單片機的IO擴展課件

1、8.1 單片機的系統(tǒng)擴展概述系統(tǒng)擴展的含義在單片機芯片外加相應(yīng)的芯片、電路，使得有關(guān)功能得以擴充，稱為系統(tǒng)擴展。系統(tǒng)擴展包括：外部存儲器擴展，I/O接口擴展，總線擴展等系統(tǒng)擴展分類單一功能的擴展綜合功能的擴展第1頁/共97頁8.1 單片機的系統(tǒng)擴展概述系統(tǒng)擴展的含義第1頁/共97頁8.1 單片機I/O擴展概述擴展I/O接口電路的功能：速度協(xié)調(diào)輸出數(shù)據(jù)鎖存輸入數(shù)據(jù)三態(tài)緩沖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為什么要擴展I/O口單片機本身接口功能有限單片機控制應(yīng)用中的復(fù)雜接口要求第2頁/共97頁8.1 單片機I/O擴展概述擴展I/O接口電路的功能：為什常用編址方法有：獨立編址和統(tǒng)一編址。MCS51單片機采用與外部RAM統(tǒng)一編

2、址方法，即每一個擴展的I/O口相當(dāng)于一個擴展的RAM單元；訪問外部I/O口的指令同訪問外部數(shù)據(jù)存儲器指令。 51單片機擴展I/O接口編址方法例如：MOVXDPTR , AMOVXA,DPTR MOVXRI,AMOVXA,RI ;其中，DPTR、RI中裝I/O對應(yīng)的地址第3頁/共97頁常用編址方法有：獨立編址和統(tǒng)一編址。51單片機擴展I/O接口（1）無條件傳送方式無條件傳送也稱為同步程序傳送。只有那些能一直為數(shù)據(jù)I/O傳送作好準(zhǔn)備的設(shè)備，才能使用無條件傳送方式。因為在進(jìn)行I/O操作時，不測試設(shè)備的狀態(tài)，可以根據(jù)需要隨時進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送操作。該方式適用于兩類設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入輸出：具有常駐的數(shù)據(jù)信號變化緩

3、慢的數(shù)據(jù)信號的設(shè)備。 無條件傳送接口邏輯示于圖8-1單片機I/O控制方式第4頁/共97頁（1）無條件傳送方式單片機I/O控制方式第4頁/共97頁圖8-1 無條件傳送的接口邏輯第5頁/共97頁圖8-1 無條件傳送的接口邏輯第5頁/共97頁在I/O操作之前，要先檢瀏設(shè)備的狀態(tài)，以了解設(shè)備是否已為數(shù)據(jù)I/O作好了準(zhǔn)備；只有在確認(rèn)設(shè)備已“準(zhǔn)備好”的情況下，單片機才能執(zhí)行數(shù)據(jù)I/O操作。操作流程見圖8-2為了實現(xiàn)查詢方式的數(shù)據(jù)傳送，需要由接口電路提供設(shè)備狀態(tài)，并以軟件方法進(jìn)行狀態(tài)測試。這是一種軟硬件方法結(jié)合的數(shù)據(jù)傳送方式。程序查詢方式，電路簡單，查詢軟件也不復(fù)雜，而且通用性強。 （2）查詢方式（有條件傳

4、送方式）圖8-2 查詢傳送流程第6頁/共97頁在I/O操作之前，要先檢瀏設(shè)備的狀態(tài)，以了解設(shè)備是否已為數(shù)據(jù)中斷方式又稱程序中斷方式、它與查詢方式的主要區(qū)別在于知何知道設(shè)備是否為數(shù)據(jù)傳送作好了準(zhǔn)備，查詢方式是單片機的主動形式，而中斷方式則是單片機等待通知（中斷請求）的被動形式。采用中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時，當(dāng)設(shè)備為數(shù)據(jù)傳送作好準(zhǔn)備之后，就向單片機發(fā)出中斷請求；單片機接收到中斷請求之后，即作出響應(yīng)，暫停正在執(zhí)行的原程序，而轉(zhuǎn)去為設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入輸出服務(wù)待服務(wù)完成之后，程序返回，單片機再繼續(xù)執(zhí)行被中斷的原程序。中斷傳送邏輯見圖8-3。（3）中斷方式第7頁/共97頁中斷方式又稱程序中斷方式、它與查詢方式的

5、主要區(qū)別在于知何知道圖8-3 中斷方式數(shù)據(jù)傳送邏輯第8頁/共97頁圖8-3 中斷方式數(shù)據(jù)傳送邏輯第8頁/共97頁I/O擴展的分類利用鎖存器、緩沖器進(jìn)行并行口簡單擴展用可編程并行接口芯片進(jìn)行擴展I/O接口擴展常用芯片51單片機常用I/O擴展芯片示于表8-1。表8-1 MCS-51單片機I/O擴展常用芯片第9頁/共97頁I/O擴展的分類利用鎖存器、緩沖器進(jìn)行并行口簡單擴展表8-18.2 簡單I/O口擴展8.2.1 簡單接口常用鎖存器、緩沖器芯片I/O口的簡單擴展輸出口-利用鎖存器擴展輸入口-利用緩沖器擴展74LS377、74LS273、74LS244、74LS245第10頁/共97頁8.2 簡單I

6、/O口擴展8.2.1 簡單接口常用鎖存器、8位數(shù)據(jù)/地址鎖存器74LS273/373（1）74LS27374LS273是一種帶清除功能的8D觸發(fā)器其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-4所示引腳分布如圖8-5所示真值表見表8-2所示1D8D為數(shù)據(jù)輸入端1Q8Q為數(shù)據(jù)輸出端，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作8位地址鎖存器。第11頁/共97頁8位數(shù)據(jù)/地址鎖存器74LS273/373（1）74LS27表8-2 74LS273真值表圖8.4 74LS273內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖第12頁/共97頁表8-2 74LS273真值表圖8.4 74LS273內(nèi)部圖8-5 74LS273封裝圖第13頁/共97頁圖8-5 74LS273封裝圖第1

