单片机入门 必读 第三章.ppt

1、第三章：MCS-51单片机的系统扩展及应用,通过地址总线、数据总线和控制总线实现系统的扩展。 定时器、串行口和A/D、D/A等应用场合下的硬件接口和软件编程。 3.1：程序存储器的扩展 3.2：数据存储器的扩展 3.3：输入、输出口的扩展 3.4：定时计数器的应用 3.5：串行口的应用 3.6：MCS-51与D/A转换器的接口 3.7：MCS-51与A/D转换器的接口 3.8：动态数码显示及键盘扫描电路,3.1：程序存储器ROM的扩展,1，在使用8031（无片内ROM）或大于4K程序存储器时，必须通过外接ROM来构成、扩充系统的程序存储区。 2，当使用外部存储器来扩展系统时，必须占用单片机的P

2、0、P2口作为外部电路的数据、地址总线。此时，P0、P2口就不能作为通用的I/O端口。 3，在系统扩展时，外部电路与单片机连接的依据是单片机访问外部存储器的时序，所以正确的理解时序是硬件电路设计的关键。,MCS-51与32K ROM的连接,P2.7 : : : P2.0 P0.7 : : : P0.0 ALE /EA Psen,CE A14 : : A8 A7 O7 : : : : : : A0 O0 OE,D7 Q7 D0 Q0 CP,27256 32K ROM,MCS-51,/CE = P2.7(A15),返回前一次,完整的地址信号,外部ROM的状态与地址线A15的关系表,访问外部程序存储

3、器ROM的时序:,A15-A8(PC),A7-A0,OP,A7-A0,常数,存储器数据输出控制 /Psen,地址总线（高八位）P2口,地址数据总线（低8位）P0 口,S1,S2,S6,S5,S4,S3,373地址锁存信号 ALE,A15-A8 (DPTR+A),MOVC A,A+DPTR,A B,转电路图,返回前一次,（参考讲义70页）,片外存储器访问时序说明,P0、P2口作地址和数据总线。其中P0口作为地址和数据复用总线，前半部（A段）作地址总线，后半部（B段)作为数据总线。 外部程序存储器ROM的操作步骤如下： 1，单片机必须为其提供完整的（15位）地址信息； 2，ROM芯片的/CE 端=

4、0，选中该芯片； 3，在满足上述条件的基础上，当ROM的/OE=0时（B时间段），存储器输出数据的三态门打开，并将与输入地址相对应的存储单元中的指令（数据）向外输出，单片机通过P0口将指令送至CPU 内部。 74LS373锁存器:将A时间段P0口输出的低位地址进行保存，使ROM在B时间段仍然可以得到完整的地址信号。,转电路图,转时序图,外部ROM的容量扩展原理(一),如何使用两片32K的ROM芯片扩展为64K的存储阵列。,A15 P2口 MCS - 51 P0口 ALE /EA Psen,/CE2 A14 A8 A7 A0 /OE2 O0O7,/CE1 A14 A8 A7 A0 /OE1 O0

5、O7,74LS373,由两片32K的ROM构成64K存储阵列与A15的关系表,外部ROM的容量扩展原理(二),若需要对2片以上的芯片扩展，可以通过译码电路实现。,P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.0 P0口 ALE Psen,/CE0 A12 A8 A7 8K8 A0 /OE1 O0O7,74LS373,C y7 B A 0 y,/CE1 A12 A8 A7 8K8 A0 /OE1 O0O7,/CE7 A12 A8 A7 8K8 A0 /OE1 O0O7,MCS51,74LS138,采用LS138译码器实现ROM扩展示意表,小结：,1，单片机的P0、P2口作为地址数据总线； 2，P

6、0口为数据、地址复用总线，所以必须加入八位锁存器74LS373来锁存P0口的低八位地址。 3，外接ROM是靠MOVC指令产生的Psen信号来打开数据三态门，使ROM中的指令通过P0口送入单片机内部。 4，存储器的容量M与其地址线条数n的关系：M=2n 5，当使用两片ROM扩展时，可以使用一个反向器实现容量的扩展，通过ROM芯片的/CE端实现。 6，当使用2片以上的ROM芯片扩展时，就要使用译码器实现存储容量的扩展，译码器的输入与高位地址相连接，输出端分别与各ROM芯片的/CE连接（如图所示）。 7，当外接ROM的高八位地址线与P2口高八位线没有完全用足时，要注意外存储的地址重叠问题。,返回,3

7、.2：数据存储器RAM的扩展,与程序存储器扩展原理相同，数据存储器的扩展也是使用P0、P2口作为地址、数据总线。 1，当使用MOVX Ri指令时，系统使用P0口输出地址 信号（P2口不用）； 2，当使用MOVX DPTR指令时，P0口输出DPTR提供 的低八位地址信号，P2口输出DPTR提供的高八位地 址信号。 3，不论哪种情况，P0口都是地址/数据复用总线，因此 仍要使用74LS373来锁存P0口的地位地址信号。 与ROM扩展不同：使用访问外部RAM指令MOVX 时，在时序中将产生/RD或/WR信号，因此将此信号与外RAM的读（/RD) 、写（/WR）控制端相连接就实现系统对外RAM的读写控

