单片机IO扩展及应用

单片机I/0扩展及应用7.1 单片机为什么需要I/O扩展7.1.1 I/O口的直接使用1.数据的无条件传送2.中断方式的条件传送7.1.2 为什么要扩展I/O口1.单片机本身接口功能有限1）口电路只有数据所存和缓冲无控制功能。2）口电路数量少。P0、P2数据地址线，P3控制信号。2.单片机控制应用中的复杂接口要求1）速度差异大。2）设备种类繁多。3）数据信号形式多种多样。7单片机I/0扩展及应用7.1 单片机为什么需要I/O扩展7.1.1 I/O口的直接使用7.1.2 为什么要扩展I/O口1.单片机本身接口功能有限2.单片机控制应用中的复杂接口要求3.扩展I/O接口电路的功能1）速度协调（异步）。2）输出数据所存。3）输入数据三态缓冲。4）数据转换。7.1.3 I/O扩展的相关技术1.接口与端口（一个接口包含多个端口）。2.数据总线隔离技术。3.单片机I/O编址计数（独立编址、统一编址）。7单片机I/0扩展及应用7.1 单片机为什么需要I/O扩展7.1.1 I/O口的直接使用7.1.2 为什么要扩展I/O口7.1.3 I/O扩展的相关技术7.1.4 单片机I/O控制方式1.无条件传送方式2.查询方式3.中断方式7.2 单片机简单I/O扩展7.2.1 简单输入口扩展使用74LS244（三态缓冲器）7.2.2 简单输出口扩展使用74LS377（8D锁存器）7单片机I/0扩展及应用7.1 单片机为什么需要I/O扩展7.2 单片机简单I/O扩展7.3

8255A可编程通用并行接口芯片7.3.1 可编程I/O接口扩展概述中小规模集成电路：74LS244、74LS377可编程接口芯片：8255A（可编程通用并行接口）8155（带RAM和定时器的可编程并行接口）8259（可编程中断控制器）8279（可编程键盘/显示器接口）6253（可编程通用定时器）1.口电路1）3个8位并行I/O接口A口（数据口）、B口（数据口）和C口（数据口、控制口）。2）2组控制A组：PA和PC0～3、B组：PB和PC4～7

。7.3.2 8255A的逻辑结构和信号引脚1.口电路2.总线接口电路1）数据总线缓冲器：8位、三态2）读、写控制逻辑：片选信号（低电平有效）：读信号（低电平有效）：写信号（低电平有效）A1

、A0：端口选择信号A1

、A0端口00A口

01B口

10C口

11控制寄存器3）控制逻辑电路7.3.2 8255A的逻辑结构和信号引脚7.3

8255A可编程通用并行接口芯片7.3.1 可编程I/O接口扩展概述7.3.2 8255A的逻辑结构和信号引脚7.3.3 8255A的工作方式及数据I/O操作1.8255A的工作方式1）方式0：基本输入/输出方式输出锁存，输入三态，不用联络信号。2）方式1：选通输入/输出方式输入/输出均锁存，C口用于传送联络信号，读C口可了解外设当前状态。INTRBIBFBSTBBINTRASTBAIBFAC口位线：：选通信号，输入，低电平有效。IBF：输入缓冲器信号，输出，高电平有效。INTR：中断请求信号，输出，高电平有效。输入：7.3.3 8255A的工作方式及数据I/O操作1.8255A的工作方式1）方式0：基本输入/输出方式2）方式1：选通输入/输出方式输入：输出：INTRBIBFBSTBBINTRASTBAIBFAC口位线：C口位线：INTRBOBFBACKBINTRAACKAOBFA：输出缓冲器满信号，输出，低电平有效。INTR：中断请求信号，输出，高电平有效。：应答信号，输出，低电平有效。7.3.3 8255A的工作方式及数据I/O操作1.8255A的工作方式1）方式0：基本输入/输出方式2）方式1：选通输入/输出方式3）方式2：双向数据传送方式输入：仅A口、C口控制线C口位线：INTRASTBAIBFAACKA输出：C口位线：INTRAOBFA7.3

