读写控制信号，这些信号线分别和MCS-51的地址线和读写信号线相连接，实现CPU对8255A的口选择和数据传送。 CPU对8255A的A口、B口、C口和控制口的寻址如表8-1所示。 (5)复位控制 引脚RESET为复位信号输入脚，高电平有效。复位有效时，它把控制寄存器清零和 置所有端口(A、B、C)为输入方式。 8255A芯片介绍 表8-1 8255A端口选择表 3种工作方式及选择 8255A的3种工作方式及选择 8255A有三种基本工作方式： 方式0一基本输入输出； 方式1一选通输入输出； 方式2一双向传送(仅PA口)。 工作方式的选择由CPU输出的控制字决定。 1．“方式”选择控制字 8255A的工作方式，它可由CPU送出一个