8、制。,设外部RAM2000H单元中有一个数x,且DPTR中已存有该数地址2000H.则CPU 执行外部ROM中的指令: movx a,dptr ;将外RAM的x送A,S1,S2,S6,S5,S4,S3,S1,S2,S6,S5,S4,S3,ALE,Psen,A15-A8(PC),A15-A8（DPH）,A7-A0,指令,A7-A0,数据,RD,P2口,P0口,选中外部RAM,读外部数据存储器RAM的指令时序,MCS-51与32K RAM的连接,P2.5 P2.4 : : P2.0 P0.7 : : : P0.0 ALE RD WR,CE A12 : : A8 A7 O7 : : : : : :

9、A0 O0 OE WE,D7 Q7 D0 Q0 CP,6264 8K RAM,MCS-51,/CE = P2.5(A12),思考题：,使用6264（8KRAM）芯片和2764（8KROM）芯片组成16K RAM和16KROM的外存储阵列（逻辑图）。 采用74LS138和74LS373实现译码和锁存功能。 根据设计的结果，写出RAM和ROM的地址范围。,返回,3.3：输入、输出口的扩展,如果系统使用了外部存储器时，P0、P2口被外存储器占用，留给用户的只有P1口。因此I/O端口的扩展是使用MCS-51作为嵌入式控制器进行硬件设计中经常遇到的问题: 3.3.1,使用8243扩展I/O端口 3.3.

10、2,使用8155扩展I/O 端口 3.3.3,使用8255扩展I/O端口 3.3.4,使用串行口扩展I/O端口,继续,3.3.1:使用8243扩展I/O端口,8243为4X4位的扩展口。,P4.0 P4.1 P2.0 P4.2 P2.1 P4.3 P2.2 P2.3 P5.0 P5.1 P5.2 P5.3 P6.0 P6.1 P6.2 P6.3 PROG P7.0 /CE P7.1 P7.2 P7.3,接单片机,P2口:用于CPU与8243之间传送命令、 数据。 其中：命令码中含口地址（两位）、 操作码（两位）。数据为四位。 PROG:控制端。 P4P7:4X4位具有锁存功能的双向I/O 端口

11、。,8243的时序,P4.0 P4.1 P2.0 P4.2 P2.1 P4.3 P2.2 P2.3 P5.0 P5.1 P5.2 P5.3 P6.0 P6.1 P6.2 P6.3 PROG P7.0 /CE P7.1 P7.2 P7.3,操作码、口地址,数据（4位）,PROG,P2口,1，由高变低时，将P2口的命令（口地址、操作码）信息所存到8243 。 2，由低变高时： a,写操作时：8243将P2口上的数据写入对应的端口； b,读操作时：当操作码一译出，选中的端口的输入缓冲器与P2口接通，等待CPU读走。当PROG变高后，结束读操作。,1,2,8243应用举例1：使用51的P2口与8243

12、连接，并从8243的P6口读入数据，51的P2.6 P2.7 留作输入。,P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 MCS-51,P4.0 P4.1 P2.0 P4.2 P2.1 P4.3 P2.2 P2.3 P5.0 PROG P5.1 /CE P5.2 P5.3 P6.0 P6.1 P6.2 P6.3 P7.0 P7.1 P7.2 P7.3 8243,IN8243:MOV A,#11010010B ;控制字 MOV P2,A;输出控制字 CLR P2.4 ;8243接收操作码 MOV A,P2 ;读取P6口数据 SETB P2.4 ;PROG=1结束读

13、 SETB P2.5 ;关闭8243 RET 【注意】: 1，控制字11010010的含义； 2，根据8243的时序，在使 PROG 变高前 单片机必须读入P6口中的数据。,8243应用举例2：将R2寄存器的低4位写到P7口。 P2.6 P2.7 留作输入,P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7,P4.0 P4.1 P2.0 P4.2 P2.1 P4.3 P2.2 P2.3 P5.0 PROG P5.1 /CE P5.2 P5.3 P6.0 P6.1 P6.2 P6.3 P7.0 P7.1 P7.2 P7.3,OUT:MOV A,#11010111B ;

14、控制字 MOV P2,A ;输出控制字 CLR P2.4 ;8243接收操作码 MOV A,R2 ;读取R2数据 ORL A,#11110000B ;高4位置1低4位不变 ORL P2,#00001111B ;低4位置1高4位不变 ANL P2,A ;A送P2高4位不变 SETB P2.4 ;PROG=1数据写入P7口 SETB P2.5 ;关闭8243 RET 【注意】:第1条ORL是保证不影响P2口高4位；第2条ORL指令时保证下面ANL指令能够正确的将低4位数据写入P2口。,返回,3.3.2:使用8155扩展I/O端口,8155的简介 1，8155的构成： 2，CPU 对8155的控制

