利用8255和5單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示按鍵值的實(shí)驗(yàn)

1、. 物 理 與 電 子 工 程 學(xué) 院?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及其應(yīng)用期中大作 姓名： 專(zhuān)業(yè)： 學(xué)號(hào)： 課題：使用8255和51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼管顯示案件數(shù)值控制 要求：從0-15，數(shù)碼管上分別顯示0-9，A-F，4*4矩陣鍵盤(pán)芯片資料8255一、簡(jiǎn)介8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，有3個(gè)8位并行I/O口。具有3個(gè)通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時(shí)的中間接口電路。二、內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的3個(gè)總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時(shí)必須具有與外

2、設(shè)連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分，因而8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為3個(gè)部分：與CPU連接部分、與外設(shè)連接部 分、控制部分。1）與CPU連接部分根據(jù)定義，8255能并行傳送8位數(shù)據(jù)，所以其數(shù)據(jù)線為8根D0D7。由于8255具有3個(gè)通道A、B、C，所以只要兩根地址線就能尋址A、B、C口及控制寄存器，故地址線為兩根A0A1。此外CPU要對(duì)8255進(jìn)行讀、寫(xiě)與片選操作，所以控制線為片選、復(fù)位、讀、寫(xiě)信號(hào)。各信號(hào)的引腳編號(hào)如下：（1）數(shù)據(jù)總線DB：編號(hào)為D0D7，用于8255與CPU傳送8位數(shù)據(jù)。（2）地址總線AB：編號(hào)為A0A1，用于選擇A、B、C口與控制寄存器。（3）控

3、制總線CB：片選信號(hào)、復(fù)位信號(hào)RST、寫(xiě)信號(hào)、讀信號(hào)。當(dāng)CPU要對(duì)8255進(jìn)行讀、寫(xiě)操作時(shí)，必須先向8255發(fā)片選信號(hào)選中8255芯片，然后發(fā)讀信號(hào)或?qū)懶盘?hào)對(duì)8255進(jìn)行讀或?qū)憯?shù)據(jù)的操作。2）與外設(shè)接口部分根據(jù)定義，8255有3個(gè)通道A、B、C與外設(shè)連接，每個(gè)通道又有8根線與外設(shè)連接，所以8255可以用24根線與外設(shè)連接，若進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制，則8255可同時(shí)控制24路開(kāi)關(guān)。各通道的引腳編號(hào)如下：（1）A口：編號(hào)為PA0PA7，用于8255向外設(shè)輸入輸出8位并行數(shù)據(jù)。（2）B口：編號(hào)為PB0PB7，用于8255向外設(shè)輸入輸出8位并行數(shù)據(jù)。（3）C口：編號(hào)為PC0PC7，用于8255向外設(shè)輸入輸出8

4、位并行數(shù)據(jù)，當(dāng)8255工作于應(yīng)答I/O方式時(shí)，C口用于應(yīng)答信號(hào)的通信。3）控制器8255將3個(gè)通道分為兩組，即PA0PA7與PC4PC7組成A組，PB0PB7與PC0PC3組成B組。如圖（1）所示，相應(yīng)的控制器也分為A組控制器與B組控制器，各組控制器的作用如下：（1）A組控制器：控制A口與上C口的輸入與輸出。（2）B組控制器：控制B口與下C口的輸入與輸出。圖（1）三、工作方式8255芯片有三種工作方式：基本輸入/輸出方式（方式0）、選通工作方式（方式1）、雙向傳送方式（方式2）。1）方式0：相當(dāng)于三個(gè)獨(dú)立的8位簡(jiǎn)單接口，各端口既可設(shè)置為輸入口，也可設(shè)置為輸出口，但不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入及輸出。C端口

