第8章-IO接口擴展設計及應用

第八章I/O接口擴展設計及應用8.1

I/O擴展概述8.2

MCS-51單片機與可編程并行I/O芯片8255A的接口8.3

MCS-51與可編程芯片8155的接口8.4TTL芯片擴展簡單的I/O接口8.5

鍵盤/顯示器接口芯片8279教學目的和要求

本章主要介紹MCS-51系列單片機接口電路、簡單接口和可編程接口8255、8155、8279的結構原理及應用。

要求重點掌握MCS-51系統(tǒng)單片機接口電路、簡單電路和可編程接口8255、8155內(nèi)部結構及應用方法。I/O擴展概述

I/O擴展概述：在多數(shù)應用系統(tǒng)中,MCS-51單片機都需要外擴輸入輸出(I/O)接口芯片。

MCS-51單片機的外部數(shù)據(jù)存儲器RAM和I/O是統(tǒng)一編址的,用戶可以把外部64K字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器RAM空間的一部分作為擴展I/O接口的地址空間。I/O擴展概述

每一個接口芯片中的一個功能寄存器口地址就相當于一個RAM存儲單元。

CPU可以向訪問外部存儲器RAM那樣訪問外部接口芯片,對其功能寄存器進行讀、寫操作。I/O擴展概述

Intel公司常用的外圍接口芯片有：

8255:可編程的通用并行接口電路(3個8位I/O口)。

8155:可編程的RAM/IO擴展接口電路(256個RAM字節(jié)單元,2個8位I/O口,1個6位I/O口,1個14位的減法定時器/計數(shù)器)。

I/O擴展概述

8279:可編程鍵盤、顯示接口。它們都可以和MCS-51單片機直接相接,且接口邏輯十分簡單。另外74LS系列的LSTTL電路也可以作為MCS-51的擴展I/O口,如74LS373、74LS377等。常用的I/O編址有兩種方式:獨立編址方式和統(tǒng)一編址方式。I/O擴展概述

所謂獨立編址,就是把I/O和存儲器分開進行編址,亦即各編各的地址。這樣在計算機系統(tǒng)中就形成了兩個獨立的地址空間:存儲器地址空間和I/O地址空間。因此在使用獨立編址方式的計算機指令系統(tǒng)中,除存儲器讀寫指令外,還有專門的I/O指令以進行數(shù)據(jù)輸入輸出操作。I/O擴展概述

統(tǒng)一編址就是把系統(tǒng)中的I/O和存儲器統(tǒng)一進行編址。在這種編址方式中,把I/O接口中的寄存器(端口)與存儲器中的存儲單元同等對待。采用這種編址方式的計算機只有一個統(tǒng)一的地址空間,該地址空間既供存儲器編址使用,也供I/O編址使用。I/O擴展概述

MCS-51單片機使用統(tǒng)一編址方式：因此在接口電路中的I/O編址也采用16位地址,同存儲單元地址長度一樣。

對片外I/O的輸入輸出指令就是訪問RAM的指令。

MCS-51單片機進行擴展I/O接口設計時，要注意以下幾個問題：I/O擴展概述(1)熟悉MCS-51本身的PO~P3口特性及指令功能。

(2)分析清楚要擴展的接口芯片的功能、結構及能力。

(3)在進行硬件設計時要注意接口電平及驅動能力。

(4)設計驅動程序要注意,防止總線上的數(shù)據(jù)沖突。應根據(jù)實際情況采用不同的數(shù)據(jù)傳送控制方式。8255A芯片介紹8255A芯片介紹8255A是Intel公司生產(chǎn)的可編程輸入輸出接口芯片，它具有3個8位的并行I/O口，分別為PA口、PB口和PC口，其中PC口又分為高4位口（PC7—PC4）和低4位口（PC3—PC0），它們都可以通過軟件編程來改變I/O口的工作方式。8255A可以與MCS-51單片機直接接口。8255A芯片介紹8255A的引腳如圖8-1所示。8255A的結構框圖如圖8-2所示。它由以下幾個部分組成：(1)數(shù)據(jù)端口A、B、C①PA口：一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器；一個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。②PB口：一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器；一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。③PC口：一個8位的輸出鎖存器；一個8位數(shù)據(jù)輸人緩沖器。8255A芯片介紹8255A的結構框圖8255A芯片介紹

（2）A組和B組控制電路 這是兩組根據(jù)CPU寫入的“命令字”控制8255A工作方式的控制電路。A組控制PA口和PC口的上半部（PC7-PC4）；B組控制PB口和PC口的下半部（PC3-PC0）。

(3)雙向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器 這是8255A和CPU數(shù)據(jù)總線的接口，CPU和8255A之間的命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)的傳遞都通過雙向三態(tài)總線緩沖器傳送的，D7-D0接CPU的數(shù)據(jù)總線。8255A芯片介紹

(4)讀寫和控制邏輯

A0、A1、CS為8255A的端口選擇信號和片選信號，RD、WR

為8255A的讀寫控制信號，這些信號線分別和MCS-51的地址線和讀寫信號線相連接，實現(xiàn)CPU對8255A的口選擇和數(shù)據(jù)傳送。

CPU對8255A的A口、B口、C口和控制口的尋址如表8-1所示。

(5)復位控制 引腳RESET為復位信號輸入腳，高電平有效。復位有效時，它把控制寄存器清零和置所有端口(A、B、C)為輸入方式。8255A芯片介紹表8-18255A端口選擇表操作CSA1A0RDWR功能輸入00001A口→數(shù)據(jù)總線(讀端口A)輸入00101B口→數(shù)據(jù)總線(讀端口B)輸入01001C口→數(shù)據(jù)總線(讀端口C)輸入01101狀態(tài)寄存器→數(shù)據(jù)總線輸出00010數(shù)據(jù)總線→A口(寫端口A)輸出00110數(shù)據(jù)總線→B口(寫端口B)輸出01010數(shù)據(jù)總線→C口(寫端口C)輸出01110數(shù)據(jù)總線→控制寄存器禁止1××××數(shù)據(jù)總線為高阻態(tài)3種工作方式及選擇8255A的3種工作方式及選擇8255A有三種基本工作方式：方式0一基本輸入輸出；方式1一選通輸入輸出；方式2一雙向傳送(僅PA口)。工作方式的選擇由CPU輸出的控制字決定。

