《扩展系统设计》ppt课件

1、6.5 概述概述6.6 可编程并行可编程并行I/O接口芯片接口芯片8255A6.7 可编程可编程RAM/IO扩展器扩展器8155/81566.9 显示器与键盘接口显示器与键盘接口6.8 用用TTL芯片扩展简单的芯片扩展简单的I/O接口接口6.10 并行打印机接口并行打印机接口 常常用用的的接接口口器器件件8255：可编程通用并行接口电路：可编程通用并行接口电路 8253/8254：可编程定时：可编程定时/计数器计数器 8155/8156：可编程：可编程RAM/IO/TIMER扩展芯片扩展芯片 8251：可编程串行接口电路：可编程串行接口电路 8279：可编程键盘显示接口电路：可编程键盘显示接口

2、电路MCS-51单片机的单片机的I/O接口：接口：P0、P1、P2、P3口，最多提供口，最多提供32根口线。根口线。在扩展系统中：在扩展系统中：P0口做数据总线，口做数据总线，P2口做地址总线。口做地址总线。只需只需P1口、口、P3口部分口线可作口部分口线可作I/O运用，需根据运用系统运用，需根据运用系统需求进展需求进展I/O接口电路扩展，以满足运用系统需求。接口电路扩展，以满足运用系统需求。7.2 可编程并行可编程并行I/O接口芯片接口芯片8255AD0D7：双向数据总线：双向数据总线RESET：复位输入：复位输入 A0A1：地址线，选择端口地址：地址线，选择端口地址PA7PA0：端口：端口

3、A，I/O线线PB7PB0：端口：端口B，I/O线线PC7PC0：端口：端口C，I/O线线CSWR：写选通：写选通RD一、一、8255的引脚功能的引脚功能图7 - 1 8 2 5 5 A引 脚 配 置 图D 03 4D 13 3D 23 2D 33 1D 43 0D 52 9D 62 8D 72 7P A 04P A 13P A 22P A 31P A 44 0P A 53 9P A 63 8P A 73 7P B 01 8P B 11 9P B 22 0P B 32 1P B 42 2P B 52 3P B 62 4P B 72 5P C 01 4P C 11 5P C 21 6P C 31

4、 7P C 41 3P C 51 2P C 61 1P C 71 0R D5W R3 6A 09A 18R ES ET3 5C S6U 18 2 5 5 ：读选通：读选通：片选：片选I/O端口端口PA、PB、PCA口：可编程为口：可编程为8位输入或输出，或双向传送等位输入或输出，或双向传送等 功能，具有功能，具有 锁存功能。锁存功能。B口：可编程为口：可编程为8位输入或位输入或8位输出，不能进展双向位输出，不能进展双向传送。具有锁存功能。传送。具有锁存功能。C口：可编程为口：可编程为8位输入或位输入或8位输出；也可分为两位输出；也可分为两个个4位口用于输入或输出；也可用做位口用于输入或输出；也

5、可用做A口、口、B口的形状控制信号；具有位操作功能。口的形状控制信号；具有位操作功能。A组、组、B组控制电路组控制电路A A组控制组控制PAPA口和口和PC4PC4PC7PC7B B组控制组控制PBPB口和口和PC0PC0PC3PC3(3) (3) 双向三态数据总线缓冲器双向三态数据总线缓冲器8位的双向三态驱动器。位的双向三态驱动器。D0D7和单片机的数和单片机的数据总线相连。在据总线相连。在CPU和和8255之间传送命令、之间传送命令、数据、形状数据、形状(4) (4) 读写和控制逻辑读写和控制逻辑A0A0、A1A1：口选择信号：口选择信号地址线，接地址线，接CPUCPU地址线。地址线。(5

6、) RESET(5) RESET：复位信号，高电平有效：复位信号，高电平有效 RDRD、WRWR：接：接CPUCPU读、写信号线，实现读、写信号线，实现 信息读写操作。信息读写操作。CSCS：芯片片选信号线。：芯片片选信号线。A1A000PA口01PB口10PC口11状态寄存器1. 82551. 8255任务方式选择任务方式选择任务方式的选择由任务方式的选择由“方式选择字决议，下方式选择字决议，下面引见该控制字的作用：面引见该控制字的作用：方式方式0 0：根本输入输出方式；：根本输入输出方式；方式方式1 1：选通输入输出方式；：选通输入输出方式；方式方式2 2：双向传送方式：双向传送方式( (