5、可以是一個(gè)8位的簡(jiǎn)單接口，也可以分為兩個(gè)獨(dú)立的4位端口。方式0常用于連接簡(jiǎn)單外設(shè)（適于無(wú)條件或查詢方式）。常使A端口和B端口作為8位數(shù)據(jù)的輸入或輸出口，使C口的某些位作狀態(tài)輸入。2）方式1：利用一組選通控制信號(hào)控制A端口和B端口的數(shù)據(jù)輸入輸出，其中A口、B口作輸入或輸出口，C口的部分位用作選通控制信號(hào)，而A口、B口在作為輸入和輸出時(shí)的選通信號(hào)是不同的。方式1主要用于中斷控制方式下的輸入輸出，C口的8位除用作選通信號(hào)外，其余位可工作于方式0下，作為輸入或輸出口。3）方式2：此方式為雙向輸入輸出方式可以既作為輸入口，又作為輸出口，而只有A端口可工作在方式2下。此種工作方式可使A端口作為雙向端口所有

6、，并且主要用于中斷控制方式，當(dāng)A口工作于方式2時(shí)，B口可工作于方式1（此時(shí)C口的所有位都用作選通控制信號(hào)的輸入輸出），也可工作于方式0（此時(shí)C口的剩余位也可工作于方式0）。74LS37374ls373是常用的地址鎖存器芯片，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)是帶三態(tài)緩沖輸出的8D觸發(fā)器，在單片機(jī)系統(tǒng)中為了擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，通常需要一塊74ls373芯片，<74ls373內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖> <74ls373引腳圖>(1).1腳是輸出使能(OE),是低電平有效,當(dāng)1腳是高電平時(shí),不管輸入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11腳(鎖存控制端,G)如何,輸出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)

7、、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部呈現(xiàn)高阻狀態(tài)(或者叫浮空狀態(tài));(2).當(dāng)1腳是低電平時(shí),只要11腳(鎖存控制端,G)上出現(xiàn)一個(gè)下降沿,輸出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)立即呈現(xiàn)輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的狀態(tài). 鎖存端LE 由高變低時(shí)，輸出端8 位信息被鎖存，直到LE 端再次有效。 當(dāng)三態(tài)門(mén)使能信號(hào)OE為低電平時(shí)，三態(tài)門(mén)導(dǎo)通，允許Q0Q7輸出，OE為高電平時(shí)，輸出懸空。當(dāng)74LS373用作地址鎖存器時(shí)，應(yīng)使OE為低電平，此時(shí)鎖存使能端C為高電平時(shí)，輸出Q0Q7 狀

8、態(tài)與輸入端D1D7狀態(tài)相同；當(dāng)C發(fā)生負(fù)的跳變時(shí)，輸入端D0D7 數(shù)據(jù)鎖入Q0Q7。51單片機(jī)的ALE信號(hào)可以直接與74LS373的C連接。74ls373與單片機(jī)接口：1D8D為8個(gè)輸入端。1Q8Q為8個(gè)輸出端。G是數(shù)據(jù)鎖存控制端；當(dāng)G=1時(shí)，鎖存器輸出端同輸入端；當(dāng)G由“1”變?yōu)椤?”時(shí)，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。OE為輸出允許端；當(dāng)OE=“0”時(shí)，三態(tài)門(mén)打開(kāi)；當(dāng)OE=“1”時(shí)，三態(tài)門(mén)關(guān)閉，輸出呈高阻狀態(tài)。在MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)中，常采用74LS373作為地址鎖存器使用，其連接方法如上圖所示。其中輸入端1D8D接至單片機(jī)的P0口，輸出端提供的是低8位地址，G端接至單片機(jī)的地址鎖存允許信號(hào)ALE。輸出

9、允許端OE接地，表示輸出三態(tài)門(mén)一直打開(kāi)。74LS13874LS138 為3 線8 線譯碼器，共有 54/74S138和 54/74LS138 兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其工作原理如下： 當(dāng)一個(gè)選通端（G1）為高電平，另兩個(gè)選通端（/(G2A)和/(G2B)）為 低電平時(shí)，可將地址端（A、B、C）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低 電平譯出。 利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反 相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。 若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器 用與非門(mén)組成的3線-8線譯碼器74LS138 3線-8線譯碼器74LS138

