单片机原理及应用课件：chapter8 IO接口扩展设计及应用
- 格式：ppt
- 大小：698.50 KB
- 文档页数：74
下载文档原格式
合集下载
《单片机原理及应用》ppt课件
• 可靠性：选用经过稳定测试、质量可靠的 外围设备。
外围设备配置原则与选型建议
常用外围设备类型
如键盘、显示器、打印机、A/D和D/A转换器等。
选型注意事项
关注设备的性能指标、接口类型、尺寸大小及价格等因素。
典型外围设备配置案例分析
案例一
基于单片机的温度监控系统
外围设备配置
温度传感器、A/D转换器、LCD 显示器等。
典型应用系统设计案例分析
智能家居控制系统
以单片机为核心，实现对家居 环境的监测和控制，如温度、
湿度、光照等。
工业自动化控制系统
通过单片机实现对工业设备的 自动化控制，提高生产效率和 产品质量。
物联网终端设备
将单片机作为物联网终端设备 的核心控制器，实现数据采集 、处理和传输等功能。
医疗电子设备
利用单片机实现医疗电子设备 的智能化和便携化，如血压计
子程序的定义、参数传递、局部 变量与全局变量的使用等。
典型汇编语言程序实例分析
逻辑运算程序
与、或、非等基本逻辑运算的 汇编实现。
控制转移程序
条件转移、无条件转移等控制 转移的汇编实现。
算术运算程序
加法、减法、乘法、除法等基 本算术运算的汇编实现。
数据传送程序
内存与寄存器之间、寄存器与 寄存器之间数据传送的汇编实 现。
如医疗监护仪、便携 式医疗设备等。
作为物联网终端设备 的核心控制器，实现 数据采集、传输和控 制等功能。
常见单片机类型及特点
8051系列
PIC系列
具有高性能、低功耗、易于编程和调试等 特点，广泛应用于工业控制和智能家居等 领域。
具有高性能、低功耗、丰富的外设接口和 强大的中断处理能力等特点，适用于各种 复杂的应用场景。
外围设备配置原则与选型建议
常用外围设备类型
如键盘、显示器、打印机、A/D和D/A转换器等。
选型注意事项
关注设备的性能指标、接口类型、尺寸大小及价格等因素。
典型外围设备配置案例分析
案例一
基于单片机的温度监控系统
外围设备配置
温度传感器、A/D转换器、LCD 显示器等。
典型应用系统设计案例分析
智能家居控制系统
以单片机为核心，实现对家居 环境的监测和控制，如温度、
湿度、光照等。
工业自动化控制系统
通过单片机实现对工业设备的 自动化控制，提高生产效率和 产品质量。
物联网终端设备
将单片机作为物联网终端设备 的核心控制器，实现数据采集 、处理和传输等功能。
医疗电子设备
利用单片机实现医疗电子设备 的智能化和便携化，如血压计
子程序的定义、参数传递、局部 变量与全局变量的使用等。
典型汇编语言程序实例分析
逻辑运算程序
与、或、非等基本逻辑运算的 汇编实现。
控制转移程序
条件转移、无条件转移等控制 转移的汇编实现。
算术运算程序
加法、减法、乘法、除法等基 本算术运算的汇编实现。
数据传送程序
内存与寄存器之间、寄存器与 寄存器之间数据传送的汇编实 现。
如医疗监护仪、便携 式医疗设备等。
作为物联网终端设备 的核心控制器，实现 数据采集、传输和控 制等功能。
常见单片机类型及特点
8051系列
PIC系列
具有高性能、低功耗、易于编程和调试等 特点，广泛应用于工业控制和智能家居等 领域。
具有高性能、低功耗、丰富的外设接口和 强大的中断处理能力等特点，适用于各种 复杂的应用场景。
单片机原理与应用-第8章-单片机系统扩展设计ppt课件
收方式。
完整最新ppt
15
I2C总线实现的主要功能
①在主控器件和从控器件之间双向传送数据； ②构成无中央主控器件的多主总线； ③多主传送时，不发生错误； ④数据传送可以使用不同的位速率； ⑤串行时钟作为交接信号。
6
串行总线的类型
常用的串行总线有
• Motorola公司的SPI（Serial Peripheral Interface）总线
• Philips公司的I2C（Inter-Integrated Circuit）