7、仅仅A A口口) )82558255有三种根本任务方式，可经过编程来选择。有三种根本任务方式，可经过编程来选择。三、三、8255的操作阐明的操作阐明表表7-2 7-2 方式选择字格式方式选择字格式D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D01 1：方式方式特征特征标志标志A A 组组B B 组组A A组方式组方式PAPAPCHPCHB B组方组方式式PBPBPCLPCL0 00 0：方式：方式0 00 10 1：方式：方式1 11 1 ：方式：方式2 20 0：输出输出1 1：输入输入0 0：输出输出1 1：输入输入0 0：方式方式0 01 1：方式方式1 10 0：输出输

8、出1 1：输入输入0 0：输出输出1 1：输入输入(1) (1) 方式选择控制字方式选择控制字D7D71 1D6D60 0D5D50 0D4D41 1D3D30 0D2D20 0D1D10 0D0D01 11 1：方方式式特特征征标标志志 A A 组组B B 组组A A组方式组方式PAPAPCHPCHB B组方组方式式PBPBPCLPCL0 00 0：方式方式0 01 1：输输入入0 0：输输出出0 0：方式方式0 00 0：输：输出出1 1：输：输入入例例7-17-1。假设将方式选择字。假设将方式选择字91H91H写入控制存放写入控制存放器器由上表可知，由上表可知，82558255被编程为：

9、被编程为：A A组任务在根本输入输出方式，其中组任务在根本输入输出方式，其中PAPA口为口为8 8位位 输入方式，输入方式， PC PC口高口高4 4位为位为4 4位输出方式。位输出方式。 B B组任务在根本输入输出方式，其中组任务在根本输入输出方式，其中PBPB口为口为8 8位位输出方式，输出方式，PCPC口低口低4 4位为位为4 4位输入方式。位输入方式。 表表7-5 PC7-5 PC口置口置/ /复位控制格式复位控制格式D7D7D D6 6D D5 5D D4 4D3D3D2D2D1D1D0D00 0：位位控控标标志志 未定义未定义0 0 00 0 0： PC0 PC0 0 0 10 0

10、 1： PC1PC10 1 00 1 0： PC2PC20 1 10 1 1： PC3PC31 0 01 0 0： PC4 PC4 1 0 11 0 1： PC5PC51 1 01 1 0： PC6 PC6 1 1 11 1 1： PC7PC71 1：置置位位 0 0：复复位位(2) PC(2) PC口按位置口按位置/ /复位控制字复位控制字例如：例如：07H07H写入控制口，将写入控制口，将PC3PC3位置位置“1 1，假设，假设08H08H写入控制器，写入控制器，PC4PC4位被置位被置“0 0，其它位不变。，其它位不变。由于由于82558255的方式选择字和的方式选择字和C C口置口置/

11、 /复位控制字共复位控制字共用一个地址用一个地址( (即共用一个控制存放器即共用一个控制存放器) )，故其控，故其控制字的制字的D7D7位是特征标志。位是特征标志。D7=1D7=1，表示该控制字，表示该控制字为为82558255方式选择字；方式选择字；D7=0D7=0，表示该控制字为，表示该控制字为PCPC口置口置/ /复位控制字复位控制字D7D7D D6 6D D5 5D D4 4D3D3D2D2D1D1D0D00 0 未定义未定义0 1 10 1 1： PC3PC31 0 01 0 0： PC4 PC4 1 1：置置位位 0 0：复复位位D034D133D232D331D430D529D6

12、28D727PA04PA13PA22PA31PA440PA539PA638PA737PB 018PB 119PB 220PB 321PB 422PB 523PB 624PB 725PC 014PC 115PC 216PC 317PC 413PC 512PC 611PC 710R D5W R36A09A18R E SE T35C S6U38255E A/VP31X119X218R E SE T9R D17W R16INT 012INT 113T 014T 115P 1.01P 1.12P 1.23P 1.34P 1.45P 1.56P 1.67P 1.78P 0.039P 0.138P 0.23

13、7P 0.336P 0.435P 0.534P 0.633P 0.732P 2.021P 2.122P 2.223P 2.324P 2.425P 2.526P 2.627P 2.728PSE N29AL E /P30T XD11R XD10U18031AHD03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719E1G11U2SN74L S373A0A1 图 7-3 8255A 的扩展接口电路四、运用举例四、运用举例例例7-3 8031扩展扩展8255A，将，将PA口设置成输入方式，口设置成输入方式，PB口设置成输出方式，口设置成输出方式，

