片机IO扩展及应用.ppt

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1、7 7 单片机单片机I/0I/0扩展及应用扩展及应用7.1单片机为什么需要单片机为什么需要I/O扩展扩展7.1.1 I/O口的口的直接使用直接使用1.数据的无条件传送数据的无条件传送2.中断方式的条件传送中断方式的条件传送7.1.2 为什么要扩展为什么要扩展I/O口口1.单片机本身接口功能有限单片机本身接口功能有限1）口电路只有数据锁存和缓冲）口电路只有数据锁存和缓冲无控制功能无控制功能。2）口电路）口电路数量少数量少。P0、P2数据地址线，数据地址线，P3控制信号。控制信号。2.单片机控制应用中的复杂接口要求单片机控制应用中的复杂接口要求1）速度差异大。）速度差异大。2）设备种类繁多。）设备

2、种类繁多。3）数据信号形式多种多样。）数据信号形式多种多样。7 7 单片机单片机I/0I/0扩展及应用扩展及应用7.1单片机为什么需要单片机为什么需要I/O扩展扩展7.1.1 I/O口的直接使用口的直接使用7.1.2 为什么要扩展为什么要扩展I/O口口1.单片机本身接口功能有限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单片机控制应用中的复杂接口要求3.扩展扩展I/O接口电路的功能接口电路的功能1）速度协调（异步）。）速度协调（异步）。2）输出数据锁存。）输出数据锁存。3）输入数据三态缓冲。）输入数据三态缓冲。4）数据转换。）数据转换。7.1.3 I/O扩展的相关技术扩展的相关技术

3、1.接口与端口（一个接口包含多个端口）。接口与端口（一个接口包含多个端口）。2.数据总线隔离技术。数据总线隔离技术。3.单片机单片机I/O编址计数（独立编址、编址计数（独立编址、统一编址统一编址）。）。7 7 单片机单片机I/0I/0扩展及应用扩展及应用7.1单片机为什么需要单片机为什么需要I/O扩展扩展7.1.1 I/O口的直接使用口的直接使用7.1.2 为什么要扩展为什么要扩展I/O口口7.1.3 I/O扩展的相关技术扩展的相关技术7.1.4 单片机单片机I/O控制方式控制方式1.无条件传送方式无条件传送方式2.查询方式查询方式3.中断方式中断方式7.2单片机简单单片机简单I/O扩展扩展7

4、.2.1 简单输入口扩展简单输入口扩展使用使用74LS244（三态缓冲器）（三态缓冲器）7.2.2 简单输出口扩展简单输出口扩展使用使用74LS377（D触发器触发器-锁存器）锁存器）7 7 单片机单片机I/0I/0扩展及应用扩展及应用7.1单片机为什么需要单片机为什么需要I/O扩展扩展7.2单片机简单单片机简单I/O扩展扩展7.38255A8255A可编程通用并行接口芯片可编程通用并行接口芯片7.3.1 可编程可编程I/O接口扩展概述接口扩展概述中小规模集成电路：中小规模集成电路：74LS244、74LS377可编程接口芯片：可编程接口芯片：8255A（可编程通用并行接口）（可编程通用并行接

5、口）8155 （带（带RAM和定时器的可编程并行接口）和定时器的可编程并行接口）8259 （可编程中断控制器）（可编程中断控制器）8279 （可编程键盘（可编程键盘/显示器接口）显示器接口）6253 （可编程通用定时器）（可编程通用定时器）1.口电路口电路1 1）3 3个个8 8位并行位并行I/OI/O接口接口A A口（数据口）、口（数据口）、B B口（数据口）和口（数据口）和C C口口（数据口、控制口）。（数据口、控制口）。2 2）2 2组控制组控制 A A组：组：PAPA和和PC0PC03 3、B B组：组：PBPB和和PC4PC47 7。7.3.2 8255A的逻辑结构和信号引脚的逻辑结

6、构和信号引脚1.口电路口电路2.总线接总线接口电路口电路1 1）数据总线缓冲器：）数据总线缓冲器：8 8位、三态位、三态2 2）读、写控制逻辑）读、写控制逻辑：片选信号（低电平有效）：片选信号（低电平有效）：读信号：读信号 （低电平有效）（低电平有效）：写信号：写信号 （低电平有效）（低电平有效）A1、A0：端口选择信号：端口选择信号 A1 A0端端 口口 0 0A 口口 0 1B 口口 1 0C 口口 1 1控制寄存器控制寄存器3 3）控制逻辑电路）控制逻辑电路7.3.2 8255A的逻辑结构和信号引脚的逻辑结构和信号引脚7.38255A8255A可编程通用并行接口芯片可编程通用并行接口芯片