• National Semiconductor公司的 MICROWIRE总线
• 现场总线CAN（Controller Area Network）总线等。
完整最新ppt
3
➢数据总线（DB）
✓ 数据总线由P0口提供，用D0～D7表示。
✓ P0口为三态双向口，是应用系统中使用最为频 繁的通道。所有单片微机与外部交换的数据、指 令、信息，除少数可直接通过P1口外，全部通过 P0口传送。
✓ 数据总线是并连到多个连接的外围芯片的数据线 上，而在同一时间里只能够有一个是有效的数据 传送通道。哪个芯片的数据通道有效，则由地址 线控制各个芯片的片选线来选择。
3.I2C总线上的数据传送速率可达100kb/s以上 。
完整最新ppt
返回 13
I2C总线
上拉电阻，集电极 （漏极）开路结构
完整最新ppt
返回 14
挂接在I2C 总线上的器件，根据其功能可分为两种 主控器件和从控器件。
• 主控器件：控制总线存取，产生串行时钟（SCL） 信号，并产生启动传送及结束传送的器件，总线 必须由一个主控器件控制。主控器件一般称主器 件。
能分时用作地址线。 ✓ P0口输出的低8位地址A0-A7必须用锁存器锁存。
第8章 单片机IO扩展及应用
工作方式介绍
（1）方式0 方式0是一种简单的输入/输出方式，没有规 定固定的应答联络信号，可用A，B，C三个 口的任一位充当查询信号，其余I/O口仍可作 为独立的端口和外设相连。 方式0的应用场合有两种：一种是同步传送； 一种是查询传送。
工作方式介绍
（2）方式1 方式1是一种选通I/O方式，A口和B口仍作为 两个独立的8位I/O数据通道，可单独连接外 设，通过编程分别设置它们为输入或输出。 而C口则要有6位(分成两个3位)分别作为A口 和B口的应答联络线，其余2位仍可工作在方 式0，可通过编程设置为输入或输出。
8255A的控制字
（1）控制字格式
8255A的控制字
（2）C口的置位/复位功能
实训8：用8255设计交通信号灯管理仿真
1．功能说明 模拟一个十字路口东南西北四个方向，每个方向分 别设置3盏发光二极管（红，绿，黄），要求如下： 东西红灯亮, 南北绿灯亮10秒后；东西黄灯闪5次,南 北绿灯亮；东西绿灯亮,南北红灯亮10秒后;东西绿 灯亮，南北黄灯闪5次。 2．硬件设计 单片机的P0口与8255的数据口D0-D7连接，同时 P0口也作为地址总线通过74HC373与8255的A1,A0 连接，利用8255的PA口和PB口连接发光二极管。
第 8 章 单 片 机 I/O 扩 展 及 应 用
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Single Chip Microcomputer 本章内容 可编程通用并行接口8255 可编程的多功能接口8155 键盘/显示控制寄存器8279 ADC0809与DAC0832的接口技术 单片机控制步进电机接口技术 单片机控制直流电机的接口技术 单片机与字符型LCD显示器的接口技 术
R8
270R
R9
单片机原理与应用及C51编程技术课件第八 章AT89系列单片机的接口扩展技术
2021/1/5
C1
30pF
X1
CRYSTAL
C3
10uF R1
10k
C2
30pF
U1
19 XTAL1
18 XTAL2
9 RST
29 30 31
PSEN ALE EA
启动 暂停 清零
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
80C51
2021/1/5
4
①I/O端口（Port）
◇I/O口的编址 ②I/O接口（Interface）
③I/O端口编址方式
◆ I/O端口（Port） I/O端口简称I/O口，常指I/O接口电路中具有端口地址的寄存
器或缓冲器。
◆ I/O接口（Interface） I/O接口是指单片机与外设的I/O接口芯片。一个I/O接口芯
EA=1;
//打开总中断
while(1)
{ P0=table[second/10];
