第9章單片機(jī)I/O接口擴(kuò)展技術(shù)簡(jiǎn)單芯片擴(kuò)展I/O接口8255可編程接口芯片及其使用8155可編程接口芯片及其使用鍵盤及顯示器接口設(shè)計(jì)A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù)主要內(nèi)容.9.1I/O接口概述——I/O接口的功能

2

I/O接口的編址方式存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址方式：CPU將I/O接口當(dāng)作存儲(chǔ)單元對(duì)待，訪問I/O與訪問存儲(chǔ)器單元操作相同I/O獨(dú)立編址方式：另外設(shè)立一個(gè)獨(dú)立的I/O空間，與存儲(chǔ)器空間互不影響，單獨(dú)編址供I/O設(shè)備使用。在指令系統(tǒng)中，有專用于I/O訪問的指令。

1I/O接口的功能速度匹配：鎖存數(shù)據(jù)、傳送聯(lián)絡(luò)信號(hào)。輸入設(shè)備數(shù)據(jù)緩沖適應(yīng)CPU的快速操作。數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換：并-串轉(zhuǎn)換、A/D、D/A轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換：電平幅值或正/負(fù)邏輯轉(zhuǎn)換。隔離：通過接口三態(tài)門將總線與其它設(shè)備隔離。.7/22/20232單片機(jī)原理及其應(yīng)用3

I/O接口數(shù)據(jù)傳送方式外設(shè)READY？YN數(shù)據(jù)傳送讀接口狀態(tài)同步傳送方式（無條件傳送）外設(shè)與CPU速度相當(dāng)時(shí)，采用此種方式。如：?jiǎn)纹瑱C(jī)與外部RAM之間的數(shù)據(jù)傳送。查詢傳送方式（條件傳送）

CPU與I/O接口之間的數(shù)據(jù)傳送由程序控制來實(shí)現(xiàn)。通過查詢外設(shè)是否準(zhǔn)備就緒來決定是否傳送數(shù)據(jù)。通用性好，軟硬件簡(jiǎn)單，CPU效率低。9.1I/O接口概述——I/O接口的功能.7/22/20233單片機(jī)原理及其應(yīng)用中斷控制傳送方式（1）任何外設(shè)與CPU交換信息，需向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)；（2）CPU檢測(cè)到中斷請(qǐng)求，若滿足中斷響應(yīng)條件，CPU立即停止正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷處理程序,進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷處理完畢返回被中斷的程序處，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。CPU的效率提高。9.1I/O接口概述——I/O接口的功能.7/22/20234單片機(jī)原理及其應(yīng)用打印接收數(shù)據(jù)打印接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)打印機(jī)打印時(shí)序查詢方式CPU時(shí)序查詢等待數(shù)據(jù)傳送查詢等待中斷方式CPU時(shí)序執(zhí)行程序數(shù)據(jù)傳送執(zhí)行程序一個(gè)查詢方式和中斷方式比較的實(shí)例9.1I/O接口概述——I/O接口的功能.7/22/20235單片機(jī)原理及其應(yīng)用由硬件完成數(shù)據(jù)交換，不需要CPU的介入，由DMA控制器控制，使數(shù)據(jù)傳送在存儲(chǔ)器與外設(shè)之間直接傳送。快、成本高。存儲(chǔ)器CPU外設(shè)I/O口DMA控制器直接存儲(chǔ)器存取方式（DMA）9.1I/O接口概述——I/O接口的功能.7/22/20236單片機(jī)原理及其應(yīng)用 MCS－51系列單片機(jī)的外部RAM和I/O口是統(tǒng)一編址的，因此用戶可以把單片機(jī)外部64KRAM空間的一部分作為擴(kuò)展I/O的地址空間。單片機(jī)可以像訪問外部RAM存儲(chǔ)器那樣訪問外部接口芯片，對(duì)其口進(jìn)行讀寫操作，在邏輯操作和指令使用上無任何區(qū)別。4MCS-51單片機(jī)的I/O接口擴(kuò)展9.1I/O接口概述——I/O接口的功能.7/22/20237單片機(jī)原理及其應(yīng)用實(shí)現(xiàn)方式 采用TTL、CMOS電路。設(shè)計(jì)原則 輸入口具有緩沖作用——緩沖器。輸出口具有鎖存作用——鎖存器。常用TTL芯片 緩沖器：74LS244，74LS245鎖存器：74LS273，74LS373，74LS374，74LS377等。9.2簡(jiǎn)單芯片擴(kuò)展I/O接口.7/22/20238單片機(jī)原理及其應(yīng)用芯片功能介紹（1）74LS244三態(tài)緩沖器(24路) 1G狀態(tài)輸入/輸出1高阻隔離0驅(qū)動(dòng)輸入＝輸出74LS244三態(tài)緩沖器功能表 9.2簡(jiǎn)單芯片擴(kuò)展I/O接口.7/22/20239單片機(jī)原理及其應(yīng)用CLR(MR)CLK(CP)LXHDnQnXLHHHHLLLxQ074LS2738D鎖存器真值表（2）74LS2738D鎖存器 9.2簡(jiǎn)單芯片擴(kuò)展I/O接口.7/22/202310單片機(jī)原理及其應(yīng)用外設(shè)外設(shè)74LS27374LS2448051P0CLKGABCBCLRVcc74LS273輸出Q隨輸入D變化，CLR必須為高電平如何連接?CLK/G的設(shè)計(jì)應(yīng)綜合地址和控制信息。解決方案：實(shí)例：用74LS273和74LS244擴(kuò)展I/O口9.2簡(jiǎn)單芯片擴(kuò)展I/O接口.7/22/202311單片機(jī)原理及其應(yīng)用（1）用74LS273CLK的設(shè)計(jì)74LS273為鎖存器，通常可作為輸出口。對(duì)于單片機(jī)來說，數(shù)據(jù)輸出控制由WR實(shí)現(xiàn)。設(shè)P2.0=0時(shí)，單片機(jī)選中74LS273。則，可以得到下列真值表實(shí)現(xiàn)CLK真值表P2.001WRCLK00X1X11WRP2.0＋＝CLK9.2簡(jiǎn)單芯片擴(kuò)展I/O接口.7/22/202312單片機(jī)原理及其應(yīng)用74LS244為緩沖器，通?？勺鳛檩斎肟?。對(duì)于單片機(jī)來說，數(shù)據(jù)輸出控制由RD實(shí)現(xiàn)。設(shè)P2.0=0時(shí)，單片機(jī)選中74LS244。則，可以得到下列真值表實(shí)現(xiàn)CLK真值表P2.001RDG(1G/2G)00X1X11RDP2.0＋＝G（2）用74LS2441G/2G的設(shè)計(jì)9.2簡(jiǎn)單芯片擴(kuò)展I/O接口.7/22/202313單片機(jī)原理及其應(yīng)用（3）用74LS273和74LS244擴(kuò)展I/O口9.2簡(jiǎn)單芯片擴(kuò)展I/O接口.7/22/202314單片機(jī)原理及其應(yīng)用A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0xxxxxxx0xxxxxxxx74LS273和74LS244的地址空間分析：地址為：FEFFH1111111111111119.2簡(jiǎn)單芯片擴(kuò)展I/O接口.7/22/202315單片機(jī)原理及其應(yīng)用

