微机原理第7章

1、1 第第7 7章章 常用数字接口电路常用数字接口电路2主要内容：主要内容： 了解并行通信与串行通信的特点了解并行通信与串行通信的特点 掌握两种可编程接口芯片的应用掌握两种可编程接口芯片的应用3一、并行通信与串行通信一、并行通信与串行通信4并行通信并行通信n特点：特点：n以数据字节或字为单位进行数据传送；以数据字节或字为单位进行数据传送； n适合近距离传送适合近距离传送 ；n对传送的信息不要求固定格式。对传送的信息不要求固定格式。n分类分类n输入和输出输入和输出n单向和双向单向和双向n简单接口和可编程接口简单接口和可编程接口n数字和模拟数字和模拟5串行通信串行通信n特点：特点：n按位传送按位传送

2、n造价低，适合于远距离传送造价低，适合于远距离传送n传送方式传送方式n全双工全双工n半双工半双工n单工单工6二、可编程定时器二、可编程定时器82537掌握掌握: :n引线功能及计数启动方法引线功能及计数启动方法n6种工作方式及其输出波形种工作方式及其输出波形n应用应用:n芯片与系统的连接芯片与系统的连接n芯片的初始化编程芯片的初始化编程8掌握掌握: :n定时器：定时器：以时钟信号作为计数器的计数以时钟信号作为计数器的计数脉冲，当加到预先设定的计数值时脉冲，当加到预先设定的计数值时产生不同产生不同标准的定时信号；标准的定时信号；n计数器计数器：以外部事件产生的脉冲作为计：以外部事件产生的脉冲作为

3、计数脉冲的计数器，用以对外部事件发生的次数脉冲的计数器，用以对外部事件发生的次数进行计量。数进行计量。n计算机本身的时间基准就是它的计算机本身的时间基准就是它的主频主频，计算机严格按照时序进行工作。计算机严格按照时序进行工作。9掌握掌握: :n在微机应用系统中，一般有在微机应用系统中，一般有3 3种方法可实现定时种方法可实现定时/ /计数的要求。计数的要求。n1 1、软件定时、软件定时/ /计数器计数器通过编制一个延时程序段让微处理器执行通过编制一个延时程序段让微处理器执行, ,利用执行程序所需时钟状态，得到利用执行程序所需时钟状态，得到定时的时间。这种方法通用性和灵活性好，但占用定时的时间。

4、这种方法通用性和灵活性好，但占用CPUCPU时间。时间。n2 2、硬件定时、硬件定时/ /计数器计数器采用分频器、单稳电路或简易定时电路控制定时时间，例如采用分频器、单稳电路或简易定时电路控制定时时间，例如555555定时电路，这定时电路，这种方法不占用种方法不占用CPUCPU时间，但通用性、灵活性差。时间，但通用性、灵活性差。n3 3、可编程定时计数器、可编程定时计数器软件硬件相结合、用可编程定时器芯片构成一个方便灵活的定时电路软件硬件相结合、用可编程定时器芯片构成一个方便灵活的定时电路, ,可由软可由软件设定定时与计数功能，设定后与件设定定时与计数功能，设定后与CPUCPU并行工作，不占用

5、并行工作，不占用CPUCPU时间，使用灵活。时间，使用灵活。108253芯片特点芯片特点n可编程的逻辑器件；可编程的逻辑器件；n可实现计数和定时；可实现计数和定时；n工作方式：工作方式：n减法计数减法计数n计数值减为计数值减为0时输出相应控制信号时输出相应控制信号n输出控制信号的形式可通过软件设置输出控制信号的形式可通过软件设置118253芯片特点芯片特点n8253是是Intel为微处理机系列而设计的一个外为微处理机系列而设计的一个外围电路，它是一个可编程定时器围电路，它是一个可编程定时器/计数器芯片，计数器芯片，24引脚双列直插式封装。引脚双列直插式封装。n主要特征：主要特征： 8253采用