7、7.3.1 可编程可编程I/O接口扩展概述接口扩展概述7.3.2 8255A的逻辑结构和信号引脚的逻辑结构和信号引脚7.3.3 8255A的工作方式及数据的工作方式及数据I/O操作操作1.8255A8255A的工作方式的工作方式1 1）方式）方式0 0：基本输入：基本输入/输出方式输出方式输出锁存，输入三态，不用联络信号。输出锁存，输入三态，不用联络信号。2 2）方式）方式1 1：选通输入：选通输入/输出方式输出方式输入输入/输出均锁存，输出均锁存，C C口用于传送联络信号，口用于传送联络信号，读读C C口可了解外设当前状态。口可了解外设当前状态。INTRBIBFBSTBBINTRASTBAI

8、BFAC C口位线：口位线：选通信号，输入，低电平有效。：选通信号，输入，低电平有效。IBF ：输入缓冲器满信号，输出至单片机，高电平有效。：输入缓冲器满信号，输出至单片机，高电平有效。INTR：中断请求信号，输出至单片机，高电平有效。：中断请求信号，输出至单片机，高电平有效。输入：输入：7.3.3 8255A的工作方式及数据的工作方式及数据I/O操作操作1.8255A8255A的工作方式的工作方式1 1）方式）方式0 0：基本输入：基本输入/输出方式输出方式2 2）方式）方式1 1：选通输入：选通输入/输出方式输出方式输入：输入：输出：输出：INTRBIBFBSTBBINTRASTBAIBF

9、AC C口位线：口位线：C C口位线：口位线：INTRBOBFBACKBINTRAACKAOBFA：输出缓冲器满信号，输出至外设，低电平有效。：输出缓冲器满信号，输出至外设，低电平有效。INTR：中断请求信号，输出，高电平有效。：中断请求信号，输出，高电平有效。：应答信号，输入，低电平有效。：应答信号，输入，低电平有效。7.3.3 8255A的工作方式及数据的工作方式及数据I/O操作操作1.8255A8255A的工作方式的工作方式1 1）方式）方式0 0：基本输入：基本输入/输出方式输出方式2 2）方式）方式1 1：选通输入：选通输入/输出方式输出方式3 3）方式）方式2 2：双向数据传送方式

10、：双向数据传送方式输入：输入：仅仅A A口有此方式、口有此方式、C C口为控制线口为控制线C C口位线：口位线：INTRASTBAIBFA输出：输出：ACKAC C口位线：口位线：INTRAOBFA7.38255A8255A可编程通用并行接口芯片可编程通用并行接口芯片7.3.4 8255A控制字及初始化编程控制字及初始化编程1.8255A8255A的控制字的控制字1 1）工作方式控制字：）工作方式控制字：D7:工作方式控制字标志。工作方式控制字标志。D6、D5:A组方式选择。组方式选择。00(方式方式0)、01(方式方式1)、1X(方式方式2)D4:口口A方向。方向。1（输入）、（输入）、0（

11、输出）（输出）D3:口口C高四位方向。高四位方向。1（输入）、（输入）、0（输出）（输出）D2:B组方式选择。组方式选择。1（方式（方式1）、）、0（方式（方式0）D1:口口B方向。方向。1（输入）、（输入）、0（输出）（输出）D0:口口C低四位方向。低四位方向。1（输入）、（输入）、0（输出）（输出）7.3.4 8255A控制字及初始化编程控制字及初始化编程1.8255A8255A的控制字的控制字1 1）工作方式控制字：）工作方式控制字：2 2）C C口位置位口位置位/复位控制字：复位控制字：D3、D2、D1:口口C位方式选择。位方式选择。D7:工作方式控制字标志。工作方式控制字标志。D0:

12、口口C所选位值。所选位值。7.3.4 8255A控制字及初始化编程控制字及初始化编程1.8255A8255A的控制字的控制字2.8255A8255A的初始化编程的初始化编程例：例：PAPA口以方式口以方式0 0输入，输入，PBPB口以口以方式方式1输出，输出，PCPC口高位输出、口高位输出、PCPC口低位输入。控制寄存器地址为口低位输入。控制寄存器地址为003AH003AH。MOVMOVR0R0，#3AH#3AH；控制口地址；控制口地址MOVMOVA A，#10010101B#10010101B；写控制字；写控制字MOVXMOVXR0R0，A A；设工作方式；设工作方式例：例：82558255

