《单片机原理与应用及C51编程技术 教学课件 ppt 作者 高玉芹 第8章AT89系列单片机的接口扩展技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理与应用及C51编程技术 教学课件 ppt 作者 高玉芹 第8章AT89系列单片机的接口扩展技术（105页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019/5/26,1,单片机原理与应用电子课件,第 8 章,AT89系列单片机的接口扩展技术,2019/5/26,2,本章主要内容： 8.1 I/O接口的扩展技术 8.2 键盘及其与单片机的接口技术 8.3 LED显示器及其与单片机的接口技术 8.4 LCD显示器及其接口技术 8.5 A/D、D/A转换器及其与单片机的接口技术,2019/5/26,3,I/O接口的功能 实现和不同外设的速度匹配; 输出数据锁存; 输入数据三态缓冲.,实现和不同外设的速度匹配 多种多样外设的工作速度差别很大，但大多数外设的速度很慢，无法和s量级的单片机速度相比。单片机和外设之间的数据传送方式有同步、异步、中断三
2、种。需要I/O接口电路与外设之间传送状态信息，以实现单片机与外设之间的速度匹配。,8.1 I/O接口的扩展技术,2019/5/26,4,输出数据锁存 由于单片机工作速度快，数据在数据总线上保留的时间十分短暂，无法满足慢速外设的数据接收。I/O电路应具有数据锁存器，以保证输出数据能被接收设备所接收。 输入数据三态缓冲 输入设备向单片机输入数据时，要经过数据总线，但数据总线上面可能“挂”有多个数据源，为了传送数据时不发生冲突，只允许当前时刻正在进行数据传送的数据源使用数据总线，其余的数据应处于隔离状态，为此要求接口电路能为数据输入提供三态缓冲功能。,8.1 I/O接口的扩展技术,2019/5/26
3、,5,I/O端口（Port） I/O口的编址 I/O接口（Interface） I/O端口编址方式, I/O端口（Port） I/O端口简称I/O口，常指I/O接口电路中具有端口地址的寄存器或缓冲器。,8.1 I/O接口的扩展技术, I/O接口（Interface） I/O接口是指单片机与外设的I/O接口芯片。一个I/O接口芯片可以有多个I/O端口，传送数据的称为数据口，传送命令的称为命令口，传送状态的称为状态口。,2019/5/26,6, I/O端口编址方式 常用的I/O端口编址有两种方式，一种是统一编址方式（或称为存储器映像编址），另一种是独立编址方式。,8.1 I/O接口的扩展技术, 统
4、一编址方式 统一编址就是I/O端口的寄存器与存储器单元同等对待，统一进行编址，把存储器的一部分地址空间分给端口，把每一个端口作为一个存储单元。 统一编址的优点是对端口信息的处理就像对主存储器单元一样，不必专门设置专门的输入输出指令来访问端口，直接使用访问数据存储器的指令进行I/O操作，简单、方便且功能强。但是，统一编址会减少存储器容量。,2019/5/26,7,8.1 I/O接口的扩展技术, 独立编址方式 独立编址就是I/O地址空间和存储器地址空间分开编址，端口不占存储器地址空间。 独立编址的优点是I/O地址空间和存储器地址空间相互独立，界限分明。但是，必须设置专门的输入输出指令访问端口。访问
5、存储器与访问端口采用不同的指令，译码后，产生的控制信息不同，其地址虽有重叠，但不会发生冲突。,2019/5/26,8,I/O接口数据的传送方式 无条件传送方式; 查询传送方式; 中断传送方式.,无条件传送方式 无条件传送又称为同步传送。当外设时刻都处于“准备好”状态，外设的速度可与单片机速度相比拟时，常采用同步传送方式，这种方式不需要交换状态信息。例如，将数据输出给LED数码管，一般采用这种传送方式。,8.1 I/O接口的扩展技术,2019/5/26,9, 查询传送方式 查询传送又称为有条件传送，也称为异步传送。在查询传送方式中，单片机首先要查询外设是否准备好，只有当外设淮备好后，再进行数据传
