8255A并行接口应用

/课程设计说明书ＮO.18255并行接口应用1．课程设计的目的为了巩固《微型计算机技术》课程学到的相关知识,通过对本课程所学知识的综合运用，使学生融会贯通课程中所学的理论知识，加深对计算机系统各个部分的工作原理及相互联系的认识，加深对接口的理解，清晰地建立计算机系统的概念，培养学生进行微机应用系统硬件和软件开发的实践工作能力。2。设计方案论证2.1并行接口芯片具有的功能:(１)具有两个以上的输入/输出数据端口（锁存/缓冲）；（2）每个数据端口有与CPＵ用应答方式交换信息所必须的控制和状态信息；也有与外设交换信息所必须的控制和状态信息;(３）通常每个数据端口还具有能用中断方式与CPＵ交换信息所必须的电路；(4）具有进行片选和读写控制的电路;（5）可编程（由程序来选择数据端口,数据传送方向，交换信息的方式等)。本课程设计为键盘接口,键盘的扫描过程所以采用8255Ａ芯片.设计所需设备:8255Ａ芯片、键盘2。２8255芯片介绍2．2．18２5５内部结构（一）数据端口825５Ａ内部包含3个8位I/O端口Ａ口、B口和C口,通过外部24根Ｉ/O线与外设交换数据或进行通信联络。其中Ｃ口可分为两个4位口使用。端口A和端口B可用作8位数据I/O口，端口C既可作为8位Ｉ/Ｏ口，又可作为两个4位I/O口，还常用来配合A口和B口工作，作为控制信号输出、或作为状态信号输入。（二)控制逻辑这是两组根据CPU的编程命令控制825５Ａ工作的电路，它们内部有控制寄存器,用来沈阳大学课程设计说明书ＮO．２接收CＰＵ送来的命令字，以决定A组、B组的工作方式,或对C口的每一个位执行置位/复位操作。端口A和端口C的上半部分（PC7~PC4)由A组控制逻辑管理,端口B和端口C的下半部分（PＣ3~PC0)由B组控制逻辑管理。（三）数据总线缓冲器数据总线缓冲器是双向三态的8位缓冲器,用作82５5A和系统数据总线的接口。(1）接收CＰU送来的数据或控制字；(2）外设传送给CＰU的数据或状态信息；(四)读/写控制逻辑控制总线的开放与关闭；控制信息传送的路径和方向。A1A0=00，选中端口A，A1A0=01,选中端口B，A１A0=10,选中端口Ｃ，A1A0=１1,选中控制字寄存器端口。(五）端口寻址８255A端口选择和控制信号如表1所示:表18２５5Ａ端口选择和控制信号A1、Ａ0端口功能０000１Ａ口读A口０00１0Ａ口写A口00１01B口读Ｂ口０0110B口写B口01001C口读Ｃ口/读状态０1010C口写C口０11１0控制口写控制字1XXXXX总线高阻（六）端口选择信号沈阳大学课程设计说明书NＯ．3系统数据总线的低８位，这样CPU要求芯片内部的各个端口都使用偶地址。(七)8255A的控制字⑴方式选择控制字825５A有３种基本的工作方式,在对８25５Ａ进行初始化编程时,应向控制寄存器写入方式选择控制字,以规定各端口的工作方式。方式选择控制字格式如图1所示：图1８255A的控制方式字⑵置位/复位控制字端口Ｃ常用作控制或应答信号,通过对825５A的控制口写入置位/复位控制字,可使C口的任一个引脚的输出单独置1或置0。复位控制字格式如图２所示：沈阳大学课程设计说明书NO。4图２8255Ａ的复位控制字2。2。2８２55A的工作方式(一)方式0－基本输入输出方式适用于不需要应答信号的简单I／O场合.A口和B口可作为８位端口，C口的高4位和低4位可作为两个4位的端口，且每个端口均可作为输入口或输出口用。数据输出有锁存，输入不能锁存。（二)方式１-选通输入/输出方式端口A或B用作数据口,均可以工作于输入或输出方式。这两个8位数据口的输入、输出数据都能锁存,但必须在联络信号的控制下完成I/O操作，端口C的部分引脚用来产生或接收这些联络信号。