1．“方式”選擇控制字

8255A的工作方式，它可由CPU送出一個控制字到8255A的控制字寄存器來選擇。

這個控制字的格式如圖8-3所示，可以分別選擇端口A和端口B的工作方式，端口C分成兩部分，上半部分隨端口A，下半部隨端口B。 端口A有方式0、1和2三種，而端口B只能工作于方式0和1。最高位D7是該控制字的標志位，其狀態(tài)固定為1，用于表明本字節(jié)是方式控制字。3種工作方式及選擇8255A的控制字3種工作方式及選擇例8-1：若對8255A作如下設置：A口方式0輸入，B口方式1輸出，C口高位部分輸出低位部分為輸入。設控制寄存器地址為0FFFBH。

按各口的設置要求，工作方式控制字為10010101B，即95H。則初始化程序段為：

MOV DPTR，#0FFFBH MOV A，#95H MOVX @DPTR，A3種工作方式及選擇 2．C口按位置位/復位功能

端口C的8位中的任一位，可用一個寫入8255A的控制口的置位復位控制字來置位或復位。這個功能主要用于控制?？刂谱值母袷饺鐖D8-4所示。D7是該控制字的標志，其狀態(tài)固定為0。例8-2：如果想把8255A的C口的PC1置1，PC7復位，該如何對8255A編程。將03H寫入控制口，置“1”PC1；0EH寫入控制口，清“0”PC7。設控制寄存器地址為0FFFBH。 程序如下：

MOV DPTR，#0FFFBH MOV A，#03H MOVX @DPTR，A MOV A，#0EH MOVX @DPTR，A3種工作方式及選擇3種工作方式及選擇3．方式0的功能

①兩個8位端口(A和B)和兩個4位端口(口C)。 ②任一個端口都可以作為輸入或輸出。 ③輸出是鎖存的。 ④輸入是不鎖存的。 ⑤在方式0時，各個端口的輸入、輸出可有16種不同的組合。

在這種工作方式下，由于是無條件的傳送，所以不需要狀態(tài)端口，三個端口都可作為數(shù)據(jù)端口。在MCS-51系統(tǒng)中，只要執(zhí)行MOVX類指令，便可完成輸入輸出操作。3種工作方式及選擇4、方式1的功能(1)方式1的基本功能 ①用作一個或兩個選通端口。 ②每一個端口包含有：8位數(shù)據(jù)端口；三條控制線(是固定指定的，不能用程序改變)；提供中斷邏輯。 ③任何一個端口都可以作為輸入或輸出。 ④若只有一個端口工作于方式1，余下的13位，可以工作在方式0(由控制字決定)。 ⑤若兩個端口都工作于方式1，端口C還留下兩位，這兩位可以由程序指定作為輸入或輸出，也具有置位／復位功能。3種工作方式及選擇(2)方式1輸入

當任一端口工作于方式1輸入時，其邏輯組態(tài)如圖8—5所示。其各個控制信號的意義為：

①STB(Strobe)：選通脈沖（輸入），低電平有效。 ②IBF（InputBufferFull）輸入緩沖器滿信號（輸出），高電平有效。這是一個8255A輸出的狀態(tài)信號。 ③INTR(InterruptRequest)：中斷請求信號（輸出），高電平有效。這是8255A的—個輸出信號，可用于作為向CPU的中斷請求信號，以要求CPU服務。 ④INTEA和INTEB為中斷使能信號；3種工作方式及選擇方式1輸入組態(tài)3種工作方式及選擇(3)方式1輸出 方式1輸出時，其邏輯組態(tài)如圖8-6所示，主要的控制信號如下： ①OBF(OutputBufferFull)：輸出緩沖器滿信號，低電平有效，這是8255A輸出給外設的一個控制信號。 ②ACK(Achowledge)：低電平有效。這是一個外設的響應信號，指示CPU輸出給8255A的數(shù)據(jù)已經(jīng)由外設接受。 ③INTR：中斷請求信號，高電平有效。 ④INTEA：由PC6的置位／復位控制。 ⑤INTEB:由PC2的置位／復位控制。3種工作方式及選擇方式1輸出組態(tài)3種工作方式及選擇5．方式2的功能

該工作方式的主要功能: ①方式2只用于端口A，端口B無此種工作方式。 ②一個8位的雙向總線端口(端口A)和一個5位控制端口(端口C)。 ③輸入和輸出是鎖存的。 ④5位控制端口用作端口A的控制和狀態(tài)信息。

3種工作方式及選擇8255A工作在方式2時，其邏輯組態(tài)如圖8—7所示。各個信號的意義為：

①INTR(中斷請求)：高電平有效。在輸入和輸出方式時，都可用來作為向CPU的中斷請求信號。 ②OBF(輸出緩沖器滿)：低電平有效。它是對外設的一種選通信號，表示CPU已把數(shù)據(jù)輸出至端口A。 ③ACK(響應信號)：低電平有效。它啟動端口A的三態(tài)輸出緩沖器，送出數(shù)據(jù)；否則，輸出緩沖器處在高阻狀態(tài)。3種工作方式及選擇 ④INTEl(與輸出緩沖器相關的中斷屏蔽觸發(fā)器)：由PC6的置位／復位控制。 ⑤STB(選通輸入)：低電平有效。這是外設供給8255A的選通信號，它把輸人數(shù)據(jù)選通至8255A的輸人鎖存器。 ⑥IBF(輸入緩沖器滿)：高電平有效。它是一個狀態(tài)信息，指示數(shù)據(jù)已進入輸入鎖存器。 ⑦INTE2(與輸入緩沖器相關的中斷屏蔽觸發(fā)器)：由PG4的置位／復位控制。3種工作方式及選擇接口應用舉例例8-3：在8051單片機上擴展一片8255A芯片，設端口A為方式0輸入，端口B方式0輸出，端口C（上半部）PC7－PC4輸入，端口C（下半部）PC3－PC0輸出。要求從A口讀入的數(shù)據(jù)從B口輸出。試設計擴展接口電路，并給出初始化程序。 完成上述功能的接口電路如圖8-8所示。3種工作方式及選擇8255A的擴展接口圖3種工作方式及選擇根據(jù)題目要求，8255A的控制字為10011000B=98H(控制字的格式見圖8-3)。 初始化程序清單如下：