6、采用+5V单一电源，单一电源，NMOS工艺制成，工艺制成，24引脚引脚DIP封装封装 。片内具有。片内具有3个独立个独立的的16位减法计数器，每个计数器最高计数频率为位减法计数器，每个计数器最高计数频率为2MHz。128253芯片特点芯片特点l82538253基本功能：基本功能： 1.1.有三个独立的有三个独立的1616位计数器位计数器 2.2.每个计数器可按照二进制或十进制计每个计数器可按照二进制或十进制计数数 3.3.每个计数器计数频率最高为每个计数器计数频率最高为2MH2MH 4. 4.每个计数器可选择每个计数器可选择6 6种不同的工作方式种不同的工作方式 5.5.所有的输入输出与所有的

7、输入输出与TTLTTL兼容兼容131. 外部引线及内部结构外部引线及内部结构n连接系统端的主要引线：连接系统端的主要引线：nD0-D7nCSnRDnWRnA0，A1 n连接外设端的主要引线：连接外设端的主要引线：nCLK - 时钟脉冲输入时钟脉冲输入nGATE - 门控信号输入门控信号输入nOUT - 定时输出定时输出 14外部引线及内部结构外部引线及内部结构n每一个通道有每一个通道有3个引脚个引脚:CLK：输入脉冲引脚。计数器就是对这个引脚上的输入脉冲引脚。计数器就是对这个引脚上的脉冲进行计数。脉冲进行计数。8253规定，加在规定，加在CLK引脚的输入时引脚的输入时钟周期不能小于钟周期不能小

8、于380ns。GATE：门控信号输入引脚。这是控制计数器工作的门控信号输入引脚。这是控制计数器工作的一个外部信号。当一个外部信号。当GATE引脚为低电平（无效）时，引脚为低电平（无效）时，通常都是禁止计数器工作；只有当通常都是禁止计数器工作；只有当GATE为高电平时，为高电平时，才允许计数器工作。才允许计数器工作。OUT：输出引脚。当计数到输出引脚。当计数到0时，时，OUT引脚上必然引脚上必然有输出，输出信号的波形取决于工作方式。有输出，输出信号的波形取决于工作方式。 8253内部端口的选择是由引线内部端口的选择是由引线A1和和A0决定的，它决定的，它们通常接至地址总线的们通常接至地址总线的A

9、1和和A0。15外部引线及内部结构外部引线及内部结构16外部引线及内部结构外部引线及内部结构n8253共包括三个相同、可独立工作的共包括三个相同、可独立工作的16位定位定时时/计数器，一个控制寄存器。计数器，一个控制寄存器。n4个端口的地址编码：个端口的地址编码： A1 A0 0 0 CNT0 0 1 CNT1 1 0 CNT2 1 1 控制寄存器控制寄存器17结构特点结构特点n每个计数器含每个计数器含n控制寄存器控制寄存器16位初值寄存器位初值寄存器16位计数寄存器位计数寄存器存放控制命令字存放控制命令字n内部内部3个计数器均为减法计数器个计数器均为减法计数器n根据计数脉冲的频率及需要定时的

10、时间长度确定计数初值根据计数脉冲的频率及需要定时的时间长度确定计数初值相同端口地址相同端口地址存放计数初值存放计数初值计数初值计数初值18内部结构框图内部结构框图192. 计数启动方式计数启动方式n软件启动软件启动n硬件启动硬件启动GATE端为高电平端为高电平GATE端有一个上升沿端有一个上升沿由由GATE端信号的形式决定端信号的形式决定20内部结构内部结构Intel 8253Intel 8253的每个计数通道都有的每个计数通道都有6 6种工作方式。这种工作方式。这6 6种主要有种主要有五点不同五点不同。1 1）启动计数器的触发方式不同；）启动计数器的触发方式不同；2 2）OUTOUT输出波形

11、不同；输出波形不同；3 3）计数过程中门控信号）计数过程中门控信号GATEGATE对计数操作的影响不同；对计数操作的影响不同；4 4）在计数过程中重新写入计数初值对计数过程的影响不同；）在计数过程中重新写入计数初值对计数过程的影响不同；5 5）计数过程结束，减法计数器是否恢复计数初值并自动重复计数过程不同。）计数过程结束，减法计数器是否恢复计数初值并自动重复计数过程不同。 工作过程：工作过程：1 1）设定工作）设定工作 2 2）设定计数初值）设定计数初值 3 3）计数启动）计数启动4 4）计数初值进入减）计数初值进入减1 1计数器计数器5 5）每输入一个时钟计数器减）每输入一个时钟计数器减1