13、的片选的片选 地址为地址为7F00H-7F03H7F00H-7F03H，PAPA口以方式口以方式0 0输出单输出单片机片内片机片内RAMRAM数据，数据，PBPB口工作于方式口工作于方式1 1输入。输入。80518255AA1A0P2.7P2.0P0.7P0.0P0.1PA.7PA.0PB.7PB.0D.7D.0MOVMOVDPTRDPTR，#7F03H#7F03H；控制口地址；控制口地址MOVMOVA A，#10000110B#10000110B；写控制字；写控制字MOVXMOVXDPTRDPTR，A A；设工作方式；设工作方式MOVMOVDPTRDPTR，#7F00H#7F00H；PAPA

14、数据口地址数据口地址MOVMOVA A，R0R0；取；取RAMRAM的数据的数据MOVXMOVXDPTRDPTR，A A；由；由PAPA口输出口输出7 7 单片机单片机I/0I/0扩展及应用扩展及应用7.1单片机为什么需要单片机为什么需要I/O扩展扩展7.2单片机简单单片机简单I/O扩展扩展7.38255A8255A可编程通用并行接口芯片可编程通用并行接口芯片7.481558155带带RAMRAM和定时器和定时器/计数器的可编程并行接口芯片计数器的可编程并行接口芯片8155=8255A+RAM+定时器定时器/计数器计数器7.4.1 8155基本结构及工作方式基本结构及工作方式7.4815581

15、55带带RAMRAM和定时器和定时器/计数器的可编程并行接口芯片计数器的可编程并行接口芯片7.4.1 8155基本结构及工作方式基本结构及工作方式1.主要接口信号主要接口信号AD7-AD0:地址数据复用线地址数据复用线ALE:地址锁存信号地址锁存信号 :读选通信号读选通信号 :写选通信号写选通信号 :片选信号片选信号 :接口与存储器选择信号接口与存储器选择信号 :复位信号复位信号2.I/O口及其工作方式口及其工作方式PA（8位）、位）、PB（8位）口：位）口：数据输入、输出控制方式数据输入、输出控制方式PC（6位）口：位）口：数据输入（数据输入（ALT1)ALT1)、输出、输出(ALT2)(A

16、LT2)、PAPA口控制端口方式口控制端口方式(ALT3)(ALT3)、PAPA和和PBPB口控制端口方式（口控制端口方式（ALT4)ALT4)7.481558155带带RAMRAM和定时器和定时器/计数器的可编程并行接口芯片计数器的可编程并行接口芯片7.4.1 8155基本结构及工作方式基本结构及工作方式1.主要接口信号主要接口信号2.I/O口及其工作方式口及其工作方式1)无条件传送：无条件传送：PA、PB、PC口数据输入口数据输入/输出输出2)中断方式传送：中断方式传送：PA、PB口数据输入口数据输入/输出输出 PC口控制信号口控制信号INTR:中断请求信号。中断请求信号。BF:缓冲器满信

17、号。缓冲器满信号。:选通信号。选通信号。7.481558155带带RAMRAM和定时器和定时器/计数器的可编程并行接口芯片计数器的可编程并行接口芯片7.4.1 8155基本结构及工作方式基本结构及工作方式1.主要接口信号主要接口信号2.I/O口及其工作方式口及其工作方式3.RAM单元及单元及I/O口编址口编址1)RAM单元：单元：256单元。单元。AD7-AD02)I/O口：口：6个单元。个单元。AD2-AD03)7.481558155带带RAMRAM和定时器和定时器/计数器的可编程并行接口芯片计数器的可编程并行接口芯片7.4.1 8155基本结构及工作方式基本结构及工作方式7.4.2 815

18、5与与MCS-51单片机的连接单片机的连接8155与与MCS-51的兼容信号的兼容信号1.用或非门产生用或非门产生IO/M信号信号1)P0.7-P0.3=00000，则则IO/M=12)IO地址：地址：00H-07H3)RAM地址：地址：08H-FFH缺陷：系统中只能有缺陷：系统中只能有8155，8155无片选。无片选。7.481558155带带RAMRAM和定时器和定时器/计数器的可编程并行接口芯片计数器的可编程并行接口芯片7.4.1 8155基本结构及工作方式基本结构及工作方式7.4.2 8155与与MCS-51单片机的连接单片机的连接1.用或非门产生用或非门产生IO/M信号信号2.以高位

