《华东交通大学 单片机微机原理及应用基础教程第6章 接口技术及其应用基础(第1部分)讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华东交通大学 单片机微机原理及应用基础教程第6章 接口技术及其应用基础(第1部分)讲解（88页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series 6.1 常用并行I/O接口芯片 6.2 键盘及其接口 6.3 LED数码显示器及其接口 6.5 D/A转换器及其接口 6.6 A/D转换器及其接口 第6章 接口芯片与接口技术 2机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series 8255A可编程并行输入/输出接口芯片是Intel公司生 产的标准外围接口电路。它采用NMOS工艺制造,用单一 5V电源供电,具有40条引脚,采用双列直插式封装。它有 A、B、C3个端口共24条I/O线，可以通过编程的方法来 设定端口的各种I/
2、O功能。 8255A功能强,能方便地与各种微机系统相接, 所以得 到了广泛的应用。 6.1 常用并行I/O接口芯片 6.1.1 6.1.1 接口接口芯片芯片8255A8255A及其应用及其应用 3机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series 1. 8255A的内部结构 3个8位 数据端 口A、 B和C 。 A组和B组控制 电路。它们接受CPU 送出的命令字,根据命 令字决定两组分别的 工作方式,或对端口C 进行按位复位/置位。 A组控制电 路控制端口 A和端口C 的上半部。 B组控制电路控 制端口B和端口 C的下半部。 8255A内部结构图 4机械电子
3、工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series 8255A端口地址表 1. 8255A的内部结构 8255A内部有4个端口：3个8位的数据端口A口、B口和C 口 ，还有一个1个8位的控制寄存器。这4个端口的地址见下表。 8255A为可编程接口芯片，需要进行初始化才能应用。初始 化操作就是向8255A控制寄存器写入控制字，以控制字的形式对 其工作方式（或C口状态）进行设置。控制寄存器即是用于接收 CPU发出控制字，它只能写入控制信息而不能读出其中的内容。 5机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series 8255A引脚图 与
4、外设设相连连接的引脚 PA7PA0: PA口数据线 PB7PB0: PB口数据线 PC7PC0: PC口数据线 与CPU相连连接的引脚 D7D0: 8255A的数据线。 RESET: 复位信号,高电平有 效。当RESET有效时,所有 内部寄存器都被清除,同时 ,3个数据端口被自动设为 输入方式。 2. 8255A主要引脚定义 6机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series 2. 8255A主要引脚定义 8255A引脚图 与CPU相连连接的引脚 CS：片选信号,低电平有效。 RD：读信号,低电平有效。 WD：写信号,低电平有效。 A1、A0：端口选择信号
5、。 8255A内部有1个控制端口和3 个数据端口。 A1A0=00时,选中数据端口A; A1A0=01时,选中数据端口B; A1A0=10时,选中数据端口C; A1A0=11时,选中控制端口。 7机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series 8255A的数据端口有3种工作方式,即方式0、方式1和方 式2,这些工作方式可用软件编程来指定。 3. 8255A数据端口的工作方式 8255A数据端口工作方式列表 8机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series n 工作方式0 3. 8255A数据端口的工作方式 方式0是
6、基本输入/输出方式。这种方式下，外 设可以随时提供数据给CPU，也可以随时接受CPU 送出的数据，数据传输 无需任何选通/应答信号。 A口、B口及C口的高4位和低4位都可以设定为 输入或输出。作为输 出口时，输出的数据均被锁 存；作为输入口时，A口的数据能锁存，B口与C 口的数据不能锁存。 9机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series n 工作方式1 3. 8255A数据端口的工作方式 工作方式1下，A口可由编程设定为输 入口或输 出口，需要C口的3位用来作为输 入/输出操作的控制 和同步信号；B口同样可由编程设定为输 入口或输出 口，需要C口的另3
7、位用来作为输 入/输出操作的控制 和同步信号。在方式1下，A口和B口的输入数据或输 出数据都能被锁存。 10机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series n 工作方式1 A口或B口均可工作于方式1，下面以A、B口均为输入口或 均为输出口两种情况举例说明方式1下的输入和输出过程。 A口/B口为选为选 通输输入口时时所需的联络联络 信 号 STB：外设发送的选通脉冲信号，低电平有 效。该信号到来时，输入的数据被装入到 8255A的A口（或B口）锁存器中。 IBF：8255A输出的表示输入缓冲器满的信号 ，高电平有效。表示一个有效数据被锁存 于8255A的口
8、锁存器中，尚未被CPU取走 ，暂不能向接口输入数据。 INTR：8255A发出的中断请求信号，高电平 有效。当IBF为高、STB信号由低变高时 ，该信号有效。 方式1下A、B均为输入 口 另外，8255A内部有为控制中断 而设的中断允许信号INTE。INTE由 软件置位/复位该位来允许/禁止 8255A给CPU发送中断请求信号。 p方式1下A口、B口均为为输输入 11机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series 外设将数据输入到8255A 的口锁存器的同时，送出STB 信号 至8255A。 接着，8255A发出有效的IBF信号，并且在STB信号结束时产
