1、第第5 5章章 MCS-51MCS-51单片机外部单片机外部 并行口扩展技术并行口扩展技术5.3 5.3 并行口扩展并行口扩展单片机单片机 存储器存储器三总线三总线单片机单片机 外设外设三总线三总线单片机单片机 外设外设I/O接口电路接口电路p接口电路的功能接口电路的功能n协调协调高速高速计算机计算机与与低速低速外设外设的的速度匹配速度匹配问题问题p如：计算机与打印机的速度如：计算机与打印机的速度n提供输入提供输入/输出过程中的输出过程中的状态信号状态信号p如：计算机必须知道打印机的状态信号如：计算机必须知道打印机的状态信号n解决计算机信号与外设解决计算机信号与外设信号之间的不一致信号之间的不
2、一致p如：串行口负逻辑，而单片机正逻辑如：串行口负逻辑，而单片机正逻辑I/OI/O端口扩展端口扩展外部外部 RAM 扩展扩展 I/OpI/OI/O的访问的访问n与外部与外部RAM一样一样p读读/写写指令：指令：MOVX统一统一编址编址5.3 5.3 并行口扩展并行口扩展p5.3.1 5.3.1 简易简易8 8位并行口扩展位并行口扩展p5.3.2 5.3.2 可编程并行输入可编程并行输入/输出接口芯片输出接口芯片82558255A A5.3.1 5.3.1 简易简易8 8位并行口扩展位并行口扩展74LS37774LS377和和MCS-51MCS-51接口逻辑接口逻辑I/OI/OROM1.1.扩展
3、简单的扩展简单的8 8位并行位并行输出输出口口 A15A14A13A12A11A10.A0地址范围地址范围P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P0.7EPROM 27C6400000001010.01.10000H-1FFFH377(1)01110001010.01.14000H-0DFFFH377(2)01001101010.01.12000F-0BFFFHp74LS37774LS377n具有具有“使能使能”控制端的锁存器控制端的锁存器 2.2.扩展扩展8 8位并行位并行输入输入口口000A15A14A13A12A11A10.A0地址范围地址范围P2.7P2.6P2.5P2.4P
4、2.3P2.2P0.701000101010.01.10000H-0BFFFH实现程序实现程序:MOV DPTR，#0BFFFH;指向指向74LS244端口地址端口地址MOVX A，DPTR;读入数据读入数据p74LS244:874LS244:8 输入输入3 3态缓冲电路态缓冲电路 p常用常用n输入输入p74LS24474LS244、74LS24574LS245、74LS24074LS240等等n输出输出p7474LS373LS373、74LS27374LS273、74LS37774LS377、74LS57374LS573等等扩展扩展I/O口的口的原则原则输入输入：三态三态缓冲器缓冲器输出输出
5、：锁存锁存功能功能3.3.扩展简单输入扩展简单输入/输出电路输出电路功能：由功能：由LEDLED显示显示开关闭和状态。开关闭和状态。00A15.A13A12A11.A9A8A7.A0地址范围地址范围P2.72.5P2.4P2.32.1P2.0P0.7P00输输入入010101000.01.10000H-0FEFFH输输出出010101000.01.10000H-0FEFFHLOOP:MOVDPTR，#0FEFFH;0FEFFH为扩展为扩展I/O口地址口地址MOVX A，DPTR;输入数据，将输入数据，将244中开关状态读入中开关状态读入MOVX DPTR，A;读入数据输出，送读入数据输出，送2
6、73驱动驱动LED SJMPLOOP;循环测试循环测试并行接口并行接口p特点特点n(1)(1)多根数据线多根数据线n(2)(2)适用于适用于近距离近距离n(3)(3)多位同时传输多位同时传输n(4)(4)不要求固定的不要求固定的信息信息格式格式p类型类型n(1)(1)传送传送p单向传送、双向传送单向传送、双向传送 n(2)(2)电路结构电路结构p硬接线接口和可编程接口硬接线接口和可编程接口n(3)(3)可软件编程序改变工作方式及功能可软件编程序改变工作方式及功能5.3.2 5.3.2 可编程并行输入可编程并行输入/输出接口芯片输出接口芯片82558255A Ap1.8255A1.8255A的内