15、3，8155的工作方式 4，8155内部定时器的使用 5，8155应用与编程举例,继续,8155的简介,同8243一样，8155、8255等芯片都是美国Intel公司为8086系列微机开发出的系列通用可编程I/O接口芯片。 8155不仅可以提供三个并行的I/O端口，在其内部还集成有256个字节的RAM存储空间、一个14位的定时/计数器，因此非常适合与MCS-51单片机连接实现系统功能的扩展。 由于8155的特殊性，这里将主要介绍其结构和使用、编程方法。,返回本节目录,1，8155的构成：,1，双向数据总线缓冲器：传送CPU与RAM之间的数据。 2，地址锁存器：用于锁存CPU送来得RAM或端口地

16、址。 3，地址译码(a)和读写控制(b)： a,接收地址锁存器的低三位地址，确定命令/状态存存器、 定时/计数器和A、B、C口中的某个工作。 b,读写控制用于接收/RD或/WR上的信息实现CPU与8155 之间的信息控制 4，256个字节的RAM数据存储器。 5，I/O寄存器：A,B和C双向通用I/O端口。 6，命令寄存器：用来存放CPU送来得命令字。 7，定时/计数器：二进制的14位减一计数器，可做分频器。,8155的内部结构简图,I/O 寄存器 A口,256 字节 RAM,双向 数据 缓冲器,地址 锁存器,定时 计数器 （14位）,读/写 控制器,地址译码,I/O 寄存器 B口,I/O 寄

17、存器 C口,状态 命令 寄存器,AD7-AD0,/CE IO/M ALE /RD /WR REST,T / IN T / OUT,8155引脚说明,AD7-AD0:数据/地址总线。与MCS-51的P0口连接，分 时传送地址和数据信息，是连接两者的通道。 I/O口线：PA7-0、PB7-0和PC5-0为8155的A、B和C口。 其中A、B口为8为的通用I/O口； C口：在“通用I/O模式”下作I/O口； 在“选通I/O模式”下作命令/状态口。 REST、/CE和IO/M :复位、片选和I/O端口/RAM选择线。 /RD、/WR: 读写控制线。 ALE:8155的地址锁存信号。ALE=1时，信号进

18、入地址锁 存器，ALE=0时，锁存器处于“封锁”状态，将ALE=1 时的地址锁存到地址锁存器中。 T/IN、T/OUT: 计数器的脉冲输入线和输出线，输出波形 与工作方式有关。,返回本节目录,2，CPU 对8155的控制,8155的A、B和C口的数据传送是由CPU发出的命令字控制的。 （1）8155内部的7个寄存器地址,（2）8155的命令字,PB、PA:A、B口工作方式：0 输入；1 输出。 PC2、 PC1: C口工作方式：00 ALT1（输入） 01 ALT2（输出） 10 ALT3（选通方式） 11 ALT4（选通方式） IEBIEA: A、B口中断允许位：0 禁止中断；1 允许中断。

19、 TM2 TM1:计数器工作方式：00 无操作；01 停止计数； 10 计满后停止；11开始计数。,上一次,（3）8155的状态字表征8155的状态,INTRa： A中断请求标志。 0 无中断；1 有中断。 ABF： A口缓冲器状态。 0 空； 1 满。 INTEa： A口中断允许位。 0 禁止； 1 允许。 INTRb： B中断请求标志。 0 无中断；1 有中断。 BBF： B口缓冲器状态。 0 空； 1 满。 INTEb： B口中断允许位。 0 禁止； 1 允许。 TIMER: 定时器中断。0 读状态字后或硬件复位后。 1 有定时器中断时。,状态字存在于8155的状态寄存器中，其地址与命令

20、口地址一样都是000B，可以用 MOVX A, Ri 指令来读取8155的状态。状态字寄存器与命令寄存器是靠输入、输出来自动区分的。,返回本节目录,3，8155的工作方式,（1）存储方式：若IO/M=0、CE=0时，8155处于存储器 模式，此时单片机通过AD7-AD0与8155 的RAM单元进行读写数据。 （2）I/O方式：若IO/M=1,CE=0时，8155处于I/O状态。 a,通用I/O方式：A,B,C都是通用的数据端口； b,选通I/O方式：A,B为通用I/O方式，C口作 为A,B口的联络控制线。 选通方式是一种较为特殊的数据传输方式，它不同于一般并行口的I/O操作。它主要用于高速CP