7、3頁/共97頁 （2）74LS37374LS373是一種帶有三態(tài)輸出門的8D觸發(fā)器其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-6所示引腳分布如圖8-7所示數(shù)據(jù)輸入由允許端G控制數(shù)據(jù)輸出由數(shù)據(jù)輸出控制端控制各觸發(fā)器僅輸出單一狀態(tài)D1D8為數(shù)據(jù)輸入端Q1Q8為數(shù)據(jù)輸出端觸發(fā)器的功能如表8-3所示常用作數(shù)據(jù)/地址鎖存器第14頁/共97頁（2）74LS37374LS373是一種帶有三態(tài)輸出門的8D圖8-6 74LS373內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖表8-3 74LS373真值表第15頁/共97頁圖8-6 74LS373內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖表8-3 74LS373真圖8-7 74LS373引腳功能圖第16頁/共97頁圖8-7 74LS373引腳功能圖第16

8、頁/共97頁（3）74LS24474LS244是三態(tài)八緩沖器/線驅(qū)動器/線接收器(3S，兩組控制)內(nèi)部結(jié)構(gòu)邏輯圖（見圖8-8）:圖8-8 74LS244引腳功能圖第17頁/共97頁（3）74LS24474LS244是三態(tài)八緩沖器/線驅(qū)動器/（3）74LS244（續(xù)）引出端符號:1A11A4，2A12A4：輸入端1G#, 2G#：三態(tài)允許端(低電平有效)1Y11Y4，2Y12Y4：輸出端真值表:（見表8-4）表8-4 74LS244真值表第18頁/共97頁（3）74LS244（續(xù)）引出端符號:真值表:表8-4 74（4）74LS24574LS245: 8位雙向3態(tài)緩沖電路，主要用在數(shù)據(jù)的雙向緩沖

9、內(nèi)部結(jié)構(gòu)邏輯見圖8-9圖8-9 74LS245引腳功能圖第19頁/共97頁（4）74LS24574LS245: 8位雙向3態(tài)緩沖電路，（4）74LS245（續(xù)）74LS245的真值表見表8-5表8-5 74LS245真值表第20頁/共97頁（4）74LS245（續(xù)）74LS245的真值表見表8-5表8.2.2 簡單I/O口擴展簡單輸入口擴展圖8-10 74LS244擴展輸入接口電路第21頁/共97頁8.2.2 簡單I/O口擴展簡單輸入口擴展圖8-10 74簡單輸出口擴展圖8-11 74LS377擴展輸出接口電路第22頁/共97頁簡單輸出口擴展圖8-11 74LS377擴展輸出接口電路第簡單并行

10、口擴展應(yīng)用舉例 圖8-12 74LS系列擴展輸入/輸出接口電路第23頁/共97頁簡單并行口擴展應(yīng)用舉例 圖8-12 74LS系列擴展輸入/【例8-1】 如圖8-12所示為一個利用74LS244和74LS273芯片，將P0口擴展成簡單的輸入/輸出口的電路。74LS244和74LS273的工作受AT89S51的P2.0、RD#、WR# 3條控制線控制。74LS244作為擴展輸入口，8個輸入端分別接8個按鈕開關(guān)。74LS273是8D鎖存器擴展輸出口，接8個LED發(fā)光二極管，以顯示8個按鈕開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)某條輸入口線的按鈕開關(guān)按下時，該輸入口線為低電平，讀入單片機后，其相應(yīng)位為“0”，然后再將口線的狀態(tài)經(jīng)

11、74LS273輸出，某位低電平時二極管發(fā)光，從而顯示出按下的按鈕開關(guān)的位置。簡單并行口擴展應(yīng)用舉例 第24頁/共97頁【例8-1】 如圖8-12所示為一個利用74LS244和74該電路的工作原理如下當(dāng)P2.0=0，RD#=0（WR#=1）時，選中74LS244芯片，此時若無按鈕開關(guān)按下，輸入全為高電平。當(dāng)某開關(guān)按下時則對應(yīng)位輸入為“0”，74LS244的輸入端不全為“1”，其輸入狀態(tài)通過P0口數(shù)據(jù)線被讀入AT89S51片內(nèi)。當(dāng)P2.0=0，WR#=0（RD#=1）時，選中74LS273芯片，CPU通過P0口輸出數(shù)據(jù)鎖存到74LS273，74LS273的輸出端低電平位對應(yīng)的LED發(fā)光二極管點亮。

12、總之，在圖8-12中只要保證P2.0為“0”，其他地址位或“0”或“1”即可。如地址用FEFFH（無效位全為“1”），或用0000H（無效位全為“0”）都可。【例8-1】 分析第25頁/共97頁該電路的工作原理如下【例8-1】 分析第25頁/共97頁輸入程序段：MOV DPTR，#0FEFFH；I/O地址DPTRMOVX A，DPTR ；RD#為低，74LS244數(shù)據(jù)被讀入A中輸出程序段：MOV A，#data；數(shù)據(jù)#dataAMOV DPTR，#0FEFFH；I/O地址#0FEFFHDPTRMOVXDPTR，A；WR#為低，數(shù)據(jù)經(jīng)74LS273口輸出【例8-1】 輸入、輸出程序第26頁/共9

13、7頁輸入程序段：【例8-1】 輸入、輸出程序第26頁/共97頁程序如下：DDIS：MOV DPTR，#0FEFFH ；輸入口地址DPTRLP：MOVX A，DPTR；按鈕開關(guān)狀態(tài)讀入A中 MOVX DPTR，A；A中數(shù)據(jù)送顯示輸出口 SJMP LP ；反復(fù)連續(xù)執(zhí)行由程序可看出，對于擴展接口的輸入/輸出就像從外部RAM讀/寫數(shù)據(jù)一樣方便。圖8-12僅僅擴展了兩片，如果仍不夠用，還可擴展多片74LS244、74LS273之類的芯片。但作為輸入口時，一定要求有三態(tài)功能，否則將影響總線的正常工作?！纠?-1】 程序編寫程序把按鈕開關(guān)狀態(tài)通過圖8-12的發(fā)光二極管顯示出來。第27頁/共97頁程序如下：【

