《第7章-并行io接口概要》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第7章-并行io接口概要（105页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7章 并行I/O接口,接口的类型。 MCS-51内部并行I/O接口。 MCS-51并行I/O的扩展。 MCS-51内部定时器/计数器。,什么是接口,为什么需要使用接口,接口电路的功能,数据缓冲 数据格式转换 地址译码及设备选择 传递控制及状态信号 电平转换,接口的类型,按照接口的功能分类： 通用接口 专用接口 按照数据传送方式分类 并行接口 串行接口,I/O接口的端口寻址,CPU与外设间的信号,CPU与外设之间交换的信息主要有3类： 数据信息 数字信号。“0或1”形式的二进制数据。 模拟信号。传感器/控制器的输入/输出的表示温度、压力、流量、阀门等数据的电压或电流信号，需要A/D，D/A转换
2、使用。 开关量。表示开、关两种状态，例如电机的启动与停止等。 状态信息 反映外设的工作状态，如“准备好”或“忙”状态。 控制信息 读写控制信号、片选等。,接口的一般结构,接口电路一般包括以下部件： 数据寄存器 状态寄存器 控制（命令）寄存器,I/O数据的四种传送方式,程序控制传送方式 同步传送 异步传送 中断传送 DMA（直接存储器存取）方式,程序控制传送方式,无条件传送方式,条件传送方式,中断传送方式,中断传送方式的接口电路,DMA传送方式,不需要CPU参与。 需要专用控制芯片控制总线的使用及数据存取。,7.2 MCS-51内部并行I/O端口,一、内部并行IO端口,二、MCS-51并行I/O
3、端口的应用 （一）端口操作方式,（二）、IO直接输入输出,（三）8位IO改装成非8位IO,（四）对外部三态门和锁存器的接口三态门（缓冲器）,缓冲器：对输入不作运算，输出和输入一致，计算机设计中有重要作用。 作用：使高速工作的CPU与慢速工作的外设起协调和缓冲作用，实现数据传送的同步。 输入缓冲器：将外设送来的数据暂时存放，以便处理器将它取走。 输出缓冲器：暂时存放处理器送往外设的数据 。 常规缓冲器：不同系统之间连接，推动电流到高一级电路系统，如外设的工作电流和控制器不一样，驱动电流超过驱动器驱动能力，缓冲器作用。 三态缓冲器：用于总线连接 三种状态:高电平;低电平;高阻态,锁存器,锁存器就是
4、把当前的状态锁存起来，使CPU送出的数据在接口电路的输出端保持一段时间锁存后状态不再发生变化，直到解除锁定。 作用：最主要作用是缓存；其次完成高速的控制其与慢速的外设的不同步问题；再其次是解决驱动的问题；最后是解决一个 I/O 口既能输出也能输入的问题,对外部三态门和锁存器的接口,7.3 并行接口芯片,8255A。 8155。,上海工程技术大学机械工程学院,一、8255/专用接口芯片,作用：1）能提供三个8位IO口 2）IO数据传送有同步、异步、中断三种方式,上海工程技术大学机械工程学院,上海工程技术大学机械工程学院,控制字和状态字,上海工程技术大学机械工程学院,工作模式,CPU内部RAM以2
5、0H为起始地址的连续50个单元中的数据输出打印程序,扩展举例1,综合例子,Org 1000H MOV DPTR #2000H(数据首地址) MOV R7 #08H(8个通道) MOV R0 #7EH（C口地址） MOV R2 #C0H（通道0开始地址） MAIN： MOV A R2 MOVX R0 A (启动A/D) MOV R1 #7CH （A口） LOOP1: MOVX A R1 ANL A #80H （检测STS） JNZ LOOP1 MOV A #10H ORL A R2 MOVX R0 A,MOVX A R1 ANL A #0FH MOVX DPTR A INC DPTR INC R
6、1 MOVX A R1 MOVX DPTR A INC R2 DJNZ R7 MAIN RET,二、8155A,2*8位I/O 1*6位I/O 256字节RAM 1*14位定时器,8155A引脚及内部结构,8155A端口地址,8155A命令字,8155A状态字,8155A定时器长度字,8155工作方式,C口引脚在各种方式下的定义,选通I/O输入,选通I/O输出,8155A定时器长度字格式,8155A定时器初始化,8155A定时器应用举例,借用外部RAM地址扩展I/O端口,应用举例,采用8155扩展并行I/O端口（1）,采用8155扩展并行I/O端口（2）,采用8155扩展并行I/O端口（3）,
7、7.5 MCS-51对LED/键盘的接口,单片机应用系统经常需要连接一些外部设备，其中键盘和显示器是构成人机对话的一种基本方式，使用最为频繁。键盘主要用于输入数据、代码和命令等，显示器主要用来显示过程控制和运算结果。 MCS-51对LED的接口 MCS-51对键盘的接口,一、单片机与LED数码管接口,在单片机系统中，经常采用LED数码管来显示单片机系统的工作状态、运算结果等各种信息，LED数码管是单片机人机对话的一种重要输出设备。,LED数码管的工作原理,LED数码管可分为共阳极和共阴极两种结构。,共阳极 共阴极,显示原理：控制相应的发光二极管导通/截止，使某些段点亮而另一些段不亮就可以显示0
8、-9，A-F等字型。 使某段点亮必须具备2个条件： 共阴极管的公共端接地和共阳极管的公共端接电源。 共阴极管的控制端接电源和共阳极管的控制端接地。,LED数码管的工作原理,例如，欲使LED数码管显示0， 对于八段共阴LED数码，可依次给dp、g、f、e、d、c、b、a字段加上0011 1111B=3FH，即使dp、g两段为0V，不亮，其余为高电平而被点亮。 对于八段共阳LED数码管显示0，可依次给dp、g、f、e、d、c、b、a字段加上1100 0000B，即使dp、g两段为1V，不亮，其余为低电平而被点亮。 把0011 1111B=3FH称为使八段共阴LED数码管显示0的字形码或段码，把11
