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1、I/O接口扩展电路设计 8051系列单片机如果系统不做任何扩展，P0P3接口可做I/O接口使用。只要稍微扩展系统，P0、P2接口则被用为地址线。P0接口还兼做数据线，P3接口常被专用线占用，只有Pl接口可做I/O接口。一个实际系统，只有8位IO接口往往是不够用的，所以I/O接口也需要扩展。本节重点介绍I/O接口扩展方法及应用实例。 I/O接口扩展方式主要有两种:总线扩展法和串行口扩展法。总线扩展又可分为简单I/O接口扩展和可编程I/O接口扩展。 扩展I/O接口常用芯片有TTL、CMOS锁存器、三态门芯片，如74系列的373、244、273、367等，这些常用来扩展简单I/O接口。可编程芯片常用
2、8255、8155等，利用程序对芯片进行设置，软硬件结合实现对I/O接口的扩展。 简单I/O接口扩展 在单片机应用系统中，利用TTL芯片、COMS锁存器、三态门等接口芯片把P0接口扩展，常选用74LS273、74LS373、74LS244等芯片。这些芯片价格低，结构简单，使扩展灵活方便。如图6-7所示是一个利用74LS273和74LS244，将8位P0接口扩展成简单的输入、输出口的电路。74LS273是8D锁存器扩展输出口，输出端接8个LED发光二极管，以显示开关状态，某位低电平时二极管发光。74LS244是缓冲驱动器，扩展输入口，它的8个输入端分别接8个按钮开关。74LS273与74LS24
3、4的工作受P2.0、RD、WR三条控制线控制。其工作原理如下。当P2.0=0，WR=0(RD=1)选中74LS273芯片，CPU通过P0接口输出数据锁存到74LS273，74LS273的输出端低电平位对应的LED发光二极管点亮；当P2.0=0，RD=0(WR=1)时选中74LS244，此时若无键按下，输入全为高电平，当某键按下时则对应位输入为“0”，74LS244的输入端不全为“1”，其输入状态通过P0接口数据线被CPU读入机内。总之，在图6-7中只要保证P2.0端低电平就有可能使扩展输入口或输出口工作。至于哪一个口工作受WR和RD控制线控制，二者不会同时为“0”，故在图6-7中，两个扩展芯片
4、可共用一个地址。扩展口地址确定原则，只要保证P2.0为“0” 。其他地址位或“0”或“1”即可。如地址用FEFFH(无效位全为“1”)，用0000H(无效位全为“0”)。输出程序段：MOV A, #data ；数据AMOV DPTR, #0FEFFH ；I/O地址DPTRMOVX DPTR, A ；WR为低电平，数据74LS273口输出输入程序段：MOV DPTR, #OFEFFH ；I/O地址DPTRMOVX A, DPTR ；RD为低电平，74LS244接口数据读入内部RAM例 要求编程把按键状态通过图6-7中的发光二极管显示出来。程序LP： MOV DPTR, #0FEFFH ；输入口地
5、址DPTR MOV A, DPTR ；键状态送 A MOVX DPTR, A ；A 数据送显示输出口 SJMP LP ；（输入、输出公用一个地址）反复连续执行8255可编程并行I/O接口扩展与电路设计8255 是一个单片机系统常用的可编程芯片，利用指令设置各口的工作方式。为了对8255合理设置，灵活应用，有必要了解他的内部结构及工作原理。1.8255内部结构及引脚功能8255是一个有40引脚双列支插型可编程芯片，内部及引脚如图6-8所示。由图6-8可见，8255内部有3个并行的8位I/O接口，分别称为A口、B口、C口。扩展一片8255则可扩展24位并行端口。引脚功能介绍如下：(1) 接口线A、
6、B、C 3个I/O接口的引线端分别为：PA0PA7、PB0PB7、PC0PC7共24条端线。3个口皆为锁存/缓冲寄存器，A口、B口有锁存功能，C口无锁存功能。A、B、C 3口的工作方式由程序设置。A口可设置为输入或输出或双向方式工作。B口只能设置为输入或输出，不能双向方式工作。C口可设置为输入或输出口。它的特点是可分成高、低两个4位使用。上半部PC4PC7与A口组成一组叫A组；下半部PC0PC3与B口组成一组为B组，便于控制。 (2) 数据线8255是8位芯片，有8位数据线D0D7。数据线接于8051的P0接口，用以实现8255与CPU之间的数据传送。(3) 控制线控制线控制8255的读、写、
7、复位及片选等。RD：读入控制线，低电平有效，当其为低电平时CPU对8255进行读操作，此时8255相应口为输入口。WR：输出控制线，低电平有效，当WR为低电平时，CPU输出数据或命令到8255端口，此时8255相应口为输出口。RESET：复位端，高电平有效，8255内部寄存器全清0，24条I/O口线为高阻状态。CS：片选线，当CS为低电平时，CPU选中此8255芯片。(4) 地址线8255共占用4个口地址，为A、B、C口及控制口地址。这4个地址之间的选择由A0、A1两端口线控制。A0、A1通常接于单片机的地址线最低两位P0.O、P0.1，二者组合决定了4个端口地址，口地址选择方式如下：A1A0
