并行IO口的简单扩展
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80C51单片机并行IO口的扩展毕业设计资料
摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断的走向深入。
但是在由单片机构成的实际测控系统中，最小应用系统往往不能满足要求，因此在系统设计时首先要解决系统扩展问题。
单片机扩展通常是借助外部器件对系统进行扩展。
本文主要研究了采用可编程多功能扩展芯片intel 8155扩展单片机I/O 口。
把单片机作为一个核心部件，设计单片机与8155的接口，并实现数码管三位数字的显示。
本文的主要内容有：单片机的概述，设计的意义，核心器件intel 8155芯片、80C51单片机、数码管的介绍，单元电路模块，设计原理图及流程图，软件编程设计以及最后的结果和个人在整个设计前后的心得体会。
关键词：单片机，8155，数码管，动态显示。
- I -AbstractWith the development of computer penetration in the social field and LSI in recent years, the application of MCU is constantly deepening. but in the actual measurement and control system constituted by the microcontroller, the smallest applications system often can not meet the requirements, so we have to solve the system expansion. The Microprocessor usually use an external device to relize the expansion of the system.Adopting Intel 8155 which is a kind of programmable multi-function expansion chip,this paper studies the expansion of MCU parallel I/O port. MCU act as a core component,.we have designed the 8155 chip interface to relize three digital display on LED numerical code tube.The main content of this paper are microcontroller overview of the significance of the design, the core of the device intel 8155 ;80C51 microcontroller, the introduction of LED numerical code tube, the unit circuit module,design schematics and flowcharts, software programming design, the final results and individual feelings and experiences throughout the design.Key words：MCU, 8155, LED numerical code tube, dynamic display.目录1.绪论 (1)1.1单片机概述 (1)1.2课题研究背景及意义 (2)1.3设计任务 (3)2.核心器件基本结构与工作原理 (4)2.180C51单片机 (4)2.2带RAM和计数器的可编程并行I/O扩展接口8155 (6)2.2.1 结构和引脚 (6)2.2.2 8155命令和状态字 (8)2.2.3 8155定时器/计数器 (12)2.2.4 MCS-51和8155的接口方法 (13)2.3LED显示器接口 (14)2.3.1 LED显示器的工作原理 (15)2.3.2 LED显示器的显示方式 (16)3.硬件设计 (19)3.1元器件列表 (19)3.2单元电路模块设计 (21)3.2.1 单片机 (21)3.2.2 晶振电路 (22)- 1 -3.2.3 复位电路 (22)3.2.4 Intel 8155与AT89S51接口电路 (23)3.2.5 LED数码管显示电路 (23)3.3总设计原理图 (24)4.软件设计 (25)5.成果展示 (26)总结 (27)致谢 (28)参考文献 (1)附录 (2)80C51单片机并行I/O口的扩展1.绪论1.1 单片机概述单片机是在一片芯片上集成了中央处理器CPU、随机储存器RAM、程序储存器ROM或EPROM、定时器/计数器、中断控制器以及串行和并行I/O口等功能器件的微型计算机。
