第七章 常用数字接口电路

第七章常用数字接口电路1.并行接口芯片8255的结构2.8255的控制字和工作方式3.8255的应用4.定时计数芯片8253的结构5.8253的控制字和工作方式6.8253的应用本章知识点7.1 接口电路概述（1）CPU 与外设的接口CPU外设接口数据总线控制总线地址总线数据信息控制信息状态信息●数据信息可以有数字量、模拟量和开关量三种类型。

●根据接口芯片与外设之间较好的数据信息的类型，I/O 接口可分为数字接口、模拟接口和开关接口。

●按接口芯片与外设之间传送的是并行数据还是串行数据，数字接口又分为并行接口和串行接口。

不论哪种接口芯片，接口芯片同CPU 之间传送的总是并行数据量。

（2）并行、串行数据传输以计算机的字长（通常是8位、16位、32位或64位）为传输单位，一次传送一个字长的数据，是微机系统中最基本的信息交换方法。

例如，系统板上各部件之间，接口电路板上各部件之间。

*适合于外部设备与微机之间进行近距离、大量和快速的信息交换。

D 0D 1D 2D 31101*不适合于远距离传送，且对硬件要求较高，成本高。

将数据分解成二进制位用一条信号线，一位一位顺序传送的方式。

串行传送数据：发送端接收端10110100B1s2s3s 4s 5s 6s 7s 8s t*适合于外部设备与微机之间进行远距离的信息交换。

*相对传送数据的速度慢，但结构简单。

全双工半双工单工TR TR T R TR TR数据比特率：每秒传输的二进制位数，单位为bps（bit per second）。

00001111数字信号按数字信号的(a)调幅值改变载波信号的幅度按数字信号的(b)调频值改变载波信号的频率按数字信号的值改变载波信(c)调相号的相位7.2 可编程并行接口8255AIntel8255A是一种通用的可编程序并行I/O接口芯片，又称“可编程外设接口芯片”，是为Intel8080/8085系列微处理据设计的，也可用于其它系列的微机系统。

可由程序来改变其功能，通用性强、使用灵活。

通过8255A，CPU可直接同外设相连接，是应用最广的并行I/O 接口芯片。

可编程：能通过指令指定接口的功能和运行控制参数等。

WR D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D7V CC PB 7RD CSGND A 1A 0PA 4PA 5PA 6PA 7PB 5PB 6PB 4PB 3RESE PB 1PB 2PB 0PC 3PC 2PC 1PC 0PC 4PC 5PC 6PC 7PA 3PA 2PA 1PA 05110153540302521（1）8255A 的引脚和功能分配D0～D7：数据线，双向，连CPU 数据总线；RESET ：复位输入，接系统总线的RESET ；片选控制输入，低电平时8255被选中，处于工作状态；CS ：A0，A1：片内端口选择地址线，用来选择8255A 内部的4个端口。

读命令输入，接CPU 的RD 或IOR ；写命令输入，接CPU 的WR 或IOW ；RD ：WR ：PA0~PA7:8位并行端口A ，即可用作输入也可输出。

PB0~PB7:8位并行端口B ，即可用作输入也可输出。

PC0~PC7:8位并行端口C ，即可用作输入也可输出。

VCC:+5V 电源输入。

GND:接地端。

A1、A0端口选择情况，见右表A1 A0端口0 00 11 01 1AB C 控制口引脚的不同组合，实现各种不同的功能。

见下表CS RD WRA1,A0CS A1 A0 RD WR 功能0 0 0 01对端口A 读0 0 1 01对端口B 读01001对端口C 读01非法，不能对控制口读输入0对端口A 写0对端口B 写0对端口C 写0对控制口写输出1×××××××11数据缓冲器为三态断开0111111000001010011（2）8255A 的内部结构A 组控制数据总线缓冲器读/写控制逻辑B 组控制A 组A 口（8位）A 组C 口高位（4位）B 组C 口低位（4位）B 组B 口（8位）D 0~D 7A 1A 0RESETCSPA 0~PA 7PC 4~PC 7PC 0~PC 3PB 0~PB 7RDWR 1、数据总线缓冲器：三态8位双向缓冲器，传送数据、控制字、状态字的通道。

与CPU 数据总线连接；2、读/写控制逻辑：用来管理数据信息、控制字和状态字的传送，它接收来自CPU地址总线的A1、A0和控制总线的有关信号，向8255A 的A、B两组控制部件发送命令。

3、3个8位数据端口(PA、PB、PC)：通常PA口与PB口用作输入输出的数据端口，PC口用作数据传输或提供联络线的端口。

4、A组、B组控制电路：这两组控制电路根据CPU发出的方式选择控制字来控制8255A的工作方式。

每个控制组都接收来自读写控制逻辑的“命令”，接收来自内部数据总线的“控制字”，并向与其相连的端口发出适当的控制信号。

A组控制电路控制PA口和PC口高4位，B组控制电路控制PB口和PC口低4位。

8255A 与系统的连接示意图D0~D7WR RD A1A0CSDBIOW IOR A1A0译码器8255A 口B 口C 口D0~D7外设1A15～A2系统总线外设2外设3（3）8255A的工作方式<1>方式0(基本输入/输出方式)工作特点：◆8255A相当于三个独立的8位数据口。