21、U与低速外设之间的数据交换。这里只作基本介绍。,C口在四种工作方式下的各位定义,选通I/O数据输入操作,当外设准备好数据并送PA口时，发出低电平的选通信号ASTB; 8155接收到ASTB后： 1，将PA上的数据装入A口寄存器 2，使A口数据满ABF置位以通知外设数据已收到。 8155在ASTB的上升沿使PC0的A INTR标志置位，以通知单片机数据已收到。 CPU响应中断执行服务程序，当执行到从A口读取输入的数据（MOVX）时，/RD的上升沿将PC0的INTEA清零并使PC1的ABF变低,通知外设输入下一个数据。,P0 INT0,PA PD0-7 /RD PC1 PC2 PC0,D7- 0,

22、C口为ALT3模式 PC0:A口中断A INTR标志输出,送单片机； PC1:A口缓冲器满ABF标志输出，送外设。 PC2:A口选通输入ASTB，,ASTB,ABF,MCS-51 8155 外设,A INTR,选通I/O数据输出操作,CPU执行MOVX指令将数据送PA口，8155收到数据后ABF变高通知外设数据已到达PA口。 外设接收到ABF的高电平后： 1，从D7-0上接收数据； 2，使ASTB变低，通知8155外 设已接收到数据。 当8155监测到ASTB回到高电平时，使PC0D的A INTR变为高电平，向单片机申请中断。 单片机在中断服务程序中巴下一个数据送到A口，进行下一个数据的输出。

23、,P0 INT0,PA PD0-7 PC1 PC2 PC0,D7- 0,ASTB,ABF,MCS-51 8155 外设,C口为ALT3模式，控制字：00011001B PC0:A口中断A INTR标志输出,送单片机； PC1:A口缓冲器满ABF标志输出，送外设。 PC2:A口选通输入ASTB，,A INTR,4，8155内部定时器的使用,严格的将，8155的定时器应当称为计数器，因为定时器的计数脉冲来自外部的T/IN引脚的输入脉冲,所以8155的定时器非常适合做1/n的分频器(如图）。 定时器共有4中工作方式,由计数器高8位中的最高两位M2、M1来确定。不同的工作方式对应着不同的T/OUT波形

24、。,8155 T/IN T/OUT,由8155作1/5分频器,MCS-51,控制字,8155内部定时器的4种工作方式,1，M1M2=00时:定时器在计数的后半周期在T/OUT线上输出低电平，如果计数初值为奇数，则高电平持续时间比低电平多一个计数脉冲； 2， M2M1=01时:同上一方式，差别为当计数器“减1”到 “全0”时，自动装入计数初值，所以在T/OUT上为连续波形； 3， M2M1=10时:当计数器“减1”到 “全0”时，在T/OUT线上输出一个单脉冲； 4， M2M1=11时:当计数器“减1”到 “全0”时，在T/OUT线上输出一个单脉冲，且自动重装计数初值，所以在T/OUT线上输出连

25、续的波形。,控制字,8155定时器工作方式与T/OUT波形,计数器高8位（101B）,计数器低8位（100B）,1个计数周期T,T/IN M2M1=00时 T/OUT M2M1=01时 T/OUT M2M1=10时 T/OUT M2M1=11时 T/OUT,思考题：哪种工作方式可以使8155完成1/n分频器的功能？ 这种分频器与普通数字电路中的“计数器分频”有何不同 ？（返回）,5，8155应用与编程举例,充分利用8155的内部资源可以简化单片机系统的设计。 无论是8155或其它外围电路与MCS-51的连接可分为两种方式：最小化连接； 按照外部RAM地址统一编址。 前者适用于较小的系统，后者用

26、于较复杂的系统。这里采用前者，目的是使大家掌握8155最基本的编程方法。 8155在I/O工作方式中我们选择“通用I/O方式”为例。,返回本节目录,8155与MCS-51的最小化连接,P2.7 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 ALE /RD /WR,/CE IO/M PA AD7 AD6 AD5 PB AD4 AD3 AD2 AD1 PC AD0 ALE T/OUT /RD /WR T/IN,MCS-51 8155,最小系统对8155内部各寄存器的地址分配,设定：PA口输入,PB口输出,输入脉冲进行16分频。,ORG 1000H STR

27、AT:MOV DPTR,#7F04H;指向定时器低8位 MOV A,#10H;计数初值16 MOVX DPTR,A;装入初值 INC DPTR;指向定时器高8位 MOV A,#40H;设定为连续方波 MOVX DPTR,A;装入定时器高8位 MOV DPTR,#7F00H;指向命令口 MOV A, # 0C2H;控制字：（A输入B输出启动定时器） MOVX DPTR,A;装入控制字并启动定时器 INPUT:MOV DPTR,# 7F01H;指向PA口 MOVX A,DPTR;从PA口输入数据 OUT:MOV DPTR,# 7F02H;指向PB口 MOVX DPTR,A;从PB口输出数据 END