74.56MCS51并行IO端口的扩展PPT课件
(1) 监视键盘的方法 3) 根据键盘布局构建键值表
1FH 1EH 1DH 1CH 1BH 1AH 19H 18H
L3
17H 16H 15H 14H 13H 12H 11H 10H
L2
0FH 0EH 0DH 0CH 0BH 0AH 09H 08H
L1
07H 06H 05H 04H 03H 02H 01H 00H
ORG 0100H
READKEY: MOV A , #0FFH ; 准备读P1口
MOV P1, A
JNB ACC.0 , RP10 ; 若0#键按下，则转RP10
JNB ACC.1 , RP11 ; 若1#键按下，则转RP11
…
JNB ACC.7 , RP17 ; 若7#键按下，则转RP17
DONE : RET
7.4 MCS-51并行I/O端口的扩展
MCS-51单片机虽然有四个并行端口（P0~P3)，但是真正留给 用户使用的只有P1，其它的3个并口都有其它的工作：P0和P2常 用作扩展外存储器，P3经常用到它的各引脚的第二功能。因此， 需要扩展I/O
两种方法： 1) 借用外部RAM的地址来扩展I/O端口（统一编址）； 方法简单，但使用受限，尤其在使用无接口能力的外设
设计者按照需要固定好各个按键的位置后，即可以根据 当前的键盘布局，确定某键盘所在的行值和列值。例如按键 “7”的行值为0（L0），列值为0（R0）。
为方便编程，需要将所有按键的键值按照固定的顺序保 存在表格中。因为键值和按键是一一对应的，只要通过查表 查到键值，也就知道用户按下了哪个键。其中各个键值对应 的偏移量是由按键的行值和列值确定的。确切的说，是由列 值和所在行的行首键号（顺序号）确定的。如下图所示：
并行IO口扩展
PA0-PA7 PB0-PB7 PC0-PC5 AD0-AD7 IO/ M TIMER IN TIMER OUT RD、WR ALE CE RESET
端口A的I/O线（8位，接外设） 端口B的I/O线（8位，接外设） 端口C的I/O线（6位，接外设） 三态地址/数据复用线（8位，一般接单片机P0 口，CPU与8155之间的地址、数据、命令、状 态等信号都通过它来传送） 端口/存储器 选择控制 “0”选择片内RAM “1”选择片内I/O口 8155片内定时器/计数器的计数脉冲输入引脚 8155片内定时器/计数器的计满回零输出引脚 分别是对8155片内的RAM或I/O口的的读、写控 制信号 地址锁存引脚 选片 复位引脚
2、8255A内部结构 8255A内部结构由以下四部分组成： 数据端口A、B、C；A组控制和B组控制；读/写控制逻 辑电路；数据总线缓冲器。结构如图所示
端口A：包括一个 8 位的数据输出锁存/缓冲器和一个 8位的数 据输入锁存器，可作为数据输入或输出端口， 并工作于三种 方式中的任何一种。 端口B： 包括一个 8 位的数据输出锁存/缓冲器和一个 8位的 数据输入缓冲器，可作为数据输入或输出端口， 但不能工作 于方式2。 端口C： 包括一个 8 位的数据输出锁存/缓冲器和一个 8位的 数据输入缓冲器， 可在方式字控制下分为两个4位的端口（C 端口上和下），每个4位端口都有4位的锁存器， 用来配合端 口A与端口B锁存输出控制信号和输入状态信号，不能工作于 方式1或2。 A组和B组控制的作用如下： A组控制逻辑控制端口A及端口C的上半部； B组控制逻辑控制端口B及端口C的下半部。
Y2 Y1 Y0
ALE AD0~AD7 RD WE CE PA PB
8155 PC
+5V
并行IO扩展27页PPT文档
• 8255与单片机的接口电路与接口 ① 8255与单片机的接口电路。 在单片机中，外设接口与片外数据存储器RAM统一编 址。所以单片机与8255的连接同片外RAM芯片一样。
由图得到8255各口地址：
