8255 输入、输出实验.docx

8255 输入、输出实验课 程 设 计 说 明 书 题目:8255 输入、输出实验 第 0 页 共 21 页 课程设计(论文)任务书 院(系): 基层教学单位: 学 号 学生姓名 专业(班级) 设计题8255 输入、输出实验 目 设 1 独立完成设计任务。 计 2 编程，上机调试。 技 3 连接硬件实验线路，实现所要求的功能。 术 4 完成设计，提交课程设计报告。 参 数 1 编程，上机调试。 2 连接硬件实验线路，实现所要求的功能。 设 3 完成设计，提交课程设计报告。 计 要 求 软件编程与硬件调试结合，绘制设计流程图，并编程进行硬件实现。 工 作 量 1 绘制硬件电路，软件流程图 工 2熟悉韦福单片机编程环境读程序，修改软件参数修改软件地址，硬件调试。作 3撰写实验报告 计 划 1)单片机原理及应用技术 张淑清，国防工业出版社 应 完 2)过程控制系统及仪表 邵裕森 巴筱云 成 3)单片机及应用 李大友，高等教育出版社 内 4)其他资料 容 指导教师签字 基层教学单位主任签字 说明:此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 第 1 页 共 21 页 目录 目录?3 摘要?4 第一章 8255芯片的基本介绍?5 1.1 与CPU连接部分?5 1.2 与外设接口部分 ?5 1.3 与控制器的连接?5 1.4 8255的特性?6 1.5 8255的引脚功能?7 1.6 8255的控制?8 第二章 单片机8051的功能及介绍?8 2.1 8051单片机的内部总体结构?8 2.2 8051单片机引脚功能介绍?9 2.3 8051的结构图?10 第三章 LAB6000单片机仿真系统的使用?11 第四章 8255输入、输出实验 ?13 4.1 实验介绍。?13 4.2 实验硬件电路图?14 4.3 试验程序?15 第五章 总结?20 参考文献?21 第 2 页 共 21 页 摘要 本文是介绍8255的输入输出，并且以实验控制。学习单片机的输入输出。首先，我们了解了解单片机和8255芯片的构成。 单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控(Microcontroller Unit)， 常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。 单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成。 8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片(40引脚)。 其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。 8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分:与CPU连接部分、与外设连接部 分、控制部分。我们该怎么用单片机控制8255芯片呢, 其实我只是把8255看成一个139译码器，CS为片选，A0，A1分别选中PA，PB，PC，D口(控制寄存器)，唯一不同的是可以通过D口控制PA，PB，PC的工作方式。 第 3 页 共 21 页 第一章 8255芯片的基本介绍 8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分:与CPU连接部分、与外设连接部 分、控制部分。 1.1与CPU连接部分 根据定义，8255能并行传送8位数据，所以其数据线为8根D0,D7。由于8255具有3个通道A、B、C，所以只要两根地址线就能寻址A、B、C口及控制寄存器，故地址线为两根A0,A1。此外CPU要对8255进行读、写与片选操作，所以控制线为片选、复位、读、写信号。各信号的引脚编号如下: (1)数据总线DB:编号为D0,D7，用于8255与CPU传送8位数据。 (2)地址总线AB:编号为A0,A1，用于选择A、B、C口与控制寄存器。 (3)控制总线CB:片选信号、复位信号RST、写信号、读信号。当CPU要对8255进行读、写操作时，必须先向8255发片选信号选中8255芯片，然后发读信号或写信号对8255进行读或写数据的操作。 1.2 与外设接口部分 根据定义，8255有3个通道A、B、C与外设连接，每个通道又有8根线与外设连接，所以8255可以用24根线与外设连接，若进行开关量控制，则8255可同时控制24路开关。各通道的引脚编号如下: (1)A口:编号为PA0,PA7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。 (2)B口:编号为PB0,PB7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。 (3)C口:编号为PC0,PC7，用于8255向外设输入输出8位并行数据，当8255工作于应答I/O方式时，C口用于应答信号的通信。 1.3与控制器的连接 8255将3个通道分为两组，即PA0,PA7与PC4,PC7组成A组，PB0,PB7与PC0,PC3组成B组。如图所示，相应的控制器也分为A组控制器与B组控制器，各组控制器的作用如下: (1)A组控制器:控制A口与上C口的输入与输出。 (2)B组控制器:控制B口与下C口的输入与输出。 4 图1. 8255的引脚图 1.4 8255的特性 (1)一个并行输入/输出的8255芯片,多功能的I/O器件,可作为CPU总线与外围的接口. (2)具有24个可编程设置的I/O口,即3组8位的I/O口为PA口,PB口和PC口.