//显示秒十位
P2=table[second%10]; //显示秒个位
P1=P1&0X07;
if(P1==0x06) TR0=1; //启动
if((P1==0X05 ) TR0=0; //暂停
if(P1==0x03)
R16-R18/1K
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
不占存储器地址空间。
第八章 单片机io扩展及应用
第8章 I/O扩展及应用
8.1 单片机扩展的基础知识 8.2 可编程并行接口芯片8255 8.3 键盘扩展技术 8.4 LED显示器接口技术 8.4 A/D、D/A接口技术
8.1单片机扩展的基础知识
8.1.1 I/O接口电路的功能和特点 8.1.2 I/O接口电路的编址技术 8.1.3 单片机I/O控制方式
（2） 工作方式控制。
A口和C口的高四位合在一起称为A组，通过图中的A组控制 部件控制；B口和C口的低四位合在一起称为B组，通过图中的 B组控制部件控制。这两组控制电路共用一个控制命令寄存器, 用来接收中央处理器发来的控制字。
（3） 总线数据缓冲器 数据总线缓冲器是一个8位双向三态缓冲器，是
8255A与系统总线之间的接口，8255A与CPU之间传送的数据 信息、命令信息、状态信息都通过数据总线缓冲器实现传 送。
二、查询方式：（有条件传送方式）
查询传送又称为条件传送, 即数据的传送是有条件的。 在输入/输出之前, 先要检测外设的状态, 以了解外设是 否已为数据输入输出作好了准备， 只有在确认外设已 “准备好”的情况下, CPU才能执行数据输入/输出操作。
先查询I/O设备当前状态， 若准备就绪，则交换数据，
（1） 方式 0: 基本输入/输出方式。 这种方式不需选通信号。PA,PB和PC中任一端口都
8.2 可编程通用并行接口芯片8255
8.2.1 结构与引脚
一、结构： 1. 3个8位并行I/O接口PA、PB和PC：包含 I/O数据锁存器，控制寄存器和状态寄存器。 2. 2组控制： A组：PA和PC0～3；
B组：PB和PC4～7：
8255A的内部结构图
（1） 端口A、 B、 C。
8255A内部有3个可编程的并行I/O端口：PA口、PB口和PC 口,数据输出/输入可锁存. 其中C口又可分为两个独立的4位端 口：PC0~PC3和PC4~PC7。通常, A口#, B口作为数据输入/ 输出端口, C口作为控制/状态信息端口。
8.1 单片机扩展的基础知识 8.2 可编程并行接口芯片8255 8.3 键盘扩展技术 8.4 LED显示器接口技术 8.4 A/D、D/A接口技术
8.1单片机扩展的基础知识
8.1.1 I/O接口电路的功能和特点 8.1.2 I/O接口电路的编址技术 8.1.3 单片机I/O控制方式
（2） 工作方式控制。
A口和C口的高四位合在一起称为A组，通过图中的A组控制 部件控制；B口和C口的低四位合在一起称为B组，通过图中的 B组控制部件控制。这两组控制电路共用一个控制命令寄存器, 用来接收中央处理器发来的控制字。
（3） 总线数据缓冲器 数据总线缓冲器是一个8位双向三态缓冲器，是
8255A与系统总线之间的接口，8255A与CPU之间传送的数据 信息、命令信息、状态信息都通过数据总线缓冲器实现传 送。
二、查询方式：（有条件传送方式）
查询传送又称为条件传送, 即数据的传送是有条件的。 在输入/输出之前, 先要检测外设的状态, 以了解外设是 否已为数据输入输出作好了准备， 只有在确认外设已 “准备好”的情况下, CPU才能执行数据输入/输出操作。
先查询I/O设备当前状态， 若准备就绪，则交换数据，
（1） 方式 0: 基本输入/输出方式。 这种方式不需选通信号。PA,PB和PC中任一端口都
8.2 可编程通用并行接口芯片8255
8.2.1 结构与引脚
一、结构： 1. 3个8位并行I/O接口PA、PB和PC：包含 I/O数据锁存器，控制寄存器和状态寄存器。 2. 2组控制： A组：PA和PC0～3；