12、1的计数过程的计数过程 6 6）计数过程结束）计数过程结束3. 工作方式工作方式223. 工作方式工作方式n方式方式0n软件启动，不自动重复计数；软件启动，不自动重复计数；n计数结束输出高电平。计数结束输出高电平。233. 工作方式工作方式-方式方式0性质：性质：写入控制字，写入控制字，OUTOUT端为低电平，计数初值装入该计数器后，等待到端为低电平，计数初值装入该计数器后，等待到GATEGATE输入高电平时，计数器开始递减计数。在整个计数过程中，输入高电平时，计数器开始递减计数。在整个计数过程中，OUTOUT保持低保持低电平，当计数器减为电平，当计数器减为0 0时，时，OUTOUT输出高电平

13、。输出高电平。 设定工作方式设定工作方式(0)(0) 设定计数初值设定计数初值(4)(4)33启动启动(GATE=1)(GATE=1) 计数值计数值(4)(4)送入计数器送入计数器 计数过程计数过程(-1)(-1) 计数结束计数结束(0)(0)特点：计数器只计一遍。计数过程特点：计数器只计一遍。计数过程GATEGATE控制，控制，GATE=0 GATE=0 暂停计数，暂停计数，GATE=1 GATE=1 接接着计数。装入计数值为着计数。装入计数值为8 8位时，立即开始计数；装入位时，立即开始计数；装入1616位计数值时，在写入位计数值时，在写入第一个字节后停止计数，等第二个字节写入后开始新的计

14、数。第一个字节后停止计数，等第二个字节写入后开始新的计数。 方式方式0-基本时序基本时序方式方式0-GATE门作用门作用方式方式0-计数期间写入新的计数值计数期间写入新的计数值273. 工作方式工作方式方式方式1 n硬件启动，不自动重复计数；硬件启动，不自动重复计数；n计数开始输出低电平，结束后又变高。计数开始输出低电平，结束后又变高。283. 工作方式工作方式-方式方式1性质：性质：写入控制字，写入控制字，OUTOUT端为高电平，计数初值装入该计数器后，在端为高电平，计数初值装入该计数器后，在GATEGATE信号的上升沿后的下一个信号的上升沿后的下一个CLKCLK脉冲的下降沿开始计数，脉冲的

15、下降沿开始计数，OUTOUT变为变为低电平。在整个计数过程中，低电平。在整个计数过程中，OUTOUT保持低电平，当计数器减为保持低电平，当计数器减为0 0时，时，OUTOUT变为高电平，输出一个单脉冲，若变为高电平，输出一个单脉冲，若GATEGATE信号再由低变高，可再产信号再由低变高，可再产生一个单脉冲，相当一个单稳态。生一个单脉冲，相当一个单稳态。 设定工作方式设定工作方式(1) (1) 设定计数初值设定计数初值(4) 3(4) 3硬件启动硬件启动(GATE=1)(GATE=1) 计数值计数值(4)(4)送入计数器送入计数器 计数过程计数过程(-1) (-1) 计数结束计数结束(0)(0)

16、特点：特点：GATEGATE上升沿触发，计数值可重复使用。上升沿触发，计数值可重复使用。方式方式1-基本时序基本时序方式方式1-GATE作用作用方式方式1-计数期间写入新的计数值计数期间写入新的计数值32工作方式工作方式n方式方式2n软、硬件启动，自动重复计数。软、硬件启动，自动重复计数。n计数到最后一个脉冲时输出低电平计数到最后一个脉冲时输出低电平33工作方式工作方式-方式方式2性质：性质： 8253相当于一个分频脉冲产生器，若计数值为相当于一个分频脉冲产生器，若计数值为N，则每输入，则每输入N个个CLK脉冲，输出一个脉冲，脉冲宽度等于脉冲，输出一个脉冲，脉冲宽度等于CLK周期。周期。特点：

