at系列单片机的接口扩展技术

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1、2021/9/161单片机原理与应用电子课件第8章AT89系列单片机的接口扩展技术2021/9/162本章主要内容：8.1I/O接口的扩展技术8.2键盘及其与单片机的接口技术8.3LED显示器及其与单片机的接口技术8.4LCD显示器及其接口技术8.5A/D、D/A转换器及其与单片机的接口技术2021/9/163◇I/O接口的功能①实现和不同外设的速度匹配;②输出数据锁存;③输入数据三态缓冲.◆实现和不同外设的速度匹配多种多样外设的工作速度差别很大，但大多数外设的速度很慢，无法和µs量级的单片机速度相比。单片机和外设之间的数据传送方式有同步、异步、中

2、断三种。无论采用哪种方式来设计I/O接口电路，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。而知道外设是否准备好，就需要I/O接口电路与外设之间传送状态信息，以实现单片机与外设之间的速度匹配。8.1I/O接口的扩展技术2021/9/164◆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，以保证输出数据能被接收设备所接收。可见数据输出锁存应成为I/O接口电路的一项重要功能。◆输入数据三态缓冲输入设备向单片机输入数据时，要经过数据总线，但数据总线上面可能

3、“挂”有多个数据源，为了传送数据时不发生冲突，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，其余的数据应处于隔离状态，为此要求接口电路能为数据输入提供三态缓冲功能。8.1I/O接口的扩展技术2021/9/165①I/O端口（Port）◇I/O口的编址②I/O接口（Interface）③I/O端口编址方式◆I/O端口（Port）I/O端口简称I/O口，常指I/O接口电路中具有端口地址的寄存器或缓冲器。◆I/O接口（Interface）I/O接口是指单片机与外设的I/O接口芯片。一个I/O接口芯片可以有多个I/O端口，传送数据的称为数据口，传送命

4、令的称为命令口，传送状态的称为状态口。8.1I/O接口的扩展技术2021/9/166◆I/O端口编址方式常用的I/O端口编址有两种方式，一种是统一编址方式（或称为存储器映像编址），另一种是独立编址方式。8.1I/O接口的扩展技术▲统一编址方式统一编址就是I/O端口的寄存器与存储器单元同等对待，统一进行编址，把存储器的一部分地址空间分给端口，把每一个端口作为一个存储单元。统一编址的优点是对端口信息的处理就像对主存储器单元一样，不必专门设置专门的输入／输出指令来访问端口，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。但是，统一编址会减

5、少存储器容量。2021/9/1678.1I/O接口的扩展技术▲独立编址方式独立编址就是I/O地址空间和存储器地址空间分开编址，端口不占存储器地址空间。独立编址的优点是I/O地址空间和存储器地址空间相互独立，界限分明。但是，必须设置专门的输入／输出指令访问端口。访问存储器与访问端口采用不同的指令，译码后，产生的控制信息不同，其地址虽有重叠，但不会发生冲突。2021/9/168◇I/O接口数据的传送方式①无条件传送方式;②查询传送方式;③中断传送方式.◆无条件传送方式无条件传送又称为同步传送。当外设时刻都处于“准备好”状态，外设的速度可与单片机速度相比

6、拟时，常采用同步传送方式，这种方式不需要交换状态信息。例如，将数据输出给LED数码管，一般采用这种传送方式。由于无条件传送方式在任何时候都不考虑外设是否准备好，常常会产生错误，所以，很少场合使用此种传送方式。8.1I/O接口的扩展技术2021/9/169◆查询传送方式查询传送又称为有条件传送，也称为异步传送。查询传送方式可以避免无条件传送方式出现的错误。在查询传送方式中，单片机首先要查询外设是否准备好，只有当外设淮备好后，再进行数据传送。查询方式的过程为：查询→等待→数据传送。查询传送的优点是通用性好，可用于各种速度的外设和单片机之间的数据传送，硬

7、件连线和查询程序十分简单。其缺点是效率不高，在连续传送数据时，每传送一个数据，都有一个等待过程，等待期间CPU不能进行其他操作，CPU利用率低。为了提高单片机的工作效率，通常采用中断传送方式。8.1I/O接口的扩展技术2021/9/1610◆中断传送方式中断传送方式是利用AT89系列单片机本身的中断功能和I/O接口的中断功能来实现I/O数据的传送。在这种方式中，CPU不再进行查询，只有在外设准备好后，发出数据传送请求，才中断主程序，而进入与外设进行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。因此，采用中断传送方式可以

8、大大提高单片机的工作效率。8.1I/O接口的扩展技术2021/9/1611◇简单I/O接口的扩展利用74LS系列TTL电路