◆各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，但不能同时实现输入及输出。

◆C端口即可以是一个8位的简单接口，也可以分为两个独立的4位端口。

设置为输出口时有锁存能力，设置为输入口时无锁存能力。

适用场合：无条件输入输出方式。

查询输入输出方式：可以把A、B口作为8位数据的输入或输出口，利用C口的高/低4位作为控制位和状态位。

<2>方式1(选通工作方式)◆A 、B 口作输入或输出口，C 口分为两部分，其部分位（6位）固定用作A 口、B 口的选通控制信号。

◆C 口的剩余位仍可作数据位使用。

◆A 口、B 口在作为输入和输出时的选通信号不同。

工作特点：适用场合：主要用于中断控制方式下的输入输出。

输入时各个引脚的定义：PA7~PA0PC4PC5PC3INTE AIBF AINTR A D 7~D 0输入设备(到CPU)RDASTB &STB ：（STROBE ），选通信号，低电平有效，其下降沿将输入设备的数据锁存至8255。

IBF ：（Input Buffer Full ），应答信号，高电平有效。

以A 口为例IBF 通知外部设备，数据已经满。

INTR ：中断请求信号，用来向CPU 提出中断申请，将端口数据取走。

由STB 的上升沿产生。

方式1输入时序：PB7~PB0PA7~PA0STBIBFINTR②RD③当INTE=1时外设送来数据①输出时各个引脚的定义：PA7~PA0PC7PC6PC3INTEAINTR A D7~D0输出到外部设备(到CPU)A OBF AACK &WROBF：Output Buffer FUll低电平有效，表明8255的数据端口已经有数据。

ACK ：Acknowledge低电平有效，外部设备对8255的应答信号。

INTR ：中断请求信号，用来向CPU 提出中断申请，要求将数据向端口传送。

由OBF 的上升沿产生。

①D 7~D 0送往外设数据数据写入端口OBFWR ②INTRACK③当INTE=1时方式1输出时序<3> 方式2(双向选通传送方式)工作特点：●双向方式——既是输入口，又是输出口。

●利用C口的5条线提供传输联络信号。

●类似于A口方式1下输入和输出的组合。

工作时输入、输出都能锁存。

●只有A口可工作在方式2下。

●当A组工作在方式2时，B组可工作在方式0或方式1下。

适用场合：⏹可用于中断控制输入输出方式。

⏹也可用查询方式与CPU联系。

⏹当A口工作于方式2时，B口可工作于方式1（此时C口的剩余位刚好用作B口选通控制线）；B口也可工作于方式0（此时C口的剩余位只能用作方式0下的输入输出线）。

（4）8255A的控制字8255A的各种工作方式由CPU对8255A写入控制命令字来设定，这个过程称为“初始化”。

8255A有2种控制命，其是一个控制命令的组合，也称控制字：方式选择控制字——确定3个端口的工作方式；C口置位/复位控制字——确定C口某一位的初始状态，或用于设置INTE位(方式1,2)。

a)方式选择控制字D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0C口低4位选择，1：输入0：输出B口选择，1:输入，0：输出B口方式选择，0:方式01:方式1C口高4位选择，1入0出A口I/O选择，1入0出A口方式选择00=方式001=方式11X=方式2D7=1，方式控制字标志b) C 口置位/复位控制字D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0置位/复位选择1：置位，0：复位D7=0为置位/复位控制字标志D3 D2 D1 位选择0 0 0 PC00 0 1 PC10 1 0 PC20 1 1 PC31 0 0 PC41 0 1 PC51 1 0 PC61 1 1 PC7无效已知8255A在系统的端口地址范围为：60H~63H，要求做如下设置：A 口0方式输出，B口0方式输入，C口输入。

试写出控制字，并完成初始化。

控制字：10001011B根据已知条件8255的端口地址为：60H-63H，所以可知具体端口地址如下：A口：60H，B口：61H，C口：62H，控制端口：63H。

初始化程序：MOV AL，8BHOUT 63H，AL已知8255A 在系统的端口地址范围为：380H~383H ，要求做如下设置：A 口1方式输出，B 口0方式输入，C 口低4位输出。

试写出控制字，并完成初始化。

根据已知条件8255的端口地址为：380H-383H ，所以可知具体端口地址如下：A 口：380H ，B 口：381H ，C 口：382H ，控制端口：383H 。

控制字：10100010B初始化程序：MOV AL ，A2HOUT DX ，AL0MOV DX,383H 当A,B 口工作于方式1时，C 口部分引脚自动被用作联络信号，此时控制字中一般将其设置为0.已知8255A在系统的端口地址范围为：F84H--F87H，要求在C口的PC3上输出一个长度为1ms的负脉冲。

试写出控制字，并完成初始化。

采用对C口的置位/复位控制字：00000110B 00000111B初始化程序：MOV AL，07HMOV DX,0F87HOUT DX，AL CALL Delay MOV AL，06H OUT DX，AL 1ms方法1方法2采用工作方式控制字：10000000B初始化程序：MOV AL，80HMOV DX,0F87HOUT DX，ALMOV AL,XXXX1XXX BMOV DX,0F86HOUT DX,ALCALL DelayMOV AL，XXXX0XXXBOUT DX，AL结论：1、对8255A的初始化包含两个内容：编写控制字和写控制字。