MOV A，#98H MOV DPTR，#7FFFH MOVX @DPTR,A MOV DPTR,#7FFCH MOVX A,@DPTR INC DPTR MOVX @DPTR,A8155芯片介紹

MCS－51與可編程芯片8155的接口：

Intel8155/8156芯片內(nèi)包含有256個字節(jié)的RAM存儲器(靜態(tài))、兩個可編程的8位并行口PA和PB、一個可編程的6位并行口PC、以及一個14位定時器/計數(shù)器。

PA口和PB口可工作于基本輸入輸出方式(同8255A的方式0)或選通輸入輸出方式(同8255A的方式1)。

8155芯片介紹8155芯片介紹：

1.8155的結構與引腳

8155芯片為40引腳雙列直插封裝,單一的+5V電源,其引腳排列如圖8-9所示。其邏輯結構如圖8-10所示。各引腳的功能說明如下：

RESET:8155內(nèi)部復位信號輸入端。高電平有效。8155被初始復位后I/O口變?yōu)檩斎敕绞健?155芯片介紹8155A引腳圖與8155A邏輯結構圖8155芯片介紹8155芯片介紹

AD0~AD7:三態(tài)的地址/數(shù)據(jù)線。地址可以是8155的RAM單元地址或I/O口地址。

CE:片選信號線,低電平有效。

IO/M:8155的RAM存儲器和I/O口選擇線,IO／M=0,AD0~AD7的地址為8155RAM單元的地址,對RAM進行讀寫。IO/M=1,AD0~AD7的地址為8155I/O口的地址,對I/O口進行讀寫。8155芯片介紹RD:讀選通信號,低電平有效。WR;寫選通信號,低電平有效。ALE:地址鎖存允許端,高電平有效。TIMERIN:定時器/計數(shù)器輸入端。TIMEROUT:定時器/計數(shù)器輸出端。Vcc:+5VVss:地8155芯片介紹

PA0~PA7:端口A的通用I/O線,由程序控制的命令寄存器選擇輸入/輸出方向。

PB0~PB7:端口B的通用的I/O線,由程序控制的命令寄存器選擇輸入/輸出方向。

PC0~PC5:端口C的I/O線或作為PA口和PB口的控制信號。通過命令寄存器實現(xiàn)程序控制。8155芯片介紹當PC0~PC5用作控制信號時，作用如下：

PC0一AINTR(口A的中斷請求)

PC1一ABF(口A緩沖器滿)

PC2一ASTB(口A選通脈沖)

PC3一BINTR(口B的中斷請求)

PC4一BBF(口B的緩沖器滿)

PC5一BSTB(口B選通脈沖)8155芯片介紹

2.CPU對8155的RAM單元和I/O的尋址

IO/M=0時,CPU對8155的256個字節(jié)的RAM尋址。

IO/M=1時,CPU對8155的I/O尋址,8155的I/O口編址如表8-3所示。8155芯片介紹

表8-38155I/O口編址A7A6A5A4A3A2A1A0選中I/O口及寄存器╳╳╳╳╳000命令及狀態(tài)口╳╳╳╳╳001PA口╳╳╳╳╳010PB口╳╳╳╳╳011PC口╳╳╳╳╳100TL定時器低8位╳╳╳╳╳101TH定時器高6位8155芯片介紹CE*IO/M*A7A6A5A4A3A2A1A0所選的端口01×××××000命令/狀態(tài)寄存器01×××××001A口01×××××010B口01×××××011C口01×××××100計數(shù)器低8位01×××××101計數(shù)器高6位00××××××××RAM單元8155H各端口地址分配8155芯片介紹

3.8155的命令字和狀態(tài)字以及I／O的工作方式

8155內(nèi)部的命令寄存器和狀態(tài)寄存器使用同一個端口地址(見表8-3)。命令寄存器只能寫入不能讀出,狀態(tài)寄存器只能讀出不能寫入。

8155I/O口的工作方式由CPU寫入命令寄存器的控制字確定。8155芯片介紹8位命令寄存器的低4位定義A口、B口和C口的操作方式；

D4、D5位確定A口、B口以選通輸入輸出方式工作時是否允許申請中斷；

D6、D7位為定時器/計數(shù)器運行控制位。命令字的格式如圖8-11所示。8155芯片介紹8155A工作方式控制字格式8155的命令字8155芯片介紹(1)I/O的工作方式

①基本I/O:當8155編程為基本輸入輸出方式時,可用于無條件I/O操作。 ②選通I/O:當8155的PA口編程為選通I/O工作方式時,PC口低3位作PA口聯(lián)絡線,PC口其余位作I/O線,B口定義為基本I/O;當PA口和PB口均定義為選通I/O方式時,PC口作PA口、PB口聯(lián)絡線。8155芯片介紹8155選通I/O邏輯結構圖8155芯片介紹

INTR:中斷請求輸出線,作為CPU的中斷源,高電平有效。

BF:I/O口緩沖器狀態(tài)標志輸出線。緩沖器存有數(shù)據(jù)(滿)時,BF為高電平,否則為低電平。

STB:設備選通信號輸入線,低電平有效。

8155芯片介紹8155芯片介紹(2)狀態(tài)字

8155有一個狀態(tài)寄存器,鎖存8155I/O口和定時器/計數(shù)器的當前狀態(tài),供CPU查詢。狀態(tài)寄存器只能讀出,不能寫入,而且和命令寄存器共用一個口地址。

CPU對該地址寫入的是命令字,對該地址讀出的是8155的狀態(tài)。8155芯片介紹8155狀態(tài)寄存器格式8155H的狀態(tài)字8155芯片介紹

4．8155內(nèi)部定時器

8155的定時器為14位的減法計數(shù)器,對輸入脈沖進行減法計數(shù),外部有兩個定時器引腳端TIMERIN、TIMEROUT。

14位定時器由04H(低8位)和05H(高6位)兩個字節(jié)組成。8155芯片介紹TIMERIN為定時器時鐘輸入端,可接系統(tǒng)時鐘脈沖,作定時方式;也可接外部輸入脈沖,作記數(shù)方式。