19、地址直接作为以高位地址直接作为IO/M信号信号3)IO地址：地址：0100H-0105H1)P2.0-IO/M P2.1-CE（线选法）（线选法）2)RAM地址：地址：0000H-00FFH7.481558155带带RAMRAM和定时器和定时器/计数器的可编程并行接口芯片计数器的可编程并行接口芯片7.4.1 8155基本结构及工作方式基本结构及工作方式7.4.2 8155与与MCS-51单片机的连接单片机的连接7.4.3 8155的命令的命令/状态寄存器状态寄存器1.命令字：命令字：8051 81557.481558155带带RAMRAM和定时器和定时器/计数器的可编程并行接口芯片计数器的可编

20、程并行接口芯片7.4.1 8155基本结构及工作方式基本结构及工作方式7.4.2 8155与与MCS-51单片机的连接单片机的连接7.4.3 8155的命令的命令/状态寄存器状态寄存器1.命令字：命令字：8051 81552.状态字：状态字：8051 81557.481558155带带RAMRAM和定时器和定时器/计数器的可编程并行接口芯片计数器的可编程并行接口芯片7.4.1 8155基本结构及工作方式基本结构及工作方式7.4.2 8155与与MCS-51单片机的连接单片机的连接7.4.3 8155的命令的命令/状态寄存器状态寄存器7.4.4 8155的定时器的定时器/计数器计数器1.定时器定

21、时器/计数器的计数结构计数器的计数结构D7D6D5D4D3D2D1D0M2M1T13T12T11T10T9T8输出方式输出方式计数器高计数器高6位位D7D6D5D4D3D2D1D0T7T6T5T4T3T2T1T0计数器低计数器低8位位7.4.4 8155的定时器的定时器/计数器计数器1.定时器定时器/计数器的计数结构计数器的计数结构2.定时器定时器/计数器的使用计数器的使用7.481558155带带RAMRAM和定时器和定时器/计数器的可编程并行接口芯片计数器的可编程并行接口芯片1 1）采用减法计数方式（）采用减法计数方式（MCS-51MCS-51采用加法计数）采用加法计数）初值直接确定初值直

22、接确定2 2）固定计数方式（）固定计数方式（MCS-51MCS-51有三种计数方式）有三种计数方式）3 3）由外部提供计数脉冲（）由外部提供计数脉冲（MCS-51MCS-51由内部或外部提供）由内部或外部提供）4 4）计数溢出方式）计数溢出方式M2M100单个方波单个方波01连续方波连续方波10单个脉冲单个脉冲11连续脉冲连续脉冲7.4.5 8155初始化初始化7.481558155带带RAMRAM和定时器和定时器/计数器的可编程并行接口芯片计数器的可编程并行接口芯片 8155定时器定时器/计数器对计数脉冲进行千分频，即计数到计数器对计数脉冲进行千分频，即计数到1000后，后，TIMER OU

23、T端重新置数产生连续方波。端重新置数产生连续方波。PA口为输入方式，口为输入方式，PB口为输出方口为输出方式，式，PC口为输入方式，禁止中断。口为输入方式，禁止中断。T8T9T10T11T12T13M1M2D0D1D2D3D4D5D6D7T0T1T2T3T4T5T6T7D0D1D2D3D4D5D6D7017 7 单片机单片机I/0I/0扩展及应用扩展及应用7.1单片机为什么需要单片机为什么需要I/O扩展扩展7.2单片机简单单片机简单I/O扩展扩展7.38255A8255A可编程通用并行接口芯片可编程通用并行接口芯片7.481558155带带RAMRAM和定时器和定时器/计数器的可编程并行接口芯

24、片计数器的可编程并行接口芯片7.582798279可编程键盘可编程键盘/显示器接口芯片显示器接口芯片7.6MCS-51MCS-51单片机键盘接口技术单片机键盘接口技术7.6.1 单片机键盘和键盘概述单片机键盘和键盘概述独立式键盘独立式键盘矩阵式矩阵式键盘键盘键盘接口的功能：键盘接口的功能：1）键盘扫描（判断是否有键按下）键盘扫描（判断是否有键按下）2）键识别（确定按键的行列位）键识别（确定按键的行列位）3）产生闭合键的键码）产生闭合键的键码4）排除多键、串键（复按）及去抖动）排除多键、串键（复按）及去抖动7.6MCS-51MCS-51单片机键盘接口技术单片机键盘接口技术7.6.1 单片机键盘和

25、键盘概述单片机键盘和键盘概述7.6.2 单片机键盘接口和键功能的实现单片机键盘接口和键功能的实现1.键盘接口处理的内容键盘接口处理的内容1）键盘扫描（判断是否有键按下）键盘扫描（判断是否有键按下）7.6.2 单片机键盘接口和键功能的实现单片机键盘接口和键功能的实现1.键盘接口处理的内容键盘接口处理的内容1）键盘扫描（判断是否有键按下）键盘扫描（判断是否有键按下）2）去抖动）去抖动硬件法（触发器等）硬件法（触发器等）软件法（延时软件法（延时20-30ms)3）键码计算）键码计算键码键码=行首号行首号+列号列号00H01H02H.06H07H08H09H0AH.0EH0FH10H11H12H.16