17、特点：计数初值装入计数器后，由计数初值装入计数器后，由GATE信号控制，若信号控制，若GATE信号为信号为0时，时，暂停计数，当变为高电平的下一个暂停计数，当变为高电平的下一个CLK脉冲又开始重新计数。计数过程脉冲又开始重新计数。计数过程中，中，CPU可随时改变计数值，当计数器减为可随时改变计数值，当计数器减为0时，又按新的计数值分频。时，又按新的计数值分频。方式方式2-基本时序基本时序方式方式2-GATE门作用门作用36方式方式2-计数期间写入新的计数值计数期间写入新的计数值37工作方式工作方式方式方式3n软、硬件启动，自动重复计数。软、硬件启动，自动重复计数。n输出对称方波输出对称方波38

18、工作方式工作方式-方式方式3性质：性质：输出周期性方波，若计数值为输出周期性方波，若计数值为N，则输出的方波周期是，则输出的方波周期是N个个CLK周期。周期。CPU写写入控制字后入控制字后OUT变高，写完计数值后自动开始计数，输出保持高电平。当计到一变高，写完计数值后自动开始计数，输出保持高电平。当计到一半计数值时，输出变低，直到计数到半计数值时，输出变低，直到计数到0，输出又变为高，重新开始计数。，输出又变为高，重新开始计数。特点：特点：计数初值装入计数器，由计数初值装入计数器，由GATE信号控制，若信号控制，若GATE=0暂停计数，暂停计数，GATE=1允许计数。计数过程中，新装入值不影响

19、原计数过程。计数为偶数，计数器减允许计数。计数过程中，新装入值不影响原计数过程。计数为偶数，计数器减2，到到0，OUT改变，计数值重新装入，反复工作。为奇数，则第一次减改变，计数值重新装入，反复工作。为奇数，则第一次减1，以后减，以后减2。39工作方式工作方式-方式方式340方式方式3-GATE门作用门作用41方式方式3-计数期间写入新的计数值计数期间写入新的计数值42工作方式工作方式n方式方式4n软件启动，不自动重复计数。软件启动，不自动重复计数。n计数结束输出一个计数结束输出一个CLK宽度的低电平宽度的低电平43方式方式4-计数期间写入新的计数值计数期间写入新的计数值44工作方式工作方式方

20、式方式5n硬件启动，不自动重复计数硬件启动，不自动重复计数n波形与方式波形与方式4相同相同45方式方式5-GATE的作用的作用46方式方式5-计数期间写入新的计数值计数期间写入新的计数值方式方式GATE=0GATE=0及下降沿及下降沿GATE=1GATE=1GATEGATE上升上升0 0暂停计数暂停计数允许计数允许计数不受影响不受影响1 1不受影响不受影响不受影响不受影响从初值开始重新计数从初值开始重新计数2 2停止计数停止计数允许计数允许计数从初值开始重新计数从初值开始重新计数3 3停止计数停止计数允许计数允许计数从初值开始重新计数从初值开始重新计数4 4暂停计数暂停计数允许计数允许计数不受

21、影响不受影响5 5不受影响不受影响不受影响不受影响从初值开始重新计数从初值开始重新计数工作方式工作方式48工作方式小结工作方式小结n需要两个写脉冲需要两个写脉冲n第第1个写脉冲写入控制字个写脉冲写入控制字n第第2个写脉冲写入计数初值个写脉冲写入计数初值n不同的工作方式，有不同的计数启动方法。不同的工作方式，有不同的计数启动方法。n可根据对输出波形的要求，选择不同的工作可根据对输出波形的要求，选择不同的工作方式。方式。n能输出连续波形的只有方式能输出连续波形的只有方式2和方式和方式3。两条两条OUT指令指令494. 控制字控制字n用于确定各计数器的工作方式用于确定各计数器的工作方式505. 82

22、53的应用的应用n与系统的连接与系统的连接n初始化程序设计初始化程序设计n写入控制字写入控制字n置计数初值置计数初值51与系统的连接示意与系统的连接示意CLKGATEOUTD0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器译码器高高位位地地址址外设外设825352应用中的注意点应用中的注意点n每一次启动计数，需有两次写操作：每一次启动计数，需有两次写操作：n写控制字写控制字n写计数器初值写计数器初值n如果初值为如果初值为8位字长，则一次写入；若初值为位字长，则一次写入；若初值为16位字长，则位字长，则 需两次写入需两次写入n每个计数器的控制命令字均送入控制寄存器每个计数器的控制命令字均