①选通输入方式此时ＰC３~5和ＰＣ0~2分别用作A口和B口的状态和控制线,ＰC6和ＰC7用作I/O线。方式1选通输入方式如图３所示：图3方式１选通输入方式沈阳大学课程设计说明书NO.5各控制联络信号的意义：：选通输入信号，低电平有效。A组控制方式字应PC4;Ｂ组方式对应PＣ2；IBF：输入缓冲器满信号，高电平有效。A组控制方式字对应PC５;B组方式控制字中对应PC1；ＩNTR:中断请求信号，高电平有效。Ａ组方式控制字中对应PＣ3；B组方式控制字中对应PC0;INＴＥ:中断允许信号，高电平有效。该信号为高时，允许中断请求，为低时则屏蔽中断请求。②选通输出方式PC３、PC6和PC7作Ａ口的应答信号，PC0、PC1和PC２作B口的应答信号。余下的PＣ4和PC５可作输入或输出线。方式1输出方式如图4所示：图４方式1选通输出方式各应答信号的意义：OＢF-输出缓冲器满信号,输出，低电平有效.表示ＣPU已输出数据到指定端口。ＡＣK-外设的回答信号，低电平有效，由外设送给82５５A。表示CPU送到指定端口的数据已被外设接受.INTE－中断允许信号。INTＥA、INTEB是由用户对PC６、PC２按位置位实现的。沈阳大学课程设计说明书NO．6IＮTＲ－中断请求信号，高电平有效。当ACＫ=1、OBF=１且IＮTＥ＝1时，IＮTR=1.（三)方式２－双向总线方式(仅适用于Ａ口）PA7~PA0作为双向数据总线,PC３~PC７用作Ａ口的联络控制信号。PC2～PC0可用作B口的应答信号线，或作Ｉ/Ｏ线.各信号意义:ＩNTRA—中断请求信号,‘１'有效.OBFA-输出缓冲器满，‘０'有效．ＡＣKA-外设响应信号，‘０’有效．IBFA-输入缓冲器满信号,‘1’有效。STBA－选通输入信号，‘0’有效.方式２双总线方式如图5所示：图5方式２双向总线方式（四）Ｃ口状态字:8２55A工作在方式０时,C口各位作输入输出用.当工作在方式１和方式２时，C口产生与外设的联络信号。此时。读取C口的内容可检查或测试外设的状态。沈阳大学课程设计说明书ＮO.7C口的状态字如下:方式１状态字如图6所示：图6C口状态字方式1（2）方式2状态字如图7所示：图７C口状态方式２2.2（1)与CPU相连的引脚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。：芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时，即=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯；=1时，8255无法与CPU做数据传输.:读信号线，当这个输入引脚为低跳变沿时，即产生一个低脉冲且=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。:写入信号，当这个输入引脚为低跳变沿时，即产生一个低脉冲且＝0时，允许CPU将数据或控制字写入８255.沈阳大学课程设计说明书NO。8A1、A0:端口译码信号，由CＰU地址总线或译码电路产生。用来选择8２５5Ａ内部的三个数据端口和一个控制端口的地址。当A１A0=０0时，选中A端口。当A１A0=10时，选中C端口。当A1A0=１1时，选中控制端口。其中对控制口只能进行写操作。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.（2)和外设端相连的引脚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。传输方向及功能由工作方式设定;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。