8、=00，选择A口；A1A0=01，选择B口；A1A0=10，选择C口；A1A0=11，选择控制口。除这两位外，其他位状态还与硬件接线有关，各口具体地址，结合实际电路才能确定。2.方式选择及方式控制字(1) 8255工作方式8255有3种工作方式：方式0、方式1，方式2。方式0时，A、B、C三口都可作基本的输入或输出口；方式1时，A、B口可作选通输入或输出，C口部分作专用联络线；方式2时，A口为双向口，C口部分为专用联络线，B口无此方式。8255的C口专用功能如表6-3所列。 (2) 方式选择 8255的方式选择由方式控制字决定。方式控制字是8255内部方式控制寄存器的状态字，它由指令写入控制寄
9、存器中A、B、C口控制位为“1”，对应口为输入方式，若为“0”则为输出方式。例如，控制字状态为10010101B，表示A组为方式0(D6D5=00)，A口为输入方式(D4=1)，C口上半部为输出方式(D3=0)；B组方式1(D2=1)中，B口为输出(D1=0)，C口下半部为输入方式(D0=1)。D7=0只能对C口位操作，位操作内容由控制寄存器相应位状态决定。例如，若控制字为01H，即控制寄存器格式为00000001B，表示C口位操作(D7=0)，将PC0位置“1”(D3D2D1=000，DO=l置“1”)，同理若控制字为0EH则把C口最高位PC7置“0”即复位。8255扩展电路及地址设置 如图
10、6-9所示是8051单片机扩展一片8255的电路图。图中，74LS373是地址锁存器。8255的地址线AI、A0经74LS373接于P0.1、P0.0；片选端CS经74LS373与P0.7接通,其他地址线悬空；8255的控制线RD、WR直接接于8051的RD和WR端；数据线DB接于P0口。18255地址口确定图6-9中8255只有3根线接于地址线。片选CS、地址选择端A1、A0。分别接于P0.7,P0.1、P0.0其他地址线全悬空。显然只要保证P0.7为低电平时，选中该8255，若P0.1、P0.0再为“00”选中8255的A口，同理P0.1、P0.0为“01”、“10”、“11”分别选中B口
11、、C口及控制口。若地址口用16位表示，其他无用端全设为“1”，则8255的A、B、C及控制口地址分别可为 FF7CH、FF7DH、FF7EH、FF7FH，无用位为“0”则4个地址为0000H、0001H、0002H、0003H，只要保证CS、A1、A0的状态，无用位设为“0”或“1”无关。掌握了确定地址的方法，使用者可灵活选择地址。 28255初始化 使用8255芯片时，首先要对它初始化。所谓初始化，也就是对8255的3个端口的工作方式预先设置。设置控制字经控制口写入。 例如图6-9电路，欲设置8255的A、B、C口全为输出状态，控制字为80H。程序：MOV DPTR, #0003H ；825
12、5控制口地址DPTRMOV A, #80H ；控制字送AMOVX DPTR, A ；控制字写入控制寄存器 利用这几条指令对8255初始化后，A、B、C 3个口才能作为输出口使用。当然改变控制字,则可改变3个端口的工作方式。8155可编程I/O接口扩展设计8155可编程接口芯片与8255的使用方法类似，只是二者在结构与功能上有所不同。18155结构及引脚 8155 内部也有3个I/O接口A、B、C口，与8255的主要区别是C口只有6位，I/O接口共22位，比8255多一个14位可编程定时/计数器，还多256B的静态RAM。8155共40引脚，双列直插式封装，如图6-10所示。(1) I/O接口线
13、PA0PA7，PB0PB7，PC0PC5分别为A、B、C 3个I/O接口引线端。A、B、C口多用于与外设之间的数据传送；C口还可以作为A、B口的控制线。(2) 地址数据线 8155的低8位地址线和数据线共用AD0AD7，故称为地址数据线。当ALE=1时，输入的是地址信息，否则是数据信息。当与8051单片机连接时，ALE下降沿到，将P0接口输出的低8位地址信息及CE、IO/M状态都锁存到8155内部寄存器。因此8155的AD0AD7直接与P0接口相联，低8位地址不需要外接锁存器，这点与8255不同。(3) 控制线 ALE：地址锁存线。ALE=1表示给8155输入的是地址信息，当ALE下降沿时，把
14、地址锁存到8155中。IO/M：RAM与I/O接口的选择线。IO/M=0选中8155内部RAM区，IO/M=1 选择3个I/O接口、定时/计数器和命令寄存器。CE：片选线，RD：读控制线，WR：写控制线。 TIMERIN：定时计数器外部脉冲输入端。TIMEROUT：定时/计数器输出端。2. 8155功能及操作 8155具有3种功能，下面介绍具体操作。 (1) 作I/O接口使用IO/M=1时8155作I/O接口使用。各口的工作方式通过内部控制寄存器设置。8155工作于I/O口时，各方式具体功能如表6-4所列。表6-48155 I/O接口工作方式及功能 PC2 PC1方式功 能 0 0方式1A、B口定义为基本输入/输出口；C口为输入口 1 1方式2A、B口定义为基本输入/输出口；C口为输入口 0 1方式3A口为选通输出，B口基本输入/输出PC3PC5输出，PC0PC2作A口选通控制PC0；AINTR，PC1，ABF，PC2，ASTB 1 0方式4A口、B口都作为选通输入/输出方式PC0PC2控制A口，同方式3PC3PC5控制B口，PC3；BINTR，PC4：BBFPC5：BSTB 2）状态寄存器格式8155有一个状态寄存器，它锁存I/O接口和定时器当前状态供单片机查询。状态寄存器和控制寄存器共用一个地址，所不同的是状态寄存器只能