P2.7 P2.6 ···P2.0 P0.7···P0.2 P0.1P0.0 选中口
0 × ··· ×
• 方式2—双向输入/输出方式
• 只有A组能工作在方式2。此时，B组可工作于方式0或 方式1。
• 8255的控制字
• 8255的控制字有2种：工作方式控制字和C口置位/复位 控制字。
①工作方式控制字
用于确定8255工作于何种工作方式，以及A口、B口是 输入还是输出等。
• 例1 使8255的A组工作在方式2，B组工作在方式1。 PA=输入，PB=输出，PCL=输出，PCU=输出
（b）控制字为10010000
（c）程序如下：
MOV
A,
MOV
DPTR,
MOVX DPTR,
MOV
DPTR,
MOVX A,
INC
DPTR
MOVX DPTR,
INC
DPTR
MOVX DPTR,
#90H #1003H A #1000H DPTR
A
A
谢谢！
• (b) 控制字节：80H
• (c)
BACK: AGAIN:
MOV MOV MOVX MOV MOV MOV MOV INC DJNZ CPL SJMP
A, DPTR, DPTR, A R4, DPTR, DPTR, DPTR R4, A BACK
#80H #8003H A #55H #3 #8000H A
× ···× 0 0
单片机并行I-O口的扩展方法
单片机并行I/O口的扩展方法摘要：由于在MCS-51单片机开发中P0口经常作为地址/数据复用总线使用，P2口作为高8位地址线使用，P3口用作第二功能(定时计数器、中断等)使用，所以对于51单片机的4个I/O口，其可以作为基本并行输入/输出口使用的只有P1口。
因此在单片机的开发中，对于并行I/O口的扩展十分重要，主要分析3种扩展并行I/O口的方法。
关键词： MCS-51单片机; 并行I/O口; 扩展MCS-51单片机有4个并行的I/O口，分别为P0口、P1口、P2口和P3口，4个并行I/O 口在单片机的使用中非常重要，可以说对单片机的使用就是对这4个口的使用。
这4个并行I/O口除了作为基本的并行I/O口使用，还常作为其他功能使用，如P0口经常作为地址/数据复用总线使用[1]， P2口作为高8位地址线使用，P3口用作第二功能(定时计数器、中断等等)使用。
这样，单片机只有P1口作为基本的并行I/O口使用，如果在单片机的使用中对并行I/O口需求较多，对于并行I/O口的扩展就非常重要了。
下面通过具体的实例(8位流水灯设计)来给出几种不同的并行I/O口扩展方法。
为了更好地说明以下几种不同的并行I/O口扩展方法，假设利用单片机实现流水灯的设计。
采用单片机的P1口设计流水灯，电路。
由图1可知，8只LED直接连接在单片机的P1口上，通过对单片机进行编程即可以实现8只发光二极管产生流水灯。
1 使用单片机的串行口扩展并行I/O口单片机有一个全双工的串行口[2]，这个口既可以用于网络通信，也可以实现串行异步通信，还可以作为移位寄存器使用。
当单片机的串行口工作在模式0时，若外接一个串入/并出的移位寄存器(74LS164)，就可以扩展一个8 bit并行输出口；若外接一个并入/串出的移位寄存器(74LS165)，就可以扩展一个8 bit并行输入口。
，单片机外接一个串入/并出的移位寄存器(74LS164)，这样就可以扩展8 bit并行输出口。
实验一简单IO口扩展实验
六、实验提示
8255a是比较常用的一种并行接口芯片，其特点在许多教科书中均有介绍。8255a有三个8位的输入输出端口，通常将a端口作为输入用，b端口作为输出用，c端口作为辅助控制用，本实验也是如此。实验中，8255a工作于基本输入输出方式（方式0）
七、实验结果
程序全速运行后，逻辑电平开关的状态改变应能在led上显示出来。例如：
四、实验原理介绍
本实验用到两部分电路：开关量输入输出电路和８２５５可编程并口电路
五、实验步骤
1．实验接线
cs0 cs8255；pa0~pa7平推开关的输出k1~k8；pb0~pb7发光二极管的输入led1~led8
2．编程并全速或单步运行
3．全速运行时拨动开关，观察发光二极管的变化。当开关某位置于l时，对应的发光二极管点亮，置于h时熄灭。
四、实验原理介绍
本试验用到两部分电路：脉冲产生电路、8253定时器/计数器电路
五、实验步骤
1．试验连线
CS0<->CS8253OUT0<->8253CLK2OUT2<->LED1CLK3<->8253CLK0,
2．编程调试程序
3．全速运行，观察试验结果
