芯片与其编程方法.pptx
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1、什么是扩展什么是扩展 单片机本身资源不足以满足应用需求的情况下单片机本身资源不足以满足应用需求的情况下,必必须借助外部器件对系统进行扩展须借助外部器件对系统进行扩展主要介绍主要介绍:并口、并口、RAMRAM、ROMROM、键盘、键盘、LEDLED、DACDAC、ADCADC 等接口的扩展与应用等接口的扩展与应用,其中涉及到其中涉及到 62646264、27642764、74LS37374LS373、74LS24474LS244、74LS24574LS245、82558255、81558155、82798279、82538253、DAC0832 DAC0832、ADC0809ADC0809 等芯
2、片。等芯片。问题的提出问题的提出v MCS-51MCS-51系列单片机内部有系列单片机内部有4 4个双向的个双向的8 8位并行位并行I/OI/O端口:端口:v P0P0、P1P1、P2P2和和P3P3口口。v 在实际的应用系统中,在实际的应用系统中,P0P0、P2P2、P3P3口往往用来代替系统口往往用来代替系统总总线线使用,数据口仅剩下使用,数据口仅剩下P1P1口口了。另外,单片机内部了。另外,单片机内部I/OI/O口口的功能也过于简单,只有数据锁存和缓冲功能,而没有状的功能也过于简单,只有数据锁存和缓冲功能,而没有状态寄存和命令寄存功能,难以满足复杂的态寄存和命令寄存功能,难以满足复杂的I
3、/OI/O操作的要求。操作的要求。v 鉴于鉴于单片机的单片机的I/OI/O资源比较有限资源比较有限,在实际应用中不得不使,在实际应用中不得不使用扩展的方法,以增加用扩展的方法,以增加I/OI/O口的数量,强化口的数量,强化I/OI/O的功能。的功能。常用的常用的I/OI/O扩展方法扩展方法v常用的常用的I/OI/O扩展有以下两种形式:扩展有以下两种形式:v简单简单I/OI/O接口芯片的扩展接口芯片的扩展v可编程可编程I/OI/O接口电路的扩展接口电路的扩展常用的常用的I/OI/O扩展方法扩展方法v简单芯片:简单芯片:是指那些虽具有是指那些虽具有数据缓冲数据缓冲或锁存功能,但自或锁存功能,但自身
4、仅有数据的输入或输出及选通端或时钟端,却身仅有数据的输入或输出及选通端或时钟端,却没有地址没有地址线和读写控制线,线和读写控制线,如采用如采用TTLTTL或或CMOSCMOS数字集成电路构成的数字集成电路构成的三态门、寄存器、三态缓冲寄存器等中小规模的集成电路三态门、寄存器、三态缓冲寄存器等中小规模的集成电路芯片。芯片。v可编程逻辑器件:可编程逻辑器件:v 不仅具有数据的输入或输出、具有不仅具有数据的输入或输出、具有选通端选通端或或时钟端时钟端,而,而且还具有且还具有地址线地址线和和读写控制线读写控制线的芯片,他们一般具有片内的芯片,他们一般具有片内的的状态字寄存器状态字寄存器、命令字寄存器命
5、令字寄存器,允许通过软件编程来改,允许通过软件编程来改变它的接口功能或状态。如:变它的接口功能或状态。如:Intel 8255Intel 8255、8155 8155、8253 8253、8279 8279.简单简单I/OI/O接口芯片的扩展接口芯片的扩展v简单的简单的I/O口扩展通常是采用口扩展通常是采用TTL或或CMOS电路锁存器、三态门电路锁存器、三态门等作为扩展芯片(等作为扩展芯片(74LS244、74LS245、74LS273、74LS373、74LS377等),通过等),通过P0口来实现扩展的一种方案。它具有电口来实现扩展的一种方案。它具有电路简单、成本低、配置灵活的特点。路简单、
6、成本低、配置灵活的特点。v简单的简单的I/O口扩展主要包括:口扩展主要包括:v缓冲器扩展输入口缓冲器扩展输入口(三态门:(三态门:74LS244、74LS245等)等)v输入接口的主要功能:解决数据输入的缓冲问题,如输入接口的主要功能:解决数据输入的缓冲问题,如74ls244(具有三态缓冲功能,这样才可以和数据总线相连具有三态缓冲功能,这样才可以和数据总线相连)。v锁存器扩展输出口锁存器扩展输出口(锁存器:(锁存器:74LS273、74LS373、74LS377等)等)v输出接口的主要功能:进行数据的保持(数据锁存)。输出接口的主要功能:进行数据的保持(数据锁存)。概述概述一、一、I/O 系统
7、的组成系统的组成I/O 系统系统I/O 设备设备输入:键盘、磁盘、光盘、扫描仪输入:键盘、磁盘、光盘、扫描仪 输出:显示、打印机、笔绘仪、磁盘输出:显示、打印机、笔绘仪、磁盘 I/O 接口:接口:8155、8255、8253、8251、8279 I/O 管理部件:管理部件:IOP 8089、DMAC8237I/O 软件软件 BIOS(基本(基本I/O系统)系统)CPU若没有一个强大的若没有一个强大的I/O系统的支持,系统的支持,CPU的高速度的高速度高性能就发挥不出来。高性能就发挥不出来。苏青制作常用的接口器件有:常用的接口器件有:82558255:可编程通用并行接口电路:可编程通用并行接口电