23、送入控制寄存器n各计数器的计数初值送到该计数器的计数寄存器及各计数器的计数初值送到该计数器的计数寄存器及 初值寄存器；初值寄存器；53初始化程序流程初始化程序流程写控制字写控制字写计数值低写计数值低8位位写计数值高写计数值高8位位*非必须非必须54初始化程序流程初始化程序流程n当有两个以上计数器被应用时的初始化程序设计流程：当有两个以上计数器被应用时的初始化程序设计流程：初始化初始化CNT0初始化初始化CNT1初始化初始化CNT2写写CNT0控制字控制字写写CNT0计数初值计数初值55初始化程序流程初始化程序流程写入全部计数器控制字写入全部计数器控制字写写CNT0计数初值计数初值写写CNT1计

24、数初值计数初值写写CNT2计数初值计数初值原则：原则：u先写入控制字先写入控制字u后写入计数初值后写入计数初值568253应用例应用例n采用采用8253作定时作定时/计数器，其接口地址为计数器，其接口地址为0120H0123H。n输入输入8253的时钟频率为的时钟频率为2MH。要求：要求：nCNT0每每10ms输出一个输出一个CLK周期宽的负脉冲周期宽的负脉冲nCNT1输出输出10KHz的连续方波信号的连续方波信号nCNT2在定时在定时5ms后产生输出高电平后产生输出高电平n画线路连接图，并编写初始化程序画线路连接图，并编写初始化程序. 578253应用例应用例n计算计数初值：计算计数初值：

25、CNT0：10ms/0.5us=20000 CNT1：2 MHz/10KHz=200 CNT2： 5ms/0.5us=10000n确定控制字：确定控制字： CNT0：方式方式2，16位计数值位计数值 CNT1：方式方式3，低，低8位计数值位计数值 CNT2：方式方式0，16位计数值位计数值001101000101011010110000588253应用例应用例CLK0GATE0OUT1D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器译码器8253CLK2GATE1GATE2+5VCLK12MHzOUT0OUT2598253应用例应用例 初始化程序初始化程序CNT0：MOV DX，01

26、23HMOV AL，34HOUT DX，ALMOV DX，0120HMOV AX，20000OUT DX，ALMOV AL，AHOUT DX，ALCNT1： CNT2： 60三、可编程并行接口三、可编程并行接口8255825561掌握掌握:n主要引线功能及结构主要引线功能及结构n3种工作方式及其特点种工作方式及其特点n应用应用:n芯片与系统的连接芯片与系统的连接n芯片的初始化编程芯片的初始化编程n数据输入数据输入/输出控制程序设计输出控制程序设计62并行接口并行接口82558255的特点：的特点：n通道型接口通道型接口n含含3个独立的个独立的8位并行输入位并行输入/输出端口，各输出端口，各 端

27、口均具有数据的控制和锁存能力端口均具有数据的控制和锁存能力n可通过编程，设置各端口工作在某一确定可通过编程，设置各端口工作在某一确定 状态下。状态下。WRD0D1D2D3D4D5D6D7VCCPB7RDCSGNDA1A0PA4PA5PA6PA7PB5PB6PB4PB3RESETPB1PB2PB0PC3PC2PC1PC0PC4PC5PC6PC7PA2PA1PA05101535302521PA363并行接口并行接口82558255内部结构内部结构数据总线数据总线D7D0A组组控控制制数据数据总线总线缓冲器缓冲器B组组控控制制读读/写写控制控制逻辑逻辑端口端口A（8位）位）端口端口C(高高4位位)端

28、口端口B（8位）位）端口端口C(低低4位位)内部数据总线内部数据总线（8 8位）位）RDWRA1A0RESETCSPA7PA0PC7PC4PC3PC0PB7PB0CPU外外设设CPU接口接口内部逻辑内部逻辑外设接口外设接口A A组组B B组组641. 引线引线连接系统端的主要引线：连接系统端的主要引线：nD0-D7nCSnRDnWRnA0，A1 nRESET A1 A00 0 A端口端口0 1 B端口端口1 0 C端口端口1 1 控制寄存器控制寄存器65引线引线连接外设端的引脚：连接外设端的引脚：nPA0 PA7nPB0 PB7nPC0 PC7分别对应分别对应A、B、C三个端口三个端口6682

