单片机并行io口的扩展

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1、第7章单片机并行I/O口的扩展7.1I/O接口扩展概述I/O(输入/输出)接口是MCS-51与外设交换数字信息的桥梁。MCS-51真正用作I/O口线的只有P1口的8位I/O线和P3口的某些位线。在多数应用系统中，MCS-51单片机都需要外扩I/O接口电路。7.1.1I/O口扩展的原因1.I/O信息的组成（1）数据信息CPU与外设交换的基本信息就是数据信息，数据的传送可采用并行传送（n位同时传送）和串行传送（一位一位地传送）两种形式。（2）状态信息状态信息是指在CPU与外设之间交换数据时的联络信息。CPU通过

2、对外设状态信息的读取，可知其工作状态。了解状态信息是CPU与I/O设备正确进行数据交换的重要条件。（3）控制信息控制信息指CPU发给外设命令信息，CPU通过发送控制信息控制外设的工作。2.I/O口接口的作用CPU与I/O设备交换信息情况较为复杂，所以通常I/O设备并不直接与CPU进行信息交换，而是通过相应的输入/输出接口（称为I/O接口）来进行的。I/O接口是CPU和I/O设备之间进行信息交换的中间环节，其主要功能如下：（1）对输入输出数据进行缓冲、隔离和锁存，实现速度匹配。（2）完成信息格式的变换，如串并

3、转换。（3）实现电气特性的匹配。（4）选择设备或地址译码等。3.单片机I/O扩展的原因I/O(输入/输出)接口是MCS-51与外设交换数字信息的桥梁，MCS-51系列单片机有4个并行I/O口(P0，P1，P2，P3口)，但对一个稍微复杂的应用系统来说，由于P0口和P2口配合使用用于系统扩展、P3口是一个多功能口每个引脚都具有第二功能，所以真正可供用户使用的并行口，只有P1口，况且常常因扩展I2C和SPI等需占用P1口某些引脚，这使用户不得不扩展并行口以满足实际的需要。因此，当在I/O口线不够用的情况下我们需要

4、扩展并行I/O口。图7-1并行接口连接CPU与外设示意图7.1.2I/O口数据的传递方式MCS-51单片机为了实现数据的输入/输出传送，通常使用以下4种方式传递数据。(1)无条件传送方式：当外设和单片机能够同步工作时，可以采用无条件方式进行传送，即数据可以随时进行传送。(2)查询方式：查询方式又称为有条件传送方式，即数据的传送是有条件的。在进行I/O操作之前，用户要通过软件查询外设是否为数据传送做好准备，只有确认外设为数据传送做好准备。单片机才能执行数据的输入/输出（I/O）操作。(3)中断方式：当外设和计算

5、机进行数据交换时，外设向单片机发出中断请求。单片机接到中断请求后，就作出响应，暂停正在执行的程序，而转去为设备的数据输入/输出服务。当服务完成后，程序返回，单片机再继续执行被中断的程序。(4)DMA方式：DMA(DirectMemoryAccess，直接内存存取)中断方式虽提高了CPU的效率，但仍然是通过CPU执行程序来实现数据传送。其缺点是大量的数据在磁盘与内存间交换需大量的时间，高速I/O设备时或成组数据交换时，显得速度太慢。DMA方式就是在外设与内存间直接传送数据，DMA的速度取决于内存的工作速度。7.

6、1.3I/O端口的编址方式I/O端口编址是给所有I/O接口中的寄存器编址。I/O端口编址两种方式：独立编址与统一编址。1．独立编址方式I/O寄存器地址空间和存储器地址空间分开编址，但需专门读写I/O的指令和控制信号。2．统一编址方式I/O寄存器与数据存储器单元同等对待，统一编址。不需要专门的I/O指令，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。常用的外围I/O接口芯片有：（1）8255：可编程的通用并行接口电路（3个8位I/O口）。（2）8155：可编程的IO/RAM扩展接口电路（2个

7、8位I/O口,1个6位I/O口,256个RAM字节单元，1个14位的减法定时器/计数器）。可与MCS-51单片机直接连接，接口逻辑十分简单。此外，74LS系列的TTL电路也可以作为MCS-51的扩展I/O口，如74LS244、74LS273等。7.2简单I/O口的扩展简单I/O口的扩展是利用74LS273和74LS244，将P0口扩展成简单的输入、输出口的电路。如图7-2所示74LS273输出端接8个LED发光二极管，以显示8个按钮开关状态，某位低电平时二极管发光。74LS244是缓冲驱动器，扩展输入口，接8

8、个按钮开关。74LS273和74LS244的工作受8031的P2.0、RD*、WR*三条控制线控制。电路的工作原理如下:当P2.0=0,WR*=0(RD*=１)选中写74LS273，8031通过P0口输出数据到74LS273，；当P2.0=0,RD*=0(WR*=1)时选中读74LS244,某开关按下时则对应位输入为“0”。图7-2简单I/O扩展实例输出程序段：（1）汇编语言MOVA,#data；数