六、实验提示
8253是计算机系统中经常使用的可编程定时器/计数器，其内部有三个相互独立的计数器，分别称为T0，T1，T2。8253有多种工作方式，其中方式3为方波方式。当计数器设好初值后，计数器递减计数，在计数值的前一半输出高电平，后一半输出地电平。试验中，T0、T1的时钟由CLK3提供，其频率为750KHz。程序中，T0的初值设为927CH(37500十进制)，则OUT0输出的方波周期为（37500*1/750000=0.05s）。T2采用OUT0的输出为时钟，则在T2中设置初值为n时，则OUT2输出方波周期为n*0.05s。n的最大值为FFFFH，所以OUT2输出方波最大周期为3276.75s（=54.6分钟）。可见，采用计数器叠加使用后，输出周期范围可以大幅度提高，这在实际控制中是非常有用的。
8255a是比较常用的一种并行接口芯片，其特点在许多教科书中均有介绍。8255a有三个8位的输入输出端口，通常将a端口作为输入用，b端口作为输出用，c端口作为辅助控制用，本实验也是如此。实验中，8255a工作于基本输入输出方式（方式0）
七、实验结果
程序全速运行后，逻辑电平开关的状态改变应能在led上显示出来。例如：
四、实验原理介绍
本实验用到两部分电路：开关量输入输出电路和８２５５可编程并口电路
五、实验步骤
1．实验接线
cs0 cs8255；pa0~pa7平推开关的输出k1~k8；pb0~pb7发光二极管的输入led1~led8
2．编程并全速或单步运行
3．全速运行时拨动开关，观察发光二极管的变化。当开关某位置于l时，对应的发光二极管点亮，置于h时熄灭。
四、实验原理介绍
本试验用到两部分电路：脉冲产生电路、8253定时器/计数器电路
五、实验步骤
1．试验连线
CS0<->CS8253OUT0<->8253CLK2OUT2<->LED1CLK3<->8253CLK0,
2．编程调试程序
3．全速运行，观察试验结果
六、实验提示
8253是计算机系统中经常使用的可编程定时器/计数器，其内部有三个相互独立的计数器，分别称为T0，T1，T2。8253有多种工作方式，其中方式3为方波方式。当计数器设好初值后，计数器递减计数，在计数值的前一半输出高电平，后一半输出地电平。试验中，T0、T1的时钟由CLK3提供，其频率为750KHz。程序中，T0的初值设为927CH(37500十进制)，则OUT0输出的方波周期为（37500*1/750000=0.05s）。T2采用OUT0的输出为时钟，则在T2中设置初值为n时，则OUT2输出方波周期为n*0.05s。n的最大值为FFFFH，所以OUT2输出方波最大周期为3276.75s（=54.6分钟）。可见，采用计数器叠加使用后，输出周期范围可以大幅度提高，这在实际控制中是非常有用的。
实验 并行IO口8255扩展
DelayMS (1);
}
}
//刷新显示一段时间后递增1，形成滚动效果，最大索引为14
i= (i+1)%15;
}
}
0xff, 0xff, 0xff,0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff};
//共阳极的7段集成式数码管对应编码
// 0:0xc0
// 1:0xcf
// 2:0xa4
// 3:0xb0
// 4:0x99
// 5:0x92
// 6:0x82
// 7:0xf8
// 8:0x80
#define PC XBYTE[0x0002] //定义8255B地址
#define COM XBYTE[0x0003] //定义8255B控制寄存器地址
//待显示字符队列编码
uchar code DSY_CODE_Queue[ ]=
{0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
// 9:0x90
// A:0x88
// B:0x83
// C:0xc6
// D:0xa1
// E:0x86
// F:0x8e
// DOT:0x7f
// -:0xaf
//数码管选通
uchar DSY_Index[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};
实验三并行I/O口8255扩展
一、实验目的
1、了解8255A芯片的结构以及编程方法
2、掌握通过8255A并行口读取开关数据的方法
二、实验说明