26、H17H18H19H1AH.1EH1FH7.6.2 单片机键盘接口和键功能的实现单片机键盘接口和键功能的实现1.键盘接口处理的内容键盘接口处理的内容1）键盘扫描（判断是否有键按下）键盘扫描（判断是否有键按下）2）去抖动）去抖动3）键码计算）键码计算4）等待等待键释放键释放加延时加延时5）键盘接口小结键盘接口小结1）2）3）4）软硬件结合：软硬件结合：附加功能：附加功能：屏蔽功能：屏蔽功能：对一个键处理时屏蔽其它键对一个键处理时屏蔽其它键等待功能：等待功能：对一个键无论按多长时间仅对一个键无论按多长时间仅 处理一次处理一次7.6.2 单片机键盘接口和键功能的实现单片机键盘接口和键功能的实现1.键

27、盘接口处理的内容键盘接口处理的内容2.键盘接口的控制方式键盘接口的控制方式随机方式随机方式中断方式中断方式定时方式定时方式3.键处理子程序键处理子程序有键按下有键按下处理处理软件（子程序）软件（子程序）7.6.3 使用使用8155作单片机键盘接口作单片机键盘接口7.6MCS-51MCS-51单片机键盘接口技术单片机键盘接口技术7.6.1 单片机键盘和键盘概述单片机键盘和键盘概述7.6.2 单片机键盘接口和键功能的实现单片机键盘接口和键功能的实现1.接口电路逻辑图接口电路逻辑图A为输出，地址：为输出，地址：0101H；C为输入，地址：为输入，地址：0103H2.判定有无闭合键的子程序判定有无闭合

28、键的子程序7.6.3 使用使用8155作单片机键盘接口作单片机键盘接口1.接口电路逻辑图接口电路逻辑图2.判定有无闭合键的子程序判定有无闭合键的子程序3.键盘扫描程序键盘扫描程序延时程序延时程序判断有键按下判断有键按下判断何键按下判断何键按下7.6.3 使用使用8155作单片机键盘接口作单片机键盘接口1.接口电路逻辑图接口电路逻辑图2.判定有无闭合键的子程序判定有无闭合键的子程序3.键盘扫描程序键盘扫描程序判断何键按下判断何键按下键码计算键码计算扫描下一列扫描下一列去抖动去抖动7 7 单片机单片机I/0I/0扩展及应用扩展及应用7.1单片机为什么需要单片机为什么需要I/O扩展扩展7.2单片机简

29、单单片机简单I/O扩展扩展7.38255A8255A可编程通用并行接口芯片可编程通用并行接口芯片7.481558155带带RAMRAM和定时器和定时器/计数器的可编程并行接口芯片计数器的可编程并行接口芯片7.582798279可编程键盘可编程键盘/显示器接口芯片显示器接口芯片7.6MCS-51MCS-51单片机键盘接口技术单片机键盘接口技术7.7MCS-51MCS-51单片机显示器接口技术单片机显示器接口技术7.7MCS-51MCS-51单片机显示器接口技术单片机显示器接口技术LED（发光二极管）显示器（发光二极管）显示器LCD（液晶显示器）显示器（液晶显示器）显示器 LED显示器接口显示器接

30、口1.LED显示原理显示原理符号与引脚符号与引脚共阴极接法共阴极接法共阳极接法共阳极接法显示代码显示代码2.用用8155作作 LED显示器接口显示器接口 LED显示器接口显示器接口1.LED显示原理显示原理2.用用8155作作 LED显示器接口显示器接口1）LED显示器接口概述显示器接口概述2）用）用8155做接口电路的连接做接口电路的连接 LED显示器接口显示器接口1.LED显示原理显示原理2.用用8155作作 LED显示器接口显示器接口1）LED显示器接口概述显示器接口概述2）用）用8155做接口电路的连接做接口电路的连接3）显示缓冲区）显示缓冲区LED5LED4LED3LED2LED1LED07EH7DH7CH7BH7AH79H3.LED显示程序显示程序3.LED显示程序显示程序7.7MCS-51MCS-51单片机显示器接口技术单片机显示器接口技术LED（发光二极管）显示器（发光二极管）显示器LCD（液晶显示器）显示器（液晶显示器）显示器 LED显示器接口显示器接口 LCD显示器接口显示器接口