6、送。 查询方式的过程为：查询等待数据传送。 查询传送的优点是通用性好，可用于各种速度的外设和单片机之间的数据传送，硬件连线和查询程序十分简单。 其缺点是效率不高，在连续传送数据时，每传送一个数据，都有一个等待过程，等待期间CPU不能进行其他操作，CPU利用率低。为了提高单片机的工作效率，通常采用中断传送方式。,8.1 I/O接口的扩展技术,2019/5/26,10, 中断传送方式 中断传送方式是利用AT89系列单片机本身的中断功能和I/O接口的中断功能来实现I/O数据的传送。 在这种方式中，CPU不再进行查询，只有在外设准备好后，发出数据传送请求，才中断主程序，而进入与外设进行数据传送的中断服
7、务程序，进行数据的传送。因此，采用中断传送方式可以大大提高单片机的工作效率。,8.1 I/O接口的扩展技术,2019/5/26,11,简单I/O接口的扩展 利用74LS系列TTL电路或CMOS电路锁存器、三态门电路作为IO端口扩展芯片。 这种I/O端口一般都是通过P0口扩展，它具有电路简单、成本低、配置灵活的优点。,一种扩展简单IO端口的实例,8.1 I/O接口的扩展技术,2019/5/26,12,一种扩展简单IO端口的实例,8.1 I/O接口的扩展技术,电路的功能是按下任意健，对应的LED发光。,2019/5/26,13,汇编语言程序：,8.1 I/O接口的扩展技术,LOOP： MOV DP
8、TR，#0FEFFH ；扩展I/O口地址送DPTR MOVX A，DPTR ；通过74LS244读入数据，检测键的状态 MOVX DPTR，A ；向74LS373输出数据，驱动LED SJMP LOOP ；循环 C语言程序： #include #include unsigned char i; main() while(1) / 循环 i=XBYTE0xfeff; /通过74LS244读入数据，检测键的状态 XBYTE0xfeff=i; / 向74LS373输出数据，驱动LED ,2019/5/26,14,可编程8255A的并行I/O扩展 8255A芯片介绍 8255A控制字 8255A的3种
9、工作方式 8255A和AT89系列单片机的接口,8.1 I/O接口的扩展技术,2019/5/26, 8255A芯片介绍 8255A是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，具有3个8位的并行I/O口，3种工作方式，8255A可编程并行I/O接口芯片与一般接口芯片（如前面介绍的74LS244/74LS373）一样可对单片机的I/O口进行扩展，但8255A可通过编程改变其功能，因而使用灵活方便，通用性强。,8255A内部结构 8255A内部结构见图8-2，它由以下4部分组成： 1） 并行I/O端口A、B、C 2） A组和B组控制器 3）数据总线缓冲器 4) 读/写控制逻辑电路线,8.1 I/
10、O接口的扩展技术,2019/5/26,16,8.1 I/O接口的扩展技术,8255A引脚说明 8255A共有40只引脚，采用双列直插式封装，各引脚功能如下： D7D0：三态双向数据线，与单片机数据总线连接，用来传送数据信息。 ：片选信号线，低电平有效，表示本芯片被选中 ：读出信号线，控制8255A中数据的读出 ：写入信号线，控制向8255A数据的写入。 PA7PA0：A口输入/输出线。 PB7PB0：B口输入/输出线。 PC7PC0：C口输入/输出线。 A1、A0：地址线，用来选择8255A内部 的4个端口，如表8-1所示。,8.1 I/O接口的扩展技术,2019/5/26,18,8.1 I/