14、例8-1】 程序編寫程序把按鈕開關(guān)狀態(tài)通過圖8-8.3 用51單片機的串行口擴展并行口串口的方式0用于I/O擴展。方式0為同步移位寄存器工作方式，波特率為fosc/12。數(shù)據(jù)由RXD端（P3.0）輸入，同步移位時鐘由TXD端（P3.1）輸出。用74LS165擴展并行輸入口如圖8-13，用51單片機的串口擴展兩個8位并行輸入口。74LS165是8位并行輸入串行輸出的寄存器。當(dāng)74LS165的S/L#端由高到低跳變，并行輸入端的數(shù)據(jù)被置入寄存器；當(dāng)S/L#=1，且時鐘禁止端（15腳）為低時，允許TXD（P3.1）移位時鐘輸入，在該脈沖作用下，數(shù)據(jù)由右向左方向移動。第28頁/共97頁8.3 用51單

15、片機的串行口擴展并行口串口的方式0用于I/用74LS165擴展并行輸入口TXD與所有74LS165的CP相連；RXD與74LS165的串行輸出端QH相連；P1.0與 S/L#相連，控制74LS165的串行移位或并行輸入；15腳接地，允許時鐘輸入。當(dāng)擴展多個8位輸入口時，相鄰兩芯片的首尾（QH與SIN）相連。圖8-13 利用74LS165擴展16位并行輸入口第29頁/共97頁用74LS165擴展并行輸入口TXD與所有74LS165的C【例8-2】從16位擴展口讀入5組數(shù)據(jù)（每組2B），把它們轉(zhuǎn)存到內(nèi)部RAM 20H開始的單元。編程如下：MOVR7，#05H；設(shè)置讀入組數(shù) MOVR0，#20H；設(shè)

16、置內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)區(qū)首址START：CLRP1.0；并行置入數(shù)據(jù)，S/L#=0SETBP1.0；允許串行移位，S/L#=1MOVR2，#02H；設(shè)每組字節(jié)數(shù)，即74LS165的個數(shù)RXDATA：MOVSCON，#00010000H；設(shè)置串口方式0，允許；接收，啟動接收過程WAIT：JNBRI，WAIT；未接收完一幀，循環(huán)等待 CLRRI；RI標(biāo)志清“0”，準(zhǔn)備下次接收 MOVA，SBUF；讀入數(shù)據(jù) MOVR0，A；送至RAM緩沖區(qū) INCR0；指向下一個地址 DJNZR2，RXDATA；未讀完一組數(shù)據(jù)， 繼續(xù) DJNZR7，START；5組數(shù)據(jù)未讀完重新并行置入 ；對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理串行接收過程采用

17、查詢等待的方式，如必要，可改中斷方式。第30頁/共97頁【例8-2】從16位擴展口讀入5組數(shù)據(jù)（每組2B），把它們轉(zhuǎn)用74LS164擴展并行輸出口圖8-14為51單片機的串口外接兩片74LS164（8位串入并出移位寄存器）擴展兩個8位并行輸出口的接口電路。圖8-14 利用74LS164擴展16位并行輸出口第31頁/共97頁用74LS164擴展并行輸出口圖8-14為51單片機的串口外當(dāng)串口工作在方式0的發(fā)送，串行數(shù)據(jù)由P3.0（RXD）送出，移位時鐘由P3.1（TXD）送出。注意，由于74LS164無并行輸出控制端，在串行輸入中，其輸出端的狀態(tài)會不斷變化，故某些場合，在74LS164輸出端應(yīng)加接

18、輸出三態(tài)門控制，以便保證串行輸入結(jié)束后再輸出數(shù)據(jù)。用74LS164擴展并行輸出口第32頁/共97頁當(dāng)串口工作在方式0的發(fā)送，串行數(shù)據(jù)由P3.0（RXD）送出，START：MOVR7，#02H；設(shè)置要發(fā)送的字節(jié)個數(shù) MOV R0，#30H；設(shè)置地址指針 MOV SCON，#00H；設(shè)置串行口為方式0SEND：MOV A，R0 MOV SBUF，A；啟動串行口發(fā)送過程WAIT：JNBTI，WAIT；一幀未發(fā)完，等待 CLR TIINC R0；取下一個數(shù)DJNZ R7，SEND ；未發(fā)完，繼續(xù)，從子程序返回RET【例8-3】將內(nèi)部RAM單元30H、31H的內(nèi)容經(jīng)串行口由74LS164并行輸出的子程序

19、。第33頁/共97頁START：MOVR7，#02H；設(shè)置要發(fā)送的字節(jié)個數(shù)【8.4 可編程并行接口芯片的擴展8.4.1 利用可編程并行接口芯片8255的I/O擴展常用的外圍I/O接口芯片：82C55：可編程通用并行接口（3個8位I/O口）。81C55：可編程的IO/RAM擴展接口電路（2個8位I/O口，1個6位I/O口，256RAM單元，1個14位的減法計數(shù)器）。都可以和AT89S51直接連接，接口邏輯簡單。第34頁/共97頁8.4 可編程并行接口芯片的擴展8.4.1 利用可編程并行接8255的結(jié)構(gòu)圖8-15 8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖第35頁/共97頁8255的結(jié)構(gòu)圖8-15 8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

20、框圖第35頁/圖8-16 8255的擴展邏輯電路圖8255的擴展邏輯電路MCS-51單片機可以和8255直接連接，圖8-16給出了一種擴展電路。 第36頁/共97頁圖8-16 8255的擴展邏輯電路圖8255的擴展邏輯電路8255并口擴展舉例【例8-4】8255與8031連接如圖8-17所示，要求：試確定8255A的端口地址欲使A口: 方式0，輸出口；B口:方式1，輸入口； 上C口:方式0，輸出。編寫初始化程序欲使8051內(nèi)部RAM30H的內(nèi)容從PA口輸出，試編程。欲使PC7向外輸出一個正脈沖信號，試編程。第37頁/共97頁8255并口擴展舉例【例8-4】8255與8031連接如圖8圖8-17

21、 8255與8031連接圖第38頁/共97頁圖8-17 8255與8031連接圖第38頁/共97頁【例8-4】解答P2 P0 0， ，0 0 A口：7FFCH(0000H)0， ，0 1B口：7FFDH(0001H)0， ，1 0C口：7FFEH(0002H)0， ，1 1控制口：7FFFH(0003H)MOVDPTR ,#7FFFH；控制口地址MOVA ,#86H；方式字：10000110B=86HMOVXDPTR ,A 初始化編程確定地址第39頁/共97頁【例8-4】解答P2 P0 MOVDPTR ,程序段MOVA,30HMOVDPTR,#7FFCHMOVXDPTR,A 程序段MOVDPT