TIMEROUT為定時器輸出,輸出各種脈沖信號波形。8155芯片介紹

T7T6T5T4T3T2T1T0T7T6T5T4T3T2T1T0計數(shù)長度低位

T7T6

T5T4

T3

T2

T1

T0M2M1T13T12T11T10T9T8定時器方式計數(shù)長度高位圖8－15

8155定時器格式TL04HTH05H8155芯片介紹

定時器有四種輸出方式,由M2、M1兩位定義,每一種方式的輸出波形如圖8-16所示。8155芯片介紹

定時器編程：首先把計數(shù)長度和定時器輸出方式裝入定時器的兩個相應單元04H和05H。

計數(shù)長度為0002H－3FFFH之間的任意值。

計數(shù)器的啟動和停止由8155命令寄存器的最高兩位(D6,D7)控制。如果定時器正在計數(shù),那么,只有在寫入啟動命令之后,定時器才接收新的計數(shù)長度并按新的工作方式計數(shù)。8155芯片介紹

若寫入定時器的初值為奇數(shù),方波輸出是不對稱的,例如初值為9時,定時器輸出的5個脈沖周期內(nèi)為高電平,4個脈沖周期內(nèi)為低電平。8155芯片介紹

8155復位后并不預置定時器的方式和長度,但是停止計數(shù)器計數(shù)。另外,8155的定時器在計數(shù)過程中,計數(shù)器的值并不直接表示外部輸入的脈沖,計數(shù)器的終值為2,初值為2—3FFFH之間。8155芯片介紹

若作為外部事件計數(shù)，由計數(shù)器的狀態(tài)求輸入脈沖的方法：

(1)停止計數(shù)器計數(shù)；

(2)分別讀出計數(shù)器的兩個字節(jié)；

(3)取低14位的計數(shù)值；

(4)若為偶數(shù):右移一位即得輸入脈沖數(shù);若為奇數(shù),則右移一位加上計數(shù)初值的二分之一的整數(shù)部分。單片機與8

1

5

5的接口及應用8051單片機與8155的接口及應用：

8051和8155接口的一種接口方法如圖8-18所示。8155RAM地址為7E00H~7EFFH,I/O口的地址為7F00H~7F05H。 若A口定義為基本輸入方式,B口定義為基本輸出方式,定時器作為方波發(fā)生器,對輸入脈沖進行24分頻(需注意8155的最高計數(shù)頻率約4MHz),讀PA口數(shù)據(jù)送PB口輸出。單片機與8

1

5

5的接口及應用單片機與8

1

5

5的接口及應用MOVDPTR,#7F04H;指向定時器低8位

MOVA,#18H;記數(shù)常數(shù)送累加器A MOVX@DPTR,A;送記數(shù)常數(shù)

INCDPTR;指向定時器高8位

MOVA,#40H;設定時器輸出連續(xù)方波

MOVX@DPTR,A;送定時器高8位

單片機與8

1

5

5的接口及應用MOVDPTR,#7F00H;指向命令口

MOVA,#0C2H

;命令字設為A口、

C口輸入,B口輸出

MOVX@DPTR,A;啟動定時器

MOVDPTR,#7F01H;A口輸入

MOVXA,@DPTR INCDPTR MOVX@DPTR,A;B口輸出TTL芯片擴展簡單的I/O接口TTL芯片擴展簡單的I/O接口簡單輸入接口擴展：簡單輸入擴展實際上就是擴展數(shù)據(jù)緩沖器。其作用是當輸入設備被選通時,使數(shù)據(jù)源能與數(shù)據(jù)總線直接溝通；而當輸入設備處于非選通狀態(tài)時,把數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)總線隔離,既緩沖器輸出高阻抗狀態(tài)。TTL芯片擴展簡單的I/O接口

常用的擴展輸入口的TTL芯片有74LS244、74LS373等。

74LS244是一個三態(tài)輸出八緩沖器及總線驅動器,以CE作選通信號。其負載能力強,可直接驅動小于130Ω的負載。它可以作為8051外部的一個擴展輸入口,接口電路如圖8-19所示。TTL芯片擴展簡單的I/O接口8051和74LS244的接口圖TTL芯片擴展簡單的I/O接口8位并行輸入口74LS244,由P2.6和RD相“或”控制,地址為0BFFFH,當管腳P2.6=0時,執(zhí)行MOVXA,@DPTR類指令可產(chǎn)生信號,將數(shù)據(jù)讀入單片機。

MOVDPTR,#0BFFFH;指向244輸入口

MOVXA,@DPTR;輸入數(shù)據(jù)TTL芯片擴展簡單的I/O接口

74LS373為一個帶三態(tài)門的8D鎖存器,它可以作為8051外部的一個擴展輸入口,接口邏輯如圖8-20所示。外部設備向單片機傳送數(shù)據(jù)時,產(chǎn)生一個選通信號XT連接到373的打入端G上,在選通信號的下降沿將數(shù)據(jù)鎖存,同時向單片機發(fā)中斷請求。此時單片機響應中斷。TTL芯片擴展簡單的I/O接口TTL芯片擴展簡單的I/O接口

通過P0口在373鎖存器中讀取數(shù)據(jù)。74LS373的輸出由P2.7和相“或”控制。373的口地址為7FFFH(即P2.7為0)。

373和244作輸入口的區(qū)別是244只有三態(tài)緩沖的功能,而373還有一個接數(shù)控制端。因此,當外設的數(shù)據(jù)是暫態(tài)數(shù)據(jù)時,采用373做輸入擴展更方便。TTL芯片擴展簡單的I/O接口

簡單輸出接口擴展：輸出接口的主要功能是進行數(shù)據(jù)保持,或者說是數(shù)據(jù)鎖存。所以簡單輸出接口擴展的電路是鎖存器。簡單輸出接口擴展通常使用74LS377、74LS373等。

74LS377為帶有允許輸出端的8D鎖存器,有8個D輸入端,8個Q輸出端,一個時鐘輸入端CLK,一個鎖存允許信號E。當E=0時,CLK端信號的上升沿,把8D輸入端的數(shù)據(jù)打入8位鎖存器。