8255A可编程通用并行接口芯片7.3.1 可编程I/O接口扩展概述7.3.2 8255A的逻辑结构和信号引脚7.3.3 8255A的工作方式及数据I/O操作7.3.4 8255A控制字及初始化编程1.8255A的控制字1）工作方式控制字：基本输入/输出方式D7:工作方式标志。D6、D5:A组方式选择。00(方式0)、01(方式1)、1X(方式2)D4:口A方向。1（输入）、0（输出）D3:口C高四位方向。1（输入）、0（输出）D2:B组方式选择。1（方式1）、0（方式0）D1:口B方向。1（输入）、0（输出）D0:口C低四位方向。1（输入）、0（输出）7.3.4 8255A控制字及初始化编程1.8255A的控制字1）工作方式控制字：基本输入/输出方式2）C口位置位/复位控制字：基本输入/输出方式D3、D2、D1

:口C位方式选择。D7:工作方式标志。D0:口C所选位值。7.3.4 8255A控制字及初始化编程1.8255A的控制字2.8255A的初始化编程例：PA口以方式0输入，PB口以方式1输出，PC口高位输出、PC口低位输入。控制寄存器地址为003AH。MOV R0，#3AH ；控制口地址MOV A，#10010101B ；写控制字MOVX @R0，A ；设工作方式MOV DPTR，#7F03H ；控制口地址MOV A，#10000110B ；写控制字MOVX @DPTR，A ；设工作方式MOV DPTR，#7F00H ；PA数据口地址MOV A，@R0 ；取RAM的数据MOVX @DPTR，A ；由PA口输出例：8255的片选地址为7F00H-7F03H，PA口以方式0输出单片机片内RAM数据，PB口工作于方式1输入。

例：8255的片选地址为7F00H-7F03H，PA口以方式0输出单片机片内RAM数据，PB口工作于方式1输入。

80518255AA1A0P2.7P2.0P0.7P0.0P0.1PA.7PA.0PB.7PB.0D.7D.0MOV DPTR，#7F03H ；控制口地址MOV A，#10000110B ；写控制字MOVX @DPTR，A ；设工作方式MOV DPTR，#7F00H ；PA数据口地址MOV A，@R0 ；取RAM的数据MOVX @DPTR，A ；由PA口输出7单片机I/0扩展及应用7.1 单片机为什么需要I/O扩展7.2 单片机简单I/O扩展7.3

8255A可编程通用并行接口芯片7.4

8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片8155=8255A+RAM+定时器/计数器7.4.1 8155基本结构及工作方式7.4

8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片7.4.1 8155基本结构及工作方式1.主要接口信号AD7-AD0:地址数据复用线ALE

:地址锁存信号

:读选通信号

:写选通信号

:片选信号

:接口与存储器选择信号

:复位信号2.I/O口及其工作方式PA（8位）、PB（8位）口：数据输入、输出控制方式PC（6位）口：数据输入（ALT1)、输出(ALT2)、 PA口控制端口方式(ALT3)、 PA和PB口控制端口方式（ALT4)7.4

8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片7.4.1 8155基本结构及工作方式1.主要接口信号2.I/O口及其工作方式1)无条件传送：PA、PB、PC口数据输入/输出2)中断方式传送：PA、PB口数据输入/输出 PC口控制信号INTR:中断请求信号。BF:缓冲器满信号。:选通信号。7.4

8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片7.4.1 8155基本结构及工作方式1.主要接口信号2.I/O口及其工作方式3.RAM单元及I/O口编址1)RAM单元：256单元。AD7-AD02)I/O口：6个单元。AD2-AD03)7.4

8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片7.4.1 8155基本结构及工作方式7.4.2 8155与MCS-51单片机的连接8155与MCS-51的兼容信号1.用或非门产生IO/M信号1)P0.7-P0.3=00000，则IO/M=12)IO地址：00H-07H3)RAM地址：08H-FFH缺陷：系统中只能有8155，8155无片选。7.4