9、 生INTR信号。查询传送时，以IBF作为查询状态信号；中断 传送时，以INTR作为向CPU发出中断请求的信号。 接着，CPU执行“读”的MOVX指令将数据从8255A的输入口 读入到51单片机中，MOVX指令的执行伴随着RD信号有效。 最后，MOVX指令完毕，RD信号的下降沿使得INTR失效，其 上升沿则使得IBF信号失效，于是所有的信号恢复到初始状态 。 n 工作方式1 A口（或B口）工作于方式1下一次数据输输入的步骤骤 12机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series n 工作方式1 A口（或B口）工作于方式1下数据输输入的信号时时序 方式1下通
10、过A口（或B口）输入数据时的信号时序 图 13机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series n 工作方式1 A口或B口均可工作于方式1，下面以A、B口均为输入口或 均为输出口两种情况举例说明方式1下的输入和输出过程。 A口/B口为选为选 通输输出口时时所需的联络联络 信 号 ACK：外设响应信号(输入),低电平有效。外 设发送给8255A的应答信号，低电平有效 。当外设取走8255A的输出口A口（或B 口）中的有效数据后向发回的应答信号。 OBF：8255A对外发送的输出缓冲器满信号 ，低电平有效。表示CPU已经将一个输出 数据写入到8255A的口锁存
11、器。 INTR：8255A发出的向CPU申请中断的请求 信号，高电平有效。 方式1下A、B均为输出 口 8255A内部的为控制中断设的 中断允许信号INTE。INTE由软件置 位/复位该位来允许/禁止8255A给 CPU发送中断请求信号。 p方式1下A口、B口均为为输输出 14机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series 外设接收并处理完上一组数据后，向8255A发送ACK响应信号。 接着，8255A使OBF信号处于高电平的失效状态，表示输出缓 冲器已空，并且在ACK信号结束时产生有效的INTR高电平信 号。查询传送时，以OBF作为查询状态信号；中断传
12、送时，以 INTR作为向CPU发出中断请求的信号。 接着，CPU执行“写”的MOVX指令把下一个数据写入到8255A 的输出口锁存器中，MOVX指令的执行伴随着WR信号有效。 最后，MOVX指令完毕，WR信号的下降沿使得INTR失效，其 上升沿则使得OBF信号失效。OBF信号有效表明输出数据准备好 了，以此信号通知外设取走并处理8255A输出口锁存器中的数据 。 n 工作方式1 A口（或B口）工作于方式1下一次数据输输出的步骤骤 15机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series n 工作方式1 A口（或B口）工作于方式1下数据输输出的信号时时序 方式1
13、下通过A口（或B口）输出数据时的信号时序 图 16机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series 如前所述，当8255A的A口和B口同时为方式1的输入 端口或输出端口时，需使用C口的6位作为联络信号。此 时，C口剩下的两位还可以用程序来指定数据的传送方向 是输入还是输出；也可以对C口剩下的两位实现置位或复 位操作。 当8255A只有一个端口（A口或B口）工作在方式1时 ，则C口剩下的5位也可按照上述情况处理。 n 工作方式1 A口（或B口）工作于方式1时时C口的工作情况说说明 17机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51
14、Series n 工作方式2 3. 8255A数据端口的工作方式 8255A只有A口具有这种双向输入输出工作方式，实际上是在方 式1下A口输入输出的结合。 方式2下联络信号的定义 方式2下，A口为8位双向传输 口，C口的PC7PC3用来作为输入/ 输出的同步控制信号。 在这种情况下，B口和 PC2PC0只能编程为方式0或方式1 工作；而C口剩下的3条线可作为输 入或输出线使用，或用作B口方式1 之下的控制线。 18机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series CPU以中断或查询方式，执行MOVX的读 指令从8255A的A口读取 数据，读的过程伴随着RD
15、信号有效。待RD信号失效后，IBFA和INTRA 信号相继失效回复到初始状态，完成了一次数据输入过程。 当外设向8255A送数 据时，选通脉冲STB也同 时送到，将数据锁存到A 口锁存器中，接着信号 IBFA有效用以通知外设A 口已收到数据。当STB信 号结束时，INTR信号变 为有效，以此向CPU请求 中断。 A口于方式2下一次数据输输入的过过程 方式2下输入输出操作的时序图 19机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series 当外设读取数据时，将给8255A发出一个有效的响应信号ACKA使得 A口的三态门导通，从而将数据从8255A的A口送至外设。A
16、CKA信号也 使得OBFA变为失效，从而可以开始下个数据的输入或输出过程。 当CPU通过中断或查 询的方式，执行MOVX的 写指令向8255A的A口中 写入一个数据时，会伴随 着WR信号有效。WR信号 一方面使中断请求信号 INTRA失效；另一方面使 输出缓冲器满信号OBFA 变低，通知外设从A口读 取数据。 A口于方式2下一次数据输输入的过过程 方式2下输入输出操作的时序图 20机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series 4. 8255A的控制命令字 8255A工作方式取决于CPU写入其控制寄存器端口的控制（命 令）字。控制字分为工作方式控制字和C口置位/复位控制字两类 。 n 工作方式控制字 工作方式控制字用于确定数据端口的工作方式及数据传送方向 。 8255A工作方式控制字格式 A组包括A口与 C口的高4位。 B组包括B口与 C口的低4位。 21机械电子工程系主讲：陈慧 Micro Control System 51 Series 4. 82