10、的功能表 無(wú)論從邏輯圖還是功能表我們都可以看到74LS138的八個(gè)輸出引腳，任何時(shí)刻要么全為高電平1芯片處于不工作狀態(tài)，要么只有一個(gè)為低電平0，其余7個(gè)輸出引腳全為高電平1。如果出現(xiàn)兩個(gè)輸出引腳同時(shí)為0的情況，說(shuō)明該芯片已經(jīng)損壞。 當(dāng)附加控制門(mén)的輸出為高電平（S1）時(shí)，可由邏輯圖寫(xiě)出 由上式可以看出，同時(shí)又是這三個(gè)變量的全部最小項(xiàng)的譯碼輸出，所以也把這種譯碼器叫做最小項(xiàng)譯碼器。 71LS138有三個(gè)附加的控制端、和。當(dāng)、時(shí)，輸出為高電平（S1），譯碼器處于工作狀態(tài)。否則，譯碼器被禁止，所有的輸出端被封鎖在高電平，如表3.3.5所示。這三個(gè)控制端也叫做“片選”輸入端，利用片選的作用可以將多篇連接

11、起來(lái)以擴(kuò)展譯碼器的功能。 帶控制輸入端的譯碼器又是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)分配器。在圖3.3.8電路中如果把作為“數(shù)據(jù)”輸入端（同時(shí)），而將作為“地址”輸入端，那么從送來(lái)的數(shù)據(jù)只能通過(guò)所指定的一根輸出線送出去。這就不難理解為什么把叫做地址輸入了。例如當(dāng)101時(shí)，門(mén)的輸入端除了接至輸出端的一個(gè)以外全是高電平，因此的數(shù)據(jù)以反碼的形式從輸出，而不會(huì)被送到其他任何一個(gè)輸出端上。 【例3.3.2】 試用兩片3線-8線譯碼器74LS138組成4線-16線譯碼器，將輸入的4位二進(jìn)制代碼譯成16個(gè)獨(dú)立的低電平信號(hào)。 解：由圖3.3.8可見(jiàn)，74LS138僅有3個(gè)地址輸入端。如果想對(duì)4位二進(jìn)制代碼，只能利用一個(gè)附加控制端

12、（當(dāng)中的一個(gè)）作為第四個(gè)地址輸入端。 取第（1）片74LS138的和作為它的第四個(gè)地址輸入端（同時(shí)令），取第（2）片的作為它的第四個(gè)地址輸入端（同時(shí)令），取兩片的、，并將第（1）片的和接至，將第（2）片的接至，如圖3.3.9所示，于是得到兩片74LS138的輸出分別為 圖3.3.9 用兩片74LS138接成的4線16線譯碼器 式（3.3.8）表明時(shí)第（1）片74LS138工作而第（2）片74LS138禁止，將的00000111這8個(gè)代碼譯成8個(gè)低電平信號(hào)。而式（3.3.9）表明時(shí)，第（2）片74LS138工作，第（1）片74LS138禁止，將的10001111這8個(gè)代碼譯成8個(gè)低電平信號(hào)。這樣

13、就用兩個(gè)3線8線譯碼器擴(kuò)展成一個(gè)4線16線的譯碼器了。 同理，也可一用兩個(gè)帶控制端的4線16線譯碼器接成一個(gè)5線-32線譯碼器。 例2 74LS138 38譯碼器的各輸入端的連接情況及第六腳（）輸入信號(hào)A的波形如下圖所示。試畫(huà)出八個(gè)輸出引腳的波形。 解：由74LS138的功能表知，當(dāng)（A為低電平段）譯碼器不工作，8個(gè)輸出引腳全為高電平，當(dāng)（A為高電平段）譯碼器處于工作狀態(tài)。因所以其余7個(gè)引腳輸出全為高電平，因此可知，在輸入信號(hào)A的作用下，8個(gè)輸出引腳的波形如下： 即與A反相； 其余各引腳的輸出恒等于1（高電平）與A的波形無(wú)關(guān)。 74LS138 引腳圖 74LS138 為3 線8 線譯碼器，共有

14、 54/74S138和 54/74LS138 兩種線路結(jié)構(gòu)型式， 其工作原理如下： 當(dāng)一個(gè)選通端（G1）為高電平，另兩個(gè)選通端（/(G2A)和/(G2B)）為 低電平時(shí)，可將地址端（A、B、C）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低 電平譯出。 利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反 相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器80C51單片機(jī)引腳圖及引腳功能介紹首先我們來(lái)介紹一下單片機(jī)的引腳圖及引腳功能(如下圖所示)， 引腳的具體功能將在下面詳細(xì)介紹單片機(jī)的40個(gè)引腳大致可分為4類(lèi)：電源、時(shí)鐘、控