8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片7.4.1 8155基本结构及工作方式7.4.2 8155与MCS-51单片机的连接1.用或非门产生IO/M信号2.以高位地址直接作为IO/M信号3)IO地址：0100H-0105HP2.0--IO/M

P2.1--CE（线选法）2)RAM地址：0000H-00FFH7.4

8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片7.4.1 8155基本结构及工作方式7.4.2 8155与MCS-51单片机的连接7.4.3 8155的命令/状态寄存器1.命令字：805181557.4

8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片7.4.1 8155基本结构及工作方式7.4.2 8155与MCS-51单片机的连接7.4.3 8155的命令/状态寄存器1.命令字：805181552.状态字：805181557.4

8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片7.4.1 8155基本结构及工作方式7.4.2 8155与MCS-51单片机的连接7.4.3 8155的命令/状态寄存器7.4.4 8155的定时器/计数器1.定时器/计数器的计数结构D7D6D5D4D3D2D1D0M2M1T13T12T11T10T9T8输出方式计数器高6位D7D6D5D4D3D2D1D0T7T6T5T4T3T2T1T0计数器低8位7.4.4 8155的定时器/计数器1.定时器/计数器的计数结构2.定时器/计数器的使用7.4

8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片1）采用减法计数方式（MCS-51采用加法计数）初值直接确定2）固定计数方式（MCS-51有三种计数方式）3）由外部提供计数脉冲（MCS-51由内部或外部提供）4）计数溢出方式M2M100单个方波01连续方波10单个脉冲11连续脉冲7.4.5 8155初始化7.4

8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片

8155定时器/计数器对计数脉冲进行千分频，即计数到1000后，TIMEROUT端重新置数产生连续方波。PA口为输入方式，PB口为输出方式，PC口为输入方式，禁止中断。T8T9T10T11T12T13M1M2D0D1D2D3D4D5D6D7T0T1T2T3T4T5T6T7D0D1D2D3D4D5D6D7017单片机I/0扩展及应用7.1 单片机为什么需要I/O扩展7.2 单片机简单I/O扩展7.3

8255A可编程通用并行接口芯片7.4

8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片7.5

8279可编程键盘/显示器接口芯片7.6

MCS-51单片机键盘接口技术7.6.1单片机键盘和键盘概述独立式键盘矩阵式键盘键盘接口的功能：1）键盘扫描（判断是否有键按下）2）键识别（确定按键的行列位）3）产生闭合键的键码4）排除多键、串键（复按）及去抖动7.6

MCS-51单片机键盘接口技术7.6.1单片机键盘和键盘概述7.6.2单片机键盘接口和键功能的实现1.键盘接口处理的内容1）键盘扫描（判断是否有键按下）7.6.2单片机键盘接口和键功能的实现1.键盘接口处理的内容1）键盘扫描（判断是否有键按下）2）去抖动硬件法（触发器等）软件法（延时20- 30ms)3）键码计算键码=行首号+列号00H08H10H18H00H01H02H....06H07H08H09H0AH....0EH0FH10H11H12H....16H17H18H19H1AH....1EH1FH7.6.2单片机键盘接口和键功能的实现1.键盘接口处理的内容1）键盘扫描（判断是否有键按下）2）去抖动3）键码计算4）等待键释放加延时5）键盘接口小结1）2）3）4）软硬件结合：附加功能：屏蔽功能：对一个键处理时屏蔽其它键等待功能：对一个键无论按多长时间仅 处理一次7.6.2单片机键盘接口和键功能的实现1.键盘接口处理的内容2.键盘接口的控制方式随机方式中断方式定时方式3.键处理子程序有键按下处理软件（子程序）7.6.3使用8155作单片机键盘接口7.6

MCS-51单片机键盘接口技术7.6.1单片机键盘和键盘概述7.6.2单片机键盘接口和键功能的实现1.接口电路逻辑图A为输出，地址：0101H；C为输入，地址：0103H2