B组：PB和PC4～7：
8255A的内部结构图
（1） 端口A、 B、 C。
8255A内部有3个可编程的并行I/O端口：PA口、PB口和PC 口,数据输出/输入可锁存. 其中C口又可分为两个独立的4位端 口：PC0~PC3和PC4~PC7。通常, A口#, B口作为数据输入/ 输出端口, C口作为控制/状态信息端口。
单片机原理与应用-8单片机的基本扩展
VCC T1
VCC
P0.X 内部总线 D 锁存器 Q Q 多路器 1 0 写锁存 CP T2
读引脚
P0口的位结构
P0口用作通用并行I/O口
1）输出控制信号为“0” ，此时与门被封锁， T1管截止，多路开关处于图示位置，P0口锁存 的数据经2次反相由T2管漏极开路输出，输出 时需接上拉电阻（输入为“1”）；
P1口
P1口一般只作通用I/O口使用，与P0口不同，P1口的输出驱 动部分通过片内FET负载管上拉，只有“0”、“1”两种输出状态， 为准双向I/O口。 在作输入时，P1口可由任何一种TTL或MOS电路驱动。由于 内部接有上拉电阻，它们也能由集电极开路（OC）或漏极开路 （OD）输出所驱动，而无需外加上拉电阻。 在52子系列中，P1.0 P1.1具有第二功能。除用作通用双向I/O 口外，P1.0可作为定时器/计数器2的外部计数输入端T2，P1.1可 作为定时器/计数器2的外部控制输入端T2EX。
2）输入需在锁存器中锁存“1”信号，使T2 管截止，P0.X呈高阻输出状态，再由读引脚信 号读入外部并行输入数据。
P0口用作地址/数据复用总线
当分时提供低8位地址和输出数据时，控制信号为“1”， 输出“地址/数据”的信号,地址/数据信号为“0”或为 “1”。当P0口作片外地址/数据总线使用时，不宜将它 当作并行I/O口使用。
MCS-51CPU、MCS-96CPU、6502CPU、6800CPU等采用
该方式。
I/O 接口的作用与分类
１、接口的作用
⑴锁存作用：主要是解决速度匹配问题。
⑵隔离作用：主要是解决总线竞争问题。 ⑶变换作用：主要是解决数据匹配问题。 ⑷联络作用：主要是解决传输同步问题。
２、接口的功能
2024版单片机原理及其应用PPT课件讲义
并行扩展应用实例
分析并行扩展在存储器扩 展、I/O端口扩展等方面的 应用实例，包括电路图、 程序设计及实现方法。
串行扩展技术及应用实例分析
1 2 3
串行通信基础 介绍串行通信的基本概念、通信协议（如UART、 I2C、SPI等）及数据传输方式（异步、同步）。
串行接口芯片
阐述串行接口芯片的工作原理、常见类型（如 MAX232、TL16C550等）及其与单片机的连接 方式。
数据格式和传输速率等。
串行通信优缺点
串行通信具有传输距离远、成本 低等优点，但传输速度相对较慢。
串行接口电路组成和工作原理
串行接口电路组成
串行接口电路主要由发送器、接收器、控制逻辑和电平转换电 路等组成。
工作原理
在发送数据时，发送器将并行数据转换为串行数据，然后通过 传输线发送给接收器；接收器将接收到的串行数据转换为并行 数据，供后续电路处理。控制逻辑负责协调发送器和接收器的 工作，确保数据传输的正确性。
等，定位软件故障。
THANK YOU
感谢聆听
选择合适的单片机型号
根据系统需求选择合适的单片机型号， 考虑处理速度、存储容量、外设接口 等因素。
设计合理的电路结构
简化电路结构，减少元器件数量，降 低系统复杂度和成本。
考虑电磁兼容性
合理布局布线，采取屏蔽、滤波等措 施，提高系统电磁兼容性。
调试技巧
使用示波器、逻辑分析仪等工具进行 信号测试和分析，定位硬件故障。
03
人机交互设备应用实例
分析人机交互设备在单片机系统中的应用实例，包括电路图、程序设计
及实现方法。例如，基于单片机的简易计算器设计，通过键盘输入数据，
显示器显示结果，实现基本计算功能。
单片机原理及应用第8章 AT89S51扩展IO接口的设计
8.2 AT89S51与可编程并行I/O芯片82C55的接口