7、部结构的内部结构p2.8255A2.8255A的引脚的引脚p3.8255A3.8255A的工作方式的工作方式p4.8255A4.8255A的控制字的控制字p5.8255A5.8255A的应用举例的应用举例1.8255A1.8255A的内部结构的内部结构p数据总线缓冲器数据总线缓冲器n一个一个8 8位的双向三态驱动器，与单片机数据总线相连位的双向三态驱动器，与单片机数据总线相连n传送传送I/O I/O 操作的数据、控制字和状态信息操作的数据、控制字和状态信息p读读/写控制逻辑写控制逻辑n根据地址信息根据地址信息(A1(A1、A0)A0)与控制信息与控制信息(RD(RD、WRWR、RESET)RE
8、SET)，控制片内数据、控制片内数据、CPUCPU控制字、外设状态信息的传送。控制字、外设状态信息的传送。p控制电路控制电路n根据根据CPUCPU送来的控制字控制送来的控制字控制I/OI/O口按一定方式工作。口按一定方式工作。n对对C C口甚至可按位实现口甚至可按位实现“置位置位”或或“复位复位”。n控制电路分为两组控制电路分为两组pA A组控制电路：组控制电路：A A口及口及C C口的高口的高4 4位位(PC7(PC7PC4)PC4)pB B组控制电路：组控制电路：B B口及口及C C口的低口的低4 4位位(PC3(PC3PC0)PC0)。p三个并行三个并行I/OI/O端口端口nA A口：口
9、：8 8位输入，或位输入，或8 8位输出，或双向传送；位输出，或双向传送；nB B口：口：8 8位输入，或位输入，或8 8位输出，但不能双向传送；位输出，但不能双向传送；nC C口：分为两个口：分为两个4 4位口，用于输入或输出，也可用作位口，用于输入或输出，也可用作A A口、口、B B口的状态控制信号。口的状态控制信号。2.8255A2.8255A的引脚的引脚p和外设相连的引脚和外设相连的引脚nPA0PA0PA7PA7：A A口数据线口数据线nPB0PB0PB7PB7：B B口数据线口数据线nPC0PC0PC7PC7：C C口数据线口数据线p和和CPUCPU相连的引脚相连的引脚n数据总线数据
10、总线 D0D0D7D7p双向，三态双向，三态p传数据和控制字传数据和控制字n/RD/RD：读信号：读信号n/WR/WR：写信号：写信号nA1A1、A0A0：端口选择信号：端口选择信号n/CS/CS：片选：片选nRESET:RESET:复位信号复位信号82558255芯片引脚信号说明芯片引脚信号说明引脚信号引脚信号引脚号引脚号引脚名称与功能引脚名称与功能VCC26电源的电源的+5V端端GND7电源的电源的0V端端RESET35复位信号输入端。使内部各寄存器清除，置复位信号输入端。使内部各寄存器清除，置A、B、C口为输入口口为输入口/WR36写信号输入端。使写信号输入端。使CPU输出数据或控制字到
11、输出数据或控制字到8255A/RD5读信号输入端。使读信号输入端。使8255A送数据或状态信息送数据或状态信息CPU/CS6片选端片选端A1、A08、9地址总线的最低地址总线的最低2位。用于决定端口地址：如位。用于决定端口地址：如A1A0为为00，是，是A口；口；A1A0为为01，B口；口；A1A0为为10，是，是C口；口；A1A0为为11，是控制字寄存器，是控制字寄存器D7D02734双向数据总线双向数据总线PA7PA03740 14A口的口的8位位I/O引脚引脚PB7PB02518B口的口的8位位I/O引脚引脚PC7PC01013 1714C口的口的8位位I/O引脚引脚82558255A
12、A与单片机的连接与单片机的连接读读/写控制逻辑操作选择写控制逻辑操作选择/CSA1A0/RD/WR操操 作作00001读读A口数据口数据00101读读B口数据口数据01001读读C口数据口数据00010写写A口数据口数据00110写写B口数据口数据01010写写C口数据口数据01110写控制字寄存器写控制字寄存器1总线悬浮（三态）总线悬浮（三态）011总线悬浮总线悬浮01101控制口不能读控制口不能读输入输入(读读)输出输出(写写)禁止禁止4.8255A4.8255A的控制字的控制字p 方式控制字方式控制字p 端口端口C C 置位置位/复位复位 控制字控制字共用一个地址共用一个地址通过最高位区