28、 【思考题】：如何将PA口输入的数据存到8155内部RAM的某一单元？,控制字,MOVX DPTR,A或MOVX A,DPTR的时序,S1,S2,S6,S5,S4,S3,S1,S2,S6,S5,S4,S3,ALE,Psen,A15-A8(PC),A15-A8（DPH）,A7-A0,指令,（DPL）,数据,RD,P2口,P0口,选中外部RAM,第一个阶段：取 MOVX 指令,第二阶段：执行MOVX（从外部读取数据）,3.3.3:使用8255扩展I/O端口,1，8255的内部结构和引脚功能 2，8255的控制字和状态字 （一）“方式控制字” （二）“C口单一置位复位控制字” （三）8255A的状态

29、字 1，8255A在模式1时的状态字 2，8255A在模式2时的状态字 3，8255的工作模式 4，8255A应用举例,继续,8255的内部结构图,A口,C口 高四位,B口,C口 低四位,A组 控制器,B组 控制器,数缓 冲 据器,读制 写逻 控辑,PA7-0,PB7-0,PC7-4,PC3-0,D7-D0,/RD /WR A0 A1 RESE /CS,返回前一次,1，8255的内部结构和引脚功能,（一）：内部结构:由四部分组成。 1，A口，B口和C口； 2，A组控制器，B组控制器； 3，数据缓冲器； 4，读写控制器。 A口。8位数据输出缓冲/锁存，输入缓冲/锁存的I/O端口。 B,C口。8位

30、数据输出缓冲/锁存，输入缓冲的I/O端口。 A组控制器，B组控制器。接收CPU发送的控制字并确定8255的工作模式,其中A组控制器控制A口和C口的高4位; B组控制器控制B口和C口的低4位。 数据缓冲器。双向8位，用于传送CPU与8255之间的数据和控制字。 读写控制逻辑。接收CPU送来的读（/RD）,写（/WR）和片选（/CS）等信号，用于对8255的读写控制。,（二）引脚功能：40脚DIP封装。 1，数据总线D7D0,与内部数据缓冲器连接，用来传送CPU与 8255之间的数据字、控制字。 2，控制总线：RESET:复位线，高电平有效； /CS:片选信号，低电平有效； /RD,/WR读写命令

31、线: 低电平有效； A0,A1:地址输入线,用于选中A口,B口,C口和控制寄存器。 3，并行I/O总线（24条）： PA7PA0:双向I/O总线，可由控制字设定为输入、输出或 输入输出双向方式； PB7PB0:双向I/O总线,可由控制字设定为输入或输出方式； PC7PC0:双向I/O总线,可以设定为传送I/O数据（模式0） 或控制/状态信息（模式1，2）； 4，电源线：Vcc和GND.,8255控制信号功能、地址表（设/CS=C0H）,返回本节目录,转8255框图,2，8255的控制字和状态字,8255有两个控制字：“方式控制字”和“C口置复位控制字”。两者以控制字的D7=1或D7=0来区别。

32、 （一）“方式控制字”:用于确定三个端口的输入或输出等； D7:控制字标志位。=1表明为“方式控制字”,=0表明为C口置复位控制字； D6,D5: A组方式选择位。00：模式0，01：模式1，1X：模式2。 D4: A口输入/输出控制位。=0时A口用于输出;=1时A口用于输入。 D3: C口高4位输入/输出控制位。=0时C口高4位用于输出;=0用于输入。 D2: B组方式选择位。D2=0时，B组设定为模式0；=1时, 设定为模式1。 D1: B口输入/输出控制。D1=0时，B口用于输出；=1时,B口用于输入。 D0: C口低4位输入/输出控制。=0时用于输出；=1时，用于输入。,标志位 A组方

33、式选择 A口、C口高4 B组方式 B口、C口低4,返回前次,（二）“C口单一置位复位控制字”: 使C口各位在模式1，2时单独置位或复位，以实现某些控制功能。如：设置或清除A口、B口的中断允许位等。 D7:控制字标志位。=0表明为“C口单一支复位控制字”。 D6-D4: 不用。 D3D1: C口选择位。三位二进制数（000111），确定C口中8个位（D7D0）中的某一位。 D0: 置复位控制位。D0=0时，复位；D0=1时，置位。,标志位=0 D6-D4位不用 C口位选择位 置复位控制位,举例,若8255的控制寄存器选口地址为FBH,试写出令PC3先置“1”，后置“0”的程序。 【解】： MOV

34、 R0,#0FBH;设定8255的控制口 MOV A,#07H;令PC3置“1”的控制字送A MOVX R0,A;令PC3=1 MOV A,#06H;PC3置“0”的控制字送A MOVX R0,A;令PC3置“0” : END,标志位=0 D6-D4位不用 C口位选择位 置复位控制位,（三）8255A的状态字 当8255A设定为模式1、模式2时，可以通过读C口获得相应的“状态字”，以便了解8255A的工作状态。 1，8255A在模式1时的状态字：（ I/O为引脚的电平信号）,C口各位,输入口用时,输出口用时,输入口用时,输出口用时,返回前一次,PC7 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 P