11、O接口的扩展技术,2019/5/26, 8255A控制字 8255A有两种控制字即工作方式选择控制字和C口置位/复位控制字。这两个控制字以D7位为标志位，若D7=1为工作方式选择控制字，若D7=0为C口置位/复位控制字。,8.1 I/O接口的扩展技术,工作方式选择控制字 3种工作方式由写入控制字寄存器的方式控制字来决定。方式控制字的格式如图8-4所示。3个端口中C被分为2个部分，上半部分随A口称为A组，下半部分随B口称为B组。其中A口可工作于方式0、1和2，而B口只能工作在方式0和1。,2019/5/26,20,8.1 I/O接口的扩展技术,C口置位/复位控制字 本控制字可使C口8位中的任意一
12、位置位为“1”或复位清“0”。通过控制C口的各位状态，实现某些控制功能。其控制字格式如图8-5所示。,8.1 I/O接口的扩展技术,2019/5/26,例如，07H写入控制口，置1 PC3；08H写入控制口，PC4清0。若8255A的控制口寄存器地址为FBH，PC5先置“1”，后清“0”的程序如下： MOV R0，#0FBH ；控制字端口地址送R0 MOV A，#0BH ；PC5置“1”控制字送A MOVX R0，A ；使PC5=1 MOV A，#0AH ；PC5清“0”控制字送A MOVX R0，A ；使PC5=0,8.1 I/O接口的扩展技术,2019/5/26, 8255A的三种工作方式
13、 8255A有3中工作方式： 1) 方式0：基本输入输出； 2) 方式1：选通输入输出； 3) 方式2：双向传送（仅A口有）。,方式0 方式0是一种基本的输入/输出方式。在方式0下，AT89系列单片机可对8255A进行I/O数据的无条件传送，8255A的A口、B口和C口均可设定为方式0，并可根据需要规定各端口为输入方式或输出方式。方式0的基本功能为： 1）具有两个8位端口（A、B）和两个4位端口（C的上半部分和下半部分） 2）任一个端口都可以设定为输入或输出。 3）数据输出锁存，输入不锁存。,8.1 I/O接口的扩展技术,2019/5/26,例：假设8255A的控制字寄存器地址为FF7FH，则
14、令A口和C口的高4位工作在方式0输出， B口和C口的低4位工作于方式0输入。 初始化程序： MOV DPTR，#0FF7FH ；控制字寄存器地址送DPTR MOV A，#83H ；方式控制字83H送A MOVX DPTR，A ；83H送控制字寄存器,8.1 I/O接口的扩展技术,方式1 方式1是一种选通输入/输出工作方式。A口和B口都可以独立地设置成这种工作方式。在方式1下，8255A的A口和B口通常用于传送和它们相连外设的I/O数据，C口作为A口和B口的握手联络线，图中标有I/O各位仍可用作基本输入/输出，不作联络线用。,8.1 I/O接口的扩展技术,1)方式1输入 当任一端口工作于方式1输
15、入时，控制联络信号如图8-6所示,2019/5/26,26,8.1 I/O接口的扩展技术,8.1 I/O接口的扩展技术,A口的输入方式1工作示意图见8-7。,2019/5/26,28,8.1 I/O接口的扩展技术,B口方式1选通输出工作示意图,方式2 方式2是一种双向总线方式。只有A口才能设定为方式2。在方式2下，PA7PA0为双向I/O总线。当作输入总线使用时，PA7PA0受 和 控制，其工作过程和方式1输入时相同；当作输出总线使用时，PA7PA0受 、 控制，其工作过程和方式1输出时相同。,8.1 I/O接口的扩展技术,2019/5/26, 8255A和AT89系列单片机的接口,8.1 I
16、/O接口的扩展技术,8255A端口地址的确定 8255A的A、B、C及控制口的地址分别为：0000H、0001H、0002H、0003H。,8.1 I/O接口的扩展技术,软件编程 如图8-10所示，在8255A的B口接有8个按键，A口接有8个发光二极管，按下某键对应的发光二极管发光。实现的程序如下：,汇编语言参考程序： MOV DPTR，#0FF7FH ；指向8255控制口 MOV A，#83H MOVX DPTR，A ；向控制口写控制字，A口输出，B口输入 LOOP：MOV DPTR，#0FF7DH ；指向8255A的B口 MOVX DPTR，A ；检测按键，将按键状态读入累加器A MOV DPTR，
