51单片机接口的扩展

MCS-51系列单片机内部有 4个双向的 8位并行 I/O端口： P0、 P1、 P2和 P3口。 在实际的应用系统中， P0口分时地作为低 8位地址线和数据线， P2口作为高 8位地址线。这时，P0口和部分或全部的 P2口无法再作通用 I/O口。 P3口的一些口线首先要满足第二功能的要求。这时就需要进行单片机 I/O口的扩展。常用的 I/O扩展有以下两种形式：简单 I/O接口芯片的扩展可编程 I/O接口电路的扩展4.3 输入 /输出接口扩展4.3.1简单 I/O接口芯片的扩展 简单的 I/O口扩展通常是采用 TTL或 CMOS电路锁存器、三态门等作为扩展芯片（ 74LS244、 74LS245、74LS273、 74LS373、 74LS377等），通过 P0口来实现扩展的一种方案。它具有电路简单、成本低、配置灵活的特点。 简单的 I/O口扩展主要包括： 缓冲器扩展输入口 （三态门： 74LS244、 74LS245等） 锁存器扩展输出口 （锁存器： 74LS273、 74LS373、 74LS377等）缓冲器扩展输入口 利用 74LS244进行输入口的扩展74LS244引脚封装图MCS-51与 74LS244的 接口电路图 74LS244是一种 8位的三态缓冲器。当它的控制端 1G（ 2G） 为低电平时，输出等于输入；当它的控制端 1G（ 2G） 为高电平时，输出呈高阻态。v在上图的电路中， P2.7与 RD相或后作为 244的使能信号，单片机的 P0口与 74LS244的 8位输出端相连，所以 74LS244的地址为： 7FFFH。v当单片机从 74LS244读取数据时应该为：MOV DPTR， #7FFFH ； 将 74LS244的口地址送入DPTRMOVX A， DPTR ； 74LS244的 端口读取数据到ACC锁存器扩展输出口 利用 74LS273进行输出口的扩展74LS273引脚封装图 MCS-51与 74LS273的接口电路图 74LS273是一种 8D触发器器。当它的控制端信号有效且触发端信号有效时，输入 D1-D8端的 数据被锁存到 8D触发器中并形成输出 Q1-Q8。v在上图的电路中， P2.7与 WR相或后作为 74LS273的锁存信号，单片机的 P0口与 74LS273的 8位输出端相连，所以 74LS273的地址为： 7FFFH。v当单片机从 74LS244输出数据是应该为：MOV DPTR， #7FFFH ； 将 74LS244的口地址送入 DPTRMOVX DPTR， A； 从 ACC 向 74LS244的端口写数据一、可编程芯片 8155的扩展 8155是一个具有 RAM、 I/O和计数器的通用可编程接口电路。其具有的资源为：256B的静态 RAM；两个可编程的 8位并行 I/O口 PA和 PB；一个可编程的 6位并行 I/O口 PC；一个可编程 14位减计数器 TC；8位地址锁存器。8155的引脚封装图 8155的内部接口图CBA256字节静态RAM14位定时计数器TIMER INTIMER OUTVCC( 5 V)VSS(GND)PA0 PA7IO/MCEALERDWRRESETAD0 AD7PB0 PB7PC0 PC71. 8155的内部结构 8155各引脚的功能为： 地址 /数据线 AD0 AD7（ 8条）：是低 8位地址线和数据线的共用输入总线，常和 MCS-51单片机 的 P0口相连，用于分时传送地址和数据； PA0 PA7、 PB0 PB7： 为 A、 B口线，用于和外设之间传递数据； PC0 PC5为 C端口线，既可与外设传送数据，也可以作为 A、 B口的控制联络线； CS： 片选线，低电平有效。 RESET： 复位线，通常与单片机的复位端相连。 ALE： 地址锁存线，高电平有效。 IO/M： RAM或 I/O口的选择线。当为 0时，选中 8155的 256 B RAM； 当为 1时，选中 8155片内 3个 I/O端口以及命令 /状态寄存器和定时 /计数器。 RD和 WR： 读 /写线，控制 8155的读、写操作。 TMRIN（ TI）： 定时 /计数器的脉冲输入端。 TMROUT（ TO）： 定时 /计数器的输出信号端。 VCC： 电源端。 GND： 接地端。2. 8155的 RAM和 I/O口地址编码 8155当 IO/M为 0时，单片机对 8155的 RAM进行操作，共256B， 低八位的地址为： 00H0FFH 。 8155当 IO/M为 1时，单片机对 8155的 I/O口进行操作。低 八位地址 I/O口xxxxx000B 命令 /状态口xxxxx001B PA口xxxxx010B PB口xxxxx011B PC口xxxxx100B 定时器 /计数器低字节寄存器xxxxx101B 定时器 /计数器高字节寄存器8155内部寄存器地址分配表3. 8155的命令字和状态字v芯片 8155 的 I/O口和定时器 /计数器的工作方式可以通过对 8155的命令寄存器写入控制字来实现。v8155的命令寄存器和状态寄存器使用同一个地址。8155的命令字命令字主要规定了 8155的 I/O口和定时器的工作方式。8255的状态字状态字的内容包含 8155的 I/O口的工作状态标志。