35、C1 PC0,PC7 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0,2，8255A在模式2时的状态字,/OBFa:A口“输出缓冲器满”标志。 INTE1:A口与输出相关的中断允许位，软件置位。 IBFa:A口“输入缓冲器满”标志。 INTE2:A口与输入相关的中断允许位，软件置位。 INTRa:A口中断请求信号，高电平有效。 INTEb:B口中断允许位，软件置位。 IBFb:B口“输入缓冲器满”标志。 INTRb:B口中断请求信号，高电平有效。,C口各位： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,返回上一次,A组模式2（输入、输出） B组模式1 输出（或输入）,3，8255的

36、工作模式,8255A有三种工作模式：模式0，模式1，和模式2。用户可以通过“8255A方式控制字”来设定所需的工作模式。 （1）模式0: 基本的输入/输出方式 （2）模式1: 选通输入、选通输出方式 A口、B口作为输入或输出，C口做联络线 （3）模式2: A口的双向选通（输入/输出）方式,标志位 A组方式选择 A口、C口高4 B组方式 B口、C口低4,（1）模式0: 基本的输入/输出方式,A口、B口和C口均可设定为此种模式。 【例如】：设定A口和C口的高4位为模式0的输出方式，B口和C口的低4位为模式0的输入方式。 MOV R0,#0FBH;控制寄存器地址送R0 MOV A,#10000011

37、B;方式控制字83H送A MOV R0,A;控制字83H送控制寄存器 在模式0时，CPU可以对8255A无条件的进行I/O数据传送，数据可以在8255A对应的锁存器中锁存。同样，外设的I/O数据同样可以送到各端口得到锁存或缓冲。也可以将某些位设定为外设的状态输入位，CPU通过查询状态与外设进行异步I/O数据传送。,转控制字,（2）模式1: 选通输入、选通输出方式,A口、B口均可独立的设置为这种工作模式。 在这种模式下，A口、B口通常用于传送与它们相连外设的I/O数据。而此时，C口作为A口、B口与外设之间的联络握手信号，可以实现CPU与外设之间以“中断”的方式进行异步I/O数据传送。,标志位 A

38、组方式选择 A口、C口高4 B组方式 B口、C口低4,转8255逻辑图,模式1下C口各位定义如下,INTR:8255A发出的中断请求信号，经反相后送单片机。 IBF:8255A发出“输入缓冲器满”信号。/OBF:输出缓冲器满信号 /STB:外设发出的“选通信号”，用于8255A的数据锁存用。 /ACK:外设发出通知8255A的“已接收到数据” 的应答信号。,（1）8255的模式1：选通输入方式（口）,1，当外设输入数据到PA口时, 自动的向/STBa发出一个低电平选通信号; 2，8255A收到/STBa上的负脉冲后作两件事: 一是将数据存入A口输入缓冲/锁存器中； 二是输入“缓冲器满”的IBF

39、a高电平信号，通知外设已收到数据。 3，8255A检测到/STBa变为高电时，若Qibfa高电平，Qintra高电平时，将INTRa变高向CPU申请中断（Qintra可由用户对PC4进行单一置复位控制字控制，参见模式一时的状态字）。 4，CPU响应中断后，从A口读取数据，并在读走数据后8255A撤掉INTRa信号，并使/STBa变低通知外设送下一个字节的数据。,P0 8031 /INT0,D7-D0 PA PC4 PC5 PC3,D7-D0 输入设备,INTEa,/STBa,IBFa,INTRa,1,2,转符号说明,（2）8255的模式1：选通输出方式（口）,P0 8031 /INT0,D7-

40、D0 PB PC1 PC2 PC0,D7-D0 输入设备,INTEb,/OBFb,/ACKb,INTRb,1,3,1，CPU通过 MOVX Ri ,A 指令将数据送到B口输出锁存器，8255A收到数据后便令“输出缓冲器满”/OBFb变为低电平, 通知外设准备接收。 2，外设接到/OBFb的低电平后作两件事情： 一，从PB上取走数据；二，使/ACKb线变低，通知8255A:外设已收到数据。 3，8255A接收到/ACKb线变低后，就对/OBFb ，/ACKb 和Qinteb的状态进行检测，当它们皆为“1”时，INTRb变为高电平向CPU发终端申请。 4，CPU响应中断后，通过中断服务程序将下一个