8.2.1 82C55芯片介绍 3个8位的并行I/O口，3种工作方式，可编程
D7～D0： PA7～PA0：A口 PB7～PB0：B口 PC7～PC0：C口
CS*：片选 RD*：读出信号线， WR*：写入信号线，
A1、A0：地址线，用来 82C55内部结构 选择82C55内部的4个端口。
0 0 × × × × × × × × RAM单元(256B)
5 8155H的工作方式
1）存储器方式
IO / M 0和CE 0
，则
通过AD7～AD0上的地址对RAM存储器任一单元读写。
2）I/O方式
IO / M 1和CE 0 A2、A1、A0决定是那个寄存器。
6、 MCS-51与8155H接口及软件编程 1.MCS-51扩展1片8155H的硬件接口
2. 包含：
256B的SRAM 2个可编程的8位并口PA,PB 1个可编程的6位并口PC 1个14位的减法定时器/计数器 3、部分引脚说明 IO/M*＝0，RAM
=1, I/O口 AD0~AD7 直接与MCS-51相连，不需要加任何 硬件逻辑，不需加74LS373。 ALE RD* WR*
4、8155H 内部有7个寄存器，端口地址分配为
例如:从口线读入一组开关状态，向端口输出数字 量，控制一组指示灯的亮、灭。不需要联络信号，
例 假设82C55的控制字寄存器地址为FF7FH，要求A口 和C口的高4位工作在方式0输出， B口和C口的低4位 工作于方式0输入，写初始化程序：
MOV DPTR, #0FF7FH MOV A, #83H MOVX @DPTR, A
不需74LS373 直接相连
《单片机的IO接口》课件
单片机的历史与发展
总结词
技术进步与普及
详细描述
单片机自20世纪70年代问世以来，经历了从4位、8位到16位、32位的发展历程，同时单片机的集成度和性能也 得到了不断提升。随着物联网、智能家居等领域的快速发展，单片机的应用越来越广泛，成为现代电子系统中不 可或缺的重要部分。
单片机的应用领域
总结词：应用广泛
制、故障诊断等高级功能。
03
低功耗化
随着物联网设备数量的不断增加，单片机的功耗问题越来越受到关注。
未来的IO接口设计可能会更加注重低功耗化，以满足物联网设备长时间
工作的需求。
THANK YOU
并行通信
通过IO接口，可以实现单片 机与其他设备之间的并行通 信，提高通信的效率和速度 。
网络通信
部分单片机集成了网络模块 ，通过IO接口可以实现单片 机与网络之间的通信，实现 远程控制和数据传输。
无线通信
通过IO接口，单片机可以与 无线模块连接，实现无线通 信，如WiFi、蓝牙等。
05
单片机IO接口的发展 趋势与展望
详细描述：单片机被广泛应用于工业自动化控制、智能家居、消费电子、医疗器 械、汽车电子、智能仪表等领域。通过单片机，可以实现设备的智能化、自动化 和远程控制等功能，提高设备的性能和用户体验。
02
单片机IO接口基础
IO接口的定义与功能
定义
IO接口是单片机与外部设备或电路进行数据传输的桥梁。
功能
实现数据输入、输出，控制外部设备，与外部设备进行信息 交互。
IO接口的分类
按数据传输方式分类
并行IO接口和串行IO接口。
按功能分类
普通IO接口和特殊功能IO接口（如PWM、AD/DA等）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
8 1 5 5 芯 片 介 绍
❖ 各引脚的功能说明如下：
❖ RESET：8155内部复位信号输入端。高电平有效。8155被 初始复位后I/O口变为输入方式。
❖ AD0~AD7：三态的地址／数据线。地址可以是8155的
8
RAM单元地址或I/O口地址。
1
❖ CE：片选信号线，低电平有效。
5
5
❖ IO／M：8155的RAM存储器和I/O口选择线，IO／M=0，
芯
❖ 常用的扩展输入口的TTL芯片有74LS244、74LS373等。
片
扩
❖ 74LS244是一个三态输出八缓冲器及总线驱动器， 可以作为8051外部的一个扩展输入口，接口电路