15、制和I/O引腳。 電源: VCC - 芯片電源，接+5V； VSS - 接地端； 時(shí)鐘:XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 控制線:控制線共有4根， ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖 ALE功能：用來(lái)鎖存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 PSEN:外ROM讀選通信號(hào)。 RST/VPD:復(fù)位/備用電源。 RST（Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。 VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。 EA/Vpp:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。 EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。

16、Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。 I/O線80C51共有4個(gè)8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個(gè)引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線）。拿到一塊單片機(jī)，想要使用它，首先必須要知道怎樣去連線，我們用的一塊89C51的芯片為例，我們就看一下如何給它連線。1、 電源：這當(dāng)然是必不可少的了。單片機(jī)使用的是5V電源，其中正極接40管腳，負(fù)極（地）接20管腳。 2、 振蒎電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)是一種時(shí)序電路，必須供給脈沖信號(hào)才能正常工作，在單片機(jī)內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接18、19腳。只要買(mǎi)來(lái)晶體震蕩器，電

17、容，連上就能了，按圖1接上即可。 3、 復(fù)位管腳：按圖1中畫(huà)法連好，至于復(fù)位是何含義及為何需要復(fù)要復(fù)位，在單片機(jī)功能中介紹。 4、 EA管腳：EA管腳接到正電源端。 至此，一個(gè)單片機(jī)就接好，通上電，單片機(jī)就開(kāi)始工作了。我們的第一個(gè)任務(wù)是要用單片機(jī)點(diǎn)亮一只發(fā)光二極管LED，顯然，這個(gè)LED必須要和單片機(jī)的某個(gè)管腳相連，不然單片機(jī)就沒(méi)法控制它了，那么和哪個(gè)管腳相連呢？單片機(jī)上除了剛才用掉的5個(gè)管腳，還有35個(gè)，我們將這個(gè)LED和1腳相連。（見(jiàn)圖1，其中R1是限流電阻）按照這個(gè)圖的接法，當(dāng)1腳是高電平時(shí)，LED不亮，只有1腳是低電平時(shí)，LED才發(fā)亮。因此要1腳我們要能夠控制，也就是說(shuō)，我們要能夠讓1

18、管腳按要求變?yōu)楦呋虻碗娖健＜慈晃覀円刂?腳，就得給它起個(gè)名字，總不能就叫它一腳吧？叫它什么名字呢？設(shè)計(jì)51芯片的INTEL公司已經(jīng)起好了，就叫它P1.0，這是規(guī)定，不能由我們來(lái)更改。圖1 單片機(jī)簡(jiǎn)易應(yīng)用電路圖單片機(jī)簡(jiǎn)易編程名字有了，我們又怎樣讓它變'高'或變'低'呢？叫人做事，說(shuō)一聲就能，這叫發(fā)布命令，要計(jì)算機(jī)做事，也得要向計(jì)算機(jī)發(fā)命令，計(jì)算機(jī)能聽(tīng)得懂的命令稱之為計(jì)算機(jī)的指令。讓一個(gè)管腳輸出高電平的指令是SETB，讓一個(gè)管腳輸出低電平的指令是CLR。因此，我們要P1.0輸出高電平，只要寫(xiě)SETB P1.0，要P1.0輸出低電平，只要寫(xiě) CLR P1.0就能了。

19、現(xiàn)在我們已經(jīng)有辦法讓單片機(jī)去將P10輸出高或低電平了，但是我們?cè)鯓硬拍苡?jì)算機(jī)執(zhí)行這條指令呢？總不能也對(duì)計(jì)算機(jī)也說(shuō)一聲了事吧。要解決這個(gè)問(wèn)題，還得有幾步要走。第一，計(jì)算機(jī)看不懂SETB CLR之類(lèi)的指令，我們得把指令翻譯成計(jì)算機(jī)能懂的方式，再讓計(jì)算機(jī)去讀。計(jì)算機(jī)能懂什么呢？它只懂一樣?xùn)|西數(shù)字。因此我們得把SETB P1.0變?yōu)椋―2H,90H ），把CLR P1.0變?yōu)?（C2H,90H ），至于為什么是這兩個(gè)數(shù)字，這也是由51芯片的設(shè)計(jì)者-INTEL規(guī)定的，我們不去研究。第二步，在得到這兩個(gè)數(shù)字后，怎樣讓這兩個(gè)數(shù)字進(jìn)入單片機(jī)的內(nèi)部呢？這要借助于一個(gè)硬件工具"編程器"。如果你