TTL芯片擴展簡單的I/O接口

通過8051的P0口擴展一片74LS377鎖存器作輸出口,該鎖存器被視為8051的一個外部RAM單元。使用MOVX@DPTR,A類指令訪問之,輸出控制信號為WR,接口邏輯如圖8-21所示。圖中377的口地址為7FFFH(即P2.7=0)，

MOVDPTR,#7FFFH;指向377口地址

MOVA,#DATA;取數(shù)

MOVX@DPTR,A;送377鎖存器TTL芯片擴展簡單的I/O接口TTL芯片擴展簡單的I/O接口

編寫程序把按鈕開關狀態(tài)通過上圖中的發(fā)光二極管顯示出來。

MOVDPTR,#0FEFFH;輸入口地址→DPTRLP:MOVXA,@DPTR;按鈕開關狀態(tài)讀入A中

MOVX@DPTR,A;A中數(shù)據(jù)送輸出口

SJMPLP ;反復連續(xù)執(zhí)行

交通燈控制，L1(紅)、L2（綠）、L3（黃）做為東西方向的指示燈，L5（紅）、L6（綠）、L7（黃）做為南北方向的指示燈。

交通燈的亮滅規(guī)律為：初始態(tài)是兩個路口的紅燈全亮，之后，東西路口的綠燈亮，南北路口的紅燈亮，東西方向通車，延時一段時間后，東西路口綠燈滅，黃燈開始閃爍。

閃爍若干次后，東西路口紅燈亮，同時南北路口的綠燈亮，南北方向開始通車，延時一段時間后，南北路口的綠燈滅，黃燈開始閃爍。

閃爍若干次后，再切換到東西路口方向，重復上述過程。#include<reg51.h>#include<absacc.h>#defineOut_port

XBYTE[0xcfa0]voiddelay(unsignedinttime){chari;for(;time>0;time--)

for(i=0;i<5;i++);}voidled_out(unsignedchardat){Out_port=~dat;}voidmain(void){chari=0;

led_out(0x11);

delay(30000);

while(1){led_out(0x12);delay(30000);while(i<5){

led_out(0x10);

delay(1000);

led_out(0x14);

delay(1000);

i++; }

led_out(0x11);

delay(1000);

led_out(0x21);

delay(30000);

i=0;while(i<5){

led_out(0x01);delay(1000);led_out(0x41);delay(1000);

i++;}led_out(0x03);delay(1000);}}利用

74LS244做為輸入口，讀取開關狀態(tài)，并將此狀態(tài)通過發(fā)光二極管顯示出來。

74LS244的IN0～IN7接開關的K1～K8，片選信號CS244接CS1。

74LS273的O0～O7接發(fā)光二極管的L1～L8，片選信號CS273接CS2。#include<reg51.h>#include<absacc.h>#defineOut_port

XBYTE[0xcfa0]#defineIn_portXBYTE[0xcfa8]voiddelay(unsignedinttime){for(;time>0;time--);}voidmain(void){while(1){

Out_port=In_port;

delay(10);}}LED顯示器工作原理

LED顯示器工作原理：

LED顯示器是單片機應用系統(tǒng)中常用的輸出器件,也稱為數(shù)碼管。它是由若干個發(fā)光二極管組成的,當發(fā)光二極管導通時,相應的一個點或一個筆畫發(fā)亮?？刂撇煌M合的二極管導通,就能顯示0~9、A~F等各種字符。LED顯示器工作原理

常用的LED顯示器有7段和“米”字段之分。這種顯示器有共陽極和共陰極兩種,如圖8-22所示。

共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起作為公共端。

共陽極LED顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起作為公共端。LED顯示器工作原理點亮顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法。0111110110000010段碼LED顯示器工作原理

N個LED顯示塊有N位位選線和8×N根段碼。

段碼線控制顯示的字型,位選線控制該顯示位的亮或暗。LED顯示器工作原理

為使LED顯示不同的符號或數(shù)字,要為LED提供不同段碼(或稱字型碼)。

提供給LED顯示器的段碼(字型碼)正好是一個字節(jié)(8段)。各段與字節(jié)中各位對應關系如下：LED顯示器工作原理

點亮顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法。所謂靜態(tài)顯示,就是當顯示器顯示某一個字符時,相應的發(fā)光二極管恒定的導通或截止。這種顯示方式每一個靜態(tài)顯示器都需要有一個8位輸出口控制,亮度大,耗電也大。

3位靜態(tài)顯示器的接口邏輯,如圖8-23所示。圖中采用共陰極顯示器。靜態(tài)顯示LED顯示器工作原理

所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮顯示器各個位(掃描),對于顯示器的每一位來說，每隔—段時間點亮一次。動態(tài)顯示時將多個顯示器的段碼同名端連在一起,用一個I/O端口驅動(稱段碼口);位碼用另一個I/0端口分別控制(稱位掃描口)。顯示器的亮度既與導通電流有關,也與點亮時間和間隔時間的比例有關。動態(tài)顯示6位共陰極顯示器和8155的接口邏輯：LED顯示器工作原理顯示字符共陰極段碼共陽極段碼顯示字符共陰極段碼共陽極段碼03FHC0HC39HC6H106HF9HD5EHA1H25BHA4HE79H86H34FHB0HF71H8EH466H99HP73H8CH56DH92HU3EHC1H67DH82HT31HCEH707HF8HY6EH91H87FH80HH76H89H96FH90HL38HC7HA77FH88H“滅”00HFFHB7CH83H………LED段碼（8段）LED顯示器工作原理

下圖為8位LED動態(tài)顯示2003.10.10的過程。

圖(a)是顯示過程,某一時刻,只有一位LED被選通顯示,其余位則是熄滅的；圖(b)是實際顯示結果,人眼看到的是8位穩(wěn)定的同時顯示的字符。鍵盤接口原理

鍵盤接口原理：鍵盤是由若干個按鍵組成的開關矩陣,它是最簡單的單片機輸入設備,通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令,實現(xiàn)簡單的人機對話。鍵盤上閉合鍵的識別是由專用硬件實現(xiàn)的,稱為編碼鍵盤；靠軟件實現(xiàn)的稱為非編碼鍵盤。

行線電壓信號通過鍵盤開關機械觸點的斷開、閉合，輸出波形如圖。鍵盤接口原理

常用軟件來消除按鍵抖動:

