第六章 输入输出与接口技术2

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§6.4 数字通道接口 当CPU与外设交换的信息为数字量时 该接口为数字 通道接口。 因为CPU和外设速度上的差异，因此，在传输过程中 或者事先将数据由锁存器“锁住”,然后再由微处理 器或I/O接口按自身的定时要求将数据取走；或者， 直接经缓冲器通路按时序规定传输。总之，数据是不 可能长时间地“停留”在数据总线上的。所以数据交 换中常使用锁存器或寄存器，三态缓冲器件。一般输 出需要锁存，输入需要三态缓冲隔离。

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一.三态缓冲器 外设输入的数据和状态都要经过三态缓冲器和数据总 线送到CPU。通常，挂在总线上的缓冲器都有三态输 出能力，当CPU或I/O口需要输送数据时，才有允许信 号开门，将数据送往数据总线。 常用的三态缓冲器芯片有： 74LS245 8总线传送接收器，非反相三态输出接收器。 ∵可双向传送。∴除允许控制端G外，还有方向控制 端DIR 74LS244 8总线缓冲器，非反相三态输出。内部由二 组三态门组成，每组4个三态门，共用输出允许G。

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功能表 A(1A,2A) 数据输入 Y(1Y,2Y) 数据输出 G(1G,2G)A Y输出允许 244与245的区别是：一个双向传送，一个单向传 送。 ∴245多一个方向控制DIR。 74LS240-8总线缓冲器，反相三态输出。 74LS125-4总线缓冲器，非反相三态输出。 74LS365-6总线缓冲器，非反相三态输出。 还有很多缓冲器，主要区别是输出反相或不反相以及 开门信号G是高电平或低电平有效。

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二、寄存器： 用来锁存或寄存CPU输出的数据、命令或地址。

锁存器与触发器的区别： 锁存器：当允许端G有效时，Q输出将跟随数据D输入， 此时它好比一个“直通门”;一旦允许失效时，锁住 此时的数据信息。 触发器：由边沿触发，如在时钟有上升沿 ，Q输出 为D输入状态。 寄存器：寄存器可由触发器构成，也可由锁存器构成。 常用芯片： 74LS373 8D(透明)锁存器，即选通端G为高有效时， Q跟随D输入，一旦失效变为低电平时，锁住此时已建 立的数据电平。三态输出， 共选通控制，共输出允许 OE。

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74LS374 8D触发器，三态输出，共输出控制， 共时钟。 8个触发器都是边沿触发器，即在时钟正跳变时，Q输 出将为D输入的逻辑状态。 一位逻辑图 功能表 输出控制 OE L L L H 时钟 输入 输出 CLK D Q ↑ H H ↑ L L L X Q0 X X Z

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373、374实际上是由寄存器和三态缓冲器组成。∴又称三态缓冲寄存器。即数据进入寄存器后并不立 即从寄存器输出，要经过三态缓冲器才能输出。此类 三态缓冲寄存器既可作数据输入寄存器，又可作数据 输出寄存器。 若将373的锁存允许G一直接高电平，则三态缓冲锁 存器即为三态缓冲器

;若将373的输出允许OE一直低 电平，则三态缓冲锁存器即为三态锁存器。

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74LS273-8D触发器，共时钟,带清除端,单路输出 。 功能表 一位结构 清除 时钟 输入 输出 CLR CLK D Q L X X L H ↑ H H H ↑ L L H L X Q0 D7 ~D0 8个数据输入端，Q7 ~Q0 8个数据输出端。 正边沿触发，低电平清除的8个D触发器构成，即在时 钟正跳变 时，将D端传到Q端输出。 ( CLK保持高电平或低电平时，Q状态不变)。 和374的区别：无三态输出控制。 273只能作为输出寄存器，不能作输入寄存器。

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三、缓冲器和寄存器的应用 缓冲器常用作输入接口,而寄存器常用作输出接口。 缓冲器和寄存器的使用主要注意好几个控制信号： 244的允许端G,一般应接一负脉冲将数据输入端传 送至输出端送DB,执行IN指令时，由I/O时序可知， 产生端口地址信号和IOR信号，将此两信号接至G端 即可。 IN AL,port

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273的CLK应出现正跳变时，将D传到Q。 执行OUT指令时，由时序知，产生端口地址信号和 IOW信号。将此两信号接到CLK端即可。

OUT port,AL

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简例1、采集8个开关的状态(或8位数字仪表) 简单输入接口。

接口电路

控制程序 MOV DX,PORT IN AL,DX

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如若只检测一个开关的状态：若开关K为OFF(断开) 状态，则置TEMP单元为0;若开关K为ON(闭合)状态， 则置TEMP单元为1。 接口电路 控制程序 TEMP DB ? MOV DX,380H IN AL,DX TEST AL,80H JZ ON OFF:MOV TEMP,0 JMP EXIT ON: MOV TEMP,1 EXIT: ret

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简例2、控制8只发光二极管的亮与灭(简单输出接口)。

接口电路

控制程序 MOV AL,0FH MOV DX,380H NOT AL OUT DX,AL

对应位为0则亮， 为1则灭。

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若只控制一个LED闪烁。控制程序 MOV DX,380H NEXT:MOV AL,01H OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,00H OUT DX,AL CALL DELAY 调用11号功能，判有无键入 MOV AH,11 INT 21H CMP AL,0 JZ NEXT RET 接口电路

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简例3、输入8个开关的状态，并用LED对应显示开关 的状态(输入/输出接口)。 控制程序 MOV DX,380H IN AL,DX OUT DX,AL 此电路是端口地址 相同的接口。用 IOR/IOW来区分。 亦可用不同的端口 地址。如PS0 1G, 2G,PS1 CLK

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例1、七段发光二极管显示器接口设计⑴LED显示器是小型微机系统中常用的输出装置。 7段LED显示器由7个条形发光二极管和一个圆 点发光二极管组成。由各管的亮暗组合成数字 或符号。发光二极管有一端连接在一起，构成 了共阴极或共阳极显示器，以阴极为例。

⑵静态显示接口： 显示方式可分为静态显示方式和动态显示方式。

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a 若要显示“5”字。

a f g e d c b

则数据为：即字形代码。 dp g f e d c b a 0 1 1 0 1 1 0 1→6DH 若要显示“0” →3FH