20、還不知道是什么是編程器，我來(lái)介紹一下，就是把你在電腦上寫(xiě)出來(lái)來(lái)的代碼用匯編器等編譯器生成的一個(gè)目標(biāo)燒寫(xiě)到單片機(jī)的eprom里面去的工具，80c51這種類(lèi)型的單片機(jī)編程是一件很麻煩的事情，必要要先裝到編程器上編程后才能在設(shè)備上使用，而目前最新的89s51單片機(jī)居然在線編程（isp）功能，不用拔出來(lái)利用簡(jiǎn)單的電路就可以實(shí)現(xiàn)把代碼寫(xiě)入單片機(jī)內(nèi)部.我們將編程器與電腦連好，運(yùn)行編程器的軟件，然后在編緝區(qū)內(nèi)寫(xiě)入（D2H,90H）見(jiàn)圖2，寫(xiě)入好，拿下片子，把片子插入做好的電路板，接通電源什么?燈不亮？這就對(duì)了，因?yàn)槲覀儗?xiě)進(jìn)去的指令就是讓 圖2P10輸出高電平，燈當(dāng)然不亮，要是亮就錯(cuò)了?，F(xiàn)在我們?cè)贀芟逻@塊芯片

21、，重新放回到編程器上，將編緝區(qū)的內(nèi)容改為（C2H,90H），也就是CLR P1.0，寫(xiě)片，拿下片子，把片子插進(jìn)電路板，接電，好，燈亮了。因?yàn)槲覀儗?xiě)入的（）就是讓P10輸出低電平的指令。這樣我們看到，硬件電路的連線沒(méi)有做任何改變，只要改變寫(xiě)入單片機(jī)中的內(nèi)容，就能改變電路的輸出效果。實(shí)驗(yàn)電路圖實(shí)驗(yàn)源程序/* 時(shí)間：2013年11月2* 陶航航* 因?yàn)?255 C口是高位輸出，低位輸入，此處不可以用行列互換法進(jìn)行鍵盤(pán)掃描*/#include<reg52.h>#include<absacc.h>#define uchar unsigned char#define PA8255

22、XBYTE0x4000#define PB8255 XBYTE0x4001#define PC8255 XBYTE0x4002#define COM8255 XBYTE0x4003volatile uchar key;void display(uchar);/void display1();int key_san();/*/void delay10ms(void) /誤差 0us unsigned char a,b,c; for(c=1;c>0;c-) for(b=38;b>0;b-) for(a=130;a>0;a-);void delay1ms(void) /誤差 0us

23、 unsigned char a,b,c; for(c=1;c>0;c-) for(b=142;b>0;b-) for(a=2;a>0;a-); void main(void) COM8255=0x81;PB8255=0xff;while(1) key_san(); /display();int key_san()uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71; uchar scode,temp,i;PA8255=0x00;/PC8

24、255=0xf0; /*if(PC8255&0xf0)!=0xf0) delay10ms();goto a;if(PC8255 & 0xf0)!=0xf0)/PB8255=table0;goto a;*/scode=0xef;i=4;while(i-)/循環(huán)4次PC8255=scode;if(PC8255&0x0f)!=0x0f)delay10ms(); temp=PC8255;switch(temp)case 0xee: PB8255=table15 ; break; /key=15; display(15)case 0xed: PB8255=table11;brea

25、k; /key=11;display(11)case 0xeb: PB8255=table7;break;/key=7;display(7)case 0xe7: PB8255=table3;break;/key=3;display(3)case 0xde: PB8255=table14;break;/key=14;display(14)case 0xdd: PB8255=table10;break;/key=10;display(10)case 0xdb: PB8255=table6;break;/key=6;display(6) case 0xd7: PB8255=table2;break;

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