22、R,#7FFFHMOVA,#86H；設(shè)工作方式MOVXDPTR,AMOVA,#0EH；C口置位字，PC7=0MOVXDPTR ,AACALLDELAY1；延時MOVA,#0FH；C口置位字，PC7=1MOVXDPTR ,A ACALLDELAY1；延時DECA；C口置位字，PC7=0MOVX DPTR,AACALL DELAY2；延時【例8-4解答】第40頁/共97頁程序段 程序段【例8-4解答】第40頁/共97頁【例8-5】 設(shè)單片機通過8255來控制一順序控制過程，該系統(tǒng)連接如圖8-18，A口輸出6路順序控制信號，以指示燈指示，6道工序，每道工序時間為10秒。PC0輸入啟動信號，PC7輸入

23、停止信號，分別與SA1和SA2相連。試編寫此應(yīng)用程序。圖8-18 8255A的應(yīng)用舉例第41頁/共97頁【例8-5】 設(shè)單片機通過8255來控制一順序控制過程，該系（2）端口的工作方式為方式0，A口為輸出口，C口為輸入口， 8255的控制字為89H。（1）8255四個端口的地址：，00，00B A口地址：FCFCH，00，01B B口地址：FCFDH，00，10B C口地址：FCFEH，00，11B 控制口地址：FCFFH【例8-5】解答第42頁/共97頁（2）端口的工作方式為方式0，A口為輸出口，C口為輸入口，（ORG 0100HMA：MOVDPTR，#0FCFFH；控制寄存器地址MOVA，

24、#89H ；控制字MOVXDPTR，A ；控制字送控制寄存器MOVDPTR，#0FCFEH ；C口地址QD： MOVXA，DPTR ；讀C口JNBACC.0，QD ；判斷有無啟動信號LOOP： MOV DPTR，#0FCFCH ； A口地址MOVA，#01H ；第一路控制信號LOOP1：MOVX DPTR，A ；輸出第一路控制信號ACALLDELAY ；延遲10秒RLA ；下一路控制信號JNBACC.6，LOOP1 ；判斷6路控制信號有無輸出完（）控制程序如下：第43頁/共97頁ORG 0100H（）控制程序如下：第43頁/共97頁MOVDPTR，#0FCFEH ；C口地址MOVXA，DPTR

25、 ；讀C口JB ACC.7，TZ ；判斷有無停止信號JMPLOOP ；無停止信號則進(jìn)行下一輪控制TZ： MOVDPTR，#0FCFCH ；有停止信號則使A口輸出清零CLRAMOVXDPTR，ASJMP$ORG1000H ；延時子程序DELAY：MOV22H，#50HL1：MOV 21H，#100HL2：MOV20H，#250HL3：NOPNOPDJNZ20H，L3DJNZ21H，L2DJNZ22H，L1RET（）控制程序（續(xù)）：第44頁/共97頁MOVDPTR，#0FCFEH ；C口地址（）控制程8.4.2 可編程并行接口芯片8155的擴展8155的結(jié)構(gòu)8155芯片內(nèi)部邏輯由三部分組成： 存儲

26、單元為256字節(jié)靜態(tài)RAM三個可編程I/O口：PA口，8位PB口，8位PC口，6位14位二進(jìn)制減法計數(shù)器第45頁/共97頁8.4.2 可編程并行接口芯片8155的擴展8155的結(jié)構(gòu)88155芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（圖8-19）圖8-19 8155芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第46頁/共97頁8155芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（圖8-19）圖8-19 8155芯片8155的引腳功能8155芯片40引腳，采用雙列直插式封裝，如圖8-20所示。8155芯片的引腳功能見表8-6圖8-20 8155芯片的引腳第47頁/共97頁8155的引腳功能8155芯片40引腳，采用雙列直插式封裝，表8-6 8155芯片的引腳功能PA0PA7端口A的

27、I/O線（8位，接外設(shè)）PB0PB7端口B的I/O線（8位，接外設(shè)）PC0PC5端口C的I/O線（6位，接外設(shè)）AD0AD7三態(tài)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線（8位，一般接單片機P0口）CPU與8155之間的地址、數(shù)據(jù)、命令、狀態(tài)等信號通過它來傳送IO/M#端口/存儲器 選擇控制： “0”選擇片內(nèi)RAM； “1”選擇片內(nèi)I/O口TIMER IN8155片內(nèi)定時器/計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入引腳TIMER OUT8155片內(nèi)定時器/計數(shù)器的計滿回零輸出引腳RD#、WR#分別是對8155片內(nèi)的RAM或I/O口的的讀、寫控制信號ALE地址鎖存引腳CE#選片RESET復(fù)位信號。復(fù)位后A口、B口和C口均為數(shù)據(jù)輸入方式第48

28、頁/共97頁表8-6 8155芯片的引腳功能PA0PA7端口A的I/8155各引腳功能如下地址/數(shù)據(jù)線AD7AD0，與AT89S51單片機的P0口相連，用于分時傳送地址/數(shù)據(jù)信息。I/O總線（22條）PA7PA0為通用I/O線，數(shù)據(jù)傳送方向由寫入81C55的命令字決定（圖9-13）；PB7PB0為通用I/O線，用于傳送PB口上的外設(shè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送方向也由寫入81C55的控制字決定。PC5PC0為數(shù)據(jù)/控制線，共有6條，在通用I/O方式下，用作傳送I/O數(shù)據(jù)；在選通I/O方式下，用作傳送命令/狀態(tài)信息（見表9-3）。8155的引腳功能第49頁/共97頁8155各引腳功能如下8155的引腳功能第4

29、9頁/共97頁控制引腳RESET：復(fù)位輸入線，在RESET線上輸入一個大于600ns寬的正脈沖時，81C55即可處于復(fù)位狀態(tài)，PA、PB、PC三口也定義為輸入方式。CE#：片選線，若CE#=0，則AT89S51單片機選中本81C55工作，否則，本81C55未被選中。IO/M#：I/O端口或RAM存儲器選擇線。若IO/M#=0，則AT89S51單片機選中81C55片內(nèi)的RAM存儲器；若IO/M#=1，則AT89S51單片機選中81C55的某一I/O端口。RD#：讀控制。當(dāng)RD#=0且WR#=1時，81C55為讀出數(shù)據(jù)狀態(tài)；WR#：寫控制。當(dāng)WR#=0且RD#=0時，81C55為寫入數(shù)據(jù)狀態(tài)。81

