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1、第六讲,在利用DS1235对MCS-51系列的单片机进行扩展时，基本的连接为：OE与RD控制相连；WE与WR控制相连；CE与P2.7相连；A0-A7与锁存器74LS373的Q0-Q7相连；A8-A14分别与P2.0-P2.6相连；DS1235的基本地址范围：0000H7FFFH。,利用DS1235扩展一个32KB的数据存储器,复习,MCS-51单片机与DS1235芯片的接口,DS1235的基本地址范围：0000H7FFFH,P0连接：74LS373的1D-8DDS1235的DQ1-DQ8,P2连接片选和DS1235的A8-A14,例1：从DS1235的地址单元2000H读取数据到累加器ACC中
2、。例2：从累加器ACC向DS1235的地址为2000H的单元写入数据。读取数据方法1READB:MOV DPTR,#2000H MOVX A,DPTR读取数据方法2READB:MOV P2,#20H MOV R0，#00H MOVX A,R0写入方法1 WRITE:MOV DPTR,#2000H MOVX DPTR，A写入方法2 WRITE:MOV P2,#20H MOV R0，#00H MOVX R0，A,P2口的地址由单片机自动产生,P2口的地址由P2口以I/O方式产生,P2口的地址由单片机自动产生,P2口的地址由P2口以I/O方式产生,DS1235数据存储单元的操作方法,第9章 MCS-
3、51扩展I/O接口的设计9.1 I/O接口扩展概述I/O(输入/输出)接口是MCS-51与外设交换数字信 息的桥梁。I/O扩展也属于系统扩展的一部分。MCS-51真正用作I/O口线的只有P1口的8位I/O线和 P3口的某些位线。在多数应用系统中，MCS-51单片机都需要外扩I/O接口电路。,9.1.1 I/O接口的功能I/O接口电路应满足以下要求：1.实现和不同外设的速度匹配大多数的外设的速度很慢，无法和s量级的单片机速度相比。单片机只有在确认外设已为数据传送做好准备的前提下才能进行I/O操作。想知道外设是否准备好，需I/O接口电路与外设之间传送状态信息。,2.输出数据锁存由于单片机工作速度快
4、，数据在数据总线上保留的时 间十分短暂，无法满足慢速外设的数据接收。I/O电路应具有数据输出锁存器，以保证接收设备接 收。3.输入数据三态缓冲输入设备向单片机输入数据时，但数据总线上面可能“挂”有多个数据源，为不发生冲突，只允许当前正 在进行数据传送的数据源使用数据总线，其余的应 处于隔离状态。,9.1.2 I/O端口的编址首先清楚I/O接口（Interface）和I/O端口（Port）的概念。I/O端口：简称I/O口，指具有端口地址的寄存器或 缓冲器。I/O接口：是指单片机与外设间的I/O接口芯片。一个I/O接口芯片可以有多个I/O端口，分为：（1）数据口（2）命令口（3）状态口I/O端口编
5、址是给所有I/O接口中的寄存器编址。,I/O端口编址两种方式：独立编址与统一编址。1独立编址方式I/O寄存器地址空间和存储器地址空间分开编址，但 需专门读写I/O的指令和控制信号。,2.统一编址方式I/O寄存器与数据存储器单元同等对待，I/O接口共用存储器的地址空间，每个I/O端口视为一个存储单元。统一编址。不需要专门的I/O指令，直接使用访问数据存储器的指令进行I/O操作，简单、方便且功能强。MCS-51使用统一编址的方式,MCS-51单片机有片内I/O接口和扩展I/O接口。片内I/O接口寄存器在SFR中，使用片内数据存储器空间，扩展I/O接口使用片外数据存储器地址空间：输出指令：输入指令：
6、片内寻址：MOV P1，A MOV A，P1片外寻址：MOVX DPTR，A MOVX A，DPTR MOVX R0，A MOVX A，R0每一接口芯片中的一个功能寄存器（端口）的地址就 相当于一个RAM单元。,9.1.3 I/O数据的几种传送方式为实现和不同的外设的速度匹配，I/O接口必须根据 不同外设选择恰当的I/O数据传送方式。I/O数据传送的几种传送方式是：（1）同步传送（2）异步传送（3）中断传送。,1.同步传送方式（无条件传送）已知I/O设备准备就绪，可直接进行数据传送。最典型的同步传送就是单片机和外部数据存储器之间的数据传送。具有变化缓慢的数据信号的设备。如：指示灯、数码管等；,