13、分通过最高位区分 方式控制字方式控制字选择选择A A口口、B B口口和和C C口口工作方式工作方式方式方式0 0、方式、方式1 1均属于均属于单向单向传输传输方式方式2 2属于属于双向双向传输传输p 例例118255A8255A初始化，设初始化，设8255A8255A控制字寄存器端口地址为控制字寄存器端口地址为03H03HnA A口指定为方式口指定为方式1 1，输入；，输入；nB B口指定为方式口指定为方式0 0，输出；，输出；nC C口上半部定为输出；口上半部定为输出；nC C口下半部指定为输入。口下半部指定为输入。1标识 端口C（上半部）1=输入 0=输出D6D5D4D3D2D1D0B组方
14、式选择0=方式01=方式1端口B1=输入0=输出 端口C（下半部）1=输入 0=输出A组方式选择00=方式001=方式11X=方式2端口A1=输入0=输出8255工作方式控制字n结果结果n工作方式命令字工作方式命令字B1HB1H（或或 10110001B 10110001B）n初始化的程序段初始化的程序段MOVDPTR,#03H;8255A命令口地址命令口地址MOVA,#0B1H;初始化命令初始化命令MOVXDPTR,A;送到命令口送到命令口 端口端口C置位置位/复位控制字复位控制字写端口写端口C C的方法的方法p通过端口通过端口C C的的I/OI/O地址地址n向向C C端口直接写入端口直接写
15、入字节字节数据数据p通过通过控制端口控制端口n向向C C端口写入端口写入位位控字控字p使使C C端口的端口的某个引脚某个引脚输出输出1 1或或0 0p 例例22n若要把若要把C C口的口的PC2PC2引脚置成高电平输出，设引脚置成高电平输出，设8255A8255A控制字寄控制字寄存器端口地址为存器端口地址为03H03Hn结果结果p控制命令字控制命令字05H（或或 00000101B）p初始化的程序段初始化的程序段MOVDPTR,#03H;8255A命令口地址命令口地址MOVA,#05H;使使PC21的控制字的控制字MOVXDPTR,A;送到命令口送到命令口 例例33 端口端口C C的的PC5P
16、C5产生方波产生方波p设设8255A8255A控制字端口地址为控制字端口地址为03H03HMOV DPTR,#03H;定地址定地址LOP:MOV A,#0AH;送送0MOVX DPTR,A CALL DELAY;延时延时MOV A,#0BH;送送1MOVX DPTR,A CALL DELAY;延时延时 SJMP LOP0AH：1 0 1 00BH：1 0 1 1C口口 每一位每一位都可都可置位置位/复位复位可用来定义可用来定义控制信号控制信号和和状态信号状态信号这一功能这一功能可使可使 8255A 作为作为位控位控接口接口对外设对外设按位按位控制控制4.8255A4.8255A的工作方式的工作
17、方式p三种三种n(1)(1)方式方式 0 0：基本基本输入输入/输出方式输出方式n(2)(2)方式方式 1 1：选通选通输入输入/输出方式输出方式n(3)(3)方式方式 2 2：双向双向传输方式传输方式(1)(1)方式方式 0 0：基本输入：基本输入/输出方式输出方式p工作特点工作特点n不需选通信号不需选通信号n通道通道A、B、C（两个（两个4位端口：位端口：PC03和和PC47）均可工均可工作于方式作于方式0p都可工作于输入或输出都可工作于输入或输出p各通道相互独立各通道相互独立p对对C口，其高低口，其高低4位（位（PC03和和PC47）两部分可）两部分可相同相同（同为输入或输出）也可（同为
18、输入或输出）也可不同不同。n输出有锁存，输入无锁存输出有锁存，输入无锁存p使用场合使用场合n无条件传送：无需外设的工作状态无条件传送：无需外设的工作状态(2)(2)方式方式 1 1：选通输入：选通输入/输出方式输出方式p共有共有 3 个口，分为两组个口，分为两组nA组：组：A口口 和和 PC7PC4pA口：输入或输出口：输入或输出pPC7PC4 控制和状态信号等控制和状态信号等nB组：组：B口口 和和 PC3PC0pB口：输入或输出口：输入或输出pPC3PC0 控制和状态信号等控制和状态信号等配合固定配合固定不可修改不可修改数据输入输出都被锁存数据输入输出都被锁存方式方式1 1输入示意图输入示