30、55的引腳功能第50頁/共97頁控制引腳8155的引腳功能第50頁/共97頁控制引腳ALE：允許地址輸入線，高有效。若ALE=1，則81C55允許AT89S51通過AD7AD0線發(fā)出地址鎖存到81C55片內(nèi)“地址鎖存器”；否則，81C55地址鎖存器處于封鎖狀態(tài)。81C55的ALE常和AT89S51的ALE相連。TIMERIN：計數(shù)器脈沖輸入線，輸入的脈沖上跳沿用于對81C55片內(nèi)的14位計數(shù)器減1。TIMEROUT：計數(shù)器輸出線，當(dāng)14位計數(shù)器減為0時就可以在該引線上輸出脈沖或方波，輸出脈沖或方波與所選的計數(shù)器工作方式有關(guān)。電源線VCC為+5V電源輸入線VSS接地。8155的引腳功能第51頁/

31、共97頁控制引腳8155的引腳功能第51頁/共97頁8155 的RAM 單元地址8155有256個RAM單元，使用AD7AD0，共8位地址線進(jìn)行編址；RAM地址：（當(dāng)IO/M#加低電平）此時AD0AD7上得到的編碼值即是8155的某一RAM單元的地址，地址范圍是00HFFH。8155共有6 個可編址的I/O端口，這 6 個端口是： 命令狀態(tài)寄存器； PA口； PB口； PC口； 定時器計數(shù)器低8位； 定時器計數(shù)器高8位當(dāng)IO/M#加高電平，選中I/O端口。8155只使用AD2AD0對I/O端口編址。8155的I/O端口地址編碼見表8-78155的RAM單元地址及I/O口編址第52頁/共97頁8

32、155 的RAM 單元地址8155的RAM單元地址及I/O8155端口地址（當(dāng)IO/M#加高電平）表8-7 8155的端口地址編碼AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0對應(yīng)端口000命令/狀態(tài)寄存器001A口010B口011C口100定時器/計數(shù)器低8位101定時器/計數(shù)器高8位第53頁/共97頁8155端口地址（當(dāng)IO/M#加高電平）表8-7 8155的8155的使用與工作方式（1）8155內(nèi)部RAM的使用：當(dāng)IO/M#加低電平時，對片內(nèi)256B RAM單元進(jìn)行讀/寫。與一般外部數(shù)據(jù)存儲器的使用基本一樣，唯一區(qū)別是事先要使IO/M#為低電平。（2）8155的I/O口的使用：當(dāng)IO/

33、M#加高電平時，對I/O口訪問。8155的3個I/O口，分別稱為PA口、PB口和PC口。PA口和PB口是8位通用數(shù)據(jù)口，主要用于數(shù)據(jù)傳送。PC口為6位口，既可作為數(shù)據(jù)I/O口，還可作為控制口，用于傳送控制信號和狀態(tài)信號，對PA和PB的I/O操作進(jìn)行控制；PA、PB、PC各端口可工作于不同的工作方式，它們靠設(shè)置工作命令字來確定，使用前要進(jìn)行初始化（寫命令字到命令口）。第54頁/共97頁8155的使用與工作方式（1）8155內(nèi)部RAM的使用：第58155的I/O口可以用基本I/O方式和選通（或中斷）I/O方式傳送數(shù)據(jù)?；綢/O（即無條件傳送）方式。在該方式下無須聯(lián)絡(luò)信號，PA、PB、PC三口均可

34、獨立當(dāng)數(shù)據(jù)口，輸入/輸出數(shù)據(jù)。選通I/O方式（或中斷方式）PA口和PB口可工作于選通（或中斷）方式傳送數(shù)據(jù)，此時PC口為聯(lián)絡(luò)口，提供聯(lián)絡(luò)信號。PC口四種工作方式：方式1（ALT1）：PA口和PB口基本輸入/輸出，PC口輸入方式2（ALT2）：PA口和PB口基本輸入/輸出，PC口輸出方式3（ALT3）：PA口選通輸入/輸出，PB口基本輸入/輸出方式4（ALT4）：PA口和PB口選通輸入/輸出（3）I/O口的工作方式：第55頁/共97頁8155的I/O口可以用基本I/O方式和選通（或中斷）I/O聯(lián)絡(luò)信號定義：當(dāng)以基本I/O方式傳送數(shù)據(jù)時，無需聯(lián)絡(luò)信號，此時，PA、PB、PC皆可進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入/輸出

35、；當(dāng)PA或PB以選通（中斷）方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時，所需的聯(lián)絡(luò)信號由 PC 提供：PC2PC0是為PA口提供；PC5PC3是為PB口提供聯(lián)絡(luò)信號共有三個：INTR：中斷請求信號（輸出），高電平有效，送給C51的外中斷請求。BF：緩沖器滿信號（輸出），高電平有效。STB#：選通信號（輸入），低電平有效。數(shù)據(jù)輸入時，STB#是外設(shè)送來的選通信號；數(shù)據(jù)輸出時，STB#是外設(shè)送來的應(yīng)答信號。以上各信號由PC口的引腳承擔(dān)，其的信號定義見表8-8第56頁/共97頁聯(lián)絡(luò)信號定義：當(dāng)以基本I/O方式傳送數(shù)據(jù)時，無需聯(lián)絡(luò)信號，此表8-8 PC口的工作方式與聯(lián)絡(luò)信號定義基本I/O方式選通I/O方式方式1（ALT1）方