檢測到有鍵按下,鍵對應的行線為低,軟件延時10ms后,行線如仍為低,則確認該行有鍵按下。

當鍵松開時,行線變高,軟件延時10ms后,行線仍為高,說明按鍵已松開。采取以上措施,躲開了兩個抖動期t1和t3的影響。鍵盤接口原理

鍵盤的結構有獨立式按鍵和行列式鍵盤：

獨立式按鍵電路每一個按鍵開關占一根I/O口線；

當按鍵數(shù)多時,通常采用行列式(也稱矩陣式)鍵盤電路。PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA78255A擴展I/O口的獨立式按鍵接口電路74LS273用三態(tài)緩沖器擴展的I/O口的按鍵接口電路鍵盤接口原理

行列式鍵盤的工作原理：首先要判斷是否有鍵閉合,設定8155的PA口為輸出方式,PC口為輸入方式。

鍵盤中究竟哪一個鍵被按下,是由列線逐列置低電平后,檢查行輸入狀態(tài)的方法來確定。鍵盤接口原理行列式(矩陣式)鍵盤接口鍵盤接口原理

單片機對鍵盤的控制不外乎有以下三種方式:程序控制掃描方式、定時掃描方式和中斷掃描方式。

1.程序控制掃描方式（查詢） 這種方式就是只有當單片機空閑時,才調(diào)用鍵盤掃描子程序,響應鍵盤的輸入請求。鍵盤接口原理

2.定時掃描方式 單片機對鍵盤的掃描也可采用定時掃描方式,即每隔一定的時間對鍵盤掃描一次。

3.中斷掃描方式 當鍵盤上有鍵閉合時產(chǎn)生中斷請求,CPU響應中斷,執(zhí)行中斷服務程序,判別鍵盤上閉合鍵的鍵號,并作相應的處理。鍵盤接口原理擴展8155H實現(xiàn)的鍵盤/顯示器接口電路利用8031的串行口實現(xiàn)鍵盤/顯示器接口8279的內(nèi)部結構原理

可編程鍵盤/顯示接口8279

8279內(nèi)部結構原理：

(1)I/O控制和數(shù)據(jù)緩沖器

雙向的三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器：

將內(nèi)部總線和外部總線DB0~DB7連接,用于傳送CPU和8279之間的命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)。8279的內(nèi)部結構原理8279的內(nèi)部結構原理

I/O控制線是CPU對8279進行控制的引線。

CS是8279的片選信號,當其為0時,8279才被允許讀出或寫入信息。

WR、RD為來自CPU的讀、寫控制信號。

A0為控制命令/狀態(tài)與數(shù)據(jù)選擇信號。

8279的內(nèi)部結構原理

(2)控制邏輯

控制和定時寄存器用來存儲鍵盤及顯示器的工作方式、命令字和其他狀態(tài)信息。

8279的內(nèi)部結構原理(3)鍵盤輸入控制 包括回復緩沖器、鍵盤去抖及控制。在逐列掃描時,當某一鍵閉合,消抖電路延時等待10ms之后,再檢驗該鍵是否仍閉合。若閉合,則該鍵的行、列地址和附加的移位、控制狀態(tài)一起形成鍵盤數(shù)據(jù),送入8279內(nèi)部的鍵盤RAM存儲器。8279的內(nèi)部結構原理

(4)掃描計數(shù)器 掃描計數(shù)器有兩種輸出方式。 一種為外部譯碼方式(也稱編碼方式),計數(shù)器以二進制方式計數(shù),4位計數(shù)狀態(tài)從掃描線SL0~SL3輸出,經(jīng)外部譯碼器譯出16位掃描線；

另一種為內(nèi)部譯碼方式(也稱譯碼方式),即掃描計數(shù)器的低二位經(jīng)內(nèi)部譯碼器后從SL0~SL3輸出。8279的內(nèi)部結構原理

(5)FIFO/傳感器RAM及其狀態(tài)寄存器

8279具有容量為8×8的先進先出(FIFO)的輸入緩沖RAM單元。在鍵盤選通方式時,它存儲鍵盤數(shù)據(jù)。此時,FIFO狀態(tài)寄存器用來存放FIFO的工作狀態(tài)。

在傳感器矩陣方式工作時,FIFO中存放傳感器矩陣中的每一個傳感器狀態(tài)。8279的內(nèi)部結構原理⑹顯示緩沖RAM和顯示地址寄存器

顯示RAM用來存儲顯示數(shù)據(jù)。容量為16×8位。8279將段碼寫入顯示緩沖RAM,8279自動對顯示器掃描,將其內(nèi)部顯示緩沖RAM中的數(shù)據(jù)送到顯示器上顯示出來。

顯示地址寄存器用來寄存由CPU進行讀/寫顯示RAM的地址,它可由命令設定,也可以設置成每次讀出或寫入后自動遞增。8279的內(nèi)部結構原理

顯示RAM存放顯示數(shù)據(jù)(段碼)。共16個字節(jié),最多可存放16位顯示信息。

在顯示過程中,這些信息被輪流從顯示寄存器輸出。

顯示寄存器則分成A、B兩組,即OUTAO-A3和0UTB0-OUTB3,它們可以單獨送數(shù),也可以共同組成一個8位的字節(jié)。管腳及引線功能

8279的管腳及引線功能：D0~D7:雙向、三態(tài)數(shù)據(jù)總線。用于CPU和8279之間數(shù)據(jù)、命令和狀態(tài)的傳送。CLR:時鐘輸入線,用于產(chǎn)生內(nèi)部定時。RESET:復位輸入線,該引腳輸入一個高電平將復位8279。其復位狀態(tài)為:16個字符顯示左邊輸入;編碼掃描鍵盤：雙鍵鎖定;時鐘系數(shù)為31。管腳及引線功能RD:讀有效輸入線,低電平有效。讀有效時將數(shù)據(jù)讀出,送外部數(shù)據(jù)總線。WR:寫有效輸入線,低電平有效。寫有效時接收外部數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)。A0:緩沖器地址輸入線。當A0=1時CPU寫入8279的數(shù)據(jù)為命令字,CPU從8279讀出的數(shù)據(jù)為狀態(tài)字;當A0=0時,CPU讀、寫的信息均為數(shù)據(jù)。管腳及引線功能管腳及引線功能管腳及引線功能