8255是一種8位并行I/O接口芯片，8255有3個(gè)8位的并行口：PA、PB、PC，3種工作方式。其中，PC口具有按位進(jìn)行操作功能。9.3.18255可編程并行接口芯片及應(yīng)用9.38255可編程并行接口芯片及其使用.7/22/202316單片機(jī)原理及其應(yīng)用9.3.18255可編程并行接口芯片及應(yīng)用8255的引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)

9.38255可編程并行接口芯片及其使用.7/22/202317單片機(jī)原理及其應(yīng)用 （1）D0~D7為數(shù)據(jù)總線，用于傳送CPU和8255之間的數(shù)據(jù)、命令和狀態(tài)字。 （2）RESET：復(fù)位信號(hào)，輸入高電平有效。復(fù)位后，8255所有內(nèi)部寄存器清0，所有口被置為輸入方式。8255的引腳的功能9.38255可編程并行接口芯片及其使用（3）CS:片選線，輸入，低電平有效。當(dāng)為低電平時(shí)8255被選中。（4）RD:讀信號(hào)線，輸入，低電平有效。當(dāng)為低電平時(shí)，所選的8255處于讀狀態(tài)，控制8255把指定口的數(shù)據(jù)信息或寄存器狀態(tài)信息輸出到數(shù)據(jù)總線D0～D7上。（5）WR：寫信號(hào)線，輸入，低電平有效。當(dāng)為低電平時(shí)控制8255把數(shù)據(jù)總線D0～D7的數(shù)據(jù)信息或控制信息寫入指定口或寄存器中。.7/22/202318單片機(jī)原理及其應(yīng)用9.38255可編程并行接口芯片及其使用 （6）A0、A1：地址線，輸入，用于選擇端口。當(dāng)=0芯片被選中時(shí)，這兩位的4種組合分別用于選擇PA口、PB、PC和控制寄存器。CSA1A0口或寄存器CPU操作狀態(tài)000PA口01讀PA口

10寫入PA口

001PB口01讀PB口

10寫入PB口

010PC口01讀PC口

10寫入PC口

011控制寄存器01無效10寫入控制字1××未選中××數(shù)據(jù)總線呈高阻態(tài).7/22/202319單片機(jī)原理及其應(yīng)用(7)I/O口線（24條） PA0～PA7、PB0～PB7、PC0～PC7為32條雙向總線，用于8255和外設(shè)之間傳送數(shù)據(jù)。 PA7~PA0：PA口的并行I/O數(shù)據(jù)線，雙向三態(tài)。 PB7~PB0：PB口的并行I/O數(shù)據(jù)線，雙向三態(tài) PC7~PC0：PC口的并行I/O數(shù)據(jù)線，雙向三態(tài)。 當(dāng)8255工作與方式0時(shí)，PC7~PC0為兩組并行I/O數(shù)據(jù)線。當(dāng)8255工作與方式1或方式2時(shí)，PC7~PC0分為兩組，作端PA口和端PB口的聯(lián)絡(luò)控制線，此時(shí)每根線將賦予新的功能。9.38255可編程并行接口芯片及其使用.7/22/202320單片機(jī)原理及其應(yīng)用8255的工作方式

（一）8255的控制字8255有2個(gè)控制字，2個(gè)控制字均在A1A0為11時(shí)發(fā)出。如果控制字的最高位D7為1，則表示工作方式控制字，如果最高位D7為0，則表示PC口按位置位/復(fù)位控制字。（1）8255工作方式控制字8255的三個(gè)端口的工作方式是通過CPU對(duì)控制口寫入控制字來決定的。8255方式選擇控制字寄存器的定義如下圖所示。8255的3個(gè)端口被分成2組，A組包括PA口和PC口的高4位，B組包括PB口和PC口的低4位。D7：控制字標(biāo)志位，控制字作為8255工作方式選擇控制字時(shí)，D7必須為18255方式選擇控制字寄存器的定義