36、式2 （ALT2）方式3 （ALT3）方式4 （ALT4）PC0輸入輸出A口中斷請求（AINTR)A口中斷請求（AINTR)PC1輸入輸出A口緩沖器滿（ABF）A口緩沖器滿（ABF）PC2輸入輸出A口選通（ASTB#）A口選通（ASTB#）PC3輸入輸出輸出B口中斷請求（BINTR)PC4輸入輸出輸出B口緩沖器滿（BBF）PC5輸入輸出輸出B口選通（BSTB#)第57頁/共97頁表8-8 PC口的工作方式與聯(lián)絡(luò)信號定義基本I/O方式選通I8155的方式4（ALT4）時PC口各引腳的信號定義設(shè)備數(shù)據(jù)線設(shè)備數(shù)據(jù)線至中斷請求輸入線至設(shè)備來自設(shè)備至中斷請求輸入線至設(shè)備來自設(shè)備AINTRBINTRABF

37、BBFASTBBSTBPAPB8155PC0PC1PC2PC3PC4PC5圖8-21 8155在方式4時PC口各引腳信號定義第58頁/共97頁8155的方式4（ALT4）時PC口各引腳的信號定義設(shè)備數(shù)據(jù)選通I/O方式說明選通I/O方式又可分為選通I/O數(shù)據(jù)輸入和選通I/O數(shù)據(jù)輸出兩種方式。選通I/O數(shù)據(jù)輸入PA口和PB口都可設(shè)定為本方式。本工作方式和82C55的選通I/O輸入情況類似，如圖8-22（a）所示。選通I/O數(shù)據(jù)輸出PA口和PB口都可設(shè)定為本方式。選通I/O數(shù)據(jù)的輸出過程也和82C55的選通I/O輸出情況類似，圖8-22（b）所示為選通I/O數(shù)據(jù)輸出的示意圖。第59頁/共97頁選通I

38、/O方式說明選通I/O方式又可分為選通I/O數(shù)據(jù)輸入和圖8-22 選通I/O方式示意圖第60頁/共97頁圖8-22 選通I/O方式示意圖第60頁/共97頁定時器計數(shù)器的計數(shù)結(jié)構(gòu) 8155 的定時器計數(shù)器是一個 14 位的減法計數(shù)器，由兩個低8位計數(shù)器TL（04H）和高8為計數(shù)器TH（05H）構(gòu)成。計數(shù)器的格式如圖8-23所示。其中，T13T0為計數(shù)器的計數(shù)位；M2、M1用來設(shè)置計數(shù)器的輸出方式。 （4）8155的定時器/計數(shù)器的使用D7D6D5D4D3D2D1D0T7T6T5T4T3T2T1T0D7D6D5D4D3D2D1D0M2M1T13T12T11T10T9T8輸出方式計數(shù)器高6位TH（0

39、5H）低8位計數(shù)器TL（04H）圖8-23 8155計數(shù)器格式第61頁/共97頁定時器計數(shù)器的計數(shù)結(jié)構(gòu) （4）8155的定時器/計數(shù)器的使81C55計數(shù)器的4種工作方式及對應(yīng)的引腳輸出波形如圖8-24所示。8155 的定時器計數(shù)器的輸出方式圖8-24 81C55的定時器/計數(shù)器的輸出方式定義與引腳輸出波形第62頁/共97頁81C55計數(shù)器的4種工作方式及對應(yīng)的引腳輸出波形如圖8-28155計數(shù)器與51單片機計數(shù)器不同8155 的定時器計數(shù)器是減法計數(shù)； 8155 的定時器計數(shù)器則只有一種固定的工作方式，即 14 位計數(shù)，通過軟件方法進(jìn)行計數(shù)值加載； 8155 的定時器計數(shù)器，由外部提供計數(shù)脈沖

40、，信號引腳是 TIMER IN； 8155 的定時器計數(shù)器，計數(shù)溢出時向芯片外邊輸出一個信號（TIMER OUT ）。這一信號有脈沖和方波兩種形式，供用戶進(jìn)行選擇，具體由 M2、M1 兩位定義。第63頁/共97頁8155計數(shù)器與51單片機計數(shù)器不同8155 的定時器計數(shù)8155內(nèi)部有一個8位地址鎖存器，無需外接鎖存器；8155的許多信號與MCS-51單片機兼容，可以直接連接。表8-5列出了這些信號的對應(yīng)關(guān)系。在二者的連接中，8155的地址譯碼即片選端可以采用線選法、全譯碼等方法；IO/M#的連接可用或非門產(chǎn)生使用高位地址8155與單片機的連接第64頁/共97頁8155內(nèi)部有一個8位地址鎖存器，

41、無需外接鎖存器；8155與8155與MSC-51的兼容信號8155MCS-518155MCS-51AD0AD7P0口RD#RD#ALEALEWR#WR#RESETRST表8-9 8155與MSC-51的兼容信號第65頁/共97頁8155與MSC-51的兼容信號8155MCS-518155IO/M#的連接圖8-25(a) 或非門產(chǎn)生IO/M#信號第66頁/共97頁IO/M#的連接圖8-25(a) 或非門產(chǎn)生IO/M#信號IO/M#的連接圖8-25(b) 高位地址作IO/M#信號第67頁/共97頁IO/M#的連接圖8-25(b) 高位地址作IO/M#信號8155與51單片機連接電路舉例圖8-26

42、AT89S51單片機與81C55的接口電路第68頁/共97頁8155與51單片機連接電路舉例圖8-26 AT89S51單硬件接口電路地址分析表8-10 8155的各端口及RAM單元地址在圖8-26中，單片機P0口輸出的低8位地址不需要另外加鎖存器（8155片內(nèi)集成有地址鎖存器），而直接與8155的AD0AD7相連，既可作為低8位地址總線，又可作為數(shù)據(jù)總線，地址鎖存控制直接用AT89S51發(fā)出的ALE信號。81C55的CE#端接P2.7，IO/M#端與P2.0相連。當(dāng)P2.7=0時，若P2.0=0，則訪問8155的RAM單元。由此可得到圖8-23中8155的各端口以及RAM單元的地址編碼，見表8

43、-10。第69頁/共97頁硬件接口電路地址分析表8-10 8155的各端口及RAM單命令字用于設(shè)置端口及定時器計數(shù)器的工作方式;命令寄存器只能寫不能讀。命令字格式如圖8-27狀態(tài)字用于寄存各端口及定時器計數(shù)器的工作狀態(tài)狀態(tài)字只能讀不能寫狀態(tài)字格式如圖8-28命令字、狀態(tài)字共用一個端口地址8155的控制8155通過對命令字的設(shè)和讀狀態(tài)字來控制輸入/輸出第70頁/共97頁命令字8155的控制8155通過對命令字的設(shè)和讀狀態(tài)字來控制8155命令字格式TM1TM2IEBIEAPC2PC1PAPAPBA 口方式B 口A 口計數(shù)器方式00：空操作01：停止計數(shù)10：計滿后停止11：啟動計數(shù)0：輸入1：輸出