CS:為片選信號。當為低電平時,CPU才選中8279進行讀寫。IRQ:中斷請求輸出線,高電平有效。SHIFT:換擋輸入線,高電平有效。在傳感器方式和選通方式中,SHIFT無效。CNTL/STB:控制/選通輸入線,高電平有效。RL0~RL7:輸入線,它們是鍵盤矩陣或傳感器矩陣的列(或行)信號輸入線。管腳及引線功能SL0~SL3:掃描輸出線,用于對鍵盤顯示器掃描。OUTA0~OUTA3:為顯示段碼數(shù)據(jù)輸出線。OUTB0~OUTB3:為顯示段碼數(shù)據(jù)輸出線。

OUTB0~OUTB3和OUTA0~OUTA3可分別作為兩個半字節(jié)輸出,也可作為8位段數(shù)據(jù)輸出口,此時OUTB0為最低位,OUTA3為最高位。BD:顯示消隱輸出線,低電平有效。當顯示器切換時或使用顯示消隱命令時,將顯示消隱(熄滅)。操作命令字表8-4

8279控制命令SUMMARYD7D6D5功能目的000方式設置選擇顯示位數(shù)、左或右送入和鍵盤掃描方式001時鐘編程編程內(nèi)部時鐘，設置掃描時間010讀FIFO選擇讀FIFO的方式和讀的地址011讀顯示RAM選擇讀顯示RAM的方式和讀的地址100寫顯示選擇寫的方式和寫顯示RAM的地址101顯示寫禁止允許屏蔽半字節(jié)110清除命令清顯示或FIFO111中斷結束清除給CPU的IRQ信號操作命令字

（1)鍵盤/顯示器方式設置命令字

高三位000是該命令的特征位,后五位是參數(shù)。DD用來設定顯示方式：

008個字符顯示,左端送入

0116個字符顯示,左端送入

108個字符顯示,右端送入

11

16個字符顯示,右端送入操作命令字

KKK用來設定鍵盤工作方式：

000

編碼(外譯碼)掃描鍵盤雙鍵互鎖

001

譯碼(內(nèi)譯碼)掃描鍵盤雙鍵互鎖

010編碼(外譯碼)掃描鍵盤N鍵巡回

011

譯碼(內(nèi)譯碼)掃描鍵盤N鍵巡回

100

編碼(外譯碼)掃描傳感器陣列

101

譯碼(內(nèi)譯碼)掃描傳感器陣列

110選通輸入,編碼顯示掃描

111選通輸入,譯碼顯示掃描操作命令字

雙鍵鎖定,就是當鍵盤中同時有兩個或兩個以上的鍵被按下時,任何一個鍵的編碼信息均不能進入鍵盤RAM中。

直至僅剩下一鍵保持閉合時,該鍵的編碼信息方能進入鍵盤RAM。這種工作方式可以避免誤操作信號進入計算機。操作命令字

N鍵依次讀出,就是各個鍵的處理都與其他鍵無關。按下一個鍵時,片內(nèi)去抖動電路等待兩個鍵盤掃描周期,然后檢查該鍵是否仍按著。如果仍按著,則該鍵編碼就送入鍵盤RAM中。一次可以按下任意個鍵,其他的鍵也可被識別出來并送入鍵盤RAM中。如果同時按下多個鍵,則按鍵盤掃描過程發(fā)現(xiàn)它們的順序識別,并送入鍵盤RAM中。操作命令字

掃描傳感器矩陣的工作方式,是指片內(nèi)的去抖動邏輯被禁止掉,傳感器的開關狀態(tài)直接輸入鍵盤RAM中,雖然這種方式不能提供去抖動的功能,但有下述優(yōu)點:CPU知道傳感器閉合多久,何時釋放。每當檢測到傳感器內(nèi)部狀態(tài)(開或閉)改變時,中斷線上的IRQ就變?yōu)楦唠娖?提出中斷請求。操作命令字

（2)時鐘編碼命令字

001PPPPP

8279的內(nèi)部定時信號由外部的輸入時鐘經(jīng)過分頻后產(chǎn)生,分頻系數(shù)由時鐘編碼命令字確定,時鐘命令字格式如下:高3位=001為時鐘編碼命令字的特征位。操作命令字

D4-D0

(PPPPP)為分頻系數(shù),可在2-31次分頻中進行選擇,將進入8279的時鐘頻率進行N次分頻后，可獲得8279內(nèi)部所需的100KHz的時鐘。 內(nèi)部時鐘頻率的高低控制著掃描時間和鍵盤去抖動時間的長短,在8279內(nèi)部時鐘為100KHz時,則掃描時間為5.1ms,去抖動時間為10.3ms。操作命令字

（3）FIFORAM命令字

010AI×AAA

讀鍵盤RAM命令,高3位010為特征位，D2~D0(AAA)為起始地址,D4(AI)為多次讀時的地址自動增量標志。 在鍵掃描方式中,AI、AAA均被忽略,CPU讀鍵輸入數(shù)據(jù)時,總是按先進先出的規(guī)律讀出,直至輸入鍵全部讀出為止。操作命令字

在傳感器矩陣掃描中：若AI＝1,CPU則從起始地址開始依次讀出,每次讀出后地址自動加1；

Al＝0時,CPU僅讀出一個單元的內(nèi)容。操作命令字

（4)讀顯示緩沖RAM命令字

011AIAAAA

在CPU讀顯示數(shù)據(jù)(檢查)之前必須先輸出讀緩沖RAM的命令。

D7D6D5=011是該命令字的特征位。四位二進制代碼AAAA用來尋址顯示緩沖RAM的一個緩沖單元。

A1為自動增量標志,若Al=1,則CPU每次讀出后,地址自動加1。操作命令字

（5)寫顯示緩沖RAM命令字

100AIAAAA

高3位100為該命令字的特征位,該命令給出了顯示緩沖RAM的地址信息,當CPU執(zhí)行寫顯示緩沖RAM時,首先用該命令字給出要寫入的顯示緩沖RAM地址,四位二進制代碼AAAA可用來尋址顯示緩沖RAM的16個存儲單元。若AI=1,則CPU在第一次寫入時須給出地址外,以后每次寫入,地址自動加1,直至所有顯示緩沖RAM全部寫畢。操作命令字