9.38255可編程并行接口芯片及其使用.7/22/202321單片機(jī)原理及其應(yīng)用D6D5：A組的工作方式設(shè)置位。A組有3種工作方式：方式0、方式1和方式2，由控制字寄存器的D6D5兩位設(shè)定D6D5工作方式說明00方式0基本的輸入/輸出方式01方式1選通輸入/輸出方式1×方式2雙向輸入/輸出方式

8255工作方式設(shè)置9.38255可編程并行接口芯片及其使用.7/22/202322單片機(jī)原理及其應(yīng)用D4：設(shè)置PA口的輸入/輸出狀態(tài)，D4＝1，PA口為輸入口，D4＝0，PA口為輸出口。D3：設(shè)置PC口的高4位的輸入/輸出狀態(tài)，D4＝1，PC口的高4位為輸入，D4＝0，PC口的高4位為輸出。D2：B組的工作方式設(shè)置位。B組有2種工作方式：D2＝0，B組的端口工作在方式0、D2＝1，B組的端口工作方式1。D1：設(shè)置PB口的輸入/輸出狀態(tài)，D1＝1，PB口為輸入口，D1＝0，PB口為輸出口。D0：設(shè)置PC口的低4位的輸入/輸出狀態(tài)，D0＝1，PC口的低4位為輸入，D0＝0，PC口的低4位為輸出。9.38255可編程并行接口芯片及其使用.7/22/202323單片機(jī)原理及其應(yīng)用（二）8255的狀態(tài)字8255沒有專門的狀態(tài)字寄存器，工作方式1或方式2時(shí)，讀取端PC口的數(shù)據(jù)，即可以獲得狀態(tài)字。當(dāng)狀態(tài)字中有效信息不滿8位時(shí)，所缺的即為對(duì)應(yīng)端PC口引腳的輸入電平（1）在PA口、PB口定義為方式1輸入時(shí)，讀取PC口，獲取的狀態(tài)字的格式如圖9.17所示，我們稱之為PA口、PB口輸入口狀態(tài)字，D7為PC口數(shù)據(jù)的最高位，D0為最低位。狀態(tài)字的低3位D2~D0為B組狀態(tài)字，高5位D7~D3為A組狀態(tài)字，各位所代表的含義如下：INTRA/INTRB：PA口、PB口的輸入中斷請(qǐng)求標(biāo)志IBFA/IBFB：PA口、PB口的輸入緩沖器滿標(biāo)志INTEA2/INTEB：PA口、PB口的輸入中斷允許標(biāo)志8255的PA口、PB口為輸入口狀態(tài)字

9.38255可編程并行接口芯片及其使用.7/22/202324單片機(jī)原理及其應(yīng)用（2）在PA口、PB口定義為方式1輸出時(shí)，讀取PC口，獲取的狀態(tài)字的格式如圖所示，稱它為PA口、PB口輸出口狀態(tài)字，狀態(tài)字的低3位D2~D0為B組狀態(tài)字，高5位D7~D3為A組狀態(tài)字，各位所代表的含義如下：INTRA/INTRB：PA口、PB口的輸出中斷請(qǐng)求標(biāo)志/：PA口、PB口的輸出緩沖器滿標(biāo)志INTEA1/INTEB：PA口、PB口的輸出中斷允許標(biāo)志8255的PA口、PB口為輸出口狀態(tài)字

9.38255可編程并行接口芯片及其使用.7/22/202325單片機(jī)原理及其應(yīng)用（3）在PA口定義為方式2時(shí)，讀取PC口，獲取的狀態(tài)字的格式如圖9.19所示，稱它為PA口雙向I/O狀態(tài)字，狀態(tài)字的低3位D2~D0由PB口組的工作方式來確定，各位所代表的含義如下：INTRA為PA口中斷請(qǐng)求標(biāo)志；IBFA為PA口的輸入緩沖器滿標(biāo)志；為PA口的輸出緩沖器滿標(biāo)志；INTEA1為PA口的輸出中斷允許標(biāo)志；INTEA2為PA口的輸入中斷允許標(biāo)志9.38255可編程并行接口芯片及其使用.7/22/202326單片機(jī)原理及其應(yīng)用（三）工作方式1方式0工作方式0為基本的輸入/輸出方式，這種工作方式不需要選通信號(hào)。端口PA、PB和PC中都可以通過方式控制字設(shè)定為輸入或輸出端口。2方式1I/OPC7I/OPC6I/OIBFAPC5I/OPC4INTRAINTRAPC3PC2IBFBPC1INTRBINTRBPC0輸出方式輸入方式PC口引腳方式1時(shí)8255的PC口各個(gè)引腳的定義9.38255可編程并行接口芯片及其使用.7/22/202327單片機(jī)原理及其應(yīng)用方式2方式2為具有聯(lián)絡(luò)信號(hào)的雙向I/O口模式，只有PA口有方式2。此時(shí)，PA口成為一個(gè)8位的雙向I/O數(shù)據(jù)接口，占用PC口的高5位引腳PC7~PC3為PA口輸入/輸出的控制聯(lián)絡(luò)信號(hào)線。其余的3位可為端PB口在方式1下的聯(lián)絡(luò)信號(hào)線、或端PB口在方式0（基本輸入/輸出）時(shí)作為端PC口引腳使用。方式2時(shí)PC口控制聯(lián)絡(luò)信號(hào)定義見表PC口引腳雙向方式PC0由PB口的方式?jīng)Q定PC1由PB口的方式?jīng)Q定PC2由PB口的方式?jīng)Q定PC3INTRAPC4PC5IBFAPC6PC7方式2時(shí)PC口控制聯(lián)絡(luò)信號(hào)定義