本次实验用通过8255扩展接口，仅通过P0端口控制8只集成式7段数码管的显示控制。8255A的PA、PB端口分别连接8位数码管的段码和位码，程序控制数码管滚动显示一串数字。
}
}
//刷新显示一段时间后递增1，形成滚动效果，最大索引为14
i= (i+1)%15;
}
}
0xff, 0xff, 0xff,0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff};
//共阳极的7段集成式数码管对应编码
// 0:0xc0
// 1:0xcf
// 2:0xa4
// 3:0xb0
// 4:0x99
// 5:0x92
// 6:0x82
// 7:0xf8
// 8:0x80
#define PC XBYTE[0x0002] //定义8255B地址
#define COM XBYTE[0x0003] //定义8255B控制寄存器地址
//待显示字符队列编码
uchar code DSY_CODE_Queue[ ]=
{0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
// 9:0x90
// A:0x88
// B:0x83
// C:0xc6
// D:0xa1
// E:0x86
// F:0x8e
// DOT:0x7f
// -:0xaf
//数码管选通
uchar DSY_Index[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};
实验三并行I/O口8255扩展
一、实验目的
1、了解8255A芯片的结构以及编程方法
2、掌握通过8255A并行口读取开关数据的方法
二、实验说明
本次实验用通过8255扩展接口，仅通过P0端口控制8只集成式7段数码管的显示控制。8255A的PA、PB端口分别连接8位数码管的段码和位码，程序控制数码管滚动显示一串数字。
任务八并行IO口扩展
任务八 简单并行I/O口扩展
任务分析：采用锁存器扩展并行I/O口
硬件
➢ 采用通用数字电路（74XX或40XX），作为接口电路扩 展并行I/O的方法
软件
➢ 采用锁存器扩展I/O口的编程
编译、下载、调试
➢ 编译软件：keil ➢ 下载软件：STC-ISP
锁存器扩展I/O口的特点
特点：
电路简单、成本低、配置灵活
P0 MCS51
CLK
Q0~Q7
输 出
设
E
备
D0~D7
74LS377
MCS51与74LS377的接口电路
例：将变量Outdata从74LS377输出。 unsigned char xdata *add377 = 0x7fff; unsinged char data Outdata; … *add377 = Outdata;
74LS244扩展并行输入口
74LS244是一种三态输
1G 1A11 2Leabharlann 20VCC19
2G
出8总线收发器/驱动器， 2Y4
无锁存功能。
1A2 2Y3
1A3
3
18
4 74LS 17
5 6
244 16
15
1Y1 2A4 1Y2 2A3
可作为常态数据输入设 2Y2 7
备的输入接口。
1A4
8
2Y1
9
14
1Y3
输出接口：由于大多数外设速度远远低于CPU
速度，输出接口电路必须有锁存功能，锁存CPU 给外设的数据，以便外设慢慢处理。
输入接口：由于大多数外设没有3态缓存功能，
而挂在数据总线的输出端必须有3态缓存功能， 故输入接口电路必须有3态缓存功能。
任务分析：采用锁存器扩展并行I/O口
硬件
➢ 采用通用数字电路（74XX或40XX），作为接口电路扩 展并行I/O的方法
软件
➢ 采用锁存器扩展I/O口的编程
编译、下载、调试
➢ 编译软件：keil ➢ 下载软件：STC-ISP
锁存器扩展I/O口的特点
特点：
电路简单、成本低、配置灵活
P0 MCS51
CLK
Q0~Q7
输 出
设
E
备
D0~D7
74LS377
MCS51与74LS377的接口电路
例：将变量Outdata从74LS377输出。 unsigned char xdata *add377 = 0x7fff; unsinged char data Outdata; … *add377 = Outdata;
74LS244扩展并行输入口
74LS244是一种三态输
1G 1A11 2Leabharlann 20VCC19
2G
出8总线收发器/驱动器， 2Y4
无锁存功能。