（6)顯示屏蔽消隱命令字

101×IWAIWBBLABLB

高3位101為該命令字的特征位。

IWA和IWB分別用以屏蔽A組和B組緩沖RAM。

操作命令字在雙4位顯示器使用時,即OUTA0-OUTAl和OUTB0-OUTB3獨立地作為兩個半字節(jié)輸出時,可改寫顯示緩沖RAM中的低半字節(jié)而不影響高半字節(jié)的狀態(tài)(D3＝1),反之D2＝1時可改寫高半字節(jié)而不影響低半字節(jié)。

BL位是消隱特征位,要消隱兩組顯示輸出,必須使D0、D1同時為1,BL=0時則恢復顯示。操作命令字

（7)清除命令字

110

CD2CD1CD0

CFCA

該命令字用來清除FIFORAM和顯示緩沖RAM。

CF(D1)位用來清空FIFORAM。

CA(D0)是總清的特征位,它兼有CD和CF的聯(lián)合效用。其中D4D3D2(CD)三位用來設定消除顯示緩沖RAM的方式,其定義如下：操作命令字

CD2

CD1CD0

10

×將顯示RAM全部清零

110將顯示RAM置為20H

111將顯示RAM全部置1

0

××

不清除顯示RAM(若CA=1),

則CD0CD1仍然有效

清除顯示RAM大約需要160μs,在此期間,CPU不能向顯示RAM寫入數(shù)據(jù)。操作命令字

（8)中斷結束/出錯方式設置命令

111E××××

高三位111為該命令的特征位。 在傳感器方式中,該命令清IRQ引腳到低電平,結束傳感器RAM的中斷請求,允許再次對RAM寫入。操作命令字

在N鍵巡回方式中,若E=1,8279可工作在特殊出錯方式。即8279在消抖周期內(nèi),如果發(fā)現(xiàn)有多個鍵被同時按下,則FIFO狀態(tài)字中的錯誤特征位S/E將置1,并將產(chǎn)生中斷請求信號和阻止寫入FIFORAM。狀

態(tài)

字

狀態(tài)字： 當A0=1,RD=0時,從總線上讀入的是8279的狀態(tài),狀態(tài)字的格式如下：

NNN:表示FIFORAM中字符的個數(shù)(閉合鍵次數(shù))。FIFO中無字符(無鍵閉合)時,該三位為000。狀

態(tài)

字F:FIFO滿標志。當F＝1時,表示FIFORAM已滿(存有8個鍵入數(shù)據(jù))。

U:讀空標志。當FIFORAM中沒有輸入字符時,CPU對FIFORAM讀,該位置1。

O:FIFORAM溢出標記。當FIFO已滿,又輸入一個字符時發(fā)生溢出,該位置“1”。狀

態(tài)

字

S/E:S/E用于傳感器矩陣輸入方式,幾個傳感器同時閉合時置“1”。

DU:顯示無效特征位。在清除命令執(zhí)行期間該位為“1”,DU為1時對顯示RAM進行寫操作無效。狀

態(tài)

字

例:如果用查詢法判斷鍵盤,則判斷是否有鍵按下的程序如下：

MOVDPTR,#S8279

MOVXA,@DPTR ANLA,#07H

JZ

READ ……;有鍵按下

READ:RET;無鍵按下輸入數(shù)據(jù)格式輸入數(shù)據(jù)格式：（1)在鍵掃描方式中,鍵輸入數(shù)據(jù)格式如下：D2-D0指出輸入鍵所在的列號(RL0-RL7狀態(tài)確定)。D5-D3指出輸入鍵所在的行號(掃描計數(shù)值)。D6-D7換擋鍵SHIFT和控制鍵CNTL的狀態(tài)。

輸入數(shù)據(jù)格式例:如已知有鍵按下,則讀入鍵值的程序段如下：

MOVDPTR,#S8279;S8279為命令口地址

MOVA，#40H MOVX

@DPTR,A;送讀FIFO命令

MOVDPTR,#D8279;D8279為數(shù)據(jù)口地址

MOVXA,@DPTR;從FIFO中讀入輸入數(shù)據(jù)格式

（2)傳感器方式或選通方式中,輸入數(shù)據(jù)格式為：

D7D6D5D4D3D2D1D0

RL7RL6RL5RL4RL3RL2RL1RL0

在傳感器掃描方式或選通輸入方式中,輸入數(shù)據(jù)即為RL0－RL7的輸入狀態(tài)。8

2

7

9與鍵盤顯示器的接口

8279與鍵盤/顯示器的接口：圖8-28為8位顯示器、8×2鍵盤和8279的接口電路。圖中鍵盤的行線接8279的RL0~RL7，8279選用外部譯碼方式,SL0~SL3經(jīng)74LSl38譯碼輸出后接鍵盤的列線,同時通過驅動器接顯示器。8

2

7

9與鍵盤顯示器的接口

輸出線OUTB0－OUTB3、OUTA0－OUTA3作為8位段數(shù)據(jù)輸出口。

當鍵盤上出現(xiàn)有效時間閉合鍵時,鍵輸入數(shù)據(jù)自動的進入8279的FIFORAM存儲器,并向8051請求中斷,8051響應中斷讀取FIFORAM中的輸入鍵值。

若要更新顯示器輸出,僅需改變8279中顯示緩沖RAM中的內(nèi)容。8

2

7

9與鍵盤顯示器的接口CS8

2

7

9與鍵盤顯示器的接口

根據(jù)此電路說明8279的編程應用方法:

在圖8-28中,8279的命令/狀態(tài)口地址為7FFFH,數(shù)據(jù)口地址為7FFEH。對8279初始化編程應注意清除命令的執(zhí)行需要一定的時間,如不進行判斷等待有時會出錯。初始化程序：8

2

7

9與鍵盤顯示器的接口 Z8279 EQU7FFFH;8279狀態(tài)口地址

D8279 EQU7FFEH;8279數(shù)據(jù)口地址

INII:MOVDPTR,#Z8279

;指向命令/狀態(tài)口地址

MOVA,#0D1H;送清除命令,清顯示RAM MOVX@DPTR,AWAIT:MOVXA,@DPTR;讀入8279狀態(tài)字