8、路 8253/8254 8253/8254:可编程定时:可编程定时/计数器计数器 8155/8156 8155/8156:可编程多功能扩展芯片:可编程多功能扩展芯片 8251 8251:可编程串行接口电路:可编程串行接口电路 8279 8279:可编程键盘显示接口电路:可编程键盘显示接口电路vIntel 8155Intel 8155是一个具有是一个具有RAMRAM、I/OI/O和计数器的通用可编程接和计数器的通用可编程接口口多功能多功能芯片。其具有的资源为芯片。其具有的资源为 v 256B256B的静态的静态RAMRAM;两个可编程的两个可编程的8 8位并行位并行I/OI/O口口PAPA和和P
9、BPB;一个可编程的一个可编程的6 6位并行位并行I/OI/O口口PCPC;一个可编程一个可编程1414位减计数器位减计数器TCTC;8 8位地址锁存器。位地址锁存器。可编程多功能芯片可编程多功能芯片81558155的扩展的扩展定时定时/计数器计数器输入端输入端PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PA0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PB0PC1PC2PC3PC4PC5PC0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7AD0TIMEINTIMEOUTALEIO/MRESETRDWRCE芯片引脚功能芯片引脚功能:RAM及及IO选择选择地址锁存线地址锁存线三态地址三态地址/数据数据复
10、用线复用线端口端口A,I/O线线端口端口B,I/O线线端口端口C,I/O线线读选通信号线读选通信号线写选通信号线写选通信号线片选线片选线定时定时/计数器计数器输出端输出端复位端复位端1IO0MCPU外设外设CBA256字节字节静态静态RAM14位位定时定时计数器计数器TIMER INTIMER OUTVCC(5 V)VSS(GND)PA0PA7IO/MCEALERDWRRESETAD0AD7PB0PB7PC0PC781558155的内部结构的内部结构v81558155各引脚的功能为:各引脚的功能为:地址地址/数据线数据线AD0AD0AD7AD7(8 8条):条):是低是低8 8位地址线和数据线
11、的共用输入总线,常和位地址线和数据线的共用输入总线,常和 单片机的单片机的P0P0口相连,用于分时传送地址和数据;口相连,用于分时传送地址和数据;PA0PA0PA7PA7、PB0PB0PB7PB7:为为A A、B B口线,用于和外设之间传递数据;口线,用于和外设之间传递数据;PC0PC0PC5PC5 为为C C端口线,既可与外设传送数据,也可以作为端口线,既可与外设传送数据,也可以作为A A、B B 口的口的控制联络线控制联络线;CSCS:片选线,低电平有效。片选线,低电平有效。81558155的各引脚的功能的各引脚的功能81558155的各引脚的功能的各引脚的功能RESETRESET:复位线
12、,通常与单片机的复位端相连。复位线,通常与单片机的复位端相连。ALEALE:地址锁存线,高电平有效。地址锁存线,高电平有效。IO/MIO/M:RAMRAM或或I/OI/O口的选择线。当为口的选择线。当为0 0时,选中时,选中81558155的的256B256B RAMRAM;当为;当为1 1时,选中时,选中81558155片内片内3 3个个I/OI/O端口以及命令端口以及命令/状状 态寄存器和定时态寄存器和定时/计数器。计数器。RDRD和和WRWR:读读/写线,控制写线,控制81558155的读、写操作。的读、写操作。TMRINTMRIN(TITI):):定时定时/计数器的脉冲输入端。计数器的
13、脉冲输入端。TMROUTTMROUT(TOTO):):定时定时/计数器的输出信号端。计数器的输出信号端。VCCVCC:电源端。电源端。GNDGND:接地端。接地端。v8155当当IO/M为为0时,单片机对时,单片机对8155的的RAM进行操作,共进行操作,共256B,低八位,低八位 v 的地址为:的地址为:00H0FFH。v8155当当IO/M为为1时,单片机对时,单片机对8155的的I/O口进行操作。口进行操作。低八位地址低八位地址I/O口口xxxxx000B命令命令/状态口状态口xxxxx001BPA口口xxxxx010BPB口口xxxxx011BPC口口xxxxx100B定时器定时器/计
14、数器低字节寄存器计数器低字节寄存器xxxxx101B定时器定时器/计数器高字节寄存器计数器高字节寄存器81558155的的RAMRAM和和I/OI/O口地址编码口地址编码v芯片芯片8155 的的I/O口口和和定时器定时器/计数器计数器的工作方式可以通过的工作方式可以通过v对对8155的的命令寄存器命令寄存器写入控制字来实现。写入控制字来实现。v8155的的命令寄存器命令寄存器和和状态寄存器状态寄存器使用同一个地址。使用同一个地址。v8155的命令字的命令字命令字主要规定了命令字主要规定了8155的的I/O口口和和定时器定时器的工作方式。的工作方式。v8255的状态字的状态字状态字的内容包含状态