41、数据送到8255A的B口，同时撤掉INTRb信号。,2,模式一时的状态字,（3）模式2: A口的双向（输入/输出）方式,只有A口具有模式2 方式。此时，PA口为双向I/O总线。 1，当PA作输入口时,由/STBa和IBFa信号控制, 过程同模式1的输入操作。 2，当PA作输出口时,由/OBFa和/ACKa控制,工作过程同模式1的输出操作。 模式2 非常适应像终端一类的外设，如键盘、显示器等设备。,P0 8031 /INT0,D7-D0 PA,D7-D0 输入设备,PC7,INTE1,/OBFa,/ACKa,INTRa,PC6,PC4,PC5,PC3,IBFa,/STBa,+,INTE2,返回本

42、节目录,模式2 状态字,4，8255A应用举例（方式0）,/RD /WR P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 ALE 89C51,D7 Q7 D6 Q6 D5 Q5 D4 Q4 D3 Q3 D2 Q2 D1 Q1 D0 Q0 74LS373 G /E,/RD /WR RESET /CS PC口 8255A A1 A0 PB口 D7 D6 D5 D4 D3 D2 PA口 D1 D0,设8255A工作在方式0，且A口输入，B、C口输出。,/CS=FF7XH,A口：FF7CH B口: FF7DH, C口: FF7EH, 控制口：FF7FH,程序清单,ORG

43、 0100H START:MOV A,#90H;方式0，A口输入，B口、C口输出 MOV DPTR,#0FF7FH;8255A控制口地址送指针 MOVX DPTR,A;控制字送8255A控制寄存器 MOV DPTR,#0FF7C;A口地址送指针 MOVX A,DPTR;从A口输入数据到A MOV DPTR,#0FF7DH; B口地址送指针 MOV A,DATA1;从内存DATA1单元中取数X1到A MOVX DPTR,A;数据从B口输出 MOV DPTR,#0FF7EH; C口地址送指针 MOV A,DATA2;从内存DATA2单元中取数X2到A MOVX DPTR,A;数据从C口输出,标志位

44、 A组方式选择 A口、C口高4 B组方式 B口、C口低4,返回本节目录,3.3.4,使用串行口扩展I/O端口,在MCS-51单片机串行口的4种工作模式中模式0 （同步移位模式）可以用来实现系统并行I/O端口的扩展。 使用这种方式的特点： 扩展I/O端口数量可以不受限制（N*8位）； 扩展端口与单片机之间的连线少（2 3条）； 扩展口与单片机之间的数据交换时间较长； 需要使用外部的“并入串出” 或“串入并出” 移位寄存器。,MCS-51 RXD TXD,移位寄存器,移位寄存器,同步移位脉冲,由MCS-51的串口与两个8位移位寄存器（74LS164）构成的16位并行输出口,数据线,串行口0模式,特

45、点： 同步移位方式。8位数据移位，低位在先； 波特率固定为fosc/12； 数据由RXD（P3.0）出入，同步移位脉冲由TXD发出。 与串行口模式0相关的寄存器 SBUF。用来装载接收或待传送数据的缓冲器； SCON。设定工作模式,存放相关标志的串口控制寄存器。 设定串口模式：00000000B 模式0 时发送机的控制字； 00010000B 模式0 时接收机的控制字。 【注意】: 在接收或发送前必须将对应的标志RI或TI清零！ 只要REN=1便开始启动接收。,使用2片74LS165构成的16位输入扩展口,MCS-51 P3.0 P3.1 P1.0,H G F E D C B A QH 74L

46、S165 SIN S/ L CLK,H G F E D C B A QH 74LS165 SIN S/ L CLK,RXD,TXD,16位并行I/O端口,74LS165: AH:8位并行数据输入端； 并入串出移位寄存器 SIN: 串行数据输入端； QH: 串行数据输出端； S/ L: =0时锁存并行数据，=1时允许串行移位。,编程举例：读入20个字节的数据并送入内部RAM单元,MOV R7,#14H;字节数20送计数器R7 MOV R0,#20H;内部数据区指针R0赋初值 SETB F0;设置“读入字节数奇偶数”标志 RCV0:CLR P1.0;并行置入数据 SETB P1.0;允许串行移位

47、RCV1:MOV SCON,#00010000B;设定模式0并启动接收(REN=1) LOOP:JNB RI,$;等待接收结束 CLR RI; 首先清RI准备下一次接收 MOV A,SBUF;将接收的数据送A MOV R0,A;数据送内存 INC R0 CPL F0;标志取反 JB F0,RCV2;接收偶次后重新置入数据 DEC R7;接收奇次时要再接收一帧 SJMP RCV1;转RCV1再接收一帧数据 RCV2:DJNZ R7,RCV0;是否完成20个字节的输入 【注意】：F0的作用和程序根据F0的状态转移到RCV1、RCV0的区别。,思考题：编一个在下面的电路中读入20个字节的数据的程序,