7、2.查询传送方式（条件传送，异步式传送）先查询I/O设备当前状态，若准备就绪，则交换数据，否则循环查询状态。优点：通用性好，硬件连线和查询程序十分简单，缺点：效率不高。为提高效率，通常采用中断传送方式。,1）输出：P1(8位),接打印机数据口；2）输入：P3.1(1位),接打印机的“忙”信号低电平表示状态“忙”,查询方式 送数据或发命令前先检查设备状态.,例：打印机的“忙”状态,3.中断传送方式外设准备好后，发中断请求，单片机进入与外设数 据传送的中断服务程序，进行数据的传送。中断服务完成后又返回主程序继续执行。工作效率 高。.如何实现I/O接口的扩展。Intel公司的配套可编程 I/O接口芯
8、片的种类齐全，为扩展I/O接口提供 了很大的方便。,3.中断传送方式 CPU不主动查询外设，只执行自己的程序，当外设准备好需要传送数据时，主动提出申请，(突发的)，若CPU准于请求，(响应)，放下正在执行的程序，去传送外设的数据。,4.直接存储器访问方式：(DMADirect Memory Access)用于计算机与高速外设进行大批量数据交换，由DMA控制器接管总线控制权，RAM与外设之间直接数据传输，不需CPU的介入。,常用的外围I/O接口芯片有：（1）8255A：可编程的通用并行接口电路（3个8位I/O口）。（2）8155H：可编程的IO/RAM扩展接口电路（2个8位I/O口,1个6位I/
9、O口,256个RAM字节单元，1个14位的减法定时器/计数器）。可与MCS-51单片机直接连接，接口逻辑十分简单。此外，74LS系列的TTL电路也可以作为MCS-51的扩展I/O口，如74LS244、74LS273等。,最后介绍利用串行口来扩展并行I/O口。9.2 MCS-51与可编程并行I/O芯片8255A的接口9.2.1 8255A芯片介绍8255A是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，具有3个8位的并行I/O口，3种工作方式，可通过 编程改变其功能，因而使用灵活方便，通用性强。1.引脚说明40只引脚，双列直插式封装，引脚功能如下：,8255是一个通用可编程接口电路。其具有的资源
10、为：三个可编程的8位并行I/O口PA、PB和PC口；PC口可以按位进行操作。,8255A的引脚封装图,数据总线,PA口,PB口,PC口,控制总线,引脚说明,D7D0：三态双向数据线，与单片机数据总线连接,CS*：片选信号线，低电平有效，表示本芯片被选中,RD*：读出信号线，控制8255A中数据的读出高,WR*：写入信号线，控制向8255A数据的写入。,Vcc：+5V电源。,PA7PA0：A口输入/输出线。,PB7PB0：B口输入/输出线。,PC7PC0：C口输入/输出线。,A1、A0：地址线，用来选择8255A内部的4个端口。,89C51的P0口将信息传送的PA口，至少需要哪两步？,典型应用电
11、路,2.内部结构,（1）端口A、B、C,功能和结构上有些差异,PA口：输出锁存和缓冲；输入锁存,PB口：输出锁存和缓冲；输入缓冲,PC口：输出锁存；数据输入缓 冲,PC口可在软件的控制下，分为两个4位端口，作为PA口、PB口选通方式操作时的状态控制信号。,(2)A组和B组控制电路,A组：PA口和PC口的上半部（PC7PC4）；,B组：PB口和PC口的下半部（PC3PC0）,可根据“命 令字”对PC口按位“置1”或“清0”。,(3)数据总线缓冲器线,三态双向，作为8255A与单片机数据线之间接口，传送数据、指令、控制命令及外部状态信息。,(4)读/写控制逻辑电路线,该电路接收CPU发来的控制信号
12、、RESET、地址信号A1、A0等。对端口进行读写。,表9-1 8255A端口工作状态选择,各端口的工作状态与控制信号的关系如表9-1所示。,复 习,2.内部结构,表9-1 8255A端口工作状态选择,各端口的工作状态与控制信号的关系如表9-1所示。,第七讲,例题1：,例：求8255口地址：解：A口；B口；C口；控制口。,ABi：15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0A口：0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 7F00HB口：0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 7F01HB口：0 1 1 1 1 1 1
13、1 0 0 0 0 0 0 1 0 7F02H控制口：0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 7F03H,PIOS：MOV DPTR，#7F03H；控制口地址 MOV A，#86H；写控制字 MOVX DPTR，A；设工作方式,例题2：试将立即数86H写入控制字寄存器,9.2.2 工作方式选择控制字及C口置位/复位控制字,9.2.2 工作方式选择控制字及C口置位/复位控制字,8255A有三种工作方式：,(1)方式0：基本输入输出；,(2)方式1：选通输入输出；,(3)方式2：双向传送（仅A口有）。,1.工作方式选择控制字,三种工作方式由方式控制字来决定。控制字格式如下。
14、,可将8255A编程为：A口方式0输入，B口方式1输出，C口的上半部分（PC7 PC4）输出，C口的下半部分（PC3PC0）输入。,写入工作方式控制字95H,？,如何将95H控制字写入控制寄存器呢？,例 假设8255A的控制字寄存器地址为FF7FH，初始化程序：,MOV DPTR，#0FF7FH；控制字寄存器地址送DPTR MOV A，#95H；方式控制字95H送AMOVX DPTR，A；83H送控制字寄存器,2.C口按位置位/复位控制字,可对C口8位中的任一位置“1”或清“0”。用于位控。,例如：控制字07H写入控制口，置“1”PC3；08H写入控制口，清“0”PC4。,9.2.3 8255
15、A的三种工作方式,1.方式0,基本的输入/输出方式。,外设的I/O数据可在8255A的各端口得到锁存和缓冲,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，,A口、B口、C口均为数据I/O。输出锁存，输入三态，不用联络信号。适用于无条件或查询方式的数据传送。,例 假设8255A的控制字寄存器地址为FF7FH，则令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，初始化程序：,MOV DPTR，#0FF7FH；控制字寄存器地址送DPTR MOV A，#83H；方式控制字83H送AMOVX DPTR，A；83H送控制字寄存器,开关量输入
16、,显示输出,举例：8255A和MCS-51单片机的接口,开关输入量显示,例1：在上图所示的8255与单片机的连接电路中，8255A的PC口(7FFEH)作为开关量的输入；8255A的PA口(7FFCH)作为信号的输出；要求8个数码管显示PC口输入的外部信号状态。8255A的工作方式字设定：由题意可知8255的工作方式字应该为：89H,?,流程图：,ORG 0000H MOV DPTR,#7FFFH MOV A,#89H MOVX DPTR,ALOOP:MOV DPTR,#7FFEH MOVX A,DPTR MOV DPTR,#7FFCH MOVX DPTR,A SJMP LOOP END,写命
17、令字，送入命令/状态寄存器,8255的C口数据送入ACC,ACC数据写入8255的A口,循环执行,程序清单,2.方式1,选通输入/输出工作方式。A口和B口通常用于I/O数据传送，C口用作A口和B口的联络线，以中断方式传送数据。,(1)方式1输 入,控制联络信号如图9-5所示，STB*与IBF构成了一对应答联络信号，联络信号的功能如下图：,STB*：选通输入，是由输入外设送来的输入信号。IBF：输入缓冲器满，高电平有效。表示数据已送入 8255A的输入锁存器，它由STB*信号的下降沿置 位，由信号的上升沿使其复位.,INTR：中断请求信号，高电平有效。由8255A输出，向单片机发中断请求。,IN
18、TE A：A口中断允许，由PC4控制，INTE B：B口中断允许，由PC2控制。,A口的方式1输入工作方式见图9-6。,（2）方式1输出,如图9-7所示。OBF*与ACK*构成了一对应答联络信号，各信号的功能如下：,OBF*：输出缓冲器满信号，8255A给外设的联络信号，外设可以将数据取走。,ACK*：外设的响应信号，外设已将数据取走。,INTR*：中断请求信号。表示该数据已被外设取走，请求单片机继续输出下一个数据。,INTE A：中断允许，由PC6控制。INTE B：中断允许，由PC2控制。,B口的方式1输出如图9-8所示：,3.方式2,只有A口才能设定为方式2。图9-9为方式2工作示意图。
19、,在方式2下，PA7PA0为双向I/O总线。,当输入时，PA7PA0受STBA*和IBFA控制，其工作过程和方式1输入时相同；,当输出时，PA7PA0受OBFA*、ACKA*控制，其工作过程和方式1输出时相同。,复 习,开关量输入,显示输出,MOV DPTR,#7FFFH MOV A,#89H MOVX DPTR,A,初始化,MOV DPTR,#7FFEHMOVX A,DPTR,将C口的数据读入,MOV DPTR,#7FFCH MOVX DPTR,A,将数据送A口,第八讲,9.2.4 MCS-51单片机和8255A的接口,1.硬件接口电路,如图9-10是8031扩展1片8255A的电路图。74
20、LS373是地址锁存器，P0.1、P0.0经74LS373与8255A的地址线A1、A0连接；P0.7经74LS373与片选端相连，其他地址线悬空。,2.端口地址确定,图9-10中8255A各端口寄存器的地址为：,A口：FF7CHB口：FF7DHC口：FF7EH控制寄存器：FF7FH,3.软件编程,例9-1 要求8255A工作在方式0，且A口作为输入，B口、C口作为输出，程序如下：,MOV A,#90H；A口方式0输入，B口、；C口输出，的控制字送AMOVDPTR,#0FF7FH；控制寄存器地址DPTRMOVX DPTR,A；方式控制字控制寄存器,MOVDPTR,#0FF7CH；A口地址DPT
21、RMOVX A,DPTR；从A口读数据MOV DPTR,#0FF7DH；B口地址DPTR,MOV A,#DATA1；要输出的数据DATA1AMOVX DPTR,A；将DATA1送B口输出MOV DPTR,#0FF7EH；C口地址DPTR,MOV A,#DATA2；DATA2AMOVX DPTR,A；将数据DATA2送C口输出,例9-2 对端口C的置位/复位。,把PC5置位，控制字为0BH,MOV R1,#7FH；控制口地址R1 MOV A,#0BH；控制字AMOVX R1,A；控制字控制口，PC5=1,把PC5复位，控制字为0AH,MOV R1,#7FH；控制口地址R1 MOV A,#0AH；
22、控制字AMOVX R1,A；控制字控制口，PC5=0,9.3.1 8155H芯片介绍,1.8155H的逻辑结构,如图9-11所示。,9.3 MCS-51单片机与8155H的接口,地址/数据线AD0AD7（8条）：是低8位地址线和数据线的共用输入总线，常和MCS-51单片机的P0口相连，用于分时传送地址和数据；PA0PA7、PB0PB7：为A、B口线，用于和外设之间传递数据；PC0PC5为C端口线，既可与外设传送数据，也可以作为A、B口的控制联络线；CS：片选线，低电平有效。RESET：复位线，通常与单片机的复位端相连。ALE：地址锁存线，高电平有效。IO/M：RAM或I/O口的选择线。当为0时
23、，选中8155的256 B RAM；当为1时，选中8155片内3个I/O端口以及命令/状态寄存器和定时/计数器。,8155各引脚的功能为：,RD和WR：读/写线，控制8155的读、写操作。TMRIN（TI）：定时/计数器的脉冲输入端。TMROUT（TO）：定时/计数器的输出信号端。VCC：电源端。GND：接地端。,3.CPU对8155H I/O端口的控制,(1)8155H各端口地址分配,（2）8155H的命令字,（3）8155H的状态字,9.3.2 8155H的工作方式,1.存储器方式,对片内RAM单元进行读写，若IO/M*=0和CE*=0，则通过AD7AD0上的地址对RAM存储器任一单元读写
24、。,2.I/O方式,8155H的I/O方式分为基本I/O和选通I/O两种工作方式，如表9-3所示。可对片内任一寄存器读写，端口地址由A2、A1、A0三位决定（见表9-2）。,表9-3 C口在两种I/O工作方式下各位定义,（1）基本I/O方式,（2）选通I/O方式(见右图）,a.选通I/O输入b.选通I/O输出,3.内部定时器/计数器及使用,14位的减1定时器/计数器，计数长度和计数方式由写入计数寄存器的控制字来确定。,计数器的两个寄存器的格式如图9-16。,T13T0:计数器长度,M2、M1:设置定时器的4种工作方式,4种工作方式及相应输出波形如图9-17。,9.3.3 MCS-51与8155
25、H接口及软件编程,1.MCS-51与8155H的硬件接口电路,2.8155H的编程举例8155H,(1)初始化程序设计,例9-3 若A口定义为基本输入方式，B口定义为基本输出方 式，对输入脉冲进行24分频，初始化程序如下：,START:MOV DPTR,7F04H；指针指向定时器低8位MOV A,18H；计数初值24送A,MOVX DPTR,A；计数初值低8位装入定时器,INC DPTR；指针指向定时器高8位MOV A,40H；设定时器连续方波输出MOVX DPTR,A；计数初值高6位装入定时器,MOV DPTR,7F00H；指向命令/状态口MOV A,#0C2H；设定命令控制字MOVX DP
26、TR,A；A口输入，B口输出,开定时器,实验一 8155应用,【实验】8155I/O的用法;查找相关资料，完成8155与8051连接电路，同时按右图将8155 I/O口接上输入/输出线路。【实验要求】将A口，B口设为输出，C口设为输入，PB0 口 输出反相后，一路加PC0端一路加到TIMER IN 端。采用proteus软件完成软仿真，实验时间待定。【实验目的】用来验证明8155的基本用法。,复 习,三态门,三态门：是指逻辑门的输出除有高、低电平两种状态外，还有第三种状态高阻状态的门电路 高阻态相当于隔断状态。三态门都有一个EN控制使能端，来控制门电路的通断。可以具备这三种状态的器件就叫做三态
27、.举例来说：RAM里面的一个存储单元，读写控制线处于低电位时，存储单元被打开，可以向里面写入；当处于高电位时，可以读出，但是不读不写，就要用高电阻态，既不是5v，也不是0v.,第九讲,9.4 用74LSTTL电路扩展并行I/O口,当P2.0=0,WR*=0(RD*=)选中写74LS273，8031通过P0口输出数据到74LS273；,当P2.0=0,RD*=0(WR*=1)时选中读74LS244,某开关按下时则对应位输入为“0”。,输出程序段：MOV A,#data；数据AMOV DPTR,#0FEFFH；I/O地址DPTRMOVX DPTR,A；WR*为低，数据经74LS273口输出,输入程
28、序段：MOV DPTR,#0FEFFH；I/O地址DPTR MOVX A,DPTR；RD*为低，74LS244口数据读入内部RAM,例9-6 编写程序把按钮开关状态通过图9-20中的发光二极管显示出来。程序如下：,DDIS:MOV DPTR,#0FEFFH；输入口地址DPTRLP:MOVX A,DPTR；按钮开关状态读入A中 MOVX DPTR,A；A中数据送输出口 SJMP LP；反复连续执行,9.5 用MCS-51的串行口扩展并行口,9.5.1 用74LS165扩展并行输入口（实现的功能？）,一：（1）74ls165 的引脚；(2)74ls165并行置入数据;(3)允许串行移位；二：单片机
29、如何接收74ls165的数据？,why,一：(1)74ls165并行置入数据;(2)允许串行移位,MOV SCON,#10H；设串口方式0，允许接收，启动,二：单片机如何接收74ls165的数据？,例9-7 从16位扩展口读入5组数据（每组二个字节），并把它们转存到内部RAM 20H开始的单元中。,MOV R7,#05H；设置读入组数MOV R0,#20H；设置内部RAM数据区首址,START:CLR P1.0；并行置入数据，S/L*=0 SETB P1.0；允许串行移位，S/L*=1 MOV R1,#02H；设置每组字节数，即外扩74LS165的个数,RXDAT:MOV SCON,#10H；
30、设串口方式0，允许接收，启动,WAIT:JNB RI,WAIT；未接收完一帧，循环等待 CLR RI；清RI标志，准备下次接收,MOV A,SBUF；读入数据MOV R0,A；送至RAM缓冲区,INC R0；指向下一个地址,DJNZ R1,RXDATA；未读完一组数据，继续DJNZ R7,START；5组数据未读完重新并行置入；对数据进行处理,9.5.2 用74LS164扩展并行输出口.,74LS164：8位串入并出移位寄存器。,图9-22是利用74LS164扩展二个8位并行输出口的接口电路。,例9-8 编写将内部RAM单元30H、31H的内容经串行口 由74LS164并行输出子程序。,START:MOV R7,#02H；设置要发送的字节个数 MOV R0,#30H；设置地址指针 MOV SCON,#00H；设置串行口为方式0,SEND:MOV A,R0 MOV SBUF,A；启动串行口发送过程,WAIT:JNB TI,WAIT；1帧数据未发完，循环等待 CLR TI INC R0；取下一个数 DJNZ R7,SEND；未完，发完从子程序返回 RET,