15、字的内容包含8155的的I/O口口的的工作状态标志工作状态标志。8155的命令字和状态字的命令字和状态字TM1TM2IEBIEA PC2 PC1PAPAPBA口方式口方式B口方式口方式B B口口A A口口计数器计数器方式方式00:00:空操作空操作01:01:停止计数停止计数10:10:计满后停止计满后停止11:11:开始计数开始计数0:0:输入输入1:1:输出输出0:0:禁止中断禁止中断1:1:允许中断允许中断00110110 方式方式1:A、B口基本口基本I/O;C口输入口输入方式方式2:A、B口基本口基本I/O;C口输出口输出方式方式3:A口选通口选通I/O;B口基本口基本I/O方式方式
16、4:A、B口选通口选通I/O8155的命令字格式的命令字格式8155的命令字格式的命令字格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0TM2 TM1 IEB IEA PC2 PC1 PB PA0 输入输入1 输出输出1 开中断开中断D0PAD1PBD3 D2 0 输入输入1 输出输出PC2 PC1 A、B、C口为基本口为基本I/O口口A、B 入入/出由出由D1D0确定,确定,C口入口入0 0A、B、C口为基本口为基本I/O口口A、B 入入/出由出由D1D0确定,确定,C口出口出1 1 0 1 A口为选通方式,口为选通方式,B口为基本口为基本I/OPC0PC2口为口为PA口联络线口联络线P
17、C3PC5为基本为基本I/O口口1 0 A口、口、B口为选通口为选通I/OPC0PC2口为口为PA口联络线口联络线PC3PC5为为PB口联络线口联络线0 关中断关中断0 0 空操作空操作0 1 停止计数停止计数1 0 时间到,停止计数时间到,停止计数1 1 置入方式控制字和置入方式控制字和 计数初值后,立即计数初值后,立即 启动计数。启动计数。若正在计数,溢出若正在计数,溢出 后则按新的方式和后则按新的方式和 初值计数。初值计数。由由CPU写入写入v v基本基本I/O方式:联络线由程序指定,对计数器输入输出不起控制作用,方式:联络线由程序指定,对计数器输入输出不起控制作用,v 没有中断能力,输
18、出联络线由软件程序来控制。没有中断能力,输出联络线由软件程序来控制。v选通选通I/O方式:由方式:由PC口的低三位作联络线使用,其余位作口的低三位作联络线使用,其余位作I/O线;输入线;输入v 联络线可以起选通数据锁存作用;中断时有中断请求信联络线可以起选通数据锁存作用;中断时有中断请求信v 号产生;各个联络线为:号产生;各个联络线为:INTRA:中断请求输出标志。中断请求输出标志。BFA:PA口缓冲器口缓冲器/空输出信号。空输出信号。STBA:数据选通输入信号。数据选通输入信号。8155的的I/O的工作方式的工作方式1,8155基本基本I/O方式方式8I/O8I/O6I/O外设外设CPU81
19、55PAPBPCAD0AD7WRRDALEIO/MCE8基本输入时序 MOVX A,DPTRRDDB数据有效WR基本输出时序 MOVX DPTR,A88端口数据线8端口数据线AINTRAINTRABFABFASTBASTBBINTRBINTRBBFBBFBSTBBSTB至CPU至外设自外设至CPU至外设自外设8155PAPBAD0AD7WRRDALEIO/MCEPC0PC1PC2PC3PC4PC52,8155选通选通I/O方式方式逻辑结构CPUINPUT端口数据BFINTRRDSTBMOVX A,DPTR缓冲器满缓冲器空选通输入时序:A口外口外设设B口外口外设设打入缓冲器联络线联络线CPU外设
20、88端口数据线8端口数据线AINTRAINTRABFABFASTBASTBBINTRBINTRBBFBBFBSTBBSTB至CPU至外设自外设至CPU至外设自外设8155PAPBAD0AD7WRRDALEIO/MCEPC0PC1PC2PC3PC4PC5逻辑结构 CPU选通输出时序:A口外设B口外设OUTPUT端口数据BFINTRWRSTBMOVX DPTR,A缓冲器满缓冲器空MOVX DPTR,A端口数据打入外设带联络信号的应答式输出时序CPU外设TM1TM2IEBIEA PC2 PC1PAPAPBA口方式口方式B口方式口方式B B口口A A口口计数器计数器方式方式00:00:空操作空操作01
21、:01:停止计数停止计数10:10:计满后停止计满后停止11:11:开始计数开始计数0:0:输入输入1:1:输出输出0:0:禁止中断禁止中断1:1:允许中断允许中断00110110 方式方式1:A、B口基本口基本I/O;C口输入口输入方式方式2:A、B口基本口基本I/O;C口输出口输出方式方式3:A口选通口选通I/O;B口基本口基本I/O方式方式4:A、B口选通口选通I/O8155的状态字格式的状态字格式0 无中断1 有中断 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 空TIMER1 满未用中断标志由CPU读出A A AINTRBFINTEB B BINTRBFINTE缓冲器满空标志中断
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