传输方向及功能由工作方式设定;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。'不能工作于方式一或二。方式0的输入时序图如图8所示：图8方式０选通输入时序图沈阳大学课程设计说明书NＯ。９方式0的输出时序图如图9所示：图9方式０的选通输入时序图8２55A芯片内部结构如图１0所示：图1０８２55A芯片内部结构沈阳大学课程设计说明书ＮO．１0825５A内部引脚如图1１所示:图11825５A内部引脚8255Ａ三端口排列示意图如图12所示:图1282５5A三端口排列示意图沈阳大学课程设计说明书NO。11２.3键盘简介键盘是微型计算机系统中最常用的一种输入设备。键盘有两种类型:编码键盘和非编码键盘。编码键盘能自动提供对应于被按键的编码，如ＡSCⅡ码，并能同时产生一个脉冲通知CＰU.编码键盘还具有处理抖动和多键串键的保护电路。这种键盘的优点是使用方便,但有较多的硬件，价格昂贵.非编码键盘有一组开关组成,提供行和列的键盘矩阵,其工作过程:按键的识别;按键代码的产生；防止串键和消除抖动等均由程序来实现.故这种键盘需要的硬件少,价格便宜,宜用微机化仪表的面板的键盘.2.３。1矩阵式键盘接口的特点：（1）键盘由触点开关组成的矩阵形式。在行与列的交叉点位置安装按键。当按键闭合，相应的行和列连接.如下图13所示:图13键盘的矩阵行列连接沈阳大学课程设计说明书NO。12（2）按键具有弹性，在闭合和断开的过程中有抖动.需要采取消抖措施。键抖动时间的长短与开关的机械特性有关，一般为5ms～1０ms左右，然后达到稳定状态.在键盘接口，为了保证CPU对键的闭合作一次且仅作一次处理，必须去除抖动,使CPU在键的稳定闭合或断开状态时读取键值。在键盘接口中，使用更普遍的是采用软件延时的方法来完成消抖.其基本思想是：在检测到按键按下或释放时，记录按键的状态,延时10ms～２０ms，再次检测按键的状态,若与前一次的状态相同，说明按键的状态已稳定,可进行处理;否则，表示键的状态不稳定，可能是误动作,不应被处理。如下图1４所示：图1４消除抖动2。３由于CPU的程序执行比按键的机械动作快得多,使得一次按键动作期间,CＰU检测到有按键并执行了相应的键处理程序以后，按下的键可能还没有被释放，因此,在沈阳大学课程设计说明书ＮO．13ＣPＵ再一次测试键盘状态时，该键又被认为是按下状态，从而出现按一次键而CＰU进行二次或多次键处理的情况.这是一个明显的误操作。解决方法有多种，最简便的解决方法是CPU在测试到有键接下时,一直等到键释放才作相应的键处理．2。３.3两种键盘扫描法；(1）正向扫描法：A口输出０0Ｈ，B口读入键盘列线值。如果无键按下,则Ｂ口读入低4位值为OFＨ，否则，就有键按下.如果有键按下，A口输出FEH,如果B口读入有0，则第一行有键按下；如果没有,A口输出FＤH,再查下去。(２）反转扫描法：A口输出，B口输入。A口输出0０H,B口读入键盘列线值.如果无键按下,则B口读入低4位值为OＦH，否则就有键按下。如果有键按下,将８255A的A口设置为输入,B口为输出.把Ｂ口读入的列值从B口输出,同时从Ａ口读入行值.用读入的行、列值查表，可以确定是哪一个键被按下。3。设计的过程与分析3。１硬件设计用8255Ａ芯片端口A做行线端口，端口B做列线端口,进行扫描键盘.硬件设计原理图如图15所示:沈阳大学课程设计说明书NO．14图1５硬件设计原理图３。2程序设计的流程图如图16所示:图16程序设计流程图沈阳大学课程设计说明书NO.1５３．