14、PCH口设置成输入方式，口设置成输入方式，PCL口设置成输出方式。试设计扩展接口电路，口设置成输出方式。试设计扩展接口电路，并给出初始化程序。并给出初始化程序。8255A芯片的芯片的PA端口的地址为端口的地址为7FFCH，PB端口的地端口的地址为址为7FFDH，PC端口的地址为端口的地址为7FFEH，控制存放器，控制存放器的地址为的地址为7FFFH。可用。可用“MOVX指令来访问这些端指令来访问这些端口。口。MOVA，#98H ；方式控制字；方式控制字AMOVDPTR，#7FFFH ；选通控制存放器；选通控制存放器MOVX DPTR，A ；方式控制字送入；方式控制字送入8255AMOVDPTR

15、，#7FFCH ；MOVX A，DPTR ；读；读PA口数据口数据MOVDPTR，#7FFDH ；MOVX DPTR，A ；送；送PB口输出口输出采用采用TTLTTL或或CMOSCMOS电路的锁存器，如电路的锁存器，如74LS27374LS273、74LS37374LS373、74LS37774LS377、74LS24474LS244等。这些芯片构造简等。这些芯片构造简单，配置灵敏方便，较易扩展，使系统降低了本钱单，配置灵敏方便，较易扩展，使系统降低了本钱减少了体积。因此在单片机运用系统中经常被采用。减少了体积。因此在单片机运用系统中经常被采用。 7.4 用用TTL电路扩展简单的电路扩展简单的

16、I/O接口接口EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P 1.01P 1.12P 1.23P 1.34P 1.45P 1.56P 1.67P 1.78P 0.039P 0.138P 0.237P 0.336P 0.435P 0.534P 0.633P 0.732P 2.021P 2.122P 2.223P 2.324P 2.425P 2.526P 2.627P 2.728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U18031AHD0D1D2D4D5D6D7D3D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q

17、515D617Q616D718Q719CLK11E1U274LS377 图7-11 8031与74LS377接口逻辑1、用、用74LS377扩展扩展8位输出口位输出口其输出操作程序如下：其输出操作程序如下：MOV DPTR，#7FFFH ；指向；指向377口地址口地址MOV A，#data ；取数；取数MOVX DPTR，A ；送；送377锁存器锁存器图中图中377的口地址为的口地址为7FFFH(即即P2.7=0) 2、用、用74LS373扩展一个扩展一个8位并行输入口位并行输入口 3、用、用74LS273和和74LS244扩展输入扩展输入/输出口输出口MOV DPTR，#0BFFFH ；指向

18、；指向244输入口输入口MOVX A，DPTR ；输入数据；输入数据MOV DPTR，#7FFFH ；指向指向273输出口输出口MOV A，#DATA ；取数；取数MOVX DPTR，A；输出数据；输出数据7.5 开关量输入开关量输入/输出通道的抗干扰技术输出通道的抗干扰技术1、I/O接口单元的延时复位接口单元的延时复位在单片机运用系统中，某些在单片机运用系统中，某些I/O接口芯片如接口芯片如8255、8155的复位端口与单片机复位端口接在一同，即的复位端口与单片机复位端口接在一同，即一致复位。接口芯片因消费厂家不同复位时间稍有一致复位。接口芯片因消费厂家不同复位时间稍有不同；复位线较长也有较

19、大的分布电容，导致芯片不同；复位线较长也有较大的分布电容，导致芯片的复位过程滞后与单片机，芯片初始化失败。因此，的复位过程滞后与单片机，芯片初始化失败。因此，有必要当单片机进入有必要当单片机进入0000H后首先执行后首先执行110ms的软的软件延时，再对接口芯片初始化。件延时，再对接口芯片初始化。2、开关量输入软件抗干扰措施、开关量输入软件抗干扰措施对接口中的输入数据信息进展多次检测，假设检测对接口中的输入数据信息进展多次检测，假设检测结果一致，那么是真的输入信号；假设相邻检测内结果一致，那么是真的输入信号；假设相邻检测内容不一致，或多次检测结果不一致，那么是伪输入容不一致，或多次检测结果不一