9.38255可編程并行接口芯片及其使用.7/22/202328單片機(jī)原理及其應(yīng)用9.3.28255與MCS-51單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)

9.38255可編程并行接口芯片及其使用.7/22/202329單片機(jī)原理及其應(yīng)用9.3.28255與MCS-51單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)

單片機(jī)引腳P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0地址地址總線A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A08255引腳未用未用未用未用未用未用未用CS未用未用未用未用未用未用A1A0PA×××××××0××××××00FE00PB×××××××0××××××01FE01PC×××××××0××××××10FE02控制寄存器×××××××0××××××11FE038255的口和控制寄存器地址分析如下：9.38255可編程并行接口芯片及其使用.7/22/202330單片機(jī)原理及其應(yīng)用 電路圖中，開關(guān)K0~K7與8255PA口的PA0~PA7相連，8個(gè)LED指示燈連接在PB口。根據(jù)開關(guān)K0~K7閉合狀態(tài)控制LED0~LED7的顯示狀態(tài)，K0控制LED0，依此類推。另外，設(shè)置PC口的高4位為輸出，低四位為輸入。 解：（1）初始化 初始化就是設(shè)置8255的I/O口的工作方式，對(duì)控制寄存器寫入工作方式控制字。 PA口外接開關(guān)，為方式0的輸入，PB口外接LED指示燈，為方式0的輸出，而PC口要求高4位為輸出，低四位為輸入，它只能工作在方式0，則工作方式控制字設(shè)置如下： 控制字標(biāo)志位為1，A組：0010，B組：001， 組合后工作方式控制字為：10010001，即91H。9.38255可編程并行接口芯片及其使用.7/22/202331單片機(jī)原理及其應(yīng)用（2）LED指示燈的控制 根據(jù)電路圖可知，當(dāng)開關(guān)K0斷開時(shí)，PA0輸入高電平，K0閉合時(shí)，PA0輸入低電平。PB0輸出高電平時(shí)，指示燈LED0被熄滅，當(dāng)PB0輸出低電平時(shí)，指示燈LED0被點(diǎn)亮。因此，PA口讀入的信息，直接傳遞給PB口即可控制LED指示燈的顯示狀態(tài)。9.38255可編程并行接口芯片及其使用.7/22/202332單片機(jī)原理及其應(yīng)用（3）程序 MOVA,#91H；初始化，工作方式控制字 MOVDPTR,#0FE03H；控制寄存器地址CONTROL:MOVX@DPTR,A ；設(shè)置工作方式，初始化完成 MOV DPTR, #FE00H ；PA口地址 MOVX A, @DPTR ；從PA口讀開關(guān)狀態(tài) INC DPTR ；PB口地址 MOVX @DPTR,A ；從PB口輸出控制LED指示燈 …… ；以下為其他應(yīng)用程序 AJMP CONTROL9.38255可編程并行接口芯片及其使用.7/22/202333單片機(jī)原理及其應(yīng)用256×8位的靜態(tài)RAM。I/O接口部分可編程8位PA7~0

可編程8位PB7~0

可編程6位PC5~0

命令寄存器——8位

狀態(tài)寄存器——8位計(jì)數(shù)器/計(jì)時(shí)器部分

一個(gè)14位的二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器/計(jì)時(shí)器256B靜態(tài)RAM

PA定時(shí)器PB

PC

口APA0~PA7口BPB0~PB7PC0~PC5口CIO/MAD0~AD7TIMERINTIMEROUTCEALERDWRRESET8155的結(jié)構(gòu)9.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202334單片機(jī)原理及其應(yīng)用TIMERINTIMEROUTPC3PC4

PC5

IO/MCERDWRALEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7VssVccPC2PC1PC0PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA08155RESETAD7~0－地址數(shù)據(jù)線，三態(tài)RESET－復(fù)位信號(hào)ALE－允許地址鎖存信號(hào)CE－片選信號(hào)IO/M－接口與存儲(chǔ)器的選擇信號(hào)WR－寫信號(hào)RD－讀信號(hào)8155的引腳9.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202335單片機(jī)原理及其應(yīng)用PA7~0－8根通用的I/O端口線PB7~0－8根通用的I/O端口線PC5~0－6根通用的I/O端口線TIMERIN－14位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器的輸入端TIMEROUT－計(jì)時(shí)器的輸出引腳TIMERINTIMEROUTPC3PC4

PC5

IO/MCERDWRALEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7VssVccPC2PC1PC0PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA08155RESET電源引腳：Vcc，Vss9.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202336單片機(jī)原理及其應(yīng)用8155與8031的連接RDWRALEP2.0P2.7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EARDWRALEIO/MCEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7RESETTIMERINTIMEROUT+5V10F/16V1k

PA7~0PB7~0PC5~0805181559.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202337單片機(jī)原理及其應(yīng)用8155的256字節(jié)RAM的使用——作為單片機(jī)的外RAM8155RDWRCEIO/MALEAD0~7PAPBPCCEIO/M

