第八章--IO接口扩展设计及应用

单片机原理及应用+中国铁道出版社

8.1 I/O扩展 扩展 8.2 MCS-51单片机与可编程并行I/O芯片8255A的接口 单片机与可编程并行I/O芯片8255A 单片机与可编程并行I/O芯片8255A的接口 8.3 MCS-51与可编程芯片 与可编程芯片8155的接口 的接口 与可编程芯片 8.4 TTL芯片扩展简单的 接口 芯片扩展简单的I/O接口 芯片扩展简单的 8.5 键盘 显示器接口芯片 键盘/显示器接口芯片 显示器接口芯片8279

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本章主要介绍MCS-51系列单片机接口电路、 系列单片机接口电路、 本章主要介绍 系列单片机接口电路 简单接口和可编程接口8255、8155、8279的结构原 、 简单接口和可编程接口 、 的结构原 理及应用。要求重点掌握 理及应用。要求重点掌握MCS-51系统单片机接口 系统单片机接口 电路、简单电路和可编程接口 电路、简单电路和可编程接口8255、8155内部结构 、 内部结构 及应用方法。 及应用方法。

教 学 目 的 和 要 求

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I/O扩展概述 扩展概述在多数应用系统中， 在多数应用系统中，MCS-51单片机都需要外扩输入输出 单片机都需要外扩输入输出 (I/O)接口芯片。 接口芯片。 接口芯片 MCS-51单片机的外部数据存储器 单片机的外部数据存储器RAM和I/O是统一编址的， 是统一编址的， 单片机的外部数据存储器 和 是统一编址的 用户可以把外部64K字节的数据存储器 字节的数据存储器RAM空间的一部分 用户可以把外部 字节的数据存储器 空间的一部分 作为扩展I/O接口的地址空间 接口的地址空间， 作为扩展 接口的地址空间，每一个接口芯片中的一个 功能寄存器口地址就相当于一个RAM存储单元，CPU可 存储单元， 功能寄存器口地址就相当于一个 存储单元 可 以向访问外部存储器RAM那样访问外部接口芯片，对其 那样访问外部接口芯片， 以向访问外部存储器 那样访问外部接口芯片 功能寄存器进行读、写操作。 功能寄存器进行读、写操作。

I/O I/O 扩 展 概 述

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Intel公司常用的外围接口芯片有： 公司常用的外围接口芯片有： 公司常用的外围接口芯片有8255:可编程的通用并行接口电路(3个8位I/O口)。 :可编程的通用并行接口电路 个 位 口 。 8155:可编程的 扩展接口电路(256个RAM字节单 ：可编程的RAM/IO扩展接口电路 扩展接口电路 个 字节单 位的减法定时器/ 元，2个8位I/O口，1个6位I/O口，1个14位的减法定时器/ 个 位 口 个 位 口 个 位的减法定时器 计数器)。 计数器 。 8279:可编程键盘、显示接口。 :可编程键盘、显示接口。 它们都可以和MCS-51单片机直接相接，且接口逻辑十分 单片机直接相接， 它们都可以和 单片机直接相接 简单。另外74LS系列的 系列的LSTTL电路也可以作为 电路也可以作为MCS-51的 简单。另外 系列的 电路也可以作