1A2 2Y3
1A3
3
18
4 74LS 17
5 6
244 16
15
1Y1 2A4 1Y2 2A3
可作为常态数据输入设 2Y2 7
备的输入接口。
1A4
8
2Y1
9
14
1Y3
输出接口：由于大多数外设速度远远低于CPU
速度，输出接口电路必须有锁存功能，锁存CPU 给外设的数据，以便外设慢慢处理。
输入接口：由于大多数外设没有3态缓存功能，
而挂在数据总线的输出端必须有3态缓存功能， 故输入接口电路必须有3态缓存功能。
IO接口电路及其扩展
；写控制字
LD:
；最左边灯亮 ；指向B口 ；取显示数据
；查数据编码 ；写B口 ；延时
39
MB DB DB DB DB DB DB DB MOV MOV DJNZ DJNZ
A， R3
A R3， A LD 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH R7， #02H R6， #FFH R6， LOOP R7， DELAY
6
+5V
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
1Y1 1Y2 1Y3 1Y4 1Y5 1Y6 1Y7 1Y8 1G 2G 7 4 L S 2 4 4 1A1 1A2 1A3 1A4 1A5 1A6 1A7 1A8
MCS-51
P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 RD WR
MOV DPTR, #0FEFFH MOVX A,@DPTR ;确定扩展芯片地址 ;将扩展输入口内容读入累加器A
当与74LS244相连的按键都没有按下时，输入全为 8 1，若按下某键，则所在线输入为0。
典型芯片—74LS245
9
图13-3 74LS244构成的简单输入端口（b)
10
13.1.3 简单的并行口输出
CS：片选信号线，低电平有效。
RD：读信号，控制8255A将数据或状 态信息送给CPU。 WR：写信号，控制CPU将数据或控制 信息到8255A。
A1，A2：地址线，这两个引脚上的信 号组合绝对对8255A内部的哪一个口或 寄存器进行操作。
22
8255的操作表
表13-1 8255的操作
/CS 0 0 0 0 A1 A0 00 01 10 11 WR 0 0 0 0 RD 1 1 1 1 操作 总线=>端口A 总线=>端口B 总线=>端口C 总线=>命令控制字
7并行IO接口电路扩展
CS
0 0 0 0
A1 0 0 1 1
A0 0 1 0 1
RD
0 0 0 0
WR
1 1 1 1
功能 A口→数据总线 B口→数据总线 C口→数据总线 状态寄存器→数据总线
输出
输出 输出
0
0 0
0
0 1
0
1 0
1
1 1
0
0 0
数据总线→ A口
数据总线→ B口 数据总线→ C口
输出
禁止
0
1
1
x
1
x
1
x
0
x
例7-4：8255A作为连接打印机的接口。
下图是通过8255A连接打印机的接口电路,数据传送采用查询方 式。地址译码采用线选法,将A7与8255A的 CS 端相连,其低8位口 地址：A口为0x7C, B口为0x7D,C口为0x7E, 命令口(控制寄存器) 为0x7F。
编制打印50个字符的程序,该数据存于片内RAM从20H开始的50个连续单元 中。程序如下：#include <reg51.h>
P0.7~P0.0 D7~D0 PA7~PA0 PC4 PC5 STBA IBFA PC3 输入设备
D0~D7
INTE A
INT0
8031
EA
& 1
8255A
其中，INTE为中断允许触发器。 INTEA受PC4位置1/置0控制 方式1输入 INTEB受PC2位置1/置0控制
方式1输出
INTEA受PC6位置1/置0控制 INTEB受PC2位置1/置0控制
(1)与外设相连接的有： PA7~PA0：A口I/O线 PB7~PB0：B口I/O线 PC7~PC0：C口I/O线 (2)与单片机相连接的有： D0~D7 数据总线 RESET：复位信号,高有效。当RESET有 效时, 3个端口被设为输入方式。 CS ：片选信号,低有效。只有当 CS 有效时, 才选中芯片,允许8255A与CPU交换信息。 RD ：读信号,低有效。当 RD 有效时,CPU可 以从8255A中读取输入数据。 WR ：写信号,低有效。当 WR 有效时,CPU 可以往8255A中写入控制字或数据