1使用條件：（1）＝0，8155芯片被選中。 （2）＝0，8155芯片上的RAM被選中，由AD0~AD7的地址總線(A0~A7)為256個(gè)單元編址。此時(shí)，當(dāng)=0，CPU從8155RAM中由A7~A0指定的單元中讀取一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。 當(dāng)＝0，CPU將一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)寫入到由A7~A0指定的8155RAM單元中。RDWR9.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202338單片機(jī)原理及其應(yīng)用2單片機(jī)訪問8155的RAM8051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD0~7PAPBPCP2.7＝0，且P2.0＝0，單片機(jī)使用8155上的RAM。A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.00xxxxxx000000000xxxxxx01111111108155RAM的地址空間分析：地址范圍為：7E00～7EFFH1111111111119.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202339單片機(jī)原理及其應(yīng)用3單片機(jī)訪問8155RAM的程序設(shè)計(jì)8051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD0~7PAPBPC9.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202340單片機(jī)原理及其應(yīng)用8155I/O端口的使用——作為單片機(jī)的外部I/O口8155RDWRCEIO/MALEAD0~7PAPBPCCEIO/M1使用條件：（1）＝0，8155芯片被選中。 （2）＝1，8155芯片上的I/O口和定時(shí)/計(jì)數(shù)器被選中，由AD0~AD7的地址總線(A0~A2)為I/O口和定時(shí)/計(jì)數(shù)器編址。此時(shí)，當(dāng)=0，CPU從A2~A0指定的對(duì)象讀取（輸入）一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。 當(dāng)＝0，CPU將一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)寫入（輸出）到A2~A0指定的對(duì)象。RDWR9.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202341單片機(jī)原理及其應(yīng)用28155芯片I/O口地址分配A7A6A5A4A3A2A1A0I/O端口╳╳╳╳╳000命令/狀態(tài)寄存器╳╳╳╳╳001A口╳╳╳╳╳010B口╳╳╳╳╳011C口╳╳╳╳╳100計(jì)數(shù)器低8位╳╳╳╳╳101計(jì)數(shù)器高6位9.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202342單片機(jī)原理及其應(yīng)用3單片機(jī)訪問8155的I/O口8051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD0~7PAPBPCP2.7＝0，且P2.0＝1，單片機(jī)使用8155上的I/O口和定時(shí)/計(jì)數(shù)器。A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.00xxxxxx1xxxxx000xxxxxx1xxxxx11108155I/O口的地址空間分析：11111111111100000000009.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202343單片機(jī)原理及其應(yīng)用I/O口及定時(shí)/計(jì)數(shù)器I/O端口命令/狀態(tài)寄存器A口B口C口計(jì)數(shù)器低8位計(jì)數(shù)器高6位I/O端口地址7F007F017F027F037F047F058051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD0~7PAPBPC9.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202344單片機(jī)原理及其應(yīng)用9.48155可編程接口芯片及其使用4命令寄存器的定義PAPBPC1PC2IEAIEBTM1TM2PB、PA—A口、B口數(shù)據(jù)傳送方向0—輸入1—輸出ALT100—C口輸入，A、B口基本I/O方式ALT211—C口輸出，A、B口基本I/O方式ALT301—PC3-PC5輸出，A口選通方式，B口基本I/O方式ALT410—A、B口選通方式PC2、PC1—C口數(shù)據(jù)傳送方向及AB口工作方式IEA、IEB—A、B口中斷允許控制0—禁止1—允許TM1、TM2—計(jì)數(shù)器控制.7/22/202345單片機(jī)原理及其應(yīng)用PC口在各種工作方式下的狀態(tài)9.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202346單片機(jī)原理及其應(yīng)用5狀態(tài)寄存器的定義9.48155可編程接口芯片及其使用×INTRAABFINTEAINTRBBBFINTEBTMERD0D1D2D3D4D5D6D7A口中斷請(qǐng)求標(biāo)志A口緩沖器滿標(biāo)志A口中斷允許標(biāo)志B口中斷請(qǐng)求標(biāo)志B口緩沖器滿標(biāo)志B口中斷允許標(biāo)志定時(shí)器中斷允許標(biāo)志。計(jì)數(shù)到指定長度后置1，讀狀態(tài)后清0.7/22/202347單片機(jī)原理及其應(yīng)用68155I/O口的初始化及應(yīng)用程序設(shè)計(jì)8051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD0~7PAPBPC9.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202348單片機(jī)原理及其應(yīng)用9.3.4.3

8155定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作原理8155的定時(shí)器是一個(gè)14位的減法計(jì)數(shù)器。能對(duì)輸入定時(shí)器的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在達(dá)到“最后”計(jì)數(shù)值時(shí)，有一個(gè)矩形波或脈沖輸出。由編程來控制定時(shí)器的輸出波形及計(jì)數(shù)長度。由于計(jì)數(shù)長度為14位，所以分兩次裝入。計(jì)數(shù)初值的范圍是：2H~3FFFH。。9.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202349單片機(jī)原理及其應(yīng)用（1）8155定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式 由8155命令寄存器的最高兩位設(shè)定TM2

TM100011011方式不影響定時(shí)器工作若計(jì)數(shù)器未啟動(dòng)，則無操作；若計(jì)數(shù)器已運(yùn)行，則停止計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器減到0后，立即停止。裝入方式和計(jì)數(shù)值后，立即啟動(dòng)定時(shí)器，若定時(shí)器已在運(yùn)行，則達(dá)到當(dāng)前計(jì)數(shù)值后，按新的方式和長度予以啟動(dòng)PAPBPC1PC2IEAIEBTM1TM29.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202350單片機(jī)原理及其應(yīng)用（2）定時(shí)/計(jì)數(shù)器的格式和輸出形式9.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202351單片機(jī)原理及其應(yīng)用（2）定時(shí)/計(jì)數(shù)器的格式和輸出形式M2M1T13T12T11T10T9T815141312111098T7T6T5T4T3T2T1T076543210定時(shí)器方式計(jì)數(shù)器高6位計(jì)數(shù)器低8位M2M100011011M2M1單方波連續(xù)方波單脈沖連續(xù)脈沖TIMEROUT引腳輸出波形