29、55与系统的连接示意图与系统的连接示意图D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器译码器8255A口口B口口C口口D0D7外外 设设672. 结构结构A组组B组组 端口端口A端口端口C的高的高4位位端口端口B端口端口C的低的低4位位683. 工作方式工作方式基本输入基本输入/输出方式（方式输出方式（方式0）选通工作方式（方式选通工作方式（方式1）双向传送方式（方式双向传送方式（方式2）69方式方式0：n相当于三个独立的相当于三个独立的8位简单接口位简单接口n各端口既可设置为输入口，也可设置为输出各端口既可设置为输入口，也可设置为输出 口，但不能同时实现输入及输出口，但不能同时实

30、现输入及输出nC端口可以是一个端口可以是一个8位的简单接口，也可以分为位的简单接口，也可以分为 两个独立的两个独立的4位端口位端口n常用于连接简单外设，适于无条件或查询方式常用于连接简单外设，适于无条件或查询方式70方式方式0的应用的应用：n习惯上：习惯上：nA端口和端口和B端口作为端口作为8位数据的输入或输出口位数据的输入或输出口nC口的某些位作为状态输入口的某些位作为状态输入n注：注：n若使若使C端口低端口低4位中某一位作为输入口，则低位中某一位作为输入口，则低4位中其位中其他位都应作为输入口。同时可设高他位都应作为输入口。同时可设高4位作为输出。位作为输出。718255工作于方式工作于方

31、式0的连接示意图的连接示意图D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器译码器8255PA0 |PA7B口口PC0D0D7数据数据状态状态数据数据外设外设1外设外设272方式方式1：n利用一组选通控制信号控制利用一组选通控制信号控制A端口和端口和B端口的数端口的数 据输入输出据输入输出nA口、口、B口作输入或输出口，口作输入或输出口，C口的部分位用作口的部分位用作 选通控制信号选通控制信号nA口、口、B口在作为口在作为输入输入和和输出输出时的选通信号不同时的选通信号不同输入输入输出输出73方式方式1的应用的应用：n方式方式1主要用于中断控制方式下的输入输出主要用于中断控制方式下的

32、输入输出nC口的口的8位除用作选通信号外，其余位可工作位除用作选通信号外，其余位可工作 于方式于方式0下，作为输入或输出口下，作为输入或输出口74A口方式口方式1输出输出CPU外外设设INTEAPC7PC6PC3PC5PC4PA7PA0ACKA (应答信号应答信号)OBFA (输出缓冲器满输出缓冲器满)DB7DB0WRINTRA (中断请求信号中断请求信号)INTR75A口方式口方式1输入输入CPU外外设设INTEAPC4PC5PC3PC7PC6(pc4)PA7PA0STBA (选通信号选通信号)IBFA (输入缓冲器满输入缓冲器满)DB7DB0RDINTRA (中断请求信号中断请求信号)IN

33、TR76方式方式2：n双向输入输出方式双向输入输出方式-可以既作为输入口，可以既作为输入口， 又作为输出口又作为输出口n只有只有A端口可工作在方式端口可工作在方式2下下77方式方式2的应用：的应用：n可使可使A端口作为双向端口所有端口作为双向端口所有n用于中断控制方式用于中断控制方式n当当A口工作于方式口工作于方式2时，时，B口可工作于方式口可工作于方式1（此时（此时C口的所有位都用作选通控制信号的输口的所有位都用作选通控制信号的输入输出），也可工作于方式入输出），也可工作于方式0（此时（此时C口的剩口的剩余位也可工作于方式余位也可工作于方式0）784. 方式控制字及位控制字方式控制字及位控制字n方式控制字：方式控制字：n用于确定用于确定3个端口的工作方式及数据传送方向；个端口的工作方式及数据传送方向；n位控制字位控制字n仅用于仅用于C端口端口n可设置可设置C口某位的初始状态（为高电平或低电平）口某位的初始状态（为高电平或低电平）n当其工作于方式当其工作于方式0下且作为输出口时，一般需要对下且作为输出口时，一般需要对作为输出的位设置初始状态（即初始化）作为输出