20、致，那么是伪输入信号。信号。两次检测之间要有一定的时间间隔。两次检测之间要有一定的时间间隔。3、开关量输出信号软件抗干扰措施、开关量输出信号软件抗干扰措施1输出数据锁存器尽能够和输出数据锁存器尽能够和CPU安装在同一电路板上，安装在同一电路板上，使传输线上传送的都是已锁存的电位控制信号。使传输线上传送的都是已锁存的电位控制信号。2对重要的输出设备，最好建立检测通道，对重要的输出设备，最好建立检测通道，CPU可以经可以经过检测通道检查输出结果能否正确。过检测通道检查输出结果能否正确。3在软件上，最为有效的方法就是反复输出同一个在软件上，最为有效的方法就是反复输出同一个数据，反复周期尽能够短。数据

21、，反复周期尽能够短。4采用负逻辑传输采用负逻辑传输定义低电平为有效电平，高电平为无效电平，减少干扰引起定义低电平为有效电平，高电平为无效电平，减少干扰引起的误动作，提高数字信号传输的可靠性。的误动作，提高数字信号传输的可靠性。由于干扰源作用在高阻的线路上容易构成大幅度干扰信号由于干扰源作用在高阻的线路上容易构成大幅度干扰信号 7.5 显示器与键盘接口显示器与键盘接口图 7 - 1 4 “8” 字 型 数 码 管(a) 管 脚 配 置(b ) 共 阴 极(c) 共 阳 极 bgfcomaedcomcdpabcdefgdpabcdefgdpcomabcdefgdpcom 一、一、LED显示器特点与

22、接口显示器特点与接口1. LED显示器显示器LEDLight Emitting Diode显示器称为发光二极管显示器称为发光二极管也称为数码管，由也称为数码管，由8个发光二极管组成，分共阴极和共个发光二极管组成，分共阴极和共阳极两种。阳极两种。段段码码位位码码abcdefghh g f e d c b a高电平高电平共阴极共阴极R8comD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0段码段码显示字符显示字符段选码段选码03F10625BA77能显示：能显示：09，A、B、C、D、E、F、P、U、Y等有限字符等有限字符a b c d e f g h 某段为高电平常某段为高电平常 该段点亮发光该段

23、点亮发光点阵点阵LED数码数码LED交通灯交通灯像束管像束管2、LED数码管特点数码管特点1、能在低电压、小电流任务电流普通在、能在低电压、小电流任务电流普通在10MA/段段条件下发光，能与条件下发光，能与CMOS、TTL电路兼容；电路兼容；2、发光时间极短、发光时间极短报警压力设定值？报警压力设定值？启动报警信号启动报警信号YN2、作业优先调度型、作业优先调度型这类系统作业具有优先级的差别，优先级高者先运转。这类系统作业具有优先级的差别，优先级高者先运转。常见于智能测控系统。常见于智能测控系统。如某具有远程通讯功能的系统监控程序构造：如某具有远程通讯功能的系统监控程序构造：能否有通讯恳求？能

24、否有通讯恳求？能否有按键操作？能否有按键操作？转通讯处置子程序转通讯处置子程序转按键处置子程序转按键处置子程序NYYN3、键码分析作业调度型、键码分析作业调度型作业调度完全服从操作者意图，操作者经过键盘来发出作业调度作业调度完全服从操作者意图，操作者经过键盘来发出作业调度命令，监控程序接到控制命令后，经过分析启动对应作业。命令，监控程序接到控制命令后，经过分析启动对应作业。键盘信号的获取有三种方法：第一是单纯查询方法；第二是中键盘信号的获取有三种方法：第一是单纯查询方法；第二是中断方法按键引起中断；第三是定时查询方法每隔一定时间查断方法按键引起中断；第三是定时查询方法每隔一定时间查询一次键盘。

25、询一次键盘。定时查询方式的监控程序构造：定时查询方式的监控程序构造： 能否有键按下？能否有键按下？命令键？命令键？分析执行各功能模块分析执行各功能模块数码键处置数码键处置NYYN人机界面的容错设计人机界面的容错设计微机系统和人打交道的部分称为人机界面。微机系统和人打交道的部分称为人机界面。人机界面应具有以下特点：人机界面应具有以下特点：1、友好性、友好性只需短时间训练就能顺利操作只需短时间训练就能顺利操作即使操作过程中出现失误也不会引起事故，还即使操作过程中出现失误也不会引起事故，还能及时给操作者以协助，为操作者提供更正错能及时给操作者以协助，为操作者提供更正错误的时机误的时机其输出信息清楚明白，不易引起误解。其输出信息清楚明白，不易引起误解。2、平安性、平安性对某些重要