展 简 单
如图8-19所示。
的
I/O
接 口
TTL
❖ 8051和74LS244的接口图
芯 片 扩 展 简 单 的 接 口
I/O
当于一个RAM存储单元;
扩
❖ CPU可以向访问外部存储器RAM那样访问外部
展
接口芯片，对其功能寄存器进行读、写操作。
概
述
❖ TTL芯片扩展简单的I/O接口 ❖ 简单输入接口扩展
❖ 实际上就是扩展数据缓冲器
TTL
❖ 当输入设备被选通时，使数据源能与数据总线直接沟通；
❖ 当输入设备处于非选通状态时，把数据源与数据总线隔离， 既缓冲器输出高阻抗状态。
扩 展
MOV A，#DATA
；取数
简
MOVX @DPTR, A
; 送377锁存器
单 的
I/O
接 口
❖ MCS－51与可编程芯片8155的接口
❖ Intel 8155/8156芯片内包含有256个字节的静态
RAM；
❖ 两个可编程的8位并行口PA和PB， PA口和PB口 8
可工作于基本输入输出方式(同8255A的方式0)或 1
芯 片
存器中读取数据。74LS373的输出由
扩
P2.7和RD相“或”控制。
展 简
❖ 373的口地址为7FFFH(即P2.7为0)。
单 的
I/O接 口ຫໍສະໝຸດ ❖ 244为总线输入缓冲，在选通时输入数据送 到总线上，在非选通时对总线呈高阻态。
❖ 373有两个控制端，一个是1脚的使能端（为
TTL
低时使能器件输出，为高时器件呈高阻态），
选通输入输出方式(同8255A的方式1)；
5
❖ 一个可编程的6位并行口PC； ❖ 一个14位定时器／计数器。
5 芯
片
介
绍
❖ 8155芯片介绍
1．8155的结构与引脚
8155芯片为40引脚双列直插封装，单一的+5V电 8
源，其引脚排列如图8-9所示。其逻辑结构如图8- 1
10所示。
5
5
芯
片
介
绍
❖ 8155A引脚图与8155A逻辑结构图
芯 片 扩 展 简 单 的 接 口
I/O
❖ 扩展一片74LS377锁存器作输出口，输出 控制信号为WR，锁存器被视为8051的一 个外部RAM单元。
❖使用MOVX @DPTR，A 指令访问。
TTL
❖ 图中377的口地址为7FFFH(即P2.7=0)，
输出操作程序如下：
芯
片
MOV DPTR，#7FFFH ；指向377口地址
理及应用。要求重点掌握MCS-51系统单片机接口 学
电路、简单电路和可编程接口8255、8155内部结构 目
的
及应用方法。
和
要
求
❖ I/O扩展概述
❖ 在多数应用系统中，MCS-51单片机都需要外扩 输入输出(I/O)接口芯片;
❖ MCS-51单片机的外部数据存储器RAM和I/O统 一编址;
I/O
❖ 每一个接口芯片中的一个功能寄存器口地址就相
芯
AD0~AD7的地址为8155RAM单元的地址，对RAM进行读 写。IO/M=1，AD0~AD7的地址为8155 I/O口的地址，对
片
I/O口进行读写。
介
绍
❖ RD：读选通信号，低电平有效。
❖ WR：写选通信号，低电平有效。
❖ ALE：地址锁存允许端，高电平有效。
8
❖ P选A择0~输PA入7：／端输口出A方的向通。用I/O线，由程序控制的命令寄存器
另一个是11脚的锁存端（先高后低完成数据
锁存），通常配合单片机用作地址锁存，一
芯 片
般不做输入，如作输入输出数据到总线时且
扩
不用锁存时，11脚接高，使能为低，数据传
展 简
送到总线上，使能为高则对总线呈高阻态。
单
的
I/O
接 口
❖ 简单输出接口扩展
❖ 输出接口的主要功能是进行数据保持，或者说是
数据锁存。所以简单输出接口扩展的电路是锁存
8.1 I/O扩展 8.2 TTL芯片扩展简单的I/O接口 8.3 MCS-51单片机与可编程并行I/O芯片8255A的接口 8.4 MCS-51与可编程芯片8155的接口 8.5 键盘/显示器接口芯片8279
本章主要介绍MCS-51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 教