MCS-51单片机与 8155的接口PA口PB口PC口8155的命令字格式TM1TM2 IEB IEA PC2 PC1 PAPBA口方式B口方式B口A口计数器方式00:空操作01:停止计数10:计满后停止11:开始计数0:输入1:输出0:禁止中断1:允许中断00110110方式 1:A、 B口基本 I/O； C口输入方式 2:A、 B口基本 I/O； C口输出方式 3:A口选通 I/O； B口 基本 I/O方式 4:A、 B口选通 I/OA口中断请求标志： 0:无 ; 1:有A口缓冲器： 0:空 ;1:满A口中断允许： 0:禁止 ;1:允许B口中断请求标志： 0:无 ; 1:有B口缓冲器： 0:空 ; 1:满B口中断允许： 0:禁止 ; 1:允许定时器中断标志 :1:有定时器溢出中断0:读状态字后或硬件复位后INTEBTIMER BFB INTRB INTEA INTRABFA-8155的状态字格式8155的 I/O的工作方式 基本 I/O方式：联络线由程序指定，对计数器输入输出不起控制作用，没有中断能力，输出联络线由软件程序来控制。 选通 I/O方式：由 PC口的低三位作联络线使用 ， 其余位作 I/O线；输入联络线可以起选通数据锁存作用；中断时有中断请求信号产生；各个联络线为： INTRA： 中断请求输出标志。 BFA： PA口缓冲器 /空输出信号。 STBA： 数据选通输入信号。4. 8155的定时器 /计数器 8155片内的定时器 /计数器是一个 14位的减计数器。计数器分为高 6位和低 8位寄存器，它的计数初值有程序预置。它的格式为：M2 M1 T13 T12 T11 T10 T9 T8T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0高字节寄存器（ M2和 M1是工作方式码）低字节寄存器（ T0T13 为计数器的初值）8155定时器 /计数器四种操作方式和输出波形M2 M1 方 式 波 形0 00 11 01 1单次方波连续方波单个脉冲连续脉冲1)8155RAM的使用例题：假定在 MCS-51单片机的内部 RAM中，从 30H开始存放一组数据，字节数为 50， 要求将该组数据存入 8155 RAM中，起始地址为 7E00H。程序为：RAMWR:MOV R0,#30HMOV DPTR,#7E00HMOV R2,#50RAMW:MOV A,R0MOV DPTR,AINC R0INC DPTR DJNZ R2,RAMW思考：如果要把8155 RAM中，从地址为 7E00H开始的 50个数据存入单片机的30H开始的数据存储单元中，应该如何处理？5. 8155的应用2) 8155的 I/O口的使用例题：假定 8155的 PA口接 8个乒乓开关， 8155的 PB口接 8个指示灯，要求 PB显示 PA口的开关状态。 命令 /状态寄存器地址为 7E00H,PA地址为 7E01H ,PB地址为 7E02H 。 8155的命令字为： 02H（ PA和 PB为基本 I/O方式）。程序为：ORG 0000HMOV DPTR,#7E00HMOV A,#02HMOV DPTR,ALOOP:MOV DPTR,#7F01HMOV A,DPTRINC DPTRMOV DPTR,ASJMP LOOPEND写命令字，送入命令 /状态寄存器8155的 A口数据送入ACCACC数据写入 8155的 B口循环执行二、可编程芯片 8255的扩展 8255是一个通用可编程接口电路。其具有的资源为： 三个可编程的 8位并行 I/O口 PA、 PB和 PC口； PC口可以按位进行操作。8255A的引脚封装图数据总线 PA口PB口PC口控制总线8255的内部接口图A组端口 AA组端口 C上半部 (4)下半部 (4)B组端口 CB组端口 B(8)(8)A组控制控制B组数据总线缓冲读 /写控制逻辑I/OI/OI/OI/ORDWRA0A1RESETCSD7 D0PA7 PA0PC7 PC4PC3 PC0PB7 PB01. 8255的内部结构 8255各引脚的功能为： 地址 /数据线 D0 D7： 是低 8位地址线和数据线的共用输入总线，常和 MCS-51单片机的 P0口相连，用于分时传送地址和数据； PA0 PA7、 PB0 PB7： 为 A、 B口线，用于和外设之间传递数据； PC0 PC7为 C端口线，既可与外设传送数据，也可以作为 A、 B口的控制联络线； CS： 片选线，低电平有效。 RESET： 复位线，通常与单片机的复位端相连。 A0和 A1： I/O口的选择线，通过它可以选择 PA口、 PB口、PC口和控制寄存器。 RD和 WR： 读 /写线，控制 8255的读、写操作。 VCC： 电源端。 GND： 接地端。2. 8255A的端口选择和基本操作高阻态011xX非法态01011高阻态1XXXX从 命令口输入00111从 PC口输出00101从 PB口输出00110从 PA口输出00100从 PC口输入01001从 PB口输入01010从 PA口输入01000操作CSWRRDA0A13. 8255A的控制字 8255有两个控制字：方式控制字方式控制字用于设定单片机的 PA口、 PB口和 PC口的工作方式。置位 /复位控制字置位 /复位控制字用于对 8255A的 PC口按位进行操作。B 组C 口低 4 位B 口方式选择0: 输出1: 输入0: 输出1: 输入0: 模式 01: 模式 1A组C 口高 4 位A 口方式选择0: 输出0: 输出1: 输入1: 输入01: 模式 100: 模式 01*: 模式 21: