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单片机输入输出扩展及应用


0
D 6
D 5
未 使 用
D 4
D 3
D 2
D 1
D 0
标 志 位 1: 方 式 控 制 字 2: C 口 置 位 /复 位 控 制 字
确 定 对 那 个 位 进 行 置 位 或 复 位 。 000: PC0 001: 010: 011: 100: 101: 110: 111: PC7
1.与中断无关的寄存器为( A. TCON B. SCON
)。 C. IE
D. DPTR
2.中断的总允许控制位是( )。 A. EA B. ET1 C. EX1
D. ES
3. 串行口的中断入口地址为( ) 。 A. 0003H B. 0013H C. 0023H D. 001BH 4. 定时 / 计数器的方式 0 为( A. 8 位 B. 13 位 D. 自动重装入的 8 位计数器 )位计数器。 C. 16 位
) 。
6. 当定时器工作在方式 1 ,系统采用 12M 晶振时,若 要定时器定时 50ms ,则定时器的初始值为( ) 。 A. 50 B. 50000 C. 65536 D. 15536
第五章 单片机I/O口扩展及应用
5.1
I/O口扩展概述
5.1.1 I/O口扩展的原因
MCS-51系列单片机共有四个并行 I/O口,分别是P0 、P1 、 P2 和 P3 。其中P0 口一般作地址线的低八位和数据线使用; P2 口 作地址线的高八位使用;P3是一个双功能口,其第二功能是一 些很重要的控制信号,所以P3一般使用其第二功能。这样供用 户使用的 I/O 口就只剩下 P1 口了。另外,这些 I/O 口没有状态寄
4 7
5.3.2 8255的扩展逻辑电路
MCS-51单片机可以和8255直接连接,图7.9给出了一 种扩展电路。
RD
WR
RD
WR
P2.7
P0.7
P0.0
CS
PA 0~PA 7
74LS 373
A1 A0 D0 8255
D7
8031
PB 0~ PB
7
ALE
RST
RESET
PC 0~PC 7
图7.9 8255的扩展逻辑电路
程序存储器ROM
002AH 0023H:串行口中断入口 001BH:定时器1溢出中断入口 0013H:外部中断1入口
000BH:定时器0溢出中断入口
0003H:外部中断0入口
0000H:复位后,程序的入口地址(PC=0000H)
5. 定时 / 计数器 的定时是指 :( A. 对时间计数 B. 外部事件定时 C. 对内部时钟计数 D. 外部事件计数
5.3 8255可编程通用并行接口芯片
5.3.1 8255的外部引脚和内部结构
1. 外部引脚
8255的外部引脚(参考P118)所示,其中:
双向,由软件决定。
PA 0 ~ PA 7 : A 口的输入输出信号线。该口是输入还是输出或
: B 口的输入输出信号线。该口是输入还是输出, PB 0 ~PB 7 由软件决定。
B口
INTRB IBFB STBB
图7.10 A口和B口作输出口时, C口提供的控制引线
图7.11 A口和B口作输入口时, C口提供的控制引线
各控制信号的含义如下: STB :输入选通信号,低电平有效。它由外设提供,利用该 信号可以将外设数据锁存于8255的口锁存器中。 IBF:输入缓冲器满信号,高电平有效。当它有效时,表示 已有一个有效的外设数据锁存于8255的口锁存器中。可用此信号 通知外设数据已锁存于接口中,尚未被CPU读走,暂不能向接口 输入数据。 INTR :中断请求信号,高电平有效。当外设将数据锁存于 接口之中,且又允许中断请求发生时,就会产生中断请求。 2. 工作方式2,又称双向输入输出方式I/O操作 只有A口才能工作在方式2。A口工作方式2时要利用C口的5 条线才能实现。此时, B口只能工作在方式 0或者方式1 下,而C 口剩余的3条线可作为输入线、输出线或B口方式1之下的控制线。 C口提供的控制线如图7.12所示。
A组 控制
A组 端口 A
PA 0 ~ PA 7
DB
数据 总线 缓冲器
A组 端口C 高四位
PC 4 ~ PC 7
B组 端口C 低四位
PC 0 ~ PC 3
RD WR A1 A0 RESET
读/写 控制 逻辑
B组 控制
B组 端口B
PB0 ~ PB7
CS
图7.8 8255的内部结构框图
为了控制方便,将8255的三个口分成A,B两组。其中A组包 括A口的8条口线和C口的高四位PC ~ PC 。B组包括B口的8条口线 0 ~ PC 3 A组和B组分别由软件编程来加以控制。 和C口的低四位 PC 。
G 1Q 1D 2D 2Q 3Q 3D 4D 4Q GND 74LS377
VCC 8Q 8D 7D 7Q 6Q 6D 5D 5Q CK
1D
D
Q
1Q
CK G