TTL
器。简单输出接口扩展通常使用74LS377、
74LS373等。
芯
片
❖ 74LS377为带有允许输出的8D锁存器，有8个D输
扩 展
入端，8个Q输出端，一个时钟输入端CLK，一
简
个锁存允许信号E。当E=0时，CLK端信号的上
单 的
升沿，把8D输入端的数据打入8位锁存器。
I/O
接 口
TTL
❖ 通过8051的P0口扩展一片74LS377锁存器作 输出口，输出控制信号为WR，接口逻辑如 图8-21所示。
❖ 8位并行输入口74LS244，由P2.6和RD相“或” 控制，地址为0BFFFH，当管脚P2.6=0时，执行 MOVX A，@DPTR类指令可产生信号，将数据 读入单片机。
TTL
读入程序为：
MOV DPTR，#0BFFFH ；指向244输入口
芯
MOVX A，@DPTR
；输入数据
片
扩
展 ❖ 74LS373为一个带三态门的8D锁存器，它可以作 简
为8051外部的一个扩展输入口，接口逻辑如图8- 单
20所示。
的
I/O
接 口
TTL
芯 片 扩 展 简 单 的 接 口
I/O
❖ 外部设备向单片机传送数据时，产生一
个选通信号XT连接到373的打入端G上， 在选通信号的下降沿将数据锁存，同时
TTL
向单片机发中断请求。
❖ 单片机响应中断后，通过P0口在373锁
1
5
❖ P器B选0~择PB输7：入端/输口出B方的向通。用的I/O线，由程序控制的命令寄存
5
芯
❖ P通C过0~命PC令5：寄端存口器C实的现I/程O线序或控作制为。PA口和PB口的控制信号。
片
介
绍
❖ 当PC0~PC5用作控制信号时，作用如下：
PC0一AINTR(口A的中断请求)
❖ 各引脚的功能说明如下：
❖ RESET：8155内部复位信号输入端。高电平有效。8155被 初始复位后I/O口变为输入方式。
❖ AD0~AD7：三态的地址／数据线。地址可以是8155的
8
RAM单元地址或I/O口地址。
1
❖ CE：片选信号线，低电平有效。
5
5
❖ IO／M：8155的RAM存储器和I/O口选择线，IO／M=0，
芯
❖ 常用的扩展输入口的TTL芯片有74LS244、74LS373等。
片
扩
❖ 74LS244是一个三态输出八缓冲器及总线驱动器， 可以作为8051外部的一个扩展输入口，接口电路
展 简 单
如图8-19所示。
的
I/O
接 口
TTL
❖ 8051和74LS244的接口图
芯 片 扩 展 简 单 的 接 口
I/O
当于一个RAM存储单元;
扩
❖ CPU可以向访问外部存储器RAM那样访问外部
展
接口芯片，对其功能寄存器进行读、写操作。
概
述
❖ TTL芯片扩展简单的I/O接口 ❖ 简单输入接口扩展
❖ 实际上就是扩展数据缓冲器
TTL
❖ 当输入设备被选通时，使数据源能与数据总线直接沟通；
❖ 当输入设备处于非选通状态时，把数据源与数据总线隔离， 既缓冲器输出高阻抗状态。
扩 展
MOV A，#DATA
；取数
简
MOVX @DPTR, A
; 送377锁存器
单 的
I/O
接 口
❖ MCS－51与可编程芯片8155的接口
❖ Intel 8155/8156芯片内包含有256个字节的静态
RAM；
❖ 两个可编程的8位并行口PA和PB， PA口和PB口 8
可工作于基本输入输出方式(同8255A的方式0)或 1
芯 片
存器中读取数据。74LS373的输出由
扩
P2.7和RD相“或”控制。
展 简
❖ 373的口地址为7FFFH(即P2.7为0)。
单 的
I/O接 口ຫໍສະໝຸດ ❖ 244为总线输入缓冲，在选通时输入数据送 到总线上，在非选通时对总线呈高阻态。
❖ 373有两个控制端，一个是1脚的使能端（为
TTL
低时使能器件输出，为高时器件呈高阻态），
选通输入输出方式(同8255A的方式1)；
5
❖ 一个可编程的6位并行口PC； ❖ 一个14位定时器／计数器。
5 芯
片
介
绍
❖ 8155芯片介绍
1．8155的结构与引脚
8155芯片为40引脚双列直插封装，单一的+5V电 8
源，其引脚排列如图8-9所示。其逻辑结构如图8- 1
10所示。
5
5
芯
片
介
绍
❖ 8155A引脚图与8155A逻辑结构图
芯 片 扩 展 简 单 的 接 口
I/O
❖ 扩展一片74LS377锁存器作输出口，输出 控制信号为WR，锁存器被视为8051的一 个外部RAM单元。
❖使用MOVX @DPTR，A 指令访问。
TTL
❖ 图中377的口地址为7FFFH(即P2.7=0)，
输出操作程序如下：
芯
片
MOV DPTR，#7FFFH ；指向377口地址
理及应用。要求重点掌握MCS-51系统单片机接口 学
电路、简单电路和可编程接口8255、8155内部结构 目
的
及应用方法。
和
要
求
❖ I/O扩展概述
❖ 在多数应用系统中，MCS-51单片机都需要外扩 输入输出(I/O)接口芯片;
❖ MCS-51单片机的外部数据存储器RAM和I/O统 一编址;
I/O
❖ 每一个接口芯片中的一个功能寄存器口地址就相
芯
AD0~AD7的地址为8155RAM单元的地址，对RAM进行读 写。IO/M=1，AD0~AD7的地址为8155 I/O口的地址，对
片
I/O口进行读写。
介
绍
❖ RD：读选通信号，低电平有效。
❖ WR：写选通信号，低电平有效。
❖ ALE：地址锁存允许端，高电平有效。
8
❖ P选A择0~输PA入7：／端输口出A方的向通。用I/O线，由程序控制的命令寄存器
另一个是11脚的锁存端（先高后低完成数据
锁存），通常配合单片机用作地址锁存，一
芯 片
般不做输入，如作输入输出数据到总线时且
扩
不用锁存时，11脚接高，使能为低，数据传
展 简
送到总线上，使能为高则对总线呈高阻态。
单
的
I/O
接 口
❖ 简单输出接口扩展
❖ 输出接口的主要功能是进行数据保持，或者说是
数据锁存。所以简单输出接口扩展的电路是锁存
8.1 I/O扩展 8.2 TTL芯片扩展简单的I/O接口 8.3 MCS-51单片机与可编程并行I/O芯片8255A的接口 8.4 MCS-51与可编程芯片8155的接口 8.5 键盘/显示器接口芯片8279
本章主要介绍MCS-51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 教
TTL
器。简单输出接口扩展通常使用74LS377、
74LS373等。
芯
片
❖ 74LS377为带有允许输出的8D锁存器，有8个D输
扩 展
入端，8个Q输出端，一个时钟输入端CLK，一
简
个锁存允许信号E。当E=0时，CLK端信号的上
单 的
升沿，把8D输入端的数据打入8位锁存器。
I/O
接 口
TTL
❖ 通过8051的P0口扩展一片74LS377锁存器作 输出口，输出控制信号为WR，接口逻辑如 图8-21所示。
❖ 8位并行输入口74LS244，由P2.6和RD相“或” 控制，地址为0BFFFH，当管脚P2.6=0时，执行 MOVX A，@DPTR类指令可产生信号，将数据 读入单片机。
TTL
读入程序为：
MOV DPTR，#0BFFFH ；指向244输入口
芯
MOVX A，@DPTR
；输入数据
片
扩
展 ❖ 74LS373为一个带三态门的8D锁存器，它可以作 简
为8051外部的一个扩展输入口，接口逻辑如图8- 单
20所示。
的
I/O
接 口
TTL
芯 片 扩 展 简 单 的 接 口
I/O
❖ 外部设备向单片机传送数据时，产生一
个选通信号XT连接到373的打入端G上， 在选通信号的下降沿将数据锁存，同时
TTL
向单片机发中断请求。
❖ 单片机响应中断后，通过P0口在373锁
1
5
❖ P器B选0~择PB输7：入端/输口出B方的向通。用的I/O线，由程序控制的命令寄存
5
芯
❖ P通C过0~命PC令5：寄端存口器C实的现I/程O线序或控作制为。PA口和PB口的控制信号。
片
介
绍
❖ 当PC0~PC5用作控制信号时，作用如下：
PC0一AINTR(口A的中断请求)