48、MCS-51 P3.0 P3.1 P1.0,H G F E D C B A QH 74LS165 SIN S/ L CLK,RXD,TXD,使用2片74LS164构成的16位输出扩展口,MCS-51 P3.0 P3.1 P1.0,QA QH A,B 74LS164 /CLR CLK,QA QH A,B 74LS164 /CLR CLK,RXD,TXD,共阳极LED数码管 . g f e d c b a,共阳极LED数码管 . g f e d c b a,+5V,编程：利用静态数码管显示电路，显示RAM中的数据,数据存RAM的20H开始的单元，以BCD码的形式存储（高4位为0）； 再送数码管显示

49、前必须事先利用查表程序将BCD码转换为共阳极的字符码。,a b c d e f g dp,+VCC,a,b,c,d,e,f,g,dp,ORG 2000H DISP:MOV R7,02H;设置显示位数 MOV R0,#20H;设置数据区指针 MOV SCON,#00H;设串行口为模式0 MOV DPTR, # TABLE;设置字符表指针 DISP0:MOV A , R0;取数据到A MOVC A,A+DPTR;从表中取与A对应的字符到A MOV SBUF,A;字符向外传送 LOOP:JNB TI,$;等待传送结束 CLR TI;清除标志TI INC R0;指向下一个数据 DJNZ R7,DISP

50、0;未完时转DISP0继续 RET TABLE:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H;0,1, 2,3,4的字符码 DB 92H,82H,0F8H,80H,98H;5,6,7,8,9的字符码 END,返回,3.4：定时计数器的应用,3.4.1:定时计数器的四种工作模式 3.4.2:定时器相关的寄存器 3.4.3:定时器模式1电路 3.4.4:定时计数器的初始化 3.4.5:定时器方式1应用举例（一） 3.4.6:定时器方式1应用举例（二） 3.4.7:定时器门控位GATE的应用,继续,3.4.1：定时计数器的四种工作模式,模式0、模式1：基本相同，区别在于模式0计数器的长度为1

51、3位；模式1时计数器长度为16位； 模式2：主要用于单片机的串行通讯时的“波特率”发生器，将在下一节“串行口应用中介绍”。 本节主要介绍模式1 的应用。,返回本节目录,3.4.2: 定时器相关的寄存器,定时/计数器1,定时/计数器0,1，模式控制寄存器TMOD ( SFR 89H),2,控制寄存器TCON (SFR地址:88H),返回本节目录,T0、T1的启动TR和溢出标志TF 外部中断标志IE和触发极性选择IT,3.4.3:定时器模式1电路,TL1,TH1,震荡器,1/12,(8位),(8位),TF1,中断,控制,T1 引脚,TR1,GATE,INT1,C/T=0,C/T=1,返回本节目录,

52、3.4.4：定时计数器的初始化,（一）初始化的步骤： 1，根据需要，设定工作方式（C/T位）计数或定时； 2，确定定时或计数初值； 3，设置相应的中断参数、优先级别； 4，送命令字，启动定时、计数器。 （二）定时、计数初值的计算： TC为计数初值； 1，计数初值计算公式： TC=M-C 其中 M为计数器的模； C为计数值； 【举例】：在方式0时，每接收100个外部事件，要求产生一个中断，确定计数初值。TC=8192-100=8092=1F9CH,1FH,9CH,THi=FCH TLi=1CH,2，定时器初值计算公式：TC=M-T/T计数 （其中：M 计数模；T 定时时间；T计数 系统时钟周期的

53、12倍） 设系统时钟为12MHZ,则T计数 =1。定时器4种模式的最大定时时间与M有关。,【举例】：请计算定时50ms所需要的定时初值。 1，确定模式.。选择模式1 2，计算定时初值。 Tc=65536-50ms/1=65536-50000=15536=3CB0H 既THi=3CH;TLi=B0H,返回本节目录,3.4.5：定时器方式1应用举例（一）,利用单片机的P1.0产生一个频率为50HZ的对称方波。 【解】：使用T0。首先确定工作方式、工作模式和定时初值。 1，选定时方式（C/T=0）； 2，模式1（M2 M1=01) ， 3，TC = 65536-10ms / 1us = 55536

54、= D8F0H， 既TH=D8H,TL=F0H。,20ms,10ms,10ms,TMOD 0000 0001,ORG 1000H STRAT:MOV TMOD,#01H;设定时器为定时，模式1 SETB TR0;启动定时器T0 LOOP:MOV TH0,# 0D8H;设定时初值 MOV TL0,# 0F0H JNB TF0,$;定时时间到？ CLR TF0;清T0标志 CPL P1.0;P1.0取反 SJMP LOOP;循环继续 END,程序清单,返回本节目录,3.4.6: 定时器方式1应用举例（二）,利用P1.0口线输出周期为2S的方波。 【解】如何产生1S（1000ms）的定时？ 1000ms的定时由50ms累计20次。 1, 设定T0为定时方式，模式1。 2,TC=65535-50ms/1us=3CB0H 3,TMOD控制字为：00000001B=01H