它们又可分为两组12位的I/O口,A组包括A口及C口(高4位,PC4PC7),B组包括B口及C口(低4位,PC0PC3).A组可设置为基本的I/O口,闪控(STROBE)的I/O闪控式,双向I/O3种模式;B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式,而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定. 5 图2 8255的内部引脚 1.5 8255的引脚功能 RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器(包括控制寄存器)均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。 CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输. RD:读信号线，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/RD产生一个低脉冲且/CS=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。 WR:写入信号，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/WR产生一个低脉冲且/CS=0时,允许CPU将数据或控制字写入8255。 D0,D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。 PA0,PA7:端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位的数据输入锁存器。 PB0,PB7:端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器， 一个8位的输入输出缓冲器。 6 PC0,PC7:端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口， 每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。 1.6 8255的控制 (1)8255输入/输出通道端口的工作方式 方式0基本输入输出方式; 方式1选通输入/出方式; 方式2双向选通输入/输出方式; (2)地址选择线的控制 当A1=0,A0=0时,PA口被选择; 当A1=0,A0=1时,PB口被选择; 当A1=1,A0=0时,PC口被选择; 当A1=1.A0=1时,控制寄存器被选择. (3)8255控制字 方式选择控制字: D7D6D5D4D3D2D1D0 D7 : 1 表示是方式选择控制字 D6D5 : 决定A口工作方式 00-方式0， 01-方式1， 1X-方式2 D4 : 决定A口输入还是输出 1-输入 0-输出 D3 : 决定C口上输入还是输出 1-输入 0-输出 D2 : 决定B口工作方式 00-方式0， 01-方式1 D1 : 决定B口输入还是输出 1-输入 0-输出 D0 : 决定C口下输入还是输出 1-输入 0-输出 置位/复位控制字:D7D6D5D4D3D2D1D0 /复位控制字 D7 0表示 置位D6D5D4 这3位任意 一般写000 D3D2D1 这3位表示 000 PC0，001 PC1，010 PC2.111 PC7 D0 0复位 1置位 对某个PCi复位0 或置位1 (i取值0到7) 第二章 单片机8051的功能及介绍 2.1 8051单片机的内部总体结构 8位CPU、片内振荡器 4k字节ROM、128字节RAM 7 21个特殊功能寄存器 32根I/O线 可寻址的64k字节外部数据、程序存贮空间 2个16位定时器、计数器 中断结构:具有二个优先级、五个中断源 一个全双口串行口 位寻址(即可寻找某位的内容)功能，适于按位进行逻辑运算的位处理器。除128字节RAM、4k字节ROM和中断、串行口及定时器模块外，还有4组I/O口P0,P3，余下的就是CPU的全部组成。 2.2 8051单片机引脚功能介绍 ? 电源: ? VCC - 芯片电源，接+5V; ? VSS - 接地端; ? 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 ? 控制线:控制线共有4根， ? ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ALE功能:用来锁存P0口送出的低8位地址 PROG功能:片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。 ? PSEN:外ROM读选通信号。 ? RST/VPD:复位/备用电源。 RST(Reset)功能:复位信号输入端。 VPD功能:在Vcc掉电情况下，接备用电源。 ? EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 8 EA功能:内外ROM选择端。 Vpp功能:片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。 ? I/O线 80C51共有4个8位并行I/O端口:P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号(属控制总线)。 2.3 8051的结构图 图3，单片机引脚图 9 图4，单片机框图 第三章LAB6000单片机仿真系统的使用 本仿真实验系统由板上仿真器、实验仪、伟福仿真软件、开关电源构成。本实验仪提供强大的逻辑分析、波形输出和程序跟踪功能，可以让学生直观地观察到单片机内部及外部电路工作的波形。 系统实验板(只介绍本实验中用到的): 逻辑电平输入开关 LED电平显示电路 8255端口扩展电路 地址译码插孔 仿真器系统构成: 本仿真实验系统具有三种使用方法: (1)无系统机，仅用实验仪的板上仿真器进行仿真和实验。 (2)有系统机，用系统机上的集成调试软件驱动板上仿真器进行仿真和实验。 (3) 无实验仪、无仿真器，仅在系统机上采用软件模拟方式进行仿真。 配MCS51/196仿真板，可进行8051或80C196的实验，配8088,8086仿真板，可以 进行8088,8086实验。 10 了解实验板 逻辑电平开关电路 实验仪上有8 只开关K0K7,并有与之相对应的K0K7引线孔为逻辑电平输出端。开关向 上拨相应插孔输出高电平“1”,向下拨相应插孔输出低电平“0”。如下图: 图5 电平开关内部电路 LED电平显示电路 实验仪上装有8只发光二极管及相应驱动电路。见图2，L0 L7为相应发光二极管驱动信 输入端，该输入端为高电压电平“1”时发光二极管点亮。我们可以通过P1口对其直接 号进行控制，点亮或者熄灭发光二极管。 图6 LED电平显示电路 地址译码插孔 11 CS0 08000H,08FFFH CS1 09000H,09FFFH CS2 0A000H,0AFFFH CS3 0B000H,0BFFFH CS4 0C000H,0CFFFH CS5 0D000H,0DFFFH CS6 0E000H,0EFFFH CS7 0F000H,0FFFFH 第四章 8255输入、输出实验 4.1 实验介绍。 一、实验要求 利用8255 可编程并行口芯片，实现输入/输出实验，实验中用8255PA 口作输出，PB 口作输入。 二、实验目的 连线 连接孔1 连接孔2 1、了解8255芯片结构及编程方法。 1 CS0 8255CS 2、了解8255输入/输出实验方法。 2 L0 8255-PA0 三、实验电路及连线 3 L1 8255-PA1 8255的CS/接地址译码/CS0，则命令字 4 L2 8255-PA2 地址为8003H，PA口地址为8000H，PB口 5 L3 8255-P3 地址为8001H，PC 口地址为8002H。 6 L4 8255-PA4 PA0-PA7(PA 口)接LED0-LED7(LED) 7 L5 8255-PA5 PB0-PB7(PB口)接K0-K7(开关量)。数 8 L6 8255-PA6 据线、读/写控制、地址线、复位信号板 9 L7 8255-PA7 上已接好 10 K0 8255-PB0 四、实验说明 11 K1 8255-PB1 可编程通用接口芯片8255A有三个八位的并行I/O 12 K2 8255-PB2 口，它有三种工作方式。本实验采用的是方式0:PA， 13 K3 8255-PB3 PC口输出，PB口输入。很多I/O实验都可以通过8255来实14 K4 8255-PB4 现。 15 K5 8255-PB5 16 K6 8255-PB6 17 K7 8255-PB7 12 五、实验框图 4.2 实验硬件电路图。 13 4.3试验程序: 1 实验原程序: mode equ 082h ; 方式0，PA，PC输出，PB输入 PortA equ 8000h ; Port A PortB equ 08001h ; Port B PortC equ 08002h ; Port C 14 CAddr equ 08003h ; 控制字地址 org 0h mov a, #mode mov dptr, #CAddr movx dptr,a ; 输出控制字 jmp EX_B ;实验1:PortA输出 EX_A: mov a,#80H mov dptr,#PortA mov b,#8H OutA: movx dptr,a ; 输出PortA rr a ; 移位 mov r5,#1 call delay ; 延时 djnz b, OutA ;实验2: PortB 输入 PortA 输出 EX_B: mov dptr,#PortB movx a,dptr ; 读入PortB mov dptr,#PortA movx dptr,a ; 输出到PortA mov r5,#2 call delay ljmp EX_A 15 delay: mov r7,#0 ddd: djnz r7,ddd djnz r6,ddd djnz r5,ddd ret end 实验现象:首先，灯从左往右依次亮，然后当哪几个开关打开对应的那几个灯亮。而后，再循环。 自己改编程序: 2 mode equ 082h ; 方式0，PA，PC输出，PB输入 PortA equ 8000h ; Port A PortB equ 8001h ; Port B PortC equ 8002h ; Port C CAddr equ 8003h ; 控制字地址 org 0h mov a, #mode mov dptr, #CAddr movx dptr,a ; 输出控制字 L: mov dptr,#PortB movx a,dptr ;将输入数据给a寄存器 mov b,a ;将a中的值传给b djnz b, EX_B ;如果b-1=0则往下执行，否则执行EX_B ;实验1:PortA输出 EX_A: mov a,#80H mov dptr,#PortA 16 mov b,#8H OutA: movx dptr,a ; 输出PortA rr a ; 移位 mov r5,#1 call delay ; 延时 djnz b, OutA mov a,#80H mov dptr,#PortA mov b,#4H OUTC: movx dptr,a ; 输出PortA rr a rr a ; 移位 mov r5,#1 call delay ; 延时 djnz b, OUTC mov a,#40H mov dptr,#PortA mov b,#4H OUTD: movx dptr,a ; 输出PortA rr a ; 移位 rr a ; 移位 mov r5,#1 call delay ; 延时 d