单片机 第7章

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1、第7章MCS-51单片机I/O口及扩展技术7.1I/O扩展概述7.28255A的应用7.38155的应用7.4串行口扩展I/O技术从表面上看，MCS-51单片机共有4个8位的并行输入输出口（P0~P3），但在实际应用中，这些口往往不能全部用于I/O目的。通常，只要有系统扩展，P0口被作为低8位地址线和数据线使用，P2口被作为高8位地址线使用，而P3口的第二功能更为重要，其口线多留作控制信号使用，真正能被作为I/O口使用的只有P1口。这对于大多数应用系统来说是不够的，因此需要进行I/O口扩展，以增加I/O口的数量，提高I/O口的

2、功能。本章先介绍I/O口的基本知识，再给出几种常用的I/O口的扩展方法。7.1.1I/O接口功能为了满足不同外设对CPU的不同要求，I/O接口电路的形式和种类是多种多样的，虽然各种具体的I/O接口的作用不尽相同，但它们都具有以下主要功能：1．实现与不同外设的速度匹配2．实现电平转换3．实现信号转换7.1I/O口扩展概述7.1.2接口与端口I/O接口（Interface）和I/O端口（Port）是有区别的，不能混为一谈。接口具有界面、相互联系等含义。它是指在计算机与外部设备之间的一种I/O芯片或部件，其功能就是为了使CPU与外设

3、之间方便、顺利地连接并进行可靠的数据传输。其主要功能是通过电路实现的，所以又称为接口电路。I/O端口又简称为I/O口。常指接口电路中用于完成某种信息传送，并可编程读写的寄存器。通常由系统给它们分配一个地址，称为端口地址，CPU通过端口地址就可以对端口中的信息进行读写操作。一个外设通常需要一个I/O接口，但一个I/O接口中可以有多个I/O端口。传送数据字的端口称为数据口，传送命令字的端口称为命令口，传送状态字的端口称为状态口。当然，不是所有的外设都需要三端口齐全的I/O接口。7.1.3I/O编址技术在计算机中，凡需进行读写操作的

4、设备都存在编址问题。具体说在计算机中有两种需要编址的部件，一种是存储器，另外一种就是接口电路。存储器是对存储单元进行编址，而接口电路则是对其中的端口进行编址，以便CPU通过端口地址和外设交换信息。通常I/O口有两种编址方式：1．单独编址单独编址是指I/O口地址和存储器单元地址分别编址，互为独立。2．统一编址统一编址就是把I/O口和存储器统一编址。7.1.4简单I/O口扩展由于MCS-51单片机的I/O口是按照“输入三态，输出锁存”的原则与总线相连的。因此，在实际应用系统中，采用TTL或CMOS器件中的三态缓冲器和锁存器（如74

5、LS244，74LS245，74LS273，74LS373，74LS377等），可以实现简单I/O口扩展。简单输入扩展就是扩展数据缓冲器，简单输出扩展就是扩展数据锁存器。7.28255A的应用当单片机系统需要扩展较为复杂的I/O口时，应选用可编程接口芯片，这类芯片功能较强，可以使用一个芯片完成多种不同的接口功能，使用灵活方便，其最大的特点在于工作方式的确定和改变是由CPU通过程序以软件的方式来控制的，因此称之为可编程接口芯片。常用的可编程接口芯片有：8255A：可编程并行接口芯片；8155：可编程并行RAM和I/O接口芯片；8

6、251：可编程串行通信接口芯片；8253：可编程定时/计数器芯片；8279：可编程键盘/显示器接口芯片。7.2.18255A的内部结构和信号引脚8255A是Intel公司生产的通用可编程并行I/O接口芯片。8255A的通用性强且使用灵活，可与MCS-51单片机系统总线直接相连，允许采用同步、异步和中断方式传送I/O数据。8255A是一个40引脚的双列直插式芯片，其引脚排列和内部结构如图7-2和图7-3所示。图7-38255A内部结构数据总线缓冲器B组控制A组端口A（8）A组端口C上半部（4）B组端口C下半部（4）B组端口B（8

7、）A组控制读写控制逻辑RDWRA0A1RESETCSD7～D0I/OPA7～PA0I/OPC7～PC4I/OPC3～PC0I/OPB7～PB01．I/O端口A、B、C（1）A口：引脚信号PA0~PA7。该口有一个8位数据输入锁存器/缓冲器和一个8位数据输出锁存器/缓冲器。当A口作为输入或输出时，数据都被锁存。（2）B口：引脚信号PB0~PB7。该口有一个8位数据输入缓冲器（不锁存）和一个8位数据输出锁存器/缓冲器。当B口作输入口时不对数据锁存；作输出口时对数据锁存。（3）C口：引脚信号PC0~PC7。该口有一个8位数据输入缓冲

8、器（不锁存）和一个8位数据输出锁存器/缓冲器。可编程为两个4位输入或输出寄存器。当C口作输入口时不对数据锁存；作输出口时对数据锁存。２．A组和B组控制电路8255A内部有两个工作方式控制电路，一个是A组控制电路，用来控制A口和C口的高四位PC7~PC4，另一个是B组控制电路用