8D CK
G
D
Q
8Q
CK G
图7.4 74LS377引脚图
图7.5 74LS377的逻辑电路
由逻辑电路可知,74LS377 是由D触发器组成的,D触 发器在上升沿输入数据,即在时钟信号(CK)由低电平跳 变为高电平时,数据进入锁存器。其真值表如表7-1所示。
A口
PC7
8255
PC 6
OBFA ACKA
PC4
PC 5
PC3
STBA IBFA INTRA
图7.12 工作方式2时,C口提供的控制线
7.3.4 8255的控制字及初始化程序
8255是编程接口芯片,通过控制字(控制寄存器)对其端口 的工作方式和C口各位的状态进行设置。8255共有两个控制字, 一个是工作方式控制字,另一个是C口置位/复位控制字。这两个 控制字共用一个地址,通过最高位来选择使用那个控制字。 1. 工作方式控制字 主要功能:确定8255接口的工作方式及数据的传送方向。 各位的控制功能如图7.13所示。
5
10
11 2A 2 1Y4 2A 1
P0 ALE 74LS 244
74LS373
2716
74LS244
输入 设备
RD
CS1 CS 2
地址选通 信号
图7.1 74LS244芯片的引脚
图7.2 74LS244扩展两个输入口
2. 多输入口扩展 使用多片74LS244实现多个(例如5个)输入口扩展的电路 连接如图7.3。
P0 74LS 244 AL E
74LS 373
2716
P2.3 ~ P2.7
RD





Y CS
Y CS
Y CS
Y CS
Y CS
图7.3 多个(例如5个)输入口扩展的电路
5.2.2 简单输出口扩展
1. 简单输出口扩展使用的典型芯片 简单输出口扩展通常使用74LS377芯片,该芯片是一个具 有“使能”控制端的锁存器。其信号引脚如图7.4所示。其中: 1D~8D为8位数据输入线,1Q~8Q为8位数据输出线,CK为 时钟信号上升沿数据锁存,为使能控制信号,低电平有效。 VCC为+5V电源。74LS377的逻辑电路如图7.5所示。
5.3.3 8255的工作方式
8255 共有三种工作方式,这些工作方式可用软件编程来指定。
1. 工作方式0,又称基本输入输出方式
2. 工作方式1,又称选通输入输出方式 在这种方式下,A口和B口仍作为数据的输出或输入口而 同时要利用C口的某些位作为控制和状态信号,从而实现这种 工作方式。 (1)方式0下,A口和B口均为输出 各条控制引线的定义如图7.10所示。 各控制信号的含义如下:
由 RD 、WR 、CS 和可以确定A口、B口、C口和 控制寄存器的,如表7-3所示。
表7-3 读写逻辑
CS
0 0 0 0
A0 A1
WR
0 1 0 1
CS
1 0 1 0
所选断口 A口 A口 B口 B口
操作 读A口 写A口 读B口 写B口
0 0 0 0 0 1 0 1
0 0 0
1 0 1 0 1 1
(2)方式1下,A口和B口均为输入 这种情况和两口均为输出类似,各条控制引线的定义如 图7.11所示。
A口
A口
OBFA ACKA INTRA
PC 5
PC7
PC 6
PC4
PC3
PC3
8255
STBA IBFA INTRA
8255
PC0 PC1 PC2
B口
INTRB OBFB ACKB
PC0 PC1 PC2
存和命令寄存的功能,因此难以满足复杂的I/O操作要求。
5.1.2 I/O口的编址技术
用户可以通过对I/O口进行读和写操作来完成数据的输 入和输出。 例如:P0口的地址为80H。用户可以使用MOV指令对P0口进 行写操作。 MOV P0, A
5.1.3 单片机I/O传送的方式
1. 无条件传送方式
2. 查询方式 3. 中断方式 中断方式大大提高了单片机系统的工作效率,所以在 单片机中被广泛应用。
1. 扩展 I/O口(8255)时,8031与可编程I/O接口之间一般要加 锁存器,其作用是( ) A. 锁存寻址单元的低八位地址 B. 锁存寻址单元的数据 C. 锁存寻址单元的高八位地址 D. 锁存相关的控制和选择信号 2. 扩展 8255是为了( )。 A.增大存储器的容量 B.扩展I/O端口的数量 C.增加寄存器的数量 D.提高端口的驱动能力
ACK: 输出缓冲器满信号,低电平有效。用来告诉外设,
在规定的接口上CPU已输出一个有效的数据,外设可以从该 口取走此数据。
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