19、意图STB（Strobe）选通信号输入端选通信号输入端IBF（Input buffer full）输入缓冲器满信号输入缓冲器满信号INTR（Interrupt Request）中断请求信号中断请求信号INTE（Interrupt Enable）中断允许信号，中断允许信号，A口口-PC4，B口口-PC2 ：输入选通信号，低电平有效。它由外设提供，利用该：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信号可以将外设数据锁存于8255的口锁存器中。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
20、设数据锁存于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，尚未被号通知外设数据已锁存于接口中，尚未被CPU读走，暂不能向读走，暂不能向接口输入数据。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。接口之中，且又允许中断请求发生时，就会产生中断请求。STB INTE：中断允许信号，由软件来设置，为：中断允许信号，由软件来设置，为 1 使端口处于使端口处于中断允许状态，为中断允许状态，为 0 使端口处于中断屏蔽状态。使端
21、口处于中断屏蔽状态。方式方式 1 和和 2 的各控制信号的含义：的各控制信号的含义：方式方式1 1的输入时序的输入时序PB7PB0PA7PA0STBIBFINTRRD外设送来数据外设送来数据当当INTE=1时时 方式方式1 1输出示意图输出示意图OBF（Out buffer full）输出缓冲器满信号输出缓冲器满信号ACK（Acknowledge）外设响应信号外设响应信号INTR（Interrupt Request）中断请求信号中断请求信号INTE（Interrupt Enable）中断允许信号，中断允许信号，A口口-PC6，B口口-PC2 :输出缓冲器满信号，低电平有效。用来告诉外设，输出缓
22、冲器满信号，低电平有效。用来告诉外设，在规定的接口上在规定的接口上CPU已输出一个有效的数据，外设可以从该已输出一个有效的数据，外设可以从该口取走此数据。口取走此数据。：外设响应信号，低电平有效。用来通知接口外设：外设响应信号，低电平有效。用来通知接口外设已经将数据接收，并使已经将数据接收，并使 。INTR：中断请求信号，高电平有效。当外设已从接口取中断请求信号，高电平有效。当外设已从接口取走数据，口的缓冲器变空，且接口允许中断时，走数据，口的缓冲器变空，且接口允许中断时，INTR有效。有效。即，即，且允许中断，则且允许中断，则INTR=1。OBFACK1OBF 1ACK 1OBF 方式方式
23、1 和和 2 输出的各控制信号含义：输出的各控制信号含义：INTE：中断允许信号，由软件来设置，为：中断允许信号，由软件来设置，为 1 使端口处于使端口处于中断允许状态，为中断允许状态，为 0 使端口处于中断屏蔽状态。使端口处于中断屏蔽状态。方式方式1 1的输出时序的输出时序D7D0送往外设数据送往外设数据数据写入端口数据写入端口WROBFINTRACK当当INTE=1时时 (3)(3)方式方式 2 2：称双向输入输出方式：称双向输入输出方式I/OI/O操作操作p只有只有 A口口 能工作在能工作在 方式方式2n双向双向I/O总线总线n利用利用C口口的的5条条线线pB口：口：只能工作在只能工作在
24、方式方式0或者或者方式方式1pC口剩余口剩余的的3条条线线n作输入线、输出线作输入线、输出线或或nB口方式口方式1之下的控制线之下的控制线方式方式2 2工作示意图工作示意图方式方式1 1或方式或方式2 2中中C C口口联络控制信号联络控制信号除除INTE1、INTE2、INTEB、INTEA由由软件软件设置设置外外其它信号其它信号均由均由引脚上引脚上的的电平电平信号信号决定决定。8255A8255A三种工作方式示意图三种工作方式示意图(a)(a)方式方式 0 0(b)(b)方式方式 1 1(c)(c)方式方式 2 25.8255A5.8255A的应用举例的应用举例p 例例18255A18255
