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时间:2019-05-09
《[工学]单片机第9章课件mcs-51扩展io接口的设计》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第9章MCS-51扩展I/O接口的设计9.1I/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。I/O扩展也属于系统扩展的一部分。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。9.1.1I/O接口的功能I/O接口电路应满足以下要求:1.实现和不同外设的速度匹配大多数的外设的速度很慢,无法和µs量级的单片机速度相比。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。想知道外设是否准备好,需I/O接口电路与外
2、设之间传送状态信息。2.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电路应具有数据输出锁存器,以保证接收设备接收。3.输入数据三态缓冲输入设备向单片机输入数据时,但数据总线上面可能“挂”有多个数据源,为不发生冲突,只允许当前正在进行数据传送的数据源使用数据总线,其余的应处于隔离状态。9.1.2I/O端口的编址首先清楚I/O接口(Interface)和I/O端口(Port)的概念。I/O端口:简称I/O口,指具有端口地址的寄存器或缓冲器。I/O接口:是指单片机与外设间的I/O接口芯片。
3、一个I/O接口芯片可以有多个I/O端口,分为:(1)数据口(2)命令口(3)状态口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。MCS-51使用统一编址的方式每一接口芯片中的一个功能寄存器(端口)的地址就相当于一个RAM单元。9.1.3I/O数据的几种
4、传送方式为实现和不同的外设的速度匹配,I/O接口必须根据不同外设选择恰当的I/O数据传送方式。I/O数据传送的几种传送方式是:(1)同步传送(2)异步传送(3)中断传送。1.同步传送方式(无条件传送)当外设速度和单片机的速度相比拟时,常采用同步传送方式,最典型的同步传送就是单片机和外部数据存储器之间的数据传送。2.查询传送方式(条件传送,异步式传送)查询外设“准备好”后,再进行数据传送。优点:通用性好,硬件连线和查询程序十分简单,缺点:效率不高。为提高效率,通常采用中断传送方式。3.中断传送方式外设准备好后,发中断请求,单片机进入与外设数据传
5、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。工作效率高。.如何实现I/O接口的扩展。Intel公司的配套可编程I/O接口芯片的种类齐全,为扩展I/O接口提供了很大的方便。常用的外围I/O接口芯片有:(1)82C55:可编程的通用并行接口电路(3个8位I/O口)。(2)81C55:可编程的IO/RAM扩展接口电路(2个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
6、口,如74LS244、74LS273等。最后介绍利用串行口来扩展并行I/O口。9.2MCS-51与可编程并行I/O芯片8255A的接口9.2.18255A芯片介绍8255A是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片,具有3个8位的并行I/O口,3种工作方式,可通过编程改变其功能,因而使用灵活方便,通用性强。1.引脚说明40只引脚,双列直插式封装,引脚功能如下:D7~D0:三态双向数据线,与单片机数据总线连接CS*:片选信号线,低电平有效,表示本芯片被选中RD*:读出信号线,控制8255A中数据的读出高WR*:写入信号线,控制向8255A数
7、据的写入。Vcc:+5V电源。PA7~PA0:A口输入/输出线。PB7~PB0:B口输入/输出线。PC7~PC0:C口输入/输出线。A1、A0:地址线,用来选择8255A内部的4个端口。2.内部结构(1)端口A、B、C功能和结构上有些差异PA口:输出锁存和缓冲;输入锁存PB口:输出锁存和缓冲;输入缓冲PC口:输出锁存;数据输入缓冲PC口可在软件的控制下,分为两个4位端口,作为PA口、PB口选通方式操作时的状态控制信号。(2)A组和B组控制电路A组:PA口和PC口的上半部(PC7~PC4);B组:PB口和PC口的下半部(PC3~PC0),可根据
8、“命令字”对PC口按位“置1”或“清0”。(3)数据总线缓冲器线线三态双向,作为8255A与单片机数据线之间接口,传送数据、指令、控制命令及外部状态信息。(4)读/
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