44、0：禁止中斷1：允許中斷00011011方式 1：A、B口基本I/O；C口輸入方式 2：A、B口基本I/O；C口輸出方式 3：A口選通I/O ，B口基本I/O方式 4：A、B口選通I/OB 口方式C口方式圖8-27 8155的命令字格式第71頁/共97頁8155命令字格式TM1TM2IEBIEAPC2PC1PAP8155狀態(tài)字格式A口中斷請求標(biāo)志：0:無；1:有定時器中斷標(biāo)志:1：有定時器溢出中斷0：讀狀態(tài)字后或硬件復(fù)位后INTEBTIMERBBFINTRBINTEAINTRAABFA口中斷允許：0:禁止；1:允許B口緩沖器：0:空；1:滿B口中斷請求標(biāo)志：0:無；1:有A口緩沖器：0:空；1

45、:滿B口中斷允許：0:禁止；1:允許圖8-28 8155的狀態(tài)字格式第72頁/共97頁8155狀態(tài)字格式A口中斷請求標(biāo)志：0:無；1:有定時器中8155 定時器計數(shù)器的工作方式由命令字中的高兩位 D7D6(M2M1)進(jìn)行控制。D7D600：不影響計數(shù)器工作。D7D6 01：停止計數(shù)。如計數(shù)器未啟動則無操作，如計數(shù)器正運行則停止計數(shù)。D7D6 10：達(dá)到計數(shù)值（計數(shù)器減為 0 ）后停止。D7D6 11：啟動。如計數(shù)器沒運行，則在裝入計數(shù)值后開始計數(shù)；如計數(shù)器已運行，則在當(dāng)前計數(shù)值計滿后，再以新的計數(shù)值進(jìn)行計數(shù)。任何時候都可設(shè)置計數(shù)器長度和工作方式，將控制字寫入控制寄存器。如果計數(shù)器正在計數(shù)，只有

46、在寫入啟動命令后，計數(shù)器才接收新計數(shù)長度并按新的工作方式計數(shù)。定時器計數(shù)器的控制第73頁/共97頁8155 定時器計數(shù)器的工作方式由命令字中的高兩位 D7D8155 定時器計數(shù)器的工作方式由命令字中的高兩位 D7D6(M2M1)進(jìn)行控制。若寫入計數(shù)器的初值為奇數(shù)， 引腳的方波輸出是不對稱的。例如，初值為9時，計數(shù)器的輸出，在5個計數(shù)脈沖周期內(nèi)為高電平，4個計數(shù)脈沖周期內(nèi)為低電平，如圖8-29所示。定時器計數(shù)器的控制圖8-29 計數(shù)長度為奇數(shù)時的不對稱方波輸出（長度為9）第74頁/共97頁8155 定時器計數(shù)器的工作方式由命令字中的高兩位 D7D8155 定時器計數(shù)器的工作方式由命令字中的高兩位

47、 D7D6(M2M1)進(jìn)行控制。定時器計數(shù)器的控制注意，81C55的計數(shù)器初值不是從0開始，從2開始。這是因為，如果選擇計數(shù)器的輸出為方波形式（無論是單方波還是連續(xù)方波），則規(guī)定是從啟動計數(shù)開始，前一半計數(shù)輸出為高電平，后一半計數(shù)輸出為低電平。顯然，如果計數(shù)初值是0或1，就無法產(chǎn)生這種方波。因此81C55計數(shù)器的寫入初值范圍是3FFFH2H。如果硬要將0或1作為初值寫入，其效果將與送入初值2的情況一樣。81C55復(fù)位后使計數(shù)器停止計數(shù)第75頁/共97頁8155 定時器計數(shù)器的工作方式由命令字中的高兩位 D7D（1）初始化通常要完成兩項任務(wù)：確定命令字計數(shù)初值81C55的接口軟件編程【例8-6】

48、初始化舉例：要求使用8155定時器/計數(shù)器對計數(shù)脈沖進(jìn)行千分頻，即計數(shù)1000后，TIAMEROUT端電平狀態(tài)發(fā)生變化，并重新置數(shù)以產(chǎn)生連續(xù)方波。此外假定A口為輸出方式，允許中斷；B口為輸入方式，禁止中斷；C口為對A口控制方式（ALT3）。請編寫初始化程序。 第76頁/共97頁（1）初始化81C55的接口軟件編程【例8-6】初始化舉例：【例8-6】8155初始化舉例（分析）要求輸出連續(xù)方波，所以定時器/計數(shù)器的最高兩位：M2 M101；計數(shù)初值：1000，其16進(jìn)制數(shù)：03E8H，則定時器/計數(shù)器的高8位：43H，低8位：0E8H。命令字的設(shè)置如圖8-30 計數(shù)器B口A口C口B口A口裝入后啟動

49、禁止中斷允許中斷ALT3輸入輸出11011001命令字的內(nèi)容為0D9H。圖8-30 【例8-6】8155命令字設(shè)置第77頁/共97頁【例8-6】8155初始化舉例（分析）要求輸出連續(xù)方波，所以8031與8155的連接如圖8-31圖8-31 計數(shù)長度為奇數(shù)時的不對稱方波輸出（長度為9）8155的RAM地址：7E00H 7EFFH第78頁/共97頁8031與8155的連接如圖8-31圖8-31 計數(shù)長度為I/O口地址：7F00H 7F05H，其中：PA：7F01H，PB：7F02H，PC：7F03H，命令口：7F00H 定時器低位：7F04H，定時器高位：7F05H初始化程序：MOVDPTR ，#