25、A初始化初始化nA A口方式口方式0 0输入输入nB B口方式口方式1 1输出输出nC C口口p高位部分：输出；低位部分：输入高位部分：输出；低位部分：输入n控制寄存器的地址控制寄存器的地址7FFFHn工作方式控制字工作方式控制字10010101B，即，即95Hn初始化程序初始化程序MOV DPTR,#7FFFHMOV A,#95HMOVX DPTR,A1标识 端口C（上半部）1=输入 0=输出D6D5D4D3D2D1D0B组方式选择0=方式01=方式1端口B1=输入0=输出 端口C（下半部）1=输入 0=输出A组方式选择00=方式001=方式11X=方式2端口A1=输入0=输出8255工作方
26、式控制字 例例2 2 端口端口C C的位控的位控pC C口口nPC3PC3：置：置1 1；PC5PC5：置：置0 0n控制寄存器的地址控制寄存器的地址03Hn初始化程序初始化程序MOVP2,#00HMOVR0,03H;8255A 控制口地址控制口地址MOVA,07H;将将PC3 置置 1 控制字控制字MOVX R0,A;置置PC3=1MOVA,0AH;将将PC5 置置 0 控制字控制字MOVX R0,A;置置PC5=0p 例例3 3 82558255A A作为字符打印机的接口作为字符打印机的接口n打印机与打印机与 8031 8031 采用采用查询方式查询方式交换数据交换数据打印机打印机STB要
27、求要求下降沿下降沿选通选通p端口地址端口地址nA A 口：口：7CH7CHnB B 口：口：7DH7DHnC C 口：口：7EH7EHn控制寄存器：控制寄存器：7FH7FHp8255A8255A与打印机的联络与打印机的联络nPC0PC0输出输出n模拟产生模拟产生STBSTB信号信号nPC7PC7输入输入n接收打印机状态接收打印机状态pA A口工作方式：方式口工作方式：方式0 0 n方式命令字：方式命令字：10001110B=8EH10001110B=8EH1标识 端口C（上半部）1=输入 0=输出D6D5D4D3D2D1D0B组方式选择0=方式01=方式1端口B1=输入0=输出 端口C（下半部
28、）1=输入 0=输出A组方式选择00=方式001=方式11X=方式2端口A1=输入0=输出8255工作方式控制字p打印机的状态信号打印机的状态信号PC7PC7n打印机忙：打印机忙：BUSY=1BUSY=1n打印机的数据输入采用选通控制打印机的数据输入采用选通控制pSTBSTB：出现负跳变时数据被打入：出现负跳变时数据被打入p要求：要求：n编程序，向打印机输出编程序，向打印机输出p自内部自内部 RAM 20HRAM 20H单元开始的单元开始的 80 80 个数据个数据;地址中地址中P0.7必须为必须为0，即，即R0的最高位的值必须为的最高位的值必须为0，;只有这样只有这样8225A才能被选中工作
29、才能被选中工作MOV P2,#00HMOV R0,#7FH;R0 指向控制口指向控制口MOV A,#8EH;方式控制字为方式控制字为8EHMOVX R0,A;送方式控制字送方式控制字MOV R1,#20H;送内部送内部RAM数据块首地址至指针数据块首地址至指针R1MOV R2,#80;置数据块长度置数据块长度 LP:MOV R0,#7EH;R0指向指向C口口LP1:MOVX A,R0;读读PC7连接连接BUSY状态状态JB ACC.7,LP1;查询等待打印机查询等待打印机MOV R0,#7CH;指向指向A口口MOV A,R1;取取RAM 数据数据MOVX R0,A;数据数据输出输出到到8255
30、A口口锁存锁存INC R1;RAM地址加地址加1MOV R0,#7FH;R0指向指向控制口控制口 MOV A,#01H;PC0置位置位控制字控制字MOVX R0,A;PC0=1,产生产生STB的的下降沿下降沿MOV A,#00H;PC0复位复位控制字控制字MOVX R0,A;PC0=0DJNZ R2,LP;未完未完,则反复则反复C口口查打印查打印机状态信息机状态信息A口口传传输数据输数据C口口发打印发打印机控制信号机控制信号打印机打印打印机打印小结小结p简易简易8 8位并行口扩展位并行口扩展p可编程并行输入可编程并行输入/输出接口芯片输出接口芯片82558255A An地址、初始化命令字地址、初始化命令字p作业作业nP186P186：7.67.6