3软件设计:ﻩ反转扫描法程序如下：KEYSCANﻩPRＯＣﻩＮEARBEGＩＮ： MOVﻩDX，ＸXH ；置８255A控制口地址ﻩ ﻩMOV AＬ，82H ;A方式0输出，B方式0输入 ﻩ ＯＵＴ DX,ALﻩ；输出8255A方式控制字LOOP1： MOV DX，XXHﻩ;A口地址送DX ﻩﻩMOＶ AＬ，０0H ﻩ ＯUTﻩＤX，ALﻩ；A口输出０0H扫描键盘 ﻩMOVﻩDX，ＸXHﻩ；B口地址送ＤX中 IＮ AL，ＤＸﻩ；读入键盘列值 AND ＡＬ，０FＨ ；保留低4位 ﻩ CMＰﻩAL，0FHﻩﻩﻩJE LＯOＰ1 ；无键按下，重新扫描 ﻩﻩCALLﻩＤELAY ；有键按下，延时去抖动IN AＬ，DX ；再次读B口，检查有无键按下 ＡND AL，０FHﻩ；保留低4位ﻩCMP AL,0FHﻩJEﻩﻩLOOP１ ；无键按下，重新扫描ﻩMOＶ KEY，AＬ ;有键按下，列值保存在KEＹ单元 MOVﻩDX,XＸＨ ；置825５A控制口地址ﻩMOVﻩAL,90Hﻩ;B口方式0输出，A口方式0输入 OUＴ ＤX，AＬ ;输出８２55A方式控制字 MＯVﻩDX,XXH ；B口地址送ＤX中ﻩMOV AL，ＫＥＹﻩ；从KＥY单元取出列值ﻩOUＴ DX，ALﻩ;向B口输出列值,反向扫描 ＭＯＶﻩDX，２０８H ；A口地址送ＤＸﻩINﻩﻩＡL，ＤX ;从A口读入行值 AND AL，1FH ；保留低5位CMＰ ＡL，1FHﻩJE BEＧIN ；无键按下,重新扫描ﻩCALLﻩKEＹＶAＬUE ；查表获得按键编码ﻩMＯV DX，XXＨ ;Ｂ口地址送DＸ中ﻩＭＯＶﻩAL, 0 OUT DX,ALﻩ；向B口输出列值，反向扫描 MOV DX，XＸH ;A口地址送DＸＷ2：INﻩ AL，ＤX ;从A口读入行值 ＡND AL，１FＨﻩ；保留低5位ﻩCMPﻩAＬ，１FH沈阳大学课程设计说明书NO。16ＪNE Ｗ2 ；未释放,等待 REＴKEYSCAＮ ＥＮDＰ电路中单个键的处理,可以使用如下程序：ＩＮ AＬ，20Hﻩ；读取键状态AND AＬ， 01HNZ EXIT ；无键按下，退出键处理程序AＮDﻩAL, 01HJNZ EＸITﻩﻩ；无键按下，退出键处理程序可采用如下程序段来实现单个按键动作的确认：IN AL,20H ；读取键状态AND AＬ,0１HJNZﻩＥXＩTﻩﻩ；没有键按下,退出键处理程序CALLﻩＤelayﻩ ；延时10毫秒AＮDﻩAL， 01H ；等待键释放JZL1CALL Deｌayﻩﻩ;键释放时消抖IN ＡL，ﻩ20HﻩAND AL， 0１HJZＬ14．设计体会通过本次课程设计，我觉得我自己收获了很多，而且也充分并了解了8255芯片的工作原理、操作及使用。让我知道了8２5５芯片并行接口可以应用到生活的很多方面.例如应用在IBMＰＣ/ＸT微机上、应用于打印机接口电路上、用于连接简易键盘、用于驱动ＬED数码管等。本次课程设计，让我能够学以致用，把课堂上老师讲的知识与实际操作相结合．课程设计最大的好处就是不仅让我们把书上的理论知识熟练地掌握，而且还能让我们自己独立的设计程序，把问题变得更加立体化,更具有实际意义.在本次课程设计的过程中我尝试过很多次失败，但我知道失败是成功之母,经过不懈的努力,终于圆满的完成了课程设计。在这次课程设计过程中我深深地体会到做一件事情要细心、耐心、专心，而且还要有恒心。感谢老师给我们这个独立锻炼的机会。沈阳大学课程设计说明书NＯ.17５．参考文献［1]张明，吴琼,武刚.微型机原理及接口技术[M］．沈阳：东北大学出版社，２001。3：24０—254。［２]李鹏，王忠利。微机原理及应用（第三版）［Ｍ]．北京：北京理工大学出版社，2０１0。７：11８-2０3。［3]齐志儒.汇编语言程序设计[M］。辽宁：东北大学出版社,1995。1２：73-100.［４］ﻩ刘乐善．微型计算机接口技术及应用[M］。武汉：华中科技大学出版社，2０02。5：１03-12０。沈阳大学参考文献要列出3篇以上,格式如