9.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202352單片機(jī)原理及其應(yīng)用（3）8155定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化及應(yīng)用程序設(shè)計(jì)8051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD0~7PAPBPCTimerInTimerOut9.48155可編程接口芯片及其使用.7/22/202353單片機(jī)原理及其應(yīng)用在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤和顯示器是常用的外設(shè)，它們是人與應(yīng)用系統(tǒng)交換信息的窗口，用于輸入?yún)?shù)和命令，顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、計(jì)算結(jié)果以及命令提示信息等。本節(jié)主要介紹單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用簡(jiǎn)單鍵盤和顯示器的接口及軟件設(shè)計(jì)方法。9.5鍵盤及顯示器接口設(shè)計(jì).7/22/202354單片機(jī)原理及其應(yīng)用9.5.1鍵盤工作原理與接口電路（一）鍵盤概述

鍵盤是由若干個(gè)按鍵組成的開關(guān)矩陣，它是一種廉價(jià)的輸入設(shè)備。一個(gè)鍵盤，通常包括有數(shù)字鍵(0~9)，字母鍵(A~Z)以及一些功能鍵。操作人員可以通過鍵盤向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)，地址、指令或其它控制命令，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。

鍵盤按其結(jié)構(gòu)形式可分為兩類： 1編碼鍵盤，即鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由專用的硬件來實(shí)現(xiàn)； 2非編碼鍵盤，即鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由軟件來識(shí)別。9.5鍵盤及顯示器接口設(shè)計(jì).7/22/202355單片機(jī)原理及其應(yīng)用

單片機(jī)系統(tǒng)中普遍使用非編碼鍵盤，鍵盤接口應(yīng)具備以下功能： (1)鍵掃描功能，即檢測(cè)是否有健按下； (2)產(chǎn)生相應(yīng)的鍵代碼(鍵值)； (3)消除按鍵抖動(dòng)及多鍵按下；計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)常見鍵盤：通用鍵盤：84鍵,101鍵,102鍵,104鍵等。含單片機(jī)，串行輸出(掃描碼)。專用鍵盤：根據(jù)需要自己設(shè)計(jì)鍵盤。按鍵：即無鎖開關(guān)，有機(jī)械按鍵，電容按鍵，導(dǎo)電橡膠按鍵，薄膜按鍵。9.5.1鍵盤工作原理與接口電路.7/22/202356單片機(jī)原理及其應(yīng)用按鍵開關(guān)的集合。（二）鍵盤的特點(diǎn)5~10ms5~10ms>100ms鍵的閉合/斷開是機(jī)械觸點(diǎn)的通斷。會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)。按鍵的確認(rèn)需要消除抖動(dòng)。硬件消抖

RS觸發(fā)器軟件消抖：

軟件延時(shí)20ms，讓過抖動(dòng)區(qū)。Vcc9.5.1鍵盤工作原理與接口電路.7/22/202357單片機(jī)原理及其應(yīng)用（三）鍵盤接口獨(dú)立式鍵盤 各鍵相互獨(dú)立，各接一根輸入線。

P10P118051

K1P12P13P14P15K2K3K4K5K6鍵盤驅(qū)動(dòng)程序步驟查鍵：掃描有否鍵按下，若無鍵按下，返回有鍵按下軟件去抖：延時(shí)20mS找鍵：逐位右移等鍵釋放軟件去抖9.5.1鍵盤工作原理與接口電路.7/22/202358單片機(jī)原理及其應(yīng)用

（1）行掃描法通過行線發(fā)出低電平信號(hào)，如果該行線所連接的鍵沒有按下，則列線所接的端口得到的全是“1”信號(hào)，如果有鍵按下，則得到非全“1”信號(hào)。為防止雙鍵或多鍵同時(shí)按下，再從第0行一直掃描到最一行，若發(fā)現(xiàn)僅有一個(gè)“1”，則為有效鍵，否則全部作廢。找到有效的閉合鍵后，讀入相應(yīng)的鍵值轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的處理程序。

2行列式鍵盤（矩陣鍵盤）識(shí)別按鍵的方法有兩種：行掃描法，線反轉(zhuǎn)法。9.5.1鍵盤工作原理與接口電路.7/22/202359單片機(jī)原理及其應(yīng)用9.5.1鍵盤工作原理與接口電路當(dāng)鍵盤上沒有鍵閉合時(shí)，所有行線

和列線斷開。當(dāng)鍵盤上某一個(gè)鍵閉合時(shí)，則該鍵

所對(duì)應(yīng)的列線與行線短路。鍵盤掃描：

逐行逐列地檢查鍵盤狀態(tài)的過程。鍵盤掃描的方法：

程序控制的隨機(jī)方式

定時(shí)控制方式

中斷方式對(duì)鍵盤上閉合鍵的鍵號(hào)的確定5.1k×3y0y1y2x0x1x2678345012+5V.7/22/202360單片機(jī)原理及其應(yīng)用9.5.1鍵盤工作原理與接口電路.7/22/202361單片機(jī)原理及其應(yīng)用（2）線反轉(zhuǎn)法線反轉(zhuǎn)法也是識(shí)別閉合鍵的一種常用方法，該法比行掃描法速度快，在硬件上要求行線與列線外接上拉電阻。該法先將行線作為輸出線，列線作為輸入線，行線輸出全“0”，讀入列線的值，然后將行線和列線的輸入輸出關(guān)系互換，并且將剛才讀到的列線值從列線所接的端口輸出，再讀取行線的輸入值。在閉合鍵所在的行線上值必為0。當(dāng)一個(gè)鍵被按下時(shí)，必定可讀到一對(duì)唯一的行列值。9.5.1鍵盤工作原理與接口電路.7/22/202362單片機(jī)原理及其應(yīng)用9.5.1鍵盤工作原理與接口電路.7/22/202363單片機(jī)原理及其應(yīng)用（一）顯示器原理（1）顯示器件簡(jiǎn)介