为 的 扩展I/O口 扩展 口，如74LS373、74LS377等。 、 等

I/O I/O 扩 展 概 述

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常用的I/O编址有两种方式： 常用的 编址有两种方式：独立编址方式和统 编址有两种方式 一编址方式。 一编址方式。所谓独立编址，就是把 和存储器分开进行编址 和存储器分开进行编址， 所谓独立编址，就是把I/O和存储器分开进行编址，亦即各编各 的地址。这样在计算机系统中就形成了两个独立的地址空间： 的地址。这样在计算机系统中就形成了两个独立的地址空间：存 储器地址空间和I/O地址空间 地址空间。 储器地址空间和 地址空间。 因此在使用独立编址方式的计算机指令系统中， 因此在使用独立编址方式的计算机指令系统中，除存储器读写指 令外，还有专门的I/O指令以进行数据输入输出操作 指令以进行数据输入输出操作。 令外，还有专门的 指令以进行数据输入输出操作。 统一编址就是把系统中的I/O和存储器统一进行编址。 统一编址就是把系统中的 和存储器统一进行编址。在这种编 和存储器统一进行编址 址方式中， 接口中的寄存器( 址方式中，把I/O接口中的寄存器(端口)与存储器中的存储单 接口中的寄存器 端口) 元同等对待。 元同等对待。 采用这种编址方式的计算机只有一个统一的地址空间， 采用这种编址方式的计算机只有一个统一的地址空间，该地址空 间既供存储器编址使用，也供I/O编址使用 编址使用。 间既供存储器编址使用，也供 编址使用。

I/O I/O 扩 展 概 述

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MCS-51单片机使用统一编址方式。因此在接口 单片机使用统一编址方式。 单片机使用统一编址方式 电路中的I/O编址也采用 位地址， 编址也采用16位地址 电路中的 编址也采用 位地址，同存储单元 地址长度一样。对片外I/O的输入输出指令就是 地址长度一样。对片外 的输入输出指令就是 访问RAM的指令。 的指令。 访问 的指令MCS-51单片机进行扩展 /O接口设计时，要注意以下几 单片机进行扩展I/ 接口设计时 接口设计时， 单片机进行扩展 个问题： 个问题： (1)熟悉 熟悉MCS-51本身的 O~P3口特性及指令功能。 本身的P 口特性及指令功能。 熟悉 本身的 (2)分析清楚要扩展的接口芯片的功能、结构及能力。 分析清楚要扩展的接口芯片的功能、 分析清楚要扩展的接口芯片的功能 结构及能力。 (3)在进行硬件设计时要注意接口电平及驱动能力。 在进行硬件设计时要注意接口电平及驱动能力。 在进行硬件设计时要注意接口电平及驱动能力 (4)设计驱动程序要注意，防止总线上的数据冲突。应根据 设计驱动程序要注意， 设计驱动程序要注意 防止总线上的数据冲突。 实际情况采用不同的

数据传送控制方式 。

I/O I/O 扩 展 概 述

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8255A芯片介绍 芯片介绍 8255A是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯 8255A是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯 它具有3 位的并行I/O I/O口 分别为PA PA口 片，它具有3个8位的并行I/O口，分别为PA口、 PB口和PC口 其中PC口又分为高4位口(PC7— 口和PC PC口又分为高 PB口和PC口，其中PC口又分为高4位口(PC7 PC4)和低4位口( PC0), ),它们都可以通 PC4)和低4位口(PC3 — PC0),它们都可以通 过软件编程来改变I/O口的工作方式。8255A可以 I/O口的工作方式 过软件编程来改变I/O口的工作方式。8255A可以 MCS-51单片机直接接口 单片机直接接口。 与MCS-51单片机直接接口。

8 2 5 5 A 芯 片 介 绍

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8255A的引脚如图 所示。8255A的结构框图如 的引脚如图8-1所示 的引脚如图 所示。 的结构框图如 所示。 图8-2所示。 所示它由以下几个部分组成： 它由以下几个部分组成： (1)数据端口 、B、C 数据端口A、 、 数据端口 ①PA口：一个 位数据输出锁存器 口 一个8位数据输出锁存器 和缓冲器；一个8位数据输入锁存器 位数据输入锁存器。 和缓冲器；一个 位数据输入锁存器。 ②PB口：一个 位数据输出锁存器 口 一个8位数据输出锁存器 和缓冲器；一个8位数据输入缓冲器 位数据输入缓冲器。 和缓冲器；一个 位数据输入缓冲器。 位的输出锁存器； ③PC口：一个 位的输出锁存器； 口 一个8位的输出锁存器 一个8位数据输人缓冲器 位数据输人缓冲器。 一个 位数据输人缓冲器。

8 2 5 5 A 芯 片 介 绍

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8255A的结构框图 的结构框图

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