50、7F00H；命令/狀態(tài)寄存器地址MOVA ，#0D9H；命令字MOVXDPTR ，A；裝入命令字MOVDPTR ，#7F04H；計數(shù)器低8位地址MOVA ，#0E8H；低8位計數(shù)值MOVXDPTR ，A；寫入計數(shù)值低8位INCDPTR；計數(shù)器高8位地址MOVA ，#43H ；高8位計數(shù)值MOVXDPTR ，A；寫入計數(shù)值高8位第79頁/共97頁I/O口地址：7F00H 7F05H，其中：MOVDPP2.7P2.0 P0.7 P0.0 RAM單元 0 X X X X X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0號地址0000H 0 X X X X X X 0 1 1 1 1 1 1 1 1 2

51、55號00FFH8155的擴展應(yīng)用舉例【例8-7】 設(shè)計一段程序把8155片內(nèi)RAM全部填滿 FFH。地址分析由于是對8155片內(nèi)RAM操作，不需要初始化芯片；8155片內(nèi)RAM地址是：0000H00FFH，其存儲單元地址映像如表8-11。表8-11 8155片內(nèi)RAM地址第80頁/共97頁P2.7P2.0 P0.7 P0.0【例8-7】程序MOVR7 , #00H；R7作計數(shù)器，從0開始共減；256次再到0MOVA ,#0FFH ；準(zhǔn)備送FFHMOVDPTR ,#0000H ；DPTR指向第一個單元LOOP: MOVXDPTR ,A ；送數(shù)INCDPTR ；調(diào)整指針，指向下一個單元DJNZR

52、7 ,LOOP ；循環(huán)控制SJMP$程序如下：第81頁/共97頁【例8-7】程序MOVR7 , #00H；R7作計數(shù)器【例8-8】在單片機實驗開發(fā)裝置上實現(xiàn)變速的“8”字循環(huán)顯示。首先以“8”字顯示20ms的速度循環(huán)10次，然后變?yōu)槁伲悦總€“8”字顯示0.1秒的速度循環(huán)一次，然后再變?yōu)榭焖傺h(huán)，如此不斷重復(fù)，試編此有關(guān)的程序。單片機實驗器和LED顯示器通過8155連接，連接圖如圖8-32所示。已知時鐘頻率為12MHz，LED為其陽極器件，“8”的顯示代碼為80H。圖8-32 8031通過8155與LED顯示器的連接電路 第82頁/共97頁【例8-8】在單片機實驗開發(fā)裝置上實現(xiàn)變速的“8”字

53、循環(huán)顯示【例8-8】 LED顯示器通過8155連接圖圖8-32 8031通過8155與LED顯示器的連接電路 第83頁/共97頁【例8-8】 LED顯示器通過8155連接圖圖8-32 8【例8-8】分析端口地址：控制口：0000H，PA：0001H，PB：0002H，PC：0003H ，定時器高位：0004H，定時器低位：0005H； 8155控制字：應(yīng)規(guī)定A口為輸出 (D0 = l)，C口為輸出方式(ALT2)，(D3D2 = 01)，不要中斷?？刂谱譃椋?0000101B = 05H。單片機時鐘為l2MHz，用T1作定時，設(shè)置為工作方式l，則其工作方式字為l0H；20ms的定時初值為：21

54、6(2010-2)/10-2 45536 = B1E0H不能直接用定時器產(chǎn)生0.1秒延時，要用軟件計數(shù)器，用20ms定時5次來獲得0.1秒。在中斷服務(wù)程序中處理“8”字的快或慢速循環(huán)顯示。利用程序狀態(tài)寄存器PSW中的用戶標(biāo)志位F0作快慢控制，令F0 = 0為慢速顯示，F(xiàn)0 = l為快速顯示。第84頁/共97頁【例8-8】分析端口地址：第84頁/共97頁【例8-8】編程ORG0000HLJMPMAINORG00lBHLJMPTlORGl000HMAIN：MOVSP ，#52HMOVA ，#05H；8155命令字MOVR0 ，#00H；8155命令口地址MOVXR0 ，A ；裝8155控制字MOV

55、TMOD ，#10H；設(shè)置T1為定時模式，工作方式1MOVTH1 ，#0B1H；設(shè)定時器初值高位MOVTL1 ，#0E0H；設(shè)定時器初值低位MOVIE ，#88H；開中斷MOVA ，#80H ；“8”字顯示代碼第85頁/共97頁【例8-8】編程ORG0000H第85頁/共97頁【8-8】編程（續(xù)）；續(xù)前INCR0；A口地址MOVXR0 ， ；輸出字形碼MOV A ，#01H；LED最右一位位碼MOV R0 ，#03H；C口地址MOVXR0 ，A ；位碼輸出MOV R1 ，#10；快速循環(huán)10次MOV R2 ，#5；慢速定時計數(shù)5次SETB F0；先實現(xiàn)快速顯示SETB TR1；啟動T1SJMP

56、$第86頁/共97頁【8-8】編程（續(xù)）；續(xù)前第86頁/共97頁【例8-8】編程（續(xù)）ORG1500HT1:MOVTH1 ，#0B1H；賦初值MOVTL1 ，#0E0HJNBF0 ，SLOW；F0為零轉(zhuǎn)慢速JNBACC.5 ，NEXT2；設(shè)顯示一遍，轉(zhuǎn)出MOVA ，#01H ；顯示一遍，重開始DJNZR1 ，NEXT3 ；不是10次，轉(zhuǎn)出CLRF0 ；已l0次，轉(zhuǎn)慢速MOVR1 ，#10；重裝R1值SJMPNEXT3SLOW：DJNZR2 ，NEXT4；0.l秒不到，轉(zhuǎn)出JNBACC.5 ，NEXT1；設(shè)顯示一遍，轉(zhuǎn)出第87頁/共97頁【例8-8】編程（續(xù)）ORG1500H第87頁/共97頁【例8-8】編程（續(xù)）；續(xù)前MOVA ，#0lH；顯示一遍SETBF0 ；轉(zhuǎn)為快速MOV R2 ，#05 ；重裝R2值NEXT1： MOVR2 ，#05NEXT2：RLANEXT3：MOVXR0，ANEXT4：RETI第88頁/共97頁【例8-8】編程（續(xù)）；續(xù)前第88頁/共97頁【例8-9】 綜合功能多芯片擴展的擴展：使用多個芯片來進(jìn)行綜合功能擴展，本例使用：1片8155，擴展I/O口；1片2716，外部擴展ROM（2KB)；2片6116，外部擴展RAM（4KB);1片373，地