模擬指針表：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)：精度差，不直觀

數(shù)碼顯示器：輝光數(shù)碼管：每個(gè)字型對(duì)應(yīng)一個(gè)管，造價(jià)高，控制與應(yīng)用復(fù)雜，被淘汰。八段LED，LCD顯示器：可顯示數(shù)字和部分字母，耗電省、效率高、發(fā)光控制簡(jiǎn)單、造價(jià)低。9.4.2LED顯示器的工作原理和接口方法.7/22/202364單片機(jī)原理及其應(yīng)用

點(diǎn)陣顯示器：點(diǎn)陣液晶顯示器：128*32/128*64/160*120/240*128/320*240/640*480/1024*768，耗電省、內(nèi)藏控制器、使用方便。寬視角，可帶背光。造價(jià)高，亮度低CRT顯示器：?jiǎn)物@、CGA、EGA、VGA、SVGA，有標(biāo)準(zhǔn)的硬件規(guī)范，驅(qū)動(dòng)程序較多，可有觸摸屏。體積大、耗電多。9.4.2LED顯示器的工作原理和接口方法.7/22/202365單片機(jī)原理及其應(yīng)用（2）LED顯示器結(jié)構(gòu)

aabcdgbcdefgdpcomdpefcomabcdefgdpcom共陰型共陽型abcdefgdpcom9.4.2LED顯示器的工作原理和接口方法.7/22/202366單片機(jī)原理及其應(yīng)用

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aabcdgbcdefgdpcomdpef數(shù)碼字型碼hgfedcba十六進(jìn)制數(shù)碼字型碼hgfedcba十六進(jìn)制011000000C0H51001001092H111111001F9H61000001082H210100100A4H711111000F8H310110000B0H81000000080H41001100199H91001000090H顯示字型（字模）編碼表（共陽）取反共陰碼取反9.4.2LED顯示器的工作原理和接口方法.7/22/202367單片機(jī)原理及其應(yīng)用

a

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COM輸出口1輸出口2輸出口3輸出口41靜態(tài)顯示方式原理（二）靜態(tài)顯示工作原理與接口電路9.4.2LED顯示器的工作原理和接口方法.7/22/202368單片機(jī)原理及其應(yīng)用9.4.2LED顯示器的工作原理和接口方法2靜態(tài)顯示方式應(yīng)用電路舉例P0WR80517413874LS273R74LS27374LS27374LS273RRRP2.7P2.6P2.5CBAY0Y1Y2Y3CLKCLKCLKCLKVcc.7/22/202369單片機(jī)原理及其應(yīng)用靜態(tài)LED顯示器編程（顯示數(shù)據(jù)）1）將字符顯示代碼（字模信息）以表格的形式存放在程序存儲(chǔ)器的某個(gè)區(qū)域2）將顯示信息轉(zhuǎn)換為0X的模式，存放在顯示緩沖區(qū)中；每個(gè)顯示位對(duì)應(yīng)一個(gè)單元3）從顯示緩沖區(qū)中取出一個(gè)顯示信息（顯示一位），通過查表獲取該顯示信息的字符顯示代碼（字模信息）；4）指定顯示位所對(duì)應(yīng)的輸出口（鎖存器）地址，輸出字模信息。5）多位顯示重復(fù)2~4步。9.4.2LED顯示器的工作原理和接口方法.7/22/202370單片機(jī)原理及其應(yīng)用（1）顯示原理（三）動(dòng)態(tài)顯示工作原理與接口電路輸出口1輸出a…dp

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COM輸出口2輸出顯示位控信息

輸出a…dp輸出顯示位控制9.4.2LED顯示器的工作原理和接口方法.7/22/202371單片機(jī)原理及其應(yīng)用9.4.2LED顯示器的工作原理和接口方法動(dòng)態(tài)LED顯示器編程（顯示數(shù)據(jù)）：1）將字符顯示代碼（字模信息）以表格的形式存放在程序存儲(chǔ)器的某個(gè)區(qū)域；2）將顯示信息轉(zhuǎn)換為0X的模式，存放在顯示緩沖區(qū)中；每個(gè)顯示位對(duì)應(yīng)一個(gè)單元3）從顯示緩沖區(qū)中取出一個(gè)顯示信息（顯示一位），通過查表獲取該顯示信息的字符顯示代碼（字模信息）；4）指定字模信息輸出口的（鎖存器）地址，輸出字模信息。5）指定顯示位置輸出口的（鎖存器）地址，輸出顯示位控信息。6）延時(shí)若干ms7）多位顯示重復(fù)2~6步。.7/22/202372單片機(jī)原理及其應(yīng)用VccRX8PA7407PC0PC1PC2PC381558051P0AD0-AD7ALEALERDRDWRWRIO/MP2.1CEP2.0（2）應(yīng)用電路舉例9.4.2LED顯示器的工作原理和接口方法.7/22/202373單片機(jī)原理及其應(yīng)用9.6A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù)

為什么要擴(kuò)展A/D和D/A接口？擴(kuò)展A/D和D/A接口是為了進(jìn)行模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。檢測(cè)裝置

數(shù)字

控制器給定值A(chǔ)/DD/A執(zhí)行器被控對(duì)象-計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)模擬量：電壓/電流數(shù)字量.7/22/202374單片機(jī)原理及其應(yīng)用9.6.1A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù)作用：把輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。內(nèi)容：基本原理、性能指標(biāo)目的：能夠根據(jù)需求，合理選用市場(chǎng)上主流的產(chǎn)品，根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)手冊(cè)，能夠進(jìn)行接口電路的設(shè)計(jì)9.6A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù)