9、00 0000B=C0H称为使八段共阴LED数码管显示0的字形码或段码。,LED数码管的工作原理,LED数码管的工作原理,八段LED数码管的部分字形码表,上海工程技术大学机械工程学院,译码方式,从要显示数字的BCD码转换成对应的段选码称为译码。 1）硬件译码，微机输出的是要显示数字的BCD码，微机与LED段选端之间接口电路包括锁存器（锁存显示数字的BCD码）、译码器（将BCD码输入转换成段选码输出）、驱动器（驱动发光二极管发光）。 2）软件译码，微机输出的是通过查表软件得到的段选码。因此接口电路中无需译码器，只需锁存器和驱动器。,单片机与LED数码显示管的接口,静态显示接口 静态显示是指LED
10、数码管显示字符时，在时间上是连续恒定发光的。 特点是亮度较大，显示稳定，无闪烁现象。 缺点是由于每个LED数码管都需要一个并行输出芯片与之连接，所以显示位数较多时，硬件开销较大。 动态显示接口 动态显示，是一位一位地轮流点亮各个LED数码管。每一位LED数码管每隔一段时间才点亮一次。 虽然在任一时刻只有一位LED数码管点亮，但只要使点亮的间隔时间小于人眼的视觉暂留时间，我们看到的现象仍然是多个LED数码管在“同时”显示。,静态显示接口,MOV DPTR，#TAB UP0: MOV A，30H MOVC A,A+DPTR MOV P0，A MOV A，31H MOVC A,A+DPTR MOV
11、P1，A MOV A，32H MOVC A,A+DPTR MOV P2，A MOV A，33H MOVC A,A+DPTR MOV P3，A SJMP UP0 TAB: DB 3FH,06H,5BH DB 4FH,66H,6DH DB 7DH,07H,7FH,6FH,动态扫描显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一。 显示器的8个笔划段a-h同名端连在一起 公共极COM是各自独立地受I/O线控制。 CPU向字段输出口送出字形码时，所有显示器接收到相同的字形码，但究竟是那个显示器亮，则取决于COM端，而这一端是由I/O控制的，就可以自行决定何时显示哪一位了。 动态扫描就是采用分时的方法，
12、轮流控制各个显示器的COM端，使各个显示器轮流点亮。 在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的（约1-2ms），但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。,动态显示接口（1）,START: MOV R0,#30H MOV R7,#4 MOV R2,#0E0H UP: MOV A,R0 ORL A，R2 MOV P1,A LCALL D2MS INC R0 MOV A,R2 RL A MOV R2,A DJNZ R7,UP SJMP START,动态显示（2）,DISP:
13、ORL P1,#80H ；选择8155为I/O口 MOV R1,#0F8H ；置8155命令/状态寄存器地址 MOV A,#0F3H MOVX R1,A ；送8155工作方式命令字 START: MOV DPTR,#TAB MOV R0,#00H ；字型码地址偏移量 MOV R2,#80H ；选择第1位显示 SCAN: MOV R1,#0FAH ；置8155PB口地址 MOV A,#00H MOVX R1,A ；熄灭显示器 MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR ；取字型码 DEC R1 ；置8155PA口地址 MOVX R1,A ；送字型码 MOV A,R2,INC R1 MOVX R
14、1,A ；送位选码 ACALL DELAY1ms ；延时1ms INC R0 ；指向下一字型码 MOV A,R2 CLR C RRC A ；指向下一位 MOV R2,A XRL A,#00H ；8位未完，扫描显示下一位 JNZ SCAN AJMP START ；开始下一轮扫描,DELAY1ms: SETB D3H MOV R2,#83H LL0: NOP NOP DJNZ R2,LL0 CLR D3H RET TAB: DB 0C6H,8CH,0C1H,0CEH,86H,88H,0A1H,91H ；显示字符字型码,二、单片机对键盘接口,键盘是单片机控制系统最常用、最简单的输入设备。用户可以通过
15、键盘输入数据或命令，实现简单的人机通信。 单片机控制系统所用的键盘有编码键盘和非编码键盘两种。 编码键盘除了键开关外，还有专门的硬件电路，用于识别闭合键并产生键代码。不仅如此，编码键盘一般还有去键抖动电路和防串键保护电路等。这种键盘的优点是所需软件简短，但硬件电路较复杂，价格较昂贵。目前在单片机控制系统中使用不多。 非编码键盘仅由键开关组成，其它工作如键识别、键代码的产生、去抖动等，不是由硬件完成而是由软件完成的。为了简化硬件电路，降低成本，目前单片机控制系统中大多数采用非编码键盘。 非编码键盘的键开关可以独立连接式或矩阵形式。,1、独立式非编码键盘,(1)独立式键盘 每一个按键的电路是独立的，占用一条数据线 。这种键盘占用硬件资源多，适合少量按键的情况。 优点：硬件电路简单； 缺点：每个按键都需要独立占用一条I/O通道。,START： MOV A，#0FFH； MOV P1，A ；置P1口为输入状态 MOV A，P1 ；键状态输入 CPL A JZ START ；没有键按下，则转开始 JB ACC.0，K0 ；检测0号键是否按下，按下转 JB ACC.1，K1 ；检测1号键是否按下，按下转