.7/22/202375單片機(jī)原理及其應(yīng)用(1)A/D主要性能指標(biāo)：

1、分辨率：用數(shù)字量的位數(shù)來表示，位數(shù)越高，分辨率越高，對(duì)輸入量的變化越靈敏。 2、量程：所能轉(zhuǎn)換的電壓范圍。 3、精度：分絕對(duì)精度和相對(duì)精度。與分辨率不同。 4、轉(zhuǎn)換時(shí)間： 5、輸出邏輯電平：多數(shù)與TTL配合，另外是否有三態(tài)輸出，采用何種編碼形式等。 6、工作溫度范圍：能夠保證精度的工作溫度范圍。 7、對(duì)參考電壓的要求：分內(nèi)部參考電壓源和外部參考電壓源。9.6.1A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù).7/22/202376單片機(jī)原理及其應(yīng)用(2)A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809芯片及其接口設(shè)計(jì)指標(biāo)： 八通道多路開關(guān) 8位精度 逐次逼近比較型 轉(zhuǎn)換時(shí)間：100uS

9.6.1A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù).7/22/202377單片機(jī)原理及其應(yīng)用ADC0809芯片12345678910111213142827262524232221201918171615ADC0809IN3IN4IN5IN6IN7STARTEOCD3OECLOCKVCCREF(+)GNDD1IN2IN1IN0ADDAADDBADDCALED7D6D5D4D0REF(-)D29.6.1A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù).7/22/202378單片機(jī)原理及其應(yīng)用 （1）C,B,A：8路通道切換控制， 000——IN0，111——IN7 （2）ALE：地址鎖存，在上升沿將地址選擇信號(hào)ABC鎖入地址寄存器。 （3）START：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換輸入：上升沿清除ADC內(nèi)部寄存器，下降沿啟動(dòng)內(nèi)部控制邏輯。 （4）EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，上升沿表示轉(zhuǎn)換完畢。 （5）CLOCK：轉(zhuǎn)換定時(shí)時(shí)鐘輸入，在時(shí)鐘頻率小于640K時(shí)，轉(zhuǎn)換速度為100uS. （6）IN0~IN7：8路模擬信號(hào)的輸入端。 （7）D0~D7：8位轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)輸出端。 （8）REF(+)，REF(－)：參考電壓輸入端。ADC0809引腳說明（1）9.6.1A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù).7/22/202379單片機(jī)原理及其應(yīng)用通道地址碼對(duì)應(yīng)模擬量輸入通道CBA000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7ADC0809引腳說明（1）9.6.1A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù).7/22/202380單片機(jī)原理及其應(yīng)用(3)MCS-51與ADC0809的接口設(shè)計(jì)9.6.1A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù).7/22/202381單片機(jī)原理及其應(yīng)用A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ADC0809的地址空間分析：0xxxxxxxxxxxx000000001111111IN00xxxxxxxxxxxx001000001111111IN10xxxxxxxxxxxx010000001111111IN20xxxxxxxxxxxx011000001111111IN30xxxxxxxxxxxx100000001111111IN40xxxxxxxxxxxx101000001111111IN50xxxxxxxxxxxx110000001111111IN60xxxxxxxxxxxx111000001111111IN7IN0~IN7：7F00~7F07H9.6.1A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù).7/22/202382單片機(jī)原理及其應(yīng)用MCS-51控制ADC0809接口的方式：（1）查詢方式：EOC是否為高電平？是，讀轉(zhuǎn)換結(jié)果。 （2）等待方式：等足夠的時(shí)間（>100s），確保A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，再讀轉(zhuǎn)換結(jié)果。 （3）中斷方式：以EOC為高電平為條件觸發(fā)中斷，在中斷處理程序中讀轉(zhuǎn)換結(jié)果。（4）定時(shí)采樣方式。通過定時(shí)器定時(shí)，每隔一段時(shí)間，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，讀取結(jié)果。(4)MCS-51與ADC0809的接口程序設(shè)計(jì)9.6.1A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù).7/22/202383單片機(jī)原理及其應(yīng)用1、D/A轉(zhuǎn)換器將一個(gè)用二進(jìn)制表示的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量。實(shí)現(xiàn)方法：對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制的每一位，產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的電壓（電流），而這個(gè)電壓（電流）的大小正比于相應(yīng)的二進(jìn)制位的權(quán)。例如：一個(gè)8位的D/A轉(zhuǎn)換器，滿量程的輸出電壓為5V，則最低位所代表的電壓值為5/256V9.6.2D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù).7/22/202384單片機(jī)原理及其應(yīng)用9.6.2D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù)2D/A轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標(biāo)：分辨率：通常用數(shù)字量的數(shù)位表示，一般為8位、12位、16位等。分辨率10位，表示它可以對(duì)満量程的1/210=1/1024

的增量作出反應(yīng)。輸入編碼形式：如二進(jìn)制碼、BCD碼等轉(zhuǎn)換線性：通常給出在一定溫度下的最大非線性度，一般為0.01~0.03%。輸出電平：不同型號(hào)的輸出電平相差很大。大部分是電壓型輸出，一般為5~10伏；也有高壓輸出型的為24~30

伏。也有一些是電流型的輸出，低者為20毫安左右，高者可達(dá)3安培。.7/22/202385單片機(jī)原理及其應(yīng)用3集成D/A轉